《新能源汽车》课件 课题四 纯电动汽车

课题四纯电动汽车1.了解纯电动汽车的定义及组成2.熟悉纯电动汽车的关键技术3.掌握纯电动汽车的组成和布置形式4.掌握电池管理系统的主要功能和工作模式5.熟悉纯电动汽车的充电要求及充电模式

学习任务1.能够描述电池管理系统的工作模式2.能构描述能量回收系统的机构及原理3.能够描述什么是增程式电动汽车技能要求

任务一纯电动汽车概述一、纯电动汽车简介纯电动汽车广义上可理解成由电动机驱动的车辆，电动机的驱动电能来源于车载储能装置（如蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等），它包括在道路上行驶的电动车辆，低速的工业用电瓶车，机场、码头、仓库用的电动运输车和电动叉车，电动观光游览车，电动巡逻车及各种电动专用车等。二、纯电动汽车动力系统组成典型的纯电动汽车结构如图4-2所示。如图4-3所示，纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、车载电源控制系统和辅助控制系统构成。三、纯电动汽车的关键技术电池是电动汽车的动力源，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。1.电池及管锂技术新型纯电动汽车整车控制系统是两条总线的网络结构，即驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。2.整车控制技术整车轻量化技术始终是汽车技术重要的研究内容。3.整车轻量化技术四、纯电动汽车的特点（1）零排放，无污染。（2）整车的能量效率高，电能来源多样化。（3）舒适性好。（4）动力系统布置灵活。

任务二纯电动汽车的动力驱动系统一、驱动系统简介纯电动汽车动力驱动系统是将动力电池输出的电能转换为车轮上的机械能，驱动电动汽车行驶，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入动力电池，是电动汽车的关键组成部分。二、纯电动汽车的驱动系统的组成纯电动汽车驱动系统的组成如图4-5所示，主要由中央控制单元、驱动控制器、驱动电动机、机械传动装置等组成。中央控制单元不仅是驱动系统的控制中心，还要对整辆纯电动汽车的控制起到协调作用。1.中央控制单兀驱动控制器的功能是按中央控制单元的指令和驱动电动机的速度、电流反馈信号，对驱动电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。2.驱动控制器驱动电动机在纯电动汽车中被要求承担电动机和发电机的双重功能，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被要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。3.驱动电动机纯电动汽车机械传动装置的作用是，将驱动电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。4.机械传动装置三、纯电动汽车驱动系统的布置如图4-6所示，纯电动汽车的驱动系统布置形式目前主要有4种基本典型结构，即传统的驱动方式、电动机一驱动桥组合式驱动方式、电动机一驱动桥整体式驱动方式、轮毂电动机分散驱动方式。如图4-7(a)和图4-7(a)所示，该驱动系统仍然采用内燃机汽车的驱动系统布置方式，包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成，只是将内燃机换成电动机，属于改造型电动汽车。1.传统驱动系统布置形式如图4-8所示，这种驱动系统布置形式即在驱动电动机端盖的输出轴处加装减速齿轮和差速器等，电动机、固定速比减速器、差速器的轴互相平行，一起组合成一个驱动整体。2．电动机-驱动桥组合式驱动系统布置形式如图4-9(a)和图4-9（b）所示，这种驱动系统布置形式与发动机横向前置一前轮驱动的内燃机汽车的布置方式类似，把电动机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮。3．电动机一驱动桥整体式驱动系统布置形式图4-13，内定子外转子电动轮。4.轮毂电动机分散驱动式驱动系统布置形式

任务三纯电动汽车蓄电池管理系统一、动力蓄电池管理系统简介由于动力电池能量和端电压的限制，电动汽车需要采用多块电池进行串、并联组合，但是由于动力电池特性的非线性和时变性，以及复杂的使用条件和苛刻的使用环境，在电动汽车使用过程中，要使动力电池工作在合理的电压、电流、温度范围内，电动汽车上动力电池的使用都需要进行有效管理，对于镍氢电池和锉离子电池，有效的管理尤其需要，如果管理不善，不仅可能会显著缩短动力电池的使用寿命，还可能引起着火等严重安全事故，因此，动力电池管理系统成为电动汽车的必备装置。二、动力电池管理系统的主要功能如图4-15所示，常见动力电池管理系统的功能主要包括数据采集、数据显示、状态估计、热管理、数据通讯、安全管理、能量管理（包括动力电池电量均衡功能）和故障诊断，其中前6项为动力电池管理系统的基本功能。三、动力电池管理系统的组成及工作模式图4-17所示为两种典型的动力电池管理系统方案。如图4-18所示，高压接触器包括B+接触器、B-接触器、预充接触器、直流转换器（用于向低压电池及车载低压设备供电）接触器及车载充电器接触器。动力电池管理系统可工作于下电模式、准备模式、放电模式、充电模式和故障处理模式等5种工作模式下。①下电模式。②准备模式。③放电模式。④充电模式。⑤故障模式。四、动力电池组的均衡充电管理和热管理

1.动力电池组均衡充电管理动力电池组均衡充电具有以下3种方式:①充电结束后实现单体电池间的自动均衡，工作原理如图4-19所示。②充电过程中实现单体电池间的自动均衡，主要有3种方案，如图4-20所示。③采用辅助管理装置，对单个电池的电流进行调整。如图4-21所示。

2.动力电池组的热管理①气体冷却法。图4-22所示为几种典型的气体冷却方式。②液体冷却法。图4-23所示为一种典型的液体冷却系统的构成。③相变材料冷却法。④热管冷却法。⑤带加热的热管理系统。

任务四纯电动汽车的充电一、纯电动汽车蓄电池的充电方法1．蓄电池的常规充电方法（1）恒定电流充电法（2）恒定电压充电法（3）有固定电阻的恒定电压充电（4）阶段等流充电法（5）浮充电法2.蓄电池的快速充电方法（1）定电流定周期快速充电法（2）定电流脉冲快速充电法（3）定电流定电压脉冲快速充电法（4）定电流提升电压脉冲充去极化充电法（5）定电压定频率脉冲去极化充电法（6）端电压和充放电频率脉冲去极化充电法（7）适应全过程去极化脉冲去极化充电法二、纯电动汽车对充电的要求1．充电的快速化2．充电的通用化3.充电的智能化4.电能利用的高效化5.充电的集成化三、纯电动汽车充电机1.充电机的类型（1）按充电机安装位置分类车载充电机非车载充电机（2）按能量转换方式分类接触式充电机感应式充电机2．充电机的组成（1）高频开关电源模块（2）监控单元（3）人机操作界面四、纯电动汽车充电设施1．纯电动汽车的充电模式（1）慢充方式（2）快充方式（3）换电池模式2.纯电动汽车的充电设施（1）充电桩（2）充电站①充电桩的组成与类型②充电桩的设置①充电站的组成与功能②充电站的布置

任务五纯电动汽车制动能量的回收一、制动能量回收的路径和控制方式如图4-32所示为制动能量回收时的能量传递路径。1.制动能量回收路径在图4-33所示的制动能量回收控制方式中，制动踏板提供制动信号，信号传递到整车电控单元，整车电控单元根据车辆运行状况及其他电控单元的状态，决定是否进行制动能量回收，并分配制动能量回收时辅助制动力矩的大小。2.制动能量回收控制方式二、纯电动汽车制动能量回收系统的结构1.无独立发电机的制动能量回收系统（1）前轮驱动制动能量回收系统如图4-35所示为前轮驱动制动能量回收系统的构成。（2）全轮驱动能量回收制动系统如图4-36所示为全轮驱动制动能量回收系统。如图4-37所示，该系统带有发电机，且发电机与驱动电动机是分别独立安装的，即将独立的发电机连接到电动汽车的驱动系统中（图4-36中忽略了液压制动系统）。2.有独立发电机的制动能量回收系统三、纯电动汽车电动机的制动原理1.他励直流电动机的制动（1）能耗制动能耗制动时电路如图4-38所示。图4-38（2）反接制动反接制动的机械特性如图4-39所示。（3）再生制动①正向再生制动正向再生制动为出现在第二象限的减速过程，如图4-40所示。②反向再生制动反向再生制动适用于重物的稳定下放，如图4-41所示。②反向再生制动反向再生制动适用于重物的稳定下放，如图4-41所示。2．交流异步电动机的制动（1）能耗制动能耗制动电路如图4-42所示。机械特性如图4-43所示。（2）反接制动绕线式电动机反接制动原理如图4-44所示，机械特性如图4-45所示。（3）再生制动①正向再生制动异步电动机正向再生制动，如图4-46所示。②反向再生制动异步电动机反向再生制动，如图4-47所示。四、再生制动的控制策略1.制动能量回收系统控制方式控制逻辑如图4-48所示。2.制动力的分配（1）电功率限制制动力分配的过程，如图4-49所示。（2）ECE法规限制

任务六曾程式电动汽车一、增程式电动汽车简介纯电动汽车在行驶时完全没有任何污染物排放，但目前的电量存储技术还不能保障足够车辆自身足够的电力储备，因此续航里程短就是致命的弱点。为了弥补这一弱点，为电动汽车提供更为持续的电力供应，增程式电动车（ExtendedRangeElectricVehicle，简称EREV）应运而生。增程式电动汽车是以电动机为主，发动机为辅。发动机的唯一作用是发电，为电池充电，来带动电动机做功，来驱动车辆前进。增程式电动车是一种配有车载供电功能的纯电动车辆。二、增程式纯电动汽车基本组成增程式纯电动汽车是在纯电动汽车的基础上增加增程器而成。它的主要由增程器、动力电池、驱动电动机及传动系统组成，如图4-51所示。三、增程式电动汽车基本工作模式1.纯电动模式纯电动模式属于电量消耗阶段。根据动力电池最佳工作区间特性，预先设计一个荷电状态SOC阀值，当电池SOC值处于这个阈值以上时，增程式电动汽车处于纯电动模式。在纯电动模式，与纯电动汽车一样，由动力电池提供能量，由驱动电动机提供行驶动力。2.增程模式增程模式属于电量维持阶段。随着车辆在纯电动模式下运行，电池SOC逐渐降低，当低于设定阈值时，如果再继续使用电池，将会减少电池的使用寿命。这时，应当启动增程器，利用增程器发出的电能提供驱动电动机行驶，同时，多余的部分电能为电池充电，使电池SOC略微增加至预定阈值，并保持SOC处于前述两个闭值之间，直至停车充电，将电池充满，之后车辆行驶时，又进入纯电动模式。四、沃蓝达增程式电动汽车的结构及工作模式1.结构组成2.工作模式在此模式中，离合器C1接合如图4-57所示，C2和C3分离，行星齿轮齿圈锁止。（1）纯电动工作模式：低速单一电动机行驶模式在此模式中，离合器C2接合，C1和C3分离，如图4-58所示。（2）纯电动工作模式：高速双电动机行驶模式当SOC低于预定阈值时，整车进入增程模式，在车速较低时，离合器C1、C3接合，C2分离，如图4-59所示。（3）纯燃油工作模式：低速单一电动机行驶模式在纯燃油下的双电动机模式，离合器C1分离，从而让行星齿轮的外齿圈可以被驱动，待电动机转速降低、发电动机转速上升之后，也可以说整个系统的转速在行星齿轮组得