新能源汽车构造 课件 能力模块一 掌握新能源汽车基本构造

《新能源汽车构造》任务一认知纯电动汽车构造能力模块一掌握新能源汽车基本构造和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS3比亚迪秦EV车型的结构认知1纯电动汽车的基本认知2纯电动汽车的构造情境导入发展新能源汽车是我国的国家战略，在国家及地方政府配套政策的支持下，我国新能源汽车实现了产业化和规模化的飞跃式发展。无论是产销量还是全球市场份额.我国均为世界第一。随着新能源汽车行业飞速发展，与之相关的技术还有很大的发展空间，也就有了更多的人才缺口，若我们未来想要从事与新能源汽车相关的行业，那我们首先需要了解的就是纯电动汽车的构造。01纯电动汽车的基本认知纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。如上图所示为比亚迪秦EV和比亚迪海豚。纯电动汽车的基本认知没有内燃机的电动汽车产生的废气不会产生尾气污染，非常有利于环保和空气净化,几乎零污染；与混合动力汽车、燃料电池汽车相比，纯电动汽车的电机、燃料、传动系统占用的空间和重量可以用来弥补对电池的需求:并且由于使用单一电能源，电控系统相对于混合动力汽车大大简化，降低了成本，还可以补偿电池的部分价格；纯电动汽车的基本认知纯电动汽车的优势无污染，噪音低。单一电能源。结构简单，维修方便。与内燃机相比，电动汽车结构更简单，运行和传动部件更少，维修工作量更小。使用交流感应电机时，电机无需维护，更重要的是电动车操作方便；同时可以回收制动和下坡时的能量，提高能量的利用效率;纯电动汽车的基本认知纯电动汽车的优势结构简单，维修方便。能量转换效率高。可利用电网便宜的谷电在夜间充电，稳定电网峰谷差；优惠好、补贴高、免征购置税等政策优势明显。纯电动汽车的基本认知纯电动汽车的优势稳定电网峰谷差。政策优势。02纯电动汽车的构造典型的纯电动汽车主要由动力蓄电池系统、电驱动系统、整车控制器、充电系统和辅助系统等组成。纯电动汽车的构造纯电动汽车的构造（一）动力蓄电池系统1.动力蓄电池动力蓄电池是纯电动汽车的能量存储装置,是新能源汽车的能量来源。动力蓄电池主要包括铅酸蓄电池、金属氢化物镍蓄电池、鲤离子蓄电池等。目前纯电动汽车主要以鲤离子蓄电池为主，特别是三元锤电池和磷酸铁钾电池。动力蓄电池一般安装在纯电动汽车底部，如图所示为比亚迪秦EV的动力蓄电池。纯电动汽车的构造2.动力蓄电池系统蓄电池管理系统实时监控动力蓄电池的使用情况，对动力蓄电池的电压、内阻、温度、电解液浓度、当前蓄电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等状态参数进行检测，并按动力蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免动力蓄电池过充或放电，通过车载信息显示系统对有关参数进行显示和报警，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对动力蓄电池充电并进行维护保养。蓄电池管理系统的结构与功能各不相同，应与动力蓄电池和整车行驶需求相匹配。（一）动力蓄电池系统纯电动汽车的构造2.动力蓄电池系统如图所示为纯电动汽车的动力蓄电池箱结构，可以看到动力蓄电池箱中的动力蓄电池及其蓄电池管理系统。（一）动力蓄电池系统纯电动汽车的构造（二）电驱动系统1.动力蓄电池驱动电机在纯电动汽车中承担电动和发电双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械能；而在减速和下坡滑行时又进行发电，承担发电机功能，将车轮的动能转换为电能充入动力蓄电池中。驱动电机类型主要有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。目前纯电动汽车使用的驱动电机主要以永磁同步电机和异步电机为主。新能源汽车使用的驱动电机纯电动汽车的构造2.电机控制器电机控制器是按整车控制器的指令和纯电动汽车的行驶需求，对驱动电机的转速、转矩和旋转方向进行控制。如图所示为纯电动汽车的电机控制器。（二）电驱动系统纯电动汽车的构造3.变速器纯电动汽车没有像燃油汽车使用多挡变速器或无级变速器，而是使用驱动电机匹配单级减速器的架构，随着对纯电动汽车性能的要求越来越高，逐渐出现驱动电机匹配两挡变速器，单级减速器也称为单挡固定齿比变速器，简称单挡变速器。如图所示为单挡变速器。（二）电驱动系统纯电动汽车的构造3.变速器为了提高效率，减小布置空间，驱动电机、电机控制器和变速器集成为一体成为电驱动系统。如图所示为大众思皓E50A三合一高集成电驱动系统三合一电驱动系统。该系统峰值功率为142kW，峰值转矩为340N·M，峰值转速为11000r/min，搭载该电驱动系统的新能源汽车，0~100km/h加速时间为7.6s，最大爬坡度可达40%。（二）电驱动系统纯电动汽车的构造（三）整车控制器整车控制器是纯电动汽车的中枢，它根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号，向电机控制器发出相应的控制指令，对驱动电机进行启动、加速、减速、制动控制。在新能源汽车减速和下坡滑行时，整车控制器配合电源系统的蓄电池管理系统进行发电回馈，使动力蓄电池反向充电。整车控制器还对动力蓄电池充放电过程进行控制。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息还需传输到车载信息显示系统进行相应的数字或模拟显示。纯电动汽车的构造如图所示为纯电动汽车整车控制器。（三）整车控制器纯电动汽车的构造（四）充电系统1.车载充电机车载充电机是把电网供电制式转换为对动力蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流，为动力蓄电池充电。车载充电机的发展趋势之一是双向的，既能向纯电动汽车动力蓄电池充电，也可以把多余的电反馈给电网。如图所示为6.6kW车载充电机。纯电动汽车的构造2.充电接口纯电动汽车一般有两个充电接口：一个是直流充电接口，用于动力蓄电池的快充；另一个是交流充电接口，用于动力蓄电池的慢充。如图所示为比亚迪秦Plus纯电动汽车的充电接口。（四）充电系统纯电动汽车的构造3.地面充电设备地面充电设备是指给纯电动汽车充电的各种设施，主要包括直流充电站、交流充电桩等。如图所示为给纯电动汽车充电的交流充电桩。（四）充电系统纯电动汽车的构造目前纯电动汽车的车载信息显示系统主要以汽车仪表为主，如图所示。1.车载信息显示系统（五）辅助系统纯电动汽车的构造1.车载信息显示系统车载信息显示系统的具体含义序号名称序号名称序号名称1驱动电机功率表10驱动电机及控制器过热指示灯19充电线连接指示灯2前雾灯11动力蓄电池故障指示灯20手刹指示灯3示廊灯12动力蓄电池断开指示灯21门开指示灯4安全气囊指示灯13系统故障灯22车速表5ABS指示灯14充电提醒灯23左转向指示灯6后雾灯15EPS故障指示灯24READY指示灯7远光灯16安全带未系指示灯25右转向指示灯8跛行指示灯17制动故障指示灯26REMOTE指示灯9蓄电池故障指示灯18防盗指示灯27室外温度提示（五）辅助系统纯电动汽车的构造未来，随着高级别自动驾驶逐步应用，芯片和算法等性能增加，座舱产品将进一步升级，一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术普及，核心技术体现为进一步集成智能驾驶的能力。未来的智能座舱如图所示。1.车载信息显示系统（五）辅助系统纯电动汽车的构造2.辅助电气设备辅助电气设备主要包括电动转向系统、导航系统、电动空调、照明等。随着自动驾驶级别的提高，汽车底盘的发展趋势是线控化(即线控转向、线控制动和线控驱动)，并且汽车辅助电气设备会越来越多。（五）辅助系统03比亚迪秦EV车型的结构认知比亚迪秦EV车型的结构认知（一）秦EV车型的介绍比亚迪秦EV是2019年在比亚迪e平台“33111”上生产的全新一代纯电动轿车，如图所示是秦EV的外观图。e平台让新能源汽车的结构更简单、更安全、更可靠。通过对原本繁杂、分立的零组件进行标准化、集成化设计，让新能源汽车的核心零组件体积变小，重量变轻，满足现代新能源汽车轻量化的目的。比亚迪秦EV车型的结构认知秦EV的车身由典型集成系统组成，如前驱电动总成、充配电总成、空调总成等。秦EV的前驱电动总成由驱动电机控制器、驱动电机以及单档变速器组成。充配电总成由车载充电器(简称:OBC)、DC/DC电源转换器、高压配电箱组成。前驱电动总成和充配电总成的冷却方式是通过电子水泵循环冷却进行冷却。秦EV车型的空调总成由电动压缩机、PTC水加热器、冷却补偿水壶、电子膨胀阀、R134a冷媒、冷冻机油-POE组成。（一）秦EV车型的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知（二）比亚迪e平台的介绍e平台的“33111”第一个“3”代表前驱电动总成，由驱动电机、电机控制器和单档减速器进行三者合一，如图所示。驱动申机及控制器采用直连的方式，在车辆运行过程中，减少电缆线的能量损耗在能量回收过程中，减少电缆线损耗。因此减少三相电缆，前驱电动总成的成本降低了33%,体积减少了30%,重量也减轻了25%，功率密度增加20%，NEDC效率提升1%，扭矩密度增加17%。比亚迪秦EV车型的结构认知第二个“3”是指充配电总成，将一个6.6kW的OBC、一个2.2kW的DC/DC电源转换器和高压配电进行三者合一，如图所示。充配电总成相较于原来16/17款的比亚迪e5的高压电控总成体积小、重量轻、功率密度(大于2kW/L)、支持电池电压范围更宽，适用于不同车型的不同电池电压平台。充配电总成的作用是控制能量流入和流出电池，通过配电箱来做管理和保护。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知第一个“1”是指1块能量密度高、长续航、性能稳定的镍钻622三元电池模组。电池组的额定容量为130Ah，标称电压为408.8V，单体电池的标称电压为3.7V。2019年投放市场的秦EV的动力蓄电池搭载的电量有40.62kh和53.13kWh，对应的续航里程为300Km和405Km。动力蓄电池安装在车辆底盘部位，如图所示。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知秦EV车型动力蓄电池参数及存储标准性能指标规格（300Km）规格（400Km）备注电池包容量105Ah130Ah23±2℃、1C充电、1C放电额定电压386.9V408.8V充电截止电压4.2V4.2V充电截止放电截止电压2.5V2.5V放电截止充电温度-20～+65℃-20～+65℃与BMS配套使用放电温度-30～+65℃-30～+65℃与BMS配套使用储存温度[-40]℃～[40]℃，短期储存（3个月）25%≤SOC≤40%[-20]℃～[35]℃，长期储存（＜1年）30%≤SOC≤40%重量≥350KG（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知第二个“1”表示一块高度集成的PCB板一一集成式车身控制器，如图所示，它将传统汽车内的多块控制器集中整合在一个控制器内，整车的线束减少了线束约50根，从而大大减少了控制器的重量、节省了空间、降低了车辆能耗。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知在功能上，这块集成式车身控制器集成了仪表、空调、音响、智能钥匙、倒车辅助、门窗等十多项原本分立的控制模块。安装在驾驶室方向盘下方，如图所示。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知以2021款秦EV车型为例，安装比亚迪最新的集成式车辆控制模块，集成度更高，进一步降低线束的使用。行业内称“低压十合一”。比亚迪内部称为左域控制器，主要功能见下表。零组件名称功能集成式车身控制器

驻车辅助系统模块驻车辅助系统，即在倒车时能探测监控范围内的障碍物，给驾驶员发出视觉和听觉信号，以提高汽车停车安全性的辅助装置，驻车辅助系统模块为控制探头、判断是否有障碍物并发出视觉和听觉信号的控制模块。信息站（蓝牙钥匙）蓝牙钥匙系统包括车辆端的蓝牙模块、手机APP应用程序。采用蓝牙技术使智能收集与车辆进行近距离连接，对车辆进行安全的解闭锁。网关控制器总成网关是一种实现不同通讯网络间模块进行通讯的信息转换单元（类似路由器）。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知接上一页表格：集成式车身控制器智能钥匙系统控制器驱动天线发射低频钥匙探测信号、接收并验证钥匙信息，与车身控制模块进行CAN通讯请求实现开、闭锁及启动功能。高频接收模块接收钥匙发射的高频信号，并能将其携带的信息解调出来并发送给智能钥匙系统控制器的装置。车身控制模块车身控制模块是具有控制门锁，灯光，启动配电等功能的控制模块。空调及电池热管理控制器乘员仓空调采暖、制冷、驻车通风等功能。电池热管理动力蓄电池有需求时，给电池加热和制冷。引擎音发生器根据法规要求，在车速小于30KM/h时引擎音喇叭需要发声用于提示。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知接上一页表格：组合仪表显示屏组合仪表+组合仪表控制器（属于集成式车身控制器）用于显示车速、功率、里程、档位、时间、指示灯、行车信息、报警等提示信息。（二）比亚迪e平台的介绍比亚迪秦EV车型的结构认知第三个“1”表示一块搭载“DiLink”系统的智能旋转大屏，如图所示。在功能上，这块智能旋转大屏同时兼备了空调控制面板、音响控制面板、信息娱乐显示屏的功能。（二）比亚迪e平台的介绍《新能源汽车构造》谢谢观看能力模块一掌握新能源汽车保养方法与故障诊断的准备工作和汽车新时代的领导者一起成长《新能源汽车构造》任务二认知混合动力汽车构造能力模块一掌握新能源汽车基本构造和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS2混合动力汽车的结构组成1混合动力汽车的基本认知情境导入第一辆混合动力的车辆罗纳—保时捷(Lohner-Porsche)由斐迪南·保时捷在1899年制成，最先大批量生产的混合动力车则在1990年才出现，分别为丰田Prius和本田Insight，这两款车都可由电机直接推动车轮提供动力。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。我们在路上经常可以见到混合动力汽车，你了解它的结构与特点吗？01混合动力汽车的基本认知混合动力汽车的基本认知（一）混合动力汽车的定义混合动力汽车(HybridVehicle)是指车辆装两个或两个以上动力源，如配置了蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机等发电机组提供的动力源。混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV)和并联式(PHEV)两种。串联式由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间以串联的方式组成串联式的动力单元系统，负荷小时，由电池驱动电动机带动车轮转动，负荷大时，则由发动机带动发电机发电驱动电动机。并联式装置的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。在混合动力汽车上使用电机，可以按照整车的实际运行工况要求，灵活调控动力系统，让发动机始终保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车当中，比较典型的混合动力汽车有如图所示的比亚迪·唐。混合动力汽车的基本认知（一）混合动力汽车的定义采用小排量的发动机，降低了燃油消耗。可以使发动机经常工作在高效低排放区，提高了能量转换效率，降低了排放。将制动、下坡时的能量回收到蓄电池中，可以再次利用，降低了燃油消耗。在繁华市区，可关停发动机，由电动机单独驱动，实现“零”排放。电动机和发动机联合驱动，提高了车辆动力性，增强了驾驶乐趣。利用现有的加油设施，具有与传统燃油汽车相同的续驶里程。1.混合动力新能源汽车的主要特点如下：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点使发动机机在最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使发动机的尾气排放和油耗大大降低。在人口密集的商圈和居民区等地可用纯电动模式驱动车辆，实现“零”排放。可配备功率较小的发动机。因为车辆可通过电动机/发电机提供动力，并且可通过电动机/发电机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低了车辆的能耗和尾气排放。2.与传统汽车相比，混合动力新能源汽车的优点：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点因为混合动力新能源汽车配备了两种动力系统，减少了动力蓄电池的数量和重量，因此可以减小汽车重量。车辆的续航里程和动力性，可达到传统汽车的水平。借助发动机的动力，可驱动附属设备(如空调、真空助力、转向助力等)，不用消耗动力蓄电池有限的电能，从而保证了驾驶和乘坐的舒适性。3.与纯电汽车相比，混合动力新能源汽车的优点：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点02混合动力汽车的结构组成典型的混合动力新能源汽车的混合动力系统主要由发动机、变速器、电力控制单元(PCU)、车辆控制单元、电动机/发电机、动力蓄电池、高压电缆、冷却系统、制动系统和空调系统等组成。博士公司开发的混合动力系统的组成如上图所示。混合动力汽车的结构组成1—发动机2—变速器3—PCU4—车辆控制单元5—电动机-发电机6—动力蓄电池7—高压电缆8—冷却系统9—制动系统（一）发动机混合动力汽车的结构组成混合动力汽车可以采用四冲程发动机(包括汽油机和柴油机)、二冲程发动机(包括汽油机和柴油机)、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。丰田和本田的混合动力系统一般都是配备阿特金森循环发动机，如下图所示。2017丰田普锐斯发动机及动力总成2017本田雅阁发动机及动力总成（二）变速器/变速驱动桥混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车的变速器/变速驱动桥主要有两种形式：一是在传统汽车变速器/变速驱动桥的基础上，即在发动机与变速器/变速驱动桥之间加入电机(电动机/发电机)，如图所示。混合动力汽车的结构组成在传统汽车变速器/变速驱动桥转矩输入端和发动机转矩输出端之间加入电机(电动机/发电机)，与传统车辆上变速器/变速驱动桥的区别不大，如图所示。（二）变速器/变速驱动桥（三）电力控制单元(PCU)混合动力汽车的结构组成电力控制单元(PCU)主要集成了电压变换器和逆变器，内部有冷却液管路。它主要用于升降电压、直流交流转换等。如图所示是丰田THS-II混合动力系统的电力控制单元(PCU)主体，主要由集成电路控制面板、双面散热的功率半导体元件、层叠型冷却器及电容器等构成。接收来自各传感器及ECU(蓄电池电压传感器、防滑控制ECU和动力转向ECU)的信息，并基于该信息，计算出所需转矩及输出功率。混合动力车辆控制ECU将计算结果发送到逆变器和防滑控制ECU。根据目标发动机转速和所需发动机原动力，来控制智能电子节气门控制系统。监视动力蓄电池的充电状态(SOC)。控制动力蓄电池的冷却风扇和DC/DC变换器的冷却风扇。控制DC/DC变换器。车辆控制单元负责混合动力系统的综合控制，主要包括发动机、电子控制无级变速器和高压蓄电池等。例如丰田THS-II混合动力系统中的车辆控制单元(HVECU)主要实现以下几个功能:（四）车辆控制单元(HVECU)混合动力汽车的结构组成（五）电机(电动机/发电机)混合动力汽车的结构组成当混合动力新能源汽车需要利用电力辅助行驶时，电机就充当电动机角色，将电能转化为机械能。电机驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗和实现“低污染”，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。当混合动力新能源汽车需要再生充电或作补充充电时，电机就充当发电机的角色，将机械转化为电能储存起来，或给其他电机补充供电。奥迪Q7e-tron中的电机（六）动力蓄电池混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车具有两个蓄电池:一个是12V蓄电池，也称为辅助蓄电池，它主要是为车上常规的用电器提供电压；另一个是高电压蓄电池，也称为动力蓄电池)，它存储发电机所产生的电能，向电机供电，同时经过DC/DC降压变换器降压后向车辆12蓄电池和车身电器等供电。通用雪弗兰Volt车辆上的动力蓄电池（七）高压电缆混合动力汽车的结构组成高压电缆主要用于混合动力新能源汽车高压电路的连接，它的横截面积较大。高压电缆的颜色为橙色，如图所示。（八）冷却系统混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车有动力蓄电池冷却系统和发动机冷却系统两个相互独立的冷却系统，起动发电机由发动机冷却系统进行冷却。比亚迪唐DM3混合动力冷却系统如图所示。（九）制动系统混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车的制动系统除了执行制动控制外，还有就是能量再生制动回收。如图所示是奥迪Q5hybrid车型采用的电动液压组合制动器(EHCB)系统图。（十）空调系统混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车暖风系统主要采用PTC加热，冷风系统的压缩机一般采用电动压缩机，PTC加热器和电动压缩机都由高压系统直接供电。如图所示是奥迪Q7e-tron的空调系统图。《新能源汽车构造》谢谢观看能力模块一掌握新能源汽车保养方法与故障诊断的准备工作和汽车新时代的领导者一起成长《新能源汽车构造》任务三认知其他类型新能源汽车构造能力模块一掌握新能源汽车基本构造和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS2燃料电池汽车的结构组成1燃料电池汽车的基本认知情境导入2022年3月由国家发展改革委员会、国家能源局发布《氢能产业发展中长期规划(2021一2035年)》中强调：到2025年，燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到10-20万吨/年；到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，产业布局合理有序可再生能源制氢广泛应用，有力支撑碳达峰目标实现。接下来我们来学习燃料电池汽车的相关知识。01燃料电池汽车的基本认知燃料电池汽车的基本认知燃料电池汽车(FuelCel1ElectricVehicle，简称为FCV)是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气，或者是含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。与新能源汽车比较，其动力方面的不同在于燃料电池汽车使用的电力来自车载燃料电池装置，纯电动汽车使用的电力来自由电网充电的动力电池。因此，燃料电池汽车V的关键是燃料电池。定义燃料电池汽车的基本认知长安CS75FCV燃料电池汽车如图所示：定义燃料电池汽车实质上是新能源汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池汽车与普通新能源汽车基本相同，主要区别在于动力蓄电池的工作原理不同。燃料电池汽车的基本认知雪佛兰Equinox燃料电池汽车一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。燃料电池汽车的基本认知东风氢舟e·H2燃料电池汽车02燃料电池汽车的结构组成