新能源汽车课件资料 电动汽车原理与故障诊断篇 纯电动汽车的主要部件及工作原理

电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充 电机及辅助动力源等，如图所示。
1）蓄电池的定义和分类
（1）定义。 蓄电池是盛有电解质溶液并具有金属电极，以产生
电流的杯、槽或其他容器或复合容器。
2）分类。蓄电池的分类方法大体上有以下几种：
①按电解液种类分类。
a.碱性蓄电池：电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的蓄电池，如镉 镍蓄电池、镍氢蓄电池等。
控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能 源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器,包括电机 驱动器、控制器及各种传感器,其中最关键的是电机逆变器。电 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 流电后驱动交流电机，电机输出的转矩经传动系统驱动车轮,使 电动汽车行驶。
电源系统包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功能 是向电机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄 电池充电。
纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、 锂离子电池等。
纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统,它的主要 功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、 巡检、温度监测等。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、收音机以及照明和除霜装 置等。辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成。 它的功用是向动力转向系统、空调器及其它辅助设备提供动力。
图2-3整车控制原理图
图2-3中双线表示机械连接；粗线表示电气连接；细线表示控 制信号连接；线上的箭头表示电功率或控制信号的传输方向。来 自加速踏板的信号输入电子控制器并通过控制功率变换器来调节 电动机输出的转矩或转速，电动机输出的转矩通过汽车传动系统 驱动车轮转动。充电器通过汽车的充电接口向蓄电池充电。在汽 车行驶时,蓄电池经功率变换器向电机供电。当电动汽车采用电制 动时,驱动电机运行在发电状态,将汽车的部分动能回馈给蓄电池以 对其充电,并延长纯电动汽车的续驶里程。
电动汽车应用较多的电动机有直流电动机和交流电动机两 大类。电动汽车的驱动系统采用直流电动机时, 虽然在结构上有 许多独到之处, 并具有起步加速牵引力大, 控制系统较简单等优 点, 但它的整个动力传动系统效率低。电动汽车使用的交流电动 机驱动系统, 突出的优点是体积小、质量轻、效率高、调速范围 宽和基本免维护等优点, 但其制造成本较高。电动汽车的控制系 统的性能直接影响着汽车的性能指标。
图2-3整车控制原理图
一、驱动电机及控制器
1.电源系统
电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力 源等，如图2-4所示。动力电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置 。目前的纯电动汽车以锂离子蓄电池为主(包括磷酸铁锂离子蓄电池、三 元锂离子蓄电池等)。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况，对动 力电池的端电压、内阻、温度、蓄电池电解液浓度、电池剩余电量、放电 时间、放电电流或放电深度等动力蓄电池状态参数进行检测，并按动力电 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、 过放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助系统，并在组合仪 表上显示相关信息，以便驾驶员随时掌握车辆信息。车载充电机是把电网 供电制式转换为对动力电池充电要求的制式,即把交流电(220 V或380 V)转 换为相应电压(240~410 V)的直流电,并按要求控制其充电电流(家庭充电一 般为10A或16A)。辅助动力源-般为12V或24V的直流低压电源，它主要给 动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动车窗等各种辅助用电装置 提供所需的能源。
c.燃料电池又称“连续电池”，即将活性物质连续注入电池，使 其连续放电的电池。
③按电池的正负极材料分类。
按电池的正负极材料可将其分为锌系列电池、镍系列电池、铅系列 电池、锂系列电池及空气系列电池等。锌系列电池有锌锰电池、锌银电 池等，镍系列电池有镍镉电池、镍氢电池等，铅系列电池有铅酸电池等 ，锂系列电池有锂离子电池、聚合物电池、磷酸铁锂电池等，空气系列 电池有锌空气电池和铝空气电池等。
b.酸性蓄电池：主要以硫酸水溶液为介质的电池，如铅酸蓄电池。
c.有机电解液电池：主要以有机溶液为介质的电池，如锂电池、锂 离子电池等。
②按工作性质分类。
a.一次蓄电池，又称原蓄电池，即不能再充电的电池。如果原电 池中电解质不流动，则称为干电池，如锌锰干电池、锌汞干电池等。
b.二次电池，即可充电电池，习惯上称为蓄电池。它是目前电动 汽车上用得最多的动力电池，主要有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电 池、钠硫电池等。
纯电动汽车组成如图2-2所示
电动汽车组成如下图所示。主要包括电源系统、驱动电 机系统、整车控制器和辅助系统等。动力电池输出电能，通 过电机控制典型器驱动电机运转产生动力，再通过减速机构 ，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。一般来说， 如果 把电动汽车看成是一个大系统，则该系统主要由电力驱动子 系统、电源子系统和辅助子系统组成。
电动汽车的驱动系统是电动汽车的核心部分,其性能决定着电动 汽车运行性能的好坏。电动汽车的驱动系统布置取决于电机驱动系 统的方式,可以多种多样。常见的驱动系统布置形式如图2-1所示。
电动汽车的驱动系统布置
图2—1 电动汽车常见的驱动系统布置形式
传统内燃机汽车主要由发动机、底盘、车身、电气设备四大 部分组成。纯电动汽车与传统汽车相比,取消了发动机,传动机构 发生了改变,根据驱动方式不同,部分部件已经简化或者取消,增加 了电源系统和驱动电机等新机构。由于以上系统功能的改变,纯电 动汽车改由新的四大部分组成,即电力驱动控制系统底盘、车身和 辅助系统。
纯电动汽车的主要部件 及工作原理
知识目标
1.了解和掌握纯电动汽车的主要部件及其工作原理。 2.了解和掌握纯电动汽车的工作原理和特点。
能力目标
1.能在现场对纯电动汽车总成进行识别。 2.能在现场观察和理解纯电动汽车各部分的工作情况 和特点。
内容
一、驱动电动机及控制器 二、纯电动汽车工作原理及其驱动系统 三、纯电动汽车的特点