电动汽车基本结构

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•燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV
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•燃料电池电动汽车能量储存与转化系统示意图
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2、燃料电池：氢气和氧气（或空气）在催化剂的作用 下直接经电化学反应产生电能的装置。
3、燃料电池特点： （1）能量转化效率高 （2）不污染环境
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•【燃料电池电动汽车车型实例】
•帕萨特领驭燃料电池车外形图
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•（1） 串联式混合动力电动汽车
•蓄电池
•逆变器
•驱动 •电机
•驱动 轴
•发电机
•发动机
•单一的动力装置，两个以上能量源
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•串联式驱动系统示意图
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•串联式典型车型介绍
•图2-29 Coaster SHEV的外形图
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•图2-30 Coaster SHEV结构布置
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•（2） 并联式混合动力电动汽车
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•长城自主电动小型车欧拉
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•海马 Me •纯电动微型轿车
• 于2009年上海车展正式推出。酷似奔驰Smart,又与比亚迪F0 有几分相像。采用两门设计，电力驱动由大功率、高能量的锰 酸锂电池组提供电能。电能费用只有同级别汽油机汽车燃油费 用的1/5，使用方便快捷、一次电池充电时间4-5小时；目前一 次充电续航能力在120公里以上，时速超过80公里。
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•混联式典型车型介绍
•福特翼虎 PSHEV结构简图
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2.4 插电式混合动力电动汽车
1、概念：可以利用电力网（包括家用电源插座）进行 补充充电的的混合动力电动汽车。
2、特点 （1）低噪声、低排放 （2）介于常规混合动力和纯电动之间 （3）利用晚间“谷电”，降低使用成本 （4）动力电池需具备深充和深放的能力
•M
•M •M：驱动电机
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•2.6.3 储能装置的结构形式
•（1）动力电池系统作为唯一能量源为电动汽车提供动力
•该结构的储能和控制简单；但对动力电池要求苛 • 刻选择比能量和比功率较高的动力电池，保证续 驶里程、加速性和爬坡能力。
•B
•P
•B：动力电池
P：功率变换器
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•（2）同时采用高比能量和高比功率的动力电池作为混合 能量源。
电动汽车基本结构
2020年5月26日星期二
2.1 电动汽车驱动原理的分类
电动汽车：主要以动力电池为能量源、全部或部分由电 机驱动的汽车。
•电动汽车
•纯电动汽车（EV）
•插电式（PHEV）
•混合动力电动汽（HEV
）
•非插电式
•燃料电池电动汽车（FCEV）
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2.2 纯电动汽车
1、概念：利用动力电池作为储能动力源，通过动力电 池向驱动电机提供电能，驱动电机运转，从而推动电 动汽车前进的一种新能源汽车。
• 续驶里程超过300公里，2010年在世界上续驶里程最长。百 公里加速时间在10秒以内，最高车速可达160km/h以上，而百公 里能耗为18度电以内，只相当于燃油车1/3至1/4的消费价格。
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• 和悦，采用双动力系统，将控制发电机和电动机两种混合力量 相结合的先进技术，降低了油耗及排放，极大地提高了动力和操纵性 ，既可充电又可加油，实现了真正意义上的双动力混合系统。 • 在动力上以电为主，以油为辅，当动力电池电量低于某一定值 后，内燃机起动发电机发电，与同类型燃油车相比可降低燃油消耗 30%。当内燃机工作时可驱动发电机发电，从而满足整车高速行驶时 的电量平衡。 在动力方面，和悦混合动力车最高车速能达到每小时 120公里，最大爬坡度大于30度，如果纯电力行驶，可驶里程超过50 公里。
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•2、续驶里程的影响因素
•（1）环境状况 •（2）环境温 度 •（3）电动汽车的总质量
•（4）辅助装置的能量消 耗 •（5）电池的性能
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•2012年11月5日，中国首款量产 纯电动汽车上汽荣威E50于上海世 博会议中心横空出世，这款基于 全新平台自主开发的纯电动汽车 实现了国内纯电动汽车产业化的 一次重大突破。
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•比亚迪E6纯电动车
• 四驱轿车，外观融合了 SUV和MPV的特点。尺寸为 4554*1822*1630mm，轴距达 到2830mm。内部设五座。E6 的动力电池和启动电池均采用 比亚迪自主研发生产的ETPOWER铁电池，可使用220V 民用电源慢充，快充为3C充电 ，15分钟左右可充满电池80% 。
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•2.7.2 驱动力与行驶阻力的平衡
• 电动汽车在行驶过程中，驱动力与行驶阻力始终 保持平衡：
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•2.7.3 动力性评价参数
•1、最高车速：无风条件下，在水平、良好的路面上 所能达到的平均最高车速。 •2、加速能力：用汽车原地起步的加速能力和超车加 速能力表示，评价指标是加速时间和加速距离。 •3、爬坡能力：在良好的路面上，以低车速上坡的最 大坡度，坡度值一般用百分比表示。
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• 使用了一台245kw的3.3升 V6发动机，配合一台可以产 生34kw的电动马达，总共产 生280kw的功率和580N.m的 扭矩，百公里加速时间6.5秒 ，百公里油耗为6.8升。而大 众宣称其可以在纯电力驱动 模式下，帮助车子加速到 48km/h 。
•大众新途锐混合动力版
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•2.6.2 电驱动的结构形式
•（1）最简单的电动汽车电驱动系统 •由驱动电机、离合器、齿轮箱和差速器组成
•C：离合器 D：差速器 GB：变速器 M：驱动电机
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•（2）无变速器传动系统 •变速器被固定速比减速器取代，且省去离合器 。 •省重量和体积；减少换挡带来的控制难度。
•D：差速器 FG：固定速比减速器 M：驱动电机
•采用发动机和驱动电机两套独立的驱动系
统
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•发动机单独驱动 •驱动电机单独驱动 •发动机和驱动电机混合驱动
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•并联式驱动系统结构示意图
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•并联式驱动系统的组合驱动方式
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•并联式典型车型介绍
•(a) CR-Z
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• (b) 混合动力版飞度
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•（c）
Insight
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•(d) 混合动力版雅阁（第七代）
•吉利 EC7-EV
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2、基本结构
•蓄电池
•逆变器
•驱动 •电机
•驱动 轴
•由机械、电子、能源、计算机、信息技术等集成
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2.3 混合动力电动汽车
1、混合动力汽车：指汽车传动系统由两个或多个能同 时运转的单个动力传动系统联合组成的汽车。
2、混合动力电动汽车：其中一个动力传动系统为纯电 动汽车动力传动系统的混合动力汽车。
Ø离合器打开：简单的串联式 Ø离合器接合，发电机不工作：简单的并联式 Ø离合器接合，发电机工作：复杂的混联式
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•功率分流混联式混合动力电动汽车
•油 箱
•发 动 机
•行星轮系 •发电机
•驱动 •电机
•车轮 •车轮
•动力电池组
Ø利用行星轮系功率分流。 Ø3个自由度：发动机、发电机及驱动轴分别于行星轮系的3个 轴相连。 Ø发动机动力一部分到驱动轴，一部分到发电机。
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•帕萨特领驭燃料电池车动力源
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2.6 电动汽车的结构
•2.6.1 基本构成
•电动汽车与燃油汽车相比：
•（1）能量传递方式不同 •（2）驱动系统的布置不同 •（3）储能装置不同
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•三个子系统：
•1、电驱动子系统：电子控制器、功率转换器、电 机、机械传动装置和驱动车轮。 •2、能源子系统：主电源、能量管理系统和充电系统 。 •3、辅助控制子系统：具有动力转向、温度控制和辅 助动力供给等功能。
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• 电动机的转矩特性： •在原动机的工作转速范围内，转矩与转速成反比。
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•2、行驶阻力：即外阻力 •汽车行驶方程 式
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•橡胶轮胎的弹性迟滞形成的能量损失
• 空气动力在汽车行驶方向上作用的分力，与 气流相对速度的动压力成正比。
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•重力沿上坡路面的分力阻止汽车前进。
•坡度：坡度角的正切值。 •一般路面的坡度角很小，可以近似地认为 ：
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•图2-32 本田第四代IMA系统外形图
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•（3） 混联式混合动力电Hale Waihona Puke Baidu汽车
•内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机 构 •两个电机系统：发电机和电机驱动系统
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•混联式驱动系统结构示意图
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•开关混联式混合动力电动汽
车
•油 箱
•发 动 机
•发电机
•离合器
•驱动 •电机
•车轮 •车轮
•动力电池组
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• 这款纯电动轻型车，4 门4座设计，采用锂离子动 力电池，永磁同步直流电 机，百公里耗电10度。电 池可以2000次的满充满放 ，使用寿命为5年，一次充 电续驶里程160Km，最高 时速130Km/h，最大功率 50kW。在快速充电情况下 ，15分钟即可充满电池容 量的80%。 2008年北京车 展，2009年上海车展
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•2.7.4 续驶里程
•电动汽车上动力电池组充满一次电后的最大行驶里程。 •1、续驶里程的计算方法 •电动汽车经济性=预定行驶规范所走的续驶里程 / 蓄 电池再充电恢复到原充电状态所需的交流电能量。
•续驶里程S： •S = E / e = E / e0m •（只能估算）
•E：充满电的总能量 •e ：单位里程能耗 •e0：电动车质量为m，每吨的比能耗，等于e / m
•B •P
•B
•B：动力电池 P：功率变换器
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2.7 电动汽车的行驶性能
•2.7.1 驱动力和行驶阻力
•1、驱动力：推动汽车前进的外力
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• 机械传动装置：与驱动电机输出轴有运动学联系 的减速齿轮变速器、传动轴以及主减速器等机械装置。
•机械传动效率： • （1）单排行星减速器：0.97-0.98 • （2）万向传动轴：0.98
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•（3）驱动电机、固定速比减速器和差速器合为一体 ，布置在驱动轴上。
•与第二种传动系统相似。 •驱动传动系统被大大简化和集成化。
•D：差速器 FG：固定速比减速器 M：驱动电机
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•（4）无机械差速器的传动形式
• 在第三种的基础上，差速器被两个独立的牵引 电机所代替。
•曲线行驶时，两侧电机速度不同。
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2.5 燃料电池电动汽车
1、组成：燃料电池发动机、燃料存储装置、驱动电机 、动力电池组等。
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•燃料电池 •发动机
•控制 •系统
•驱动 •电机
•燃料桶
•电池组
•驱动 轴
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•燃料电池电动汽车的基本结构
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•纯燃料电池驱动的FCEV结构简图
•燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的FCEV结构简图
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•FC+C动力结构图
•FG •M
•M •FG
•FG：固定速比减速器
M：驱动电机
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•（5）驱动电机直接驱动车轮 • 在第四种的基础上，取消了牵引电机和车轮之 间的传动轴。
•FG •M
•M •FG
•FG：固定速比减速器 M：驱动电机
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•（6）双轮毂电机驱动 • 轮毂电机的外转子直接接在驱动轮上。 •驱动电机转速控制与车轮转速控制融为一体。