汽车构造 课件 29主要新能源汽车

主要新能源汽车纯电动汽车

学习目标

了解纯电动汽车的定义及优缺点；

重点理解纯电动汽车的关键参数及其计算方法。学习任务描述通过本节的学习，了解纯电动汽车的定义，明确纯电动汽车的优势及劣势，重点理解纯电动汽车的关键参数。引导问题1：

纯电动汽车的基础知识纯电动汽车（BladeElectricVehicles，BEV），是一种完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。以车载电源为动力，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进，使之符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。各种纯电动概念车（视频：纯电动汽车高尔夫6）根据纯电动汽车当前的发展情况，纯电动汽车必须符合以下几个条件：纯电动车辆研发制造运营必须符合国家各项相关法规。整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各项具体要求。纯电动车辆是以电为能源，由电动机驱动行驶的，不再产生新的污染，不再产生易燃、易爆之隐患。纯电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。且具有耐久的寿命，具备超快充电的功能。车辆根据用途确定一次充电之续行里程，以此装置够用电量的电池组，充分利用公用充电站超快充电以延长续行里程。电动机组应有高效率的能量转换。刹车、减速之能量的直接利用和回收，力求车辆之综合能源利用的高效率。根据车辆用途和行驶场合设定最高车速，且不得超过交通法规的限定值，以合理选择电动机的功率和配置电池组容量。车辆驾驶操作，控制简单有效、工作可靠，确保行车安全。机械、电气装置耐用少维修。车辆运营之费用低廉。引导问题2：

纯电动汽车有哪些优缺点？纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于传统的油箱，通常采用高效能的充电电池。纯电动汽车因其取消传统燃油发动机，可避免传统燃油汽车对石油资源的依赖，以及对环境的污染，是未来新能源汽车发展的必然趋势。优点分析纯电动汽车有以下优点：零排放；电动汽车比汽油机驱动汽车的能源利用率要高；因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，所以结构较简单；噪声小；可在用电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。1）环境污染小6）能源来源广泛2）无噪音，噪声低7）移峰填谷3）能源利用率高、高效率4）结构简单，使用维修方便，经久耐用5）使用范围广，不受所处环境影响缺点分析纯电动汽车主要有以下缺点：续驶里程较短、采用蓄电池及电机控制器使成本较高、充电时间长、维护成本较高、蓄电池寿命短等。1）续驶里程短

2）成本高3）充电时间长4）维护费用较高5）蓄电池寿命短引导问题3：

纯电动汽车的关键参数影响纯电动汽车发展的主要因素之一是续驶里程短。根据不同的使用里程，纯电动汽车的续驶里程的计算有所不同。按照国家标准，通常采用工况法和等速法进行试验测定，等速法根据车型采用

或

两种速度进行等速测试。等速法和工况法在某一状态时的计算方法是相同的，主要根据电池输出能量与车辆行驶消耗的能量相等的原则进行计算。1纯电动汽车的续驶里程？1）等速行驶续驶里程的计算汽车在良好的水平路面电池充满电后等速行驶直至消耗掉全部携带的电能为止所行驶的里程，称为等速行驶的续驶里程。它是电动汽车的经济性指标之一，汽车以速度

等速行驶时续驶里程的计算式如下。其中，

是等速行驶至能量消耗完所需要的时间。2）多工况行驶续驶里程的计算

多工况续驶里程如下，式中，

为每个状态行驶距离（Km）；

为车辆能够完成的状态总数。1纯电动汽车的续驶里程？3）纯电动汽车续驶里程影响因素①滚动阻力系数对续驶里程的影响②空气阻力系数对续驶里程的影响③机械效率对续驶里程的影响④整车质量对续驶里程的影响⑤蓄电池参数对电动汽车续驶里程的影响2电动汽车的能量消耗纯电动汽车的研究大多是基于传统汽车的架构改造或优化，将发动机和油箱用蓄电池和电机代替，仍保留了变速器等传统部件。所以其能耗计算可以借鉴传统汽车的能耗计算方式。纯电动汽车的能量消耗指标采用单位里程的能耗、吨公里的能耗和百公里综合耗电量进行评价。2电动汽车的能量消耗1）单位里程的能耗单位里程的能耗定义为单位里程消耗的电池组能量，设计阶段可采用等速法或工况法进行计算。单位里程的能耗可表示为：式中

为驱动循环的时间。该指标可以考虑电动汽车的整车重量、驱动系统效率、造型以及轮胎等结构等因素对能耗的影响。2）吨公里的能耗采用吨公里的能耗主要是为了比较不同重量的电动汽车能耗情况，表示为：

式中，

为整车重量。2电动汽车的能量消耗3）百公里综合能耗百公里综合能耗为标称续驶里程和标称电能的比值，计算公式如下：式中，

为动力电池的额定容量，

为动力电池的额定电压，

为电动汽车的续驶里程。单位里程的能耗和吨公里的能耗两个指标需要确定车辆的许多参数，不便于车辆之间的能耗比较，而百公里综合能耗指标的计算在设计阶段和整车试制后都非常方便，且对电动汽车的实际应用具有较强的指导作用。引导问题1：

纯电动汽车的整体汽车结构纯电动汽车主要由电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等组成。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点，汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。典型的纯电动汽车整体结构图根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：1）配置多档传动装置和离合器的传统驱动系统与传统汽车驱动系统的布置方式一致，带有变速器和离合器。只是将发动机换成电动机，属于改造型电动汽车。这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。电动机轴与驱动轴相互垂直根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：1）配置多档传动装置和离合器的传统驱动系统宝马ActiveE动力总成结构透视图从宝马ActiveE的结构，可以看出，除保留传统汽车所有驱动结构部件，完全由电力发动机及相关动力部件取代了传统的发动机和油箱。根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：2）无离合器需求的单档传动装置此种方式取消了离合器和变速器。但继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。这种结构依赖于电动机在大范围转速变化中所具有的恒功率特性，可用固定档的齿轮传动装置替代多档变速箱，并缩减了对离合器的需要。减小机械传动装置的尺寸和重量，且不需要换挡，简化驱动系的控制。整体驱动桥式根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：3）固定档的传动装置和差速器的集成这种布置方式将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。电动机轴与驱动轴相互平行根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：4）两个独立的电动机和带有驱动轴的固定档传动装置在这种布置方案中，差速器被两个牵引电动机所替代，双侧独立驱动，转向则通过控制两个电机以不同的转速运转来实现。双电动机整体驱动桥式根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：5）配置两个独立电动机和固定档传动装置的直接驱动，电机安装在车轮内--轮式驱动。除上述结构设计外，部件汽车公司采取在驱动轮上设置电动机及传动装置实现动力驱动。直流驱动式电动轮根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：6）两个分离的轮式驱动形式一个薄型的行星齿轮组可用以降低电机转速，增大转矩。该薄型行星齿轮组具有高减速比，以及输入输出轴纵向配置的优点。带轮边减速器电动轮从能量管理的角度而言，整车控制器是纯电动汽车运行的核心单元，担负着整车驱动控制、能量管理、整车安全及故障诊断和信息处理等功能，是实现纯电动汽车安全、高效运行的必要保障。整车控制策略作为整车控制器的软件部分，是整车控制器的核心部分。引导问题2：

纯电动汽车的主要功能总成有哪些？纯电动汽车可分为三个子系统：电动机驱动子系统、能源子系统、辅助子系统。电动机驱动子系统由车辆控制器、电力电子变换器、电机、机械传动装置和驱动车轮组成；能源子系统由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成；辅助子系统由功率控制单元、空调控制单元和辅助电源组成。从结构上而言，纯电动系统的核心部件包括：动力电池组、驱动电动机及其控制器。1）动力电池组纯电动汽车的能量来源是动力电池组，其体积、比能量、比功率、充放电循环寿命直接影响整车的行驶性能。2）驱动电动机及其控制器驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。由于汽车工况复杂多变，以及成本、空间的限制，纯电动汽车电动机的输出力也受到制约，因此电动汽车对电机的要求也较高，纯电动汽车对电机的要求则较其它类型汽车有所不同：1）高密度小型轻量化2）高效率3）可靠性、耐久性、适应性。4）低俗高转矩和高速恒功率的宽调度。5）低噪声与低成本。纯电动汽车的控制系统主要是对电动汽车电池组和电动机加以控制。由于纯电动汽车高度电气化，因此更加有条件实现机电一体化，采用自动化的控制系统和驱动系统。一般用中央控制器中的计算机来进行控制和管理。控制系统还包括整车低压系统的电子电气装置、现代卫星导航和雷达防撞等装备。纯电动汽车除装备现代内燃机汽车的一些先进电子设备外，电动轮、四轮转向、再生制动和太阳能利用等，都可以在纯电动汽车上发挥其独特的作用。引导问题3：

关键零部件如何选型？纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别在于四大部件：驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。其价值高低取决于这四大部件的品质。用途也与选用的配置直接相关。

纯电动汽车的驱动电机目前有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。电机及调速控制器的选用和配制对整车档次和价位也有影响。

设计纯电动汽车首先要进行选型设计，除了车型选择外，电机类型与其性能参数、电池类型与其性能参数、控制方式的选择、电池数量的选择等都是首先要确定的。1纯电动汽车驱动电机选择电机驱动系统需求指系统额定电压、额定电流、额定功率、最高允许电压、最低允许电压、最大允许电流、最大功率等一系列指标。2纯电动汽车动力电池组选择根据汽车使用需求，确定动力电池类型，然后需要确定电机的额定电压和电池的电压。按功率需求、行驶能量需求确定电池组个数1纯电动汽车驱动电机选择电机驱动系统需求指系统额定电压、额定电流、额定功率、最高允许电压、最低允许电压、最大允许电流、最大功率等一系列指标。根据对车辆功率需求的分析，选择电机最大功率；根据设计车辆传动系统主减速比及挡位传动比信息，通过匹配合适的挡位，结合车轮半径信息，以满足车辆最高设计车速为目标，确定电机额定转速和最高转速。电机功率的选择将对电动汽车的动力性和经济性有着重要的影响。对于纯电动汽车用电机，电机功率需要根据不同的工况进行选择，如最高车速行驶、满足爬坡性能、加速性能的电机功率。3纯电动汽车传动系传动比的设计选择汽车在行驶过程中，通过一定的传动比来满足不同行驶工况的需要。传动比起到减速增矩的作用。纯电动汽车有宽广的工况范围，在城市交通中，电动汽车频繁工作的工况在中速区域。提高电机的工作效率，必须是电机的工况区域在高效区域，即0.8以上的区域。尽管电机一般都具有较宽的调速范围，但在纯电动汽车的设计过程中要选择合理的传动比，一方面满足不同工况要求，另一方面使得电机在不同工况运转时，尽量处于高效率范围内，以获得较高的转化效率，减小功率损失。3纯电动汽车传动系传动比的设计选择纯电动汽车传动比的选择应该满足汽车最高设计车速、最大爬坡度以及对加速时间的要求。纯电动汽车的传动系参数匹配设计主要包括变速器的匹配设计和主减速器的匹配设计。1）传动系最小传动比传动系速比的上限由电动机最高转速和最高行驶车速确定。

式中，为主减速器的传动比；

变速器的传动比。3纯电动汽车传动系传动比的设计选择2）传动系最大传动比传动系最大传动比

是变速器最低挡传动比

与主减速器传动比

的乘积，它主要电动机的峰值转矩和车辆最大爬坡度决定：式中，

γ——车轮滚动半径；αmax——车辆的最大爬坡度；f——滚动阻力系数；Tmax——最大驱动力矩；nT——传动系总效率。动力电池的基本概念1.电压：工作电压：电池在一定负载条件下实际的放电电压，如铅酸蓄电池的工作电压为1.8V-2V，镍氢电池的工作电压：1.1V-1.5V，锂离子电池的工作电压：2.75-3.6V；额定电压：电池工作时公认的标准电压，如镍镉电池额定电压：1.2V，铅酸蓄电池的额定电压：2V；终止电压：放电终止时的电压值，通常与负载、使用要求有关；充电电压：外电路直流电压对电池充电的电压。一般，充电电压要大于开路电压，如镍镉电池的充电电压：1.45-1.5V，锂离子电池的充电电压：4.1-4.2V，铅酸蓄电池的充电电压：

2.25-2.7V。2.容量与比容量：容量是指在充电以后，在一定放电条件下所能释放出的电量，其单位为

，容量与放电电流大小有关，与充放电截止电压有关。比容量是指单位质量或单位体积的电池所能给出的电量。额定容量，是指设计与制造电池时，按照国家或相关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下能够放出的最低限度的电量。实际容量，是指电池在定的放电条件下实际放出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积。值得注意的是，实际电池中正负极容量不等，多为负极容量过剩。3.功率与比功率电池的功率是指电池在一定放电制度下，单位时间内输出的能量，单位为

。比功率则是指单位质量或单位体积电池输出的功率，单位为KW/kg或KW/L。4.放电率放电率是指放电时的速率，常用“时率”和“倍率”表示。时率是指以放电时间表示的放电速率，即以一定的放电电流放完额定容量所需的时间。倍率是指电池在规定时间内放出额定容量所输出的电流值，数值上等于额定容量的倍数。放电深度（Depthofdischarge，DOD）表示放电程度的一种量度，它是放电容量与总放电容量的百分比。5.荷电状态：荷电状态（Stateofcharge，SOC），是指剩余电量与额定容量或实际容量的比例。这一参数是在电动汽车使用中十分关键却不易获取的数据。6.自放电与存储性能：对所有化学电源，即使在与外界电路无任何接触的条件下开路放置，其容量也会自然衰减，这种现象称为自放电。电池自放电的大小用自放电率衡量，通常以单位时间内容量减少的百分比表示：

自放电率=（储存前电池容量—储存后电池容量）/储存前电池容量x100%7.使用寿命：使用寿命是指电池实际使用的时间长短。对于充电电池而言，电池的寿命分为充放电循环寿命和湿搁置寿命。充放电循环寿命是衡量充电电池性能的重要参数。它是指在一定的充放电制度下，电池容量降到某规定值前，电池能耐受的充放电次数。充放电循环寿命赵长，电池性能越好。目前，镍镉电池的充放电循环寿命为

500-800次，铅酸蓄电池为

200-500次，锂离子电池为

600-1000次。充电电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电制度工等条件有关。

新能源汽车对动力电池的要求1.比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽可能储存多的能量，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。2.比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动力要求，电池必须具备大的比功率。3.连续放电率高，自放电率低，电池能够适应快速放电的要求。自放电率低，以保证电池能够长期存放。4.充电技术成熟，时间短，充电技术通用性强。能够实现快速充电。5.适应车辆运行环境。电池除能在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度影响，不需要特殊的加热、保温系统。能够适应电动汽车行驶过程中的振动。6.安全可靠。电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。废电池能够回收处理及再生利用，电池中的有害重金属能够集中回收处理。电池组可采用机械装置进行整体拆解、更换，线路连接方便。7.长寿命、免维护。电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维护与修理。

常用电动汽车动力电池常用的车用动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压供电电源，是一种成熟的汽车电池，但存在比能量低、质量和体积太、续驶里程短、使用寿命短、污染严重等问题，制约了其在电动汽车上的应用。镍氢电池因其能量密度高、无镉污染、可大电流快速充放电等优点，能够满足电动汽车对动力电池的要求，因此镍氢电池目前被成熟地应用到商业化的电动汽车，如丰田Prius。锂离子电池是目前新能源汽车研究的热点，它具备能量密度高、能量效率高、自放电率小、循环使用寿命长、可实现大电流充放电、无污染等优点。各种动力电池1.铅酸电池蓄电池工作过程就是化学能与电能的相互转化。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界直流电池相联而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电过程。铅酸电池充足电时，正极板活性物质为

，负极板活性物质为

。铅酸电池的电解液由纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，其密度为2.镍氢（

MH/Ni）电池镍氢电池具有长期过放电和过充电保护能力，但寿命不如镍镉电池。镍氢电池已在20世纪90年代逐步实现产业化。镍氢（MH/Ni）电池采用镍的氧化物作为正极，储氢金属作为负极，电解液通常选用

KOH溶液。由

Ni(OH)2正极材料和储氢合金负极材料组成电池的反应式：3.锂离子电池锂离子电池以碳为负极，以含锂的化合物为正极。锂电池的种类繁多，常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为570Wh/Kg，它目前达到的性能指标是：比能量为100Wh/Kg，比功率200W/Kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2-4h。以LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：4.飞轮电池当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。据称，飞轮电池比能呈可达

，比功率达

，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。5.超级电容超级电容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名电化学电容器(ElectrochemicalCapacitors)，双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。超级电容可以弥补现阶段锂离子电池在功率密度等方面的不足。目前，它已经应用于军事、新能源汽车以及各种机电设备中。5.超级电容我国研发动力电池产品的主要性能居国际先进水平，电池产业基础雄厚，但需要解决一些薄弱环节。我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发取得重大进展，与日本、美国、德国等国际先进水平比较，总体水平相当。超级电容结构电机的基本概念1.电机电机，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为车用电器或各种机械的动力源。通常指电动机与发电机。2.电机的关键参数：转速

：额定转速：是指在额定功率下电机的转速。单位为

。电机转矩

：电机扭矩即电动机的输出扭矩，为电动机的基本参数之一。常用单位为NM。功率

：额定功率是指电机在额定电压额定环境等条件下电机轴上的输出功率。常用单位是

Kw。效率

：效率指的电机有效输出功率与总功率之率，不同类型电机效率曲线不同。对于电动汽车而言，电机的效率可以表示为：

新能源汽车对电机的要求1.高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。2.转速高。电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到

8000-12000r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。3.质量轻，体积小。电动机可通过采用铝合金外壳等途径降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的材料等也尽可能选用轻质材料。4.电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动所需的功率与转矩。能够实现快速充电。5.电动汽车驱动电动机需要有4至5倍的过载，以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求，而工业驱动电动机只要求有2倍的过载就可以了。6.电动汽车驱动电动机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能，以满足多部电动机协调运行，而工业驱动电动机只要求满足某一种特定的性能。7.电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收。8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。9.电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。10.结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜等。不同类型的电机1.直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控制特性。由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机。2.交流三相感应电动机交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速达到12000～15000r/min。可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高。对环境的适应性好，井能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。3.永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。4.开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线，维护修理容易。开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。5.电动汽车采用的各种驱动电动机性能比较目前交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机以及它们的控制装置，成本还比较高，形成批量生产以后，这些电动机和单元控制装置的价格会迅速降低，将能够满足经济效益的要求，并使电动汽车整车价格降低。

新能源汽车电机的发展直流电机的效率和转速相对较低，其换向器维护困难，直流电机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电了技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，己大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统己逐渐淘汰了直流驱动系统。20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。交流电机包括异步电机、永磁电机以及开关磁阻电机。

美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机，如Chrysler公司生产的EpicVan；Ford公司生产的RangerEV，通用汽车公司生产的IMPACT和EH电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多，如胜利SL6700DD电动客车，郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。但其最大缺点是驱动电路复杂，相对永磁电机而言，其效率和功率密度偏低，因此有被其它新型永磁电机逐步取代的趋势。

永磁电机包括永磁无刷直流电机和永磁无刷同步电机两种。永磁无刷直流电机是在直流电机的基础上不再用电刷和换向器，起动转矩大、过载能力强，非常适合电动车的运行特性。随着稀土永磁材料的开发和应用，永磁无刷电机的性能有了很大的提高，是未来最有发展前景的驱动电机之一。开关磁阻电机(SRM)是英国于1983年首次正式推出的，经过多年的研制开发，己成为现代电动汽车交流驱动的又一个新支，它具有可控相数多、实现四象限控制方便、成本低。总之，电动汽车驱动电机总的发展趋势是由通用走向专用，由直流走向交流；电机的功率密度、可靠性及耐久性不断提高；驱动控制系统向集成化与一体化发展。

混合动力电动汽车学习目标

熟悉混合动力电动汽车的基本概念；

了解混合动力电动汽车的分类，并明确混合动力电动汽车

的优缺点。学习任务描述通过本次学习，了解混合动力电动汽车的基本概念，明确混合动力电动汽车与传统汽车的区别；了解混合动力电动汽车的不同分类方式；明确混合动力电动汽车在新能源汽车发展中的优势与劣势。引导问题1：

什么是混合动力电动汽车？混合动力汽车通常是指由不同动力源驱动的汽车，包括油电混合动力汽车、气电混合动力汽车。目前天然气汽车通常也是油气混合动力的一种。本文主要介绍油电混合动力汽车。混合动力电动汽车（HybridElectricalVehicle，简称HEV）是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力电动汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力电动汽车是介于内燃机汽车和电动汽车之间的一种车型，是内燃机汽车向纯电动汽车过渡的车型。混合动力电动汽车尽管不能实现零排放，但其动力性、经济性以及排放等性能能够在一定程度上缓解汽车发展与环境污染、能源危机的矛盾。与传统汽车的最大区别在于其动力系统，混合动力电动汽车通常至少拥有两个动力源和两个能量储存系统。混合动力电动汽车（视频）根据2010年颁布的QC/T837—2010《混合动力电动汽车类型》，混合动力电动汽车的有多种分类方式：根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，混合动力电动汽车可分为串联式、并联式、混联式。按照两种不同能量的搭配比例不同，混合动力电动汽车可分为微混合型、轻度混合型、中度混合型及重度混合型。按照外接充电能力，混合动力电动汽车分为可外接充电型（插电式）、不可外接充电型。优点分析：混合动力技术被公认为是目前最可行、最现实的节能技术，而混合动力电动汽车也是目前世界上唯一能实现量产的节能环保型汽车，这是混合动力电动汽车的最大优势所在，具体地：1.排放性能良好2.动力性能佳3.耗油量低4.对电池的性能要求相对较低缺点分析：由于混合动力电动汽车仍需要燃烧汽油，因此无法从根本上摆脱对石油的依赖和彻底解决环保问题，也因此混合动力电动汽车没有太大的市场号召力。混合动力系统的生产成本比内燃发动机系统的成本更高。混合动力车需要配置普通汽车并不需要的昂贵配件，例如庞大笨重的电池组、电力发动机以及精密的电子控制模板。另外受限于动力电池与能量储存等技术难题，以及充换电站等基础配套设施目前未完善，混合动力电动汽车要得到大规模发展尚需要一定的时间。引导问题1：串联式混合动力电动汽车的功能结构串联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机和电动机三个动力总成，以串联方式组成其动力单元系统。下图为串联式混合动力电动汽车的功能原理图。串联式混合动力电动汽车功能部件分布串联式的工作模式通常有三种：纯电动模式、纯发动机模式、混合模式。纯电动模式即发动机关闭，车辆行驶完全依靠电池组供电驱动；纯发动机模式则仅在发动机运行情况下驱动车辆，蓄电池电力充足时作为储备，不足时，发动机同时为其充电；混合模式，即整车动力是通过发动机与电池组共同提供。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，主要用于客车。下图为中通串联式混合