下载文档原格式
新能源汽车的结构组成
新能源汽车是指运用新的能源技术来驱动电动汽车的一种交通工具，包括电动汽车、
燃料电池汽车和混合动力汽车等。
新能源汽车的结构组成主要包括电池系统、电动机、电
控系统、充电系统、车身结构和车载娱乐系统等。
一、电池系统
电池系统是新能源汽车的核心组成部分，它包含了电池单元、电池连接板、电池管理
系统和电池箱等。
电池单元是电池组的基本单元，它们组合在一起构成电池组。
电池连接
板则负责将电池组连接成整体，并将电力输送到电机和控制器。
电池管理系统则负责监控
电池的状态，保证其正常、安全地工作。
电池箱则是对电池组的保护作用，保护电池组不
受外部因素的影响。
二、电动机
电动机是新能源汽车的动力源，它是由电枢、永磁体、定子和控制器等组成。
电动机
根据不同的功率和转速要求有不同的型号和配置。
电控系统是控制电机工作的关键性系统，它由控制器、传感器和驱动电路等组成。
通
过电控系统可以实现电能的转换和控制，控制电机的加速、减速、制动和转向等功能。
充电系统是新能源汽车的重要组成部分，它由电池充电机、充电接口、充电桩等组成。
充电系统的作用是为电池组提供充电服务，使电池组保持充足的电量状态。
五、车身结构
车身结构是新能源汽车的外部组成部分，它包括车架、车身、车门、车窗等。
新能源
汽车的车身结构采用轻量化设计，减轻车重，提高续航里程。
六、车载娱乐系统
车载娱乐系统是新能源汽车的舒适性配置，它包括音响、导航、电视、网络等功能。
车载娱乐系统可以提供更多的乘车体验，让驾驶和乘客的出行更加愉悦。
纯电动汽车的基本结构和原理与燃油汽车相比,纯电动汽车的结构特点是灵活，这种灵活性源于纯电动汽车具有以下几个独特的特点.首先，纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的，因此，纯电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性.其次，纯电动汽车驱动系统的布置不同，如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等,会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机,如直流电动机和交流电动机，会影响到纯电动汽车的重量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，如蓄电池，也会影响纯电动汽车的重量、尺寸及形状.另外,不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构，例如，蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电,或者采用更换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。
纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。
除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。
所以电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征,也是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于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的组成与工作原理如图5.1所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。
1）车载电源模块车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成.（1)蓄电池电源.蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。
蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同,其要求的电压等级也不同。
为满足该要求,可以用多个12V 或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC／DC转换器供给所需的不同电压。
新能源汽车核心技术详解：电池包和BMS、VCU、 MCU电子创新网| 2001-15-20 11:542014年国内新能源汽车产销突破8万辆，发展态势喜人。
为了使新能源爱好者和初级研发人员更好地了解新能源汽车的核心技术，笔者结合研发过程中的经验总结，从新能源汽车分类、模块规划、电控技术和充电设施等方面进行了分析。
1 新能源汽车分类在新能源汽车分类中，“弱混、强混”与“串联、并联”不同分类方法令非业内人士感到困惑，其实这些名称是从不同角度给出的解释、并不矛盾。
1.1消费者角度消费者角度通常按照混合度进行划分，可分为起停、弱混、中混、强混、插电和纯电动，节油效果和成本增等指标加如表1所示。
表中“-”表示无此功能或较弱、“+”个数越多表示效果越好，从表中可以看出随着节油效果改善、成本增加也较多。
1.2技术角度图1 技术角度分类技术角度由简到繁分为纯电动、串联混合动力、并联混合动力及混联混合动力，具体如图1所示。
其中P0表示BSG(Belt starter generator，带传动启停装置)系统，P1代表ISG(Integrated starter generator，启动机和发电机一体化装置)系统、电机处于发动机和离合器之间，P2中电机处于离合器和变速器输入端之间，P3表示电机处于变速器输出端或布置于后轴，P03表示P0和P3的组合。
从统计表中可以看出，各种结构在国内外乘用或商用车中均得到广泛应用，相对来说P2在欧洲比较流行，行星排结构在日系和美系车辆中占主导地位，P03等组合结构在四驱车辆中应用较为普遍、欧蓝德和标致3008均已实现量产。
新能源车型选择应综合考虑结构复杂性、节油效果和成本增加，例如由通用、克莱斯勒和宝马联合开发的三行星排双模系统，尽管节油效果较好，但由于结构复杂且成本较高，近十年间的市场表现不尽如人意。
2 新能源汽车模块规划尽管新能源汽车分类复杂，但其中共用的模块较多，在开发过程中可采用模块化方法，共享平台、提高开发速度。
简述纯电动汽车的关键技术
纯电动汽车是指完全依赖蓄电池等电能储存装置进行驱动的汽车。
其关键技术包括以下几个方面：
1. 蓄电池技术：蓄电池是纯电动汽车的关键部件，直接影响车辆的续航里程、充电速度和寿命等。
目前主要使用的蓄电池技术包括锂离子电池、镍氢电池和钠离子电池等。
2. 电机技术：电机是纯电动汽车的动力来源，关键技术包括电机的设计、控制算法和高效能量转换等。
提高电机的功率密度和效率，可以提升纯电动汽车的加速性能和续航里程。
3. 充电技术：纯电动汽车需要进行定期的充电来补充蓄电池的能量。
充电技术包括充电桩的设计、充电速度和充电设施的智能管理等。
目前主要的充电方式包括交流充电和直流快充。
4. 能量回收技术：纯电动汽车通过能量回收技术可以将制动时产生的能量转化为电能进行储存，从而提高能源的利用效率。
能量回收技术包括制动能量回收系统和行程回收系统。
5. 轻量化技术：为了提高纯电动汽车的续航里程，减轻车辆的整体重量是一个重要的方向。
轻量化技术包括使用轻量材料、优化车身结构和减少不必要的装备等。
6. 充电基础设施建设：纯电动汽车的普及需要配套的充电基础设施，包括充电桩的建设、充电站的布局和充电网络的监测等。
充电基础设施的完善可以提高纯电动汽车的使用便利性和覆盖
范围。
综上所述，纯电动汽车的关键技术涉及蓄电池、电机、充电、能量回收、轻量化和充电基础设施建设等方面。
随着技术的不断推进和创新，纯电动汽车的性能和使用体验也将逐渐提升。
电动汽车的动力系统和电池技术随着全球环境变化和政府节能减排政策的逐渐加强，电动汽车逐渐成为了当今社会推动绿色交通的重要手段。
电动汽车相比传统汽车，具有清洁、零排放、安全、安静、较低的运行成本等优势，因此备受消费者的青睐。
本文将从动力系统和电池技术两个方面对电动汽车进行介绍。
一、电动汽车的动力系统电动汽车的动力系统主要包括三种：纯电动、插电式混合动力和燃料电池混合动力。
纯电动汽车只依靠电池驱动电机，不依赖于其他能源；插电式混合动力辅以发动机发电，延长了行驶距离；燃料电池混合动力则利用氢气来驱动电动机。
动力系统中最关键的部分是电机和电控系统。
电机控制系统需要负责电机的启动、停止、转速控制和扭矩控制等。
常见的电机种类包括永磁同步电机、异步电机等。
其中永磁同步电机具有高效、高速、高扭矩、轻量化等特点，被广泛应用于电动车辆中。
另外，电池是电动汽车动力系统不可或缺的部分。
电动汽车需要用电池来储存能量，供电机在车辆行驶中提供动力。
在电动汽车中，常见的电池种类包括传统铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。
锂离子电池是当今最常用的电动车电池，具有能量密度大、重量轻、寿命长、自放电小等优点。
二、电动汽车的电池技术电池技术是电动汽车发展的关键技术之一。
以下介绍几种常见的电池技术。
1.镍氢电池技术镍氢电池由镍氢负极和氢化物正极组成，具有能量密度高、长寿命等优点，是电动汽车的常用电池。
然而，镍氢电池的较大缺点是重量大、体积大，充电速度慢，因此限制了其在电动汽车中的应用。
2.锂离子电池技术锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高、自放电率低等特点，当前是电动汽车的主流电池技术。
锂离子电池分为单体电池和组合电池，通常采用多个单体电池串联或并联来组成电动汽车的电池组。
3.超级电容器技术超级电容器是介于电池和电容器之间的产品，具有超长的寿命、超快的充电速度和良好的低温性能。
在电动汽车领域，超级电容器常用于辅助动力系统，可在起步加速时提供可靠的短时高功率输出。
电动汽车的动力系统随着环境保护和可持续发展意识的增强，电动汽车作为一种清洁能源交通工具正逐渐受到人们的青睐。
电动汽车的动力系统是电动汽车的核心部件，它决定了电动汽车的性能和使用体验。
本文将通过对电动汽车的动力系统进行分析，探讨其组成结构以及其中的关键技术。
一、电动汽车的动力系统组成1. 电机系统电动汽车的动力系统主要由电机系统、电池系统和电控系统组成。
其中，电机系统是电动汽车的动力来源，是其最重要的组成部分。
电机系统包括电动机、减速器和传动装置。
电动汽车通常采用交流电机或直流电机，其中交流电机又分为异步电机和同步电机。
减速器主要是为了降低电机转速并提供合适的扭矩输出，传动装置则将电机的动力传输到车轮上。
2. 电池系统电池系统是电动汽车的能量存储和释放装置，也是电动汽车的能源来源。
电池系统包括电池组、电池管理系统和充电系统。
电动汽车常用的电池种类有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池等。
电池管理系统主要负责电池的监控和保护，确保电池的安全性和寿命。
充电系统则提供电池组的充电功能。
3. 电控系统电控系统是电动汽车的智能控制中枢，负责监测和控制整个动力系统的运行。
电控系统包括控制器、传感器、电子控制单元等。
控制器是电动汽车动力系统的调度中心，负责调节电机的工作状态和输出功率。
传感器用于采集各种关键参数，如车速、电机转速、电池状态等。
电子控制单元则负责数据处理和系统控制。
二、电动汽车动力系统的关键技术1. 电机技术电机技术是电动汽车动力系统的核心技术。
随着电机技术的不断进步，电动汽车的动力性能和续航里程得到了大幅提升。
目前，电动汽车主要采用永磁同步电机或感应电机，这些电机具有高效率、高转速和高扭矩输出的特点。
另外，电机的轻量化设计也是当前的研究热点之一。
2. 电池技术电池技术是限制电动汽车发展的关键因素之一。
目前，锂离子电池是电动汽车常用的电池技术，它具有高能量密度、长寿命和快速充电的特点。
然而，锂离子电池的成本和安全性仍然是亟待解决的问题。
如图1所示，纯电动汽车EV (Electric Vehicle)是仅由动力蓄电池向电动机提供电能驱动车辆行驶的道路车辆，也称为蓄电池电动汽车。
纯电动汽车具有以下特点：节能，不消耗石油；环保，无污染；噪声和振动小；能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递，各部件的布置具有很大的灵活性；驱动系统布置不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机（如直流电动机和交流电动机）会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置会影响纯电动汽车的质量、尺寸及形状；不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式，对替换下来的蓄电池进行集中充电。
1 纯电动汽车的类型纯电动汽车按照用途进行分类，可以分为纯电动轿车、纯电动货车和纯电动客车3种类型；按照驱动型式进行分类，可以分为直流电动机驱动的纯电动汽车、交流电动机驱动的纯电动汽车、双电动机驱动的纯电动汽车、双绕组电动机驱动的纯电动汽车和电动轮纯电动汽车等5种类型。
2纯宅动汽车的基本构成如图2所示，纯电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统等组成。
汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。
图3所示为奥运纯电动客车的基本构成。
21电力驱动系统纯电动汽车的电力驱动系统的构成简图如图4所示，主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。
该系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。
驱动电动机是驱动EV行驶的唯一动力装置。
目前EV上使用的驱动电动机主要类型有直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。
再生制动是EV节能的重要措施之一。
制动时电动机可实现再生制动，一般可回收10%—15%的能量，有利于延长EV的行驶里程。
在EV制动系统中，还保留有常规制动系统和ABS，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能。
关于电动机，本讲座后文将详细讲解。
22电源系统纯电动汽车的电源系统包括车载电源、能量管理系统和充电机等。
它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄电池充电。
纯电动汽车以动力蓄电池组作为车载皂源，用周期性的充电来补充电能。
动力蓄电池组是EV的关键装备，储存的电能、质量和体积，对EV的性能起决定性影响，也是发展EV的主要研究和开发对象。
EV发展的症结在于蓄电池，蓄电池技术对EV的制约仍然是EV发展的瓶颈；建立充电站系统、报废蓄电池回收和处理工厂，是推广EV的关键问题。
纯电动汽车的常用电源有铅酸蓄电池、镍一镉蓄电池、镍一氢蓄电池、锂离子蓄电池等。
车载电源的发展经历了以下几个阶段。
(1)第一代EV蓄电池——铅酸蓄电池。
其优点是技术成熟，成本低；其缺点是，比能量和比功率低，不能满足EV 续驶里程和动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸蓄电池、铅布蓄电池等，使铅酸蓄电池的比能量有所提高。
(2)第二代EV蓄电池——高能蓄电池。
第二代EV高能蓄电池类型比较多，主要有镍一镉蓄电池、镍一氢蓄电池、钠一硫蓄电池、钠一氯化镍蓄电池、锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池、锌一空气蓄电池和铝一空气蓄电池等。
其优点是比能量和比功率都比铅酸蓄电池高，大大提高了EV的动力性能和续驶里程；其缺点是，有些高能蓄电池需要复杂的蓄电池管理系统和温度控制系统，各种蓄电池对充电技术有不同的要求，而且电化学蓄电池中的活性物质在便用一定的期限后会老化变质，以至完全丧失充电和放电功能而报废，从而使EV的使用成本较高。
(3)第三代EV蓄电池——飞轮蓄电池和超级电容器。
飞轮蓄电池是电能一机械能一电能转换的电池；超级电容器是电能一电位能一电能转换的电池。
这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而且充电和放电方便迅速，但目前尚处于研制阶段。
EV车载电源由高压电源和低压电源两部分组成。
高压电源是动力蓄电池组提供的155 V～380 V的高压直流电，动力蓄电池组是供电动机工作的唯一动力源，空调系统的空调压缩机，动力转向系统的转向油泵和制动系统的真空泵等，也需要动力蓄电池组提供动力电能；动力蓄电池组通过DC/AC 转换器，供应12 V或24 V的低压电，并储存到低压蓄电池组中，作为仪表、照明和信号装置等工作的电源。
蓄电池管理系统用于对动力蓄电池组充电和放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、蓄电池温度等进行控制。
个别蓄电池性能变化后会影响到整个动力蓄电池组的性能，故需用蓄电池管理系统来对整个动力蓄电池组及其每一单体蓄电池进行监控，保持各个单体蓄电池间的一致性。
动力蓄电池组必须进行周期性的充电，高效率充电装置和快速充电装置是EV使用时所必须的辅助设备，可采用地面充电器、车载充电器、接触式充电器或感应式充电器等进行充电。
23辅助系统纯电动汽车辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机及照明和除霜装置等。
辅助动力源主要由辅助电源和DC/AC转换器组成，其功用是向动力转向系统、空调及其他辅助设备提供电力。
2.4控制系统EV的控制系统主要是对动力蓄电池组的管理和对驱动电动机的控制。
EV的控制系统的主要作用有：将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入至中央控制单元，通过动力控制单元控制驱动电动机运转；计算动力蓄电池组剩余电量和剩余续驶里程；对整车低压系统的电子、电器装置进行控制；采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，对整个动力蓄电池组一功率转换器一驱动电动机系统进行监控并及时反馈信息和报警。
25安全保护系统动力蓄电池组具有高压直流电，因此必须设置安全保护系统，以确保驾驶人、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和维修时的安全。
另外，纯电动汽车必须配备电气装置的故障自诊断系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时自动控制EV 不能起动等，及时防止事故的发生。
2.6车身及底盘EV车身造型特别重视流线型，以降低空气阻力系数。
由于动力蓄电池组的质量大，为减轻整车质量，一般采用轻质材料制造车身和底盘部分总成。
动力蓄电池组占据的空间大，在底盘布置上还要有足够的空间存放动力蓄电池组，并且要求线路连接、充电、检查和装卸方便，能够实现动力蓄电池组的整体机械化装卸。
3纯电动汽车的关键技术3.1驱动电动机及控制技术纯电动汽车的驱动电动机属于特种电动机，是电动汽车的关键部件。
驱动电动机应具有良好的转矩一转速特牲，驱动电动机应具有较宽的调速范围及较高的转速(一般为6 000 r/min—15 000 r/min)，足够大的起动转矩，体积小、质量轻、效率高，且有动态制动强和能量回馈的性能；根据车辆的行驶工况，驱动电动机可以在恒转矩区和恒功率区运转；驱动电动机应经常保持在高效率范围内运转，在低速、大转矩（恒转矩区）运转范围内效率在0.7 5-0.85，在恒功率运转范围内效率在0.8-0.9，图5所示为纯电动汽车驱动电动机的效率图。
今后变结构控制技术、模糊控制技术、神经网络、自适应控制技术、专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合使用于纯电动汽车的驱动电动机控制系统。
纯电动汽车再生制动控制系统可以节约能源、提高续驶里程，具有显著的经济价值和社会效益。
再生制动还可以减少制动摩擦片的磨损，降低车辆故障率及使用成本。
纯电动汽车一般在车辆空间和使用环境上要求较严格，所以对驱动电动机驱动系统提出更高的要求：体积／质量密度高，效率高，调速范围宽，制动能量回馈，适应性好，可靠性高。
目前纯电动汽车电动机主要有以下四类：直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)。
近几年来，电动汽车用电动机逐渐由直流向交流发展，直流电动机基本上已经被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代。
3.2蓄电池及管理技术蓄电池是纯电动汽车的储能动力源，也是一直制约纯电动汽车发展的关键因素。
纯电动汽车用蓄电池要求比能量高，比功率大，使用寿命长，充电技术成熟、时间短，连续放电率高、自放电率低，适应车辆运行环境，寿命长、免维护，适应车辆运行环境。
但目前的蓄电池能量密度低，蓄电池组过重，续驶里程短，价格高，循环寿命有限。
纯电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源，而要使纯电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。
能量管理系统是纯电动汽车的智能核心。
一辆优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源（即蓄电池）外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据蓄电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长蓄电池的寿命。
世界各大汽车制造商的研究机构都在进行纯电动汽车车载蓄电池能量管理系统的研究和开发。
纯电动汽车蓄电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是纯电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是纯电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。
使用纯电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计纯电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。
在纯电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块蓄电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块蓄电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。
33减速器传动比的确定由于电动机的转速高，不能直接驱动车辆的车轮，通常在驱动系统中采用大速比的减速器或2挡变速器，其作用是减速、增扭。
减速器或变速器中不设置倒挡齿轮，倒车是靠电动机的反转来实现的。
3.4整车控制技术整车控制系统由整车控制器、通讯系统、部件控制器及驾驶人操纵系统构成，主要功能是根据驾驶人的操作和当前的工况，在保证安全和动力性要求的前提下选择尽可能优化的工作模式。
目前，较主流的纯电动汽车整车控制系统都采用CAN总线通讯连接，这样不仅大大提高了控制的效率和稳定性，而且能实现数字控制。
纯电动汽车驱动电动机、蓄电池等执行动力部分的状态信号被发送到CAN总线，最终传输到显示终端提供给驾驶人，以实现整车控制。
新的电子控制系统在传统汽车上使用不多，但其对纯电动汽车的工作有着重要影响。
和国外相比，目前我国还有一定的差距，但是随着电动机驱动系统的发展及各种新技术、新材料的使用，国内外在这方面的差距将越来越小。
