电动汽车的构造与原理
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纯电动汽车的工作原理
纯电动汽车的工作原理是通过电能驱动车辆前进。
下面将详细介绍纯电动汽车的工作原理。
首先,纯电动汽车的关键部件是电池组。
电池组是由多个电池单体组成的,常见的是锂离子电池。
电池组负责储存电能,供给电动机使用。
其次,电池组的电能通过电控系统供给电动机。
电动机是纯电动汽车的动力来源,它将电能转换为机械能,推动车辆前进。
电动机可以分为交流电动机和直流电动机,不同类型的电动机在原理和结构上略有差异,但基本工作原理相似。
再次,电能通过电控系统转化为电动机能够接收的电流。
电控系统中的电控器起到一个调节的作用,它根据车辆的速度和驾驶员的需求,控制电动机的转速和扭矩输出。
通过电控器的控制,电能可以精确地供给电动机,并且根据需要进行动力调节。
最后,纯电动汽车的能量回收系统也是其工作原理的重要组成部分。
能量回收系统可以将制动过程中产生的能量转化为电能储存起来,以供车辆日常使用。
通过能量回收,纯电动汽车的续航里程可以得到一定程度的提升。
总结来说,纯电动汽车的工作原理可以简单概括为:电池组储存电能,电控系统调节电能输出,供给电动机运行,实现车辆的驱动力。
能量回收系统可以将制动过程中的能量重新利用,
提高车辆的能量利用效率。
这些部件和系统的协同工作,使得纯电动汽车能够实现零排放、低噪音和高能效的特点。
电动汽车的工作原理电动汽车是指以电池或其他可充电储能装置作为动力的汽车。
相比于传统的内燃机汽车,电动汽车具有更环保、更高效的特点。
了解电动汽车的工作原理,可以帮助我们更好地理解其工作过程和优势。
一、电动汽车的基本构造电动汽车由电池组、电控系统、电机和传动装置等核心部件组成。
其中,电池组是供给电动汽车动力的储能装置,电控系统负责控制电池组的充放电和电机的运行,电机则是将电能转化为机械能的设备,传动装置将电机的动力传递给车轮驱动汽车行驶。
二、电动汽车的工作原理1. 充电阶段电动汽车在充电时,需要将电源与电动汽车的充电插座连接起来。
充电过程中,电源会通过电缆向电池组输送电能。
充电插座上的安全装置会对电能进行监测和控制,确保充电过程的安全性。
通常,电动汽车的充电插座具有防水、防火和防触电等功能,以保障用户的安全。
2. 放电阶段电动汽车在行驶时,电池组会将储存的电能转化为机械能,驱动电机工作,从而推动车辆前进。
电控系统根据车辆的需求,控制电池组向电机提供合适的电能。
同时,电控系统还会监控电池组的电量、温度等参数,以及控制电机的转速和转矩,保证电动汽车的正常运行。
3. 能量回收电动汽车在制动时,电机会变为发电机,将惯性能量转化为电能,并存储到电池组中进行储存。
这个过程叫做能量回收或再生制动,能够提高能源利用效率,延长电池组的使用寿命。
三、电动汽车的优势1. 环保节能相比于传统的内燃机汽车,电动汽车不使用化石燃料,排放物几乎为零。
电动汽车的使用可以减少空气污染和温室气体排放,对环境更为友好。
另外,电动汽车利用电能转换效率更高,能源利用更加高效,节能效果显著。
2. 低噪音传统内燃机汽车在行驶时产生的噪音会对环境和人们的健康带来一定影响。
而电动汽车在工作过程中噪音较小,给人们带来更加宁静的行驶体验,减少了噪音污染。
3. 维护成本低相比于传统汽车的内燃机,电动汽车的电池组和电机等零部件较少,维护更加便捷。
此外,电动汽车在行驶和制动过程中对汽车部件的磨损较小,减少了汽车维修和更换零部件的成本。
名词解释1.纯电动汽车:指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。
2.再生制动:指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。
3。
续驶里程:指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下,以一定的行驶工况,能连续行驶的最大距离。
4.逆变器:指将直流电转化为交流电的变换器。
5。
整流器:指将交流电变化为直流电的变换器.6。
DC/DC变换器:指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。
7。
单体蓄电池:指构成蓄电池的最小单元,一般由正、负极及电解质组成。
8.蓄电池放电深度:指称为“DOD",表示蓄电池的放电状态的参数,等于实际放电量与额定容量的百分比. 9。
蓄电池容量:指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量,用C表示。
10.荷电状态:称为“SOC",指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。
11.蓄电池完全充电:指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。
12。
蓄电池的总能量:指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。
13。
蓄电池能量密度:指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。
14.蓄电池功率密度:指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。
15。
蓄电池充电终止电压:指蓄电池标定停止充电时的电压。
16.蓄电池放电终止电压:指蓄电池标定停止放电时的电压。
17。
蓄电池能量效率:指放电能量与充电能量之比值。
18。
蓄电池自放电:指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象.19.车载充电器:指固定安装在车上的充电器.20.恒流充电:指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。
21.感应式充电:指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。
22。
放电时率:电流放至规定终止电压所经历的时间。
23.连续放电时间:指蓄电池不间断放电至中止电压时,从开始放电到中止电压的时间。
24。
记忆效应:指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降,经过数次完全充放电循环后可恢复的现象.25.蓄电池的循环寿命:在一定的充放电制度下,电池容量下降到某一规定值时,电池所能经受的循环次数. 26。
电动汽车的组成及工作原理
电动汽车的组成主要包括电池组、电机、电控系统和车身。
下面将详细介绍每个部分的工作原理:
1. 电池组:电动汽车使用的是大容量锂电池组。
它们由多个电池单元组成,每个单元都可以存储电能。
当车辆需要动力时,电池组向电机供应直流电能。
2. 电机:电动汽车的电机通常是交流异步电机或直流无刷电机。
电池组提供的直流电能会被电机转换为机械能以驱动车辆。
电机的转动通过传动系统传递给车轮,使汽车前进。
3. 电控系统:电动汽车的电控系统负责控制电池组和电机的工作状态。
它包括电池管理系统、逆变器和控制算法。
电池管理系统监测和平衡电池单元之间的电量,避免过充或过放。
逆变器将电池组的直流电能转换为电机所需的交流电能。
控制算法负责监视和控制电机的转速和扭矩输出,以实现驾驶员的控制操作。
4. 车身:电动汽车的车身结构与传统汽车相似,但通常会进行轻量化设计以减轻整车重量。
较轻的结构可以提供更好的续航里程和性能。
此外,车身上也安装了一些特殊组件,如充电插口和电池散热系统。
总的来说,电动汽车通过电池组提供的电能驱动电机,进而驱动车辆前进。
电控系统负责控制电池组和电机的运行状态。
车身则提供包裹电池组和电机的结构,并提供其他功能组件。
新能源车辆(如电动车、混合动力车)是以新型能源为动力源的汽车,其工作原理和基本构造与传统燃油车有所不同。
下面我将详细介绍新能源车辆的工作原理及基本构造。
一、工作原理1. 电动车工作原理电动车主要依靠电池组提供电能来驱动电动机,电动机转动后通过传动装置带动车轮运动,从而实现汽车行驶。
整个过程可以简化为:电能转化为机械能。
2. 混合动力车工作原理混合动力车采用燃油发动机和电动机相结合的方式,两者可以分别或同时驱动车辆。
在不同的驾驶模式下,可以根据驾驶需求进行切换。
主要工作原理为:燃油发动机驱动发电机发电,将电能储存于电池中,电池再提供电能给电动机,驱动车辆行驶。
二、基本构造1. 电动车基本构造(1)电池组:电动车使用的是大容量的蓄电池组,包括锂离子电池、镍氢电池等。
电池组负责储存电能,提供给电动机使用。
(2)电动机:电动车使用的是交流电动机或直流无刷电动机。
电动机接收电池组提供的电能,转化为机械能驱动车辆行驶。
(3)电控系统:电动车的电控系统包括控制器、电控单元等,用于控制电池组和电动机的工作状态,实现驱动控制和能量管理。
(4)传动装置:电动车的传动装置主要包括减速器和差速器,将电动机的转速转化为适合车轮的转速,实现车辆行驶。
(5)充电系统:电动车需要通过充电系统进行电池组的充电,包括充电接口、充电桩等设备。
2. 混合动力车基本构造(1)燃油发动机:混合动力车使用的燃油发动机与传统燃油车相似,可以使用汽油或柴油作为燃料。
燃油发动机主要用于驱动发电机发电,提供电能给电动机使用。
(2)发电机:发电机通过燃油发动机带动,将机械能转化为电能,储存于电池中。
(3)电池组:混合动力车同样配备电池组,用于储存由发电机产生的电能,并提供给电动机使用。
(4)电动机:混合动力车同样采用电动机作为辅助动力装置,接收电池组提供的电能,与燃油发动机共同驱动车辆行驶。
(5)传动装置:传动装置可以实现燃油发动机和电动机的切换和协调工作,将两者的动力输出到车轮,实现车辆驱动。
第二章电动汽车构造与原理2.1纯蓄电池电动汽车(技术基础)2.1.1BEV的分类和特点BEV的分类主要按照所选用的动力储能装置、驱动电动机的不同、驱动结构的布局或用途的不同进行分类。
按储能装置分类:铅酸蓄电池、锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池;按驱动电动机分类:直流电动机、交流电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机;按驱动结构布局分类:传统驱动模式、电动机一驱动桥组合驱动方式、电动机一驱动桥整体式驱动方式、轮毂电机分散驱动方式。
2.1.2BEV的驱动结构采用蓄电池作为驱动能源的汽车,受到蓄电池容量的限制,必须设计较为合理的驱动结构及布局,才能最大限度的发挥电动机驱动优势。
电动机驱动和发动机驱动相比具有2大技术势:⑴发动机能高效产生转矩时的转速被限定在较窄范围内,必须增添庞大繁琐的变速机构适应该特性。
电动机可以在比较宽广的速度范围内产生转矩,目前成熟的电机控制理论已能实现直接转矩控制,其调速性能满足汽车行驶要求;⑵电动机转矩快速响应指标比发动机高出2个数量级别。
主要原因在于电动机属于电气执行元件,发动机则属于机械执行元件,而电气执行响应速度通常较之机械响应速度快几个数量级。
基于此,采取先进的电气控制技术取代笨重、庞大且响应滞后的部分机械、液压装置成为技术进步发展的必然趋势。
不仅能够使各项指标性能提高,而且简化了汽车结构,实现了制造成本的降低。
2.1.3BEV的结构原理纯电动汽车结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身、各种辅助装置构成。
电力驱动控制系统决定了整个电动汽车的结构组成及其性能特征,属于电动汽车的核心,相当于传统汽车发动机与其它功能以机电一体化方式的组合体,这正是电动汽车区别与传统内燃机汽车的最大不同点。
1)电力驱动控制系统电力驱动控制系统按工作原理主要划分为车载电源模块、电力驱动主模块与辅助模块。
⑴车载电源模块车载电源模块由蓄电池电源、能量管理系统与充电控制器三部分构成。
①蓄电池电源。
蓄电池作为纯电动汽车的唯一能源,除了供给汽车驱动行驶所需电能外,还必须供应汽车上各种辅助装置的工作电源。
蓄电池通过串并联方式组合成满足电动汽车驱动所需等级的电压(48V-144V);但是其辅助装置电压一般采用低压电源(12V或24V),因此需要添加必要的DC/DC变换器构成多种电压等级。
图2-5电力驱动控制系统组成与工作原理图再者,由于制造工艺的因素,即使同一批次的蓄电池其电解液浓度和性能也存在 个性差异,在进行组装前,必须对每块蓄电池进行检测并记录,尽量实现性能接近的 蓄电池同组组装,有利于动力电池组性能的稳定以及使用寿命的延长。
②能源管理系统。
能源管理系统的主要功能是在汽车行驶过程中进行合理的能源 分配,协调各功能部分工作的能量管理,使有限的电池能量得到最大限度利用(最优 化)。
能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈,在汽车 减速制动或下坡滑行时进行能量回收,从而有效扩充能源,提高续航能力。
为了提高 蓄电池性能的稳定性与延长使用寿命,需要实时监控电源的使用情况,对蓄电池的状 态参数(蓄电池温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余容量、 放电时间、放电电流、放电深度等)进行检测,根据要求对蓄电池环境温度进行温度 控制、通过限流控制避免蓄电池过充、过放,对状态参数进行显示与报警,实时显示 在驾驶室显示操纵台上,便于驾驶员随时掌握并配合操作,根据需要及时对蓄电池进 行充电并维护保养。
③充电控制器。
充电控制器主要功能是把电网供电制式转换成蓄电池要求的制式 (AC/DC 与充电电流控制)。
⑵电力驱动主模块电力驱动主模块由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等构成。
为了适应驾驶室传统操纵习惯,电动汽车保留了加速踏板、制动踏板及其它操纵手柄 或按钮。
其实现形式是采用电信号输入到中央控制单元对汽车的行驶实时控制。
①中央控制单元。
中央控制单元不仅是电力驱动主模块控制中心,也对整辆电动 汽车的控制起协调作用。
1 .根据外部信号,向驱动控制器发相应信号驱动电动机进行起动、加速、减速、 制动控制等;2 .电动车减速或下坡滑行时,配合车载电源模块的能量管理系统进行发电回馈, 向蓄电池充电;3 .配合辅助模块将电动汽车实时参数送至驾驶室操纵台,方便驾驶员了解汽车状 (照明、空调等)蓄电池电源驱动控制器=电机电力器动主模块1 档位杆 ---态;4.汽车弯道行驶时,配合辅助模块的动力转向单元,对轮毂电机进行电子式差速转向控制。
②驱动控制器。
按照中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈信号,对电动机速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。
驱动控制器与电动机必须配套使用。
1.直流电动机:通过DC/DC变换器进行调压调速控制;2.交流电动机:通过DC/AC变换器进行调频调压矢量控制;3.磁阻电动机:通过控制脉冲频率进行调速控制。
③电机。
电机在电动汽车中具有电动和发电双重功能,即正常行驶过程中用作电动机,将电能转换成机械能;在减速和滑行过程中用于发电机,将机械能转换成电能。
根据汽车起步与运行中的要求,得出“起动低速恒转速输出,高速恒功率输出”。
电机与驱动控制器构成的驱动控制系统是电动汽车中最为关键的部件,直接影响电动汽车的各项功能指标。
④机械传动装置。
将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴,带动汽车车轮行驶。
电动机本身具备较好的调速特性,使得变速机构简化,取消离合器直接起动,并且由于正反转控制方便,取消了倒档齿轮,若采用轮毂电机分散驱动则省去主要传动部件,名副其实的成为“零传动”方式。
⑶辅助模块辅助模块包括辅助动力电源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台及各种辅助装置等。
①辅助动力源。
辅助动力源供给电动汽车各种辅助装置所需的动力电源,一般选用12V或24V直流低压电源,向电子辅助动力转向、制动力调节控制、照明、车载空调、电动门窗等在内的各种辅助装置提供所需能源。
②动力转向单元。
转向装置是为实现汽车转弯设置,由方向盘、转向器、转向机构和转向轮构成。
通过作用在方向盘上的控制力,通过转向器及转向机构使车轮发生一定角度的转向。
现代汽车一般采用辅助动力转向装置,目前较为理想的是电子控制动力转向系EPS,电动汽车适合选用电控电动转向系(内燃机汽车大多数采用电控液力转向系)。
为了提高汽车转向时的操纵稳定性和机动性,最为理想的方法是采用四轮转向系统。
③驾驶室显示操纵台。
相当于传统驾驶室仪表盘,根据电动汽车驱动的控制特点在功能上有所添补。
④其它辅助装置。
电动汽车辅助装置主要由空调、照明、各种声光信号装置、车载音响装置、刮水器、电动门窗、电动座椅调节器、车身安全防护装置等。
其主要目的是为了提升汽车操纵性、舒适性、安全性而设置的。
其中车载空调作为电动车中除驱动部分外的主要负载,尽量从节能角度考虑,以适应电动汽车能源不富裕的特点。
2)汽车底盘汽车底盘作为整个汽车的基体,不仅起着支撑蓄电池、电动机、驱动控制器、汽车车身、空调在内的各种辅助装置作用,而且将电动机动力进行传递和分配,按照驾驶员需求行驶。
传统的汽车底盘包括传动系、行驶系、转向系、制动系四大系统。
电动汽车底盘根据实际的不同类型有很大的变动,总体而言朝着轻便、简化的方向发展。
3)车身与纯电动汽车总体布局特点针对纯电动车能源不富裕的特点,电动汽车车身外形应尽量符合空气流体动力学,减少行驶过程中的空气阻力,并选取高强度轻型材料来减轻自重。
车内布局则尽量减少刚性机械部件连接的动能传动,选取柔性电缆,使得电动汽车车内布局有较大灵活度。
蓄电池作为电动汽车上必不可少的动力源,其自身也有一定重量,在设计放置中可选用分散布置,作为配重布局。
总体而言,对于电动汽车各个部件的总体布局依据为:符合车辆动力学对汽车重心的要求,并尽可能降低汽车质心高度。
4)电动汽车能源的复合利用电动汽车能量不富裕的最大弊端,严重影响电动车的整体性能。
若电动汽车能源与其它能源有机结合复合利用,可以改善电动汽车加速性能,提高续航里程,成为电动汽车实用化的有效途径之一。
太阳能、风能等自然能如果与蓄电池配合使用则既发挥了蓄电池可逆储能装置的优势,又有效解决能源不充足的缺陷。
2.2混合动力电动汽车(中间过渡模式)2.2.1HEV定义及优点参考国际能源组织(IEA)相关文献:能量与功率传送路线具有如下特点的车辆称之为HEV:①传动到车轮推进车辆运动的能量,至少来自两种不同的能量转换装置(内燃机、燃气涡轮、电动机、液压马达等);②转换装置至少由两种不同的能量储存装置(燃油箱、蓄电池、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量;③从储能装置流向车轮的通道(能量通道),可逆通道与不可逆通道并存;④可逆通道储能装置供应的是电能。
在内燃机汽车的基础上,增加一套蓄电池+电机的可逆储能装置系统,可以使发动机许多损耗能量被回收或综合利用:①通过综合利用,可以大为减少或消除发动机怠速状态;②车辆减速制动时进行能量再生回馈;③汽车下坡行驶中能量发电回馈;④两套能量转换装置的利用,可以减轻发动机设计功率,利用电动机短时过载能力进行汽车瞬时加速性能。
混合动力汽车设计时必须考虑其纯电动运行模式,这样可以用来改善在城市工况中的尾气排放问题(城市工况下开启纯电动模式),这样混合动力电动汽车的尾气排放在一定程度上较之内燃机汽车具有很大的改善,特别是怠速时的尾气排放问题,降低了城市环境污染。
2.2.2HEV分类及结构特点按动力系统结构分类:串联形式、并联形式、混联形式;按混合度分类:微混合(三5%)、轻度混合(5%〜15%)、中度混合(15%〜40%)、重度混合(>40%);1)串联式混合动力电动汽车(SHEV)主要特征是驱动力只来源于电动机。
三大动力总成:发动机、发电机、驱动电机采取串联方式组成,发动机不直接参与SHEV的驱动,它与电动机合成只作为电能供应系统。
单向驱动电动机形式特点是驱动电动机只由蓄电池供给电能,发动机带动发电机向蓄电池供电。
动力系统的蓄电池作为主要动力源,要求蓄电池容量较大。
供电模式有2种:正常运行时动力电池供电;滑行、下坡、减速制动通过电机发电回馈向蓄电池充电。
图2-6蓄电池单向驱动电动机结构原理图发电机或蓄电池双向驱动电动机形式,其发动机一发电机组功率要求较大,作为主要的动力系统;蓄电池动力容量较大,补充峰值功率。
供电模式有3种:单独动力电池组供电(低速、平坦道路)、发动机一发电机组供电(起动、高速)、动力电池组与发动机一发电机组同时供电(起动、爬坡、高速。
优点:发动机可以固定在工况点工作,因此可以使发动机在有害排放物最低与效率最高的工作点工作。
排气成分稳定也便于处理装置处理,保持高净化率;缺点:总效率低,发动机产生的机械能通过发电机转换成电能,电能再由电动机转换成机械能,转换过程会带来较大的机械损耗;输出功率较低,若需要高速运行则需要设计最大功率电动机,使电动汽车自重增大。