2第二章純電動(dòng)汽車(chē)

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1、純電動(dòng)汽車(chē) 純電動(dòng)汽車(chē)主要采用的是電力驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類(lèi)車(chē)型在電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方面已經(jīng)沒(méi)有什么難度，百年前人類(lèi)就掌握了這項(xiàng)技術(shù)。難點(diǎn)主要是電力儲(chǔ)存技術(shù)電池技術(shù)。目前的電池存儲(chǔ)的能量最多只能供車(chē)輛續(xù)航300km左右，與傳統(tǒng)汽車(chē)至少500-600km的續(xù)航能力還相差比較多。所以純電動(dòng)車(chē)現(xiàn)在只適合在城市內(nèi)駕駛，不適合長(zhǎng)途旅行。純電動(dòng)車(chē)的電池主要要求：低成本低成本、高容量高容量、高安全高安全和和低質(zhì)量（重量）低質(zhì)量（重量）四個(gè)要求，現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池，鐵電池，鋰離子和鋰聚合物電池。純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)原理純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)原理 純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu) 純電動(dòng)汽車(chē)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、底盤(pán)、車(chē)身和輔

2、助系統(tǒng)等部分組成。 純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)路線純電動(dòng)汽車(chē)前后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)前后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)是以電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛。動(dòng)力系統(tǒng)主要由動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)組成，從電網(wǎng)取電或更換蓄電池獲得電力。純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。適合于行駛路線相對(duì)固定、有條件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間充電的車(chē)輛。作為解決石油資源匱乏問(wèn)題和汽車(chē)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的最佳方案之一，純電動(dòng)汽車(chē)已被世界各國(guó)重點(diǎn)關(guān)注，純電動(dòng)汽車(chē)在美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家已有了較大的發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)性能日益完善的一個(gè)重要標(biāo)志就是電動(dòng)汽車(chē)的商品化。世界各國(guó)很多大的汽車(chē)公司都推出了自己的

3、產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在最高時(shí)速、加速性能、駕駛安全性和舒適性等方面已接近燃油氣車(chē)水平。純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)的類(lèi)型和典型車(chē)型純電動(dòng)汽車(chē)的類(lèi)型和典型車(chē)型一、純電動(dòng)汽車(chē)的分類(lèi) 按用途分類(lèi) 1、純電動(dòng)轎車(chē)帝豪EV300純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)特斯拉純電動(dòng)貨車(chē)2、純電動(dòng)貨車(chē)純電動(dòng)貨車(chē)純電動(dòng)貨車(chē)3、純電動(dòng)客車(chē)、純電動(dòng)客車(chē)純電動(dòng)公交車(chē)按車(chē)載電源數(shù)不同分類(lèi)按車(chē)載電源數(shù)不同分類(lèi) 按車(chē)載電源數(shù)不同，純電動(dòng)汽車(chē)可分為單電源電動(dòng)汽車(chē)和蓄電池加輔助蓄能裝置的多電源電動(dòng)汽車(chē)兩種。 1)單電源電動(dòng)汽車(chē)單電源電動(dòng)汽車(chē) 單電源電動(dòng)機(jī)汽車(chē)上的主電源就是蓄電池，有鉛酸電池、鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池鎳氫電池

4、、鋰離子電池等多種。這種純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，控制也比較簡(jiǎn)便。主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)：主電源瞬時(shí)輸出功率容易受蓄電池性能的影響；制動(dòng)能量的回饋效率也會(huì)制約于蓄電池的最大可接受電流及蓄電池的荷電狀態(tài)。 2)多電源電動(dòng)汽車(chē)多電源電動(dòng)汽車(chē) 多電源電動(dòng)汽車(chē)采用蓄電池+超級(jí)電容或蓄電池+飛輪電池的電源組合，可以降低對(duì)蓄電池容量、比能量、比功率等的要求。在汽車(chē)起步、加速、爬坡等行駛工況下，輔助蓄能裝置(超級(jí)電容、飛輪電池)可短時(shí)間內(nèi)輸出大功率，協(xié)助蓄電池供電，使電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性大為提高；在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，則利用輔助蓄能裝置可接受大電流充電的特點(diǎn)，提高制動(dòng)能量回饋的效率。按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成和布置形式分類(lèi)按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成

5、和布置形式分類(lèi) 按電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的組成和布置形式不同，純電動(dòng)汽車(chē)分為機(jī)械傳動(dòng)型、無(wú)變速器型、無(wú)差速器型和電動(dòng)輪型四種類(lèi)型 (1)機(jī)械傳動(dòng)型純電動(dòng)汽車(chē)圖a：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的燃油汽車(chē)發(fā)展 而來(lái)，保留了汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)，把內(nèi)燃機(jī)換成了電動(dòng)機(jī)。這種結(jié)構(gòu)可以提高純電動(dòng)氣車(chē)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及低速時(shí)的后備功率，對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)要求低，可選擇功率較小的電動(dòng)機(jī)。 (2)無(wú)變速器型純電動(dòng)汽車(chē)圖b：這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消離合器和變速器，采用固定速比減速器，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)變速功能。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)裝置的質(zhì)量較輕、體積較小，但對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求較高，要求有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且要求較大的后備功率，以保證純電動(dòng)汽車(chē)的起步、爬坡

6、、加速等動(dòng)力性能。 電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式, 這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式與發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置一前輪驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的布置方式類(lèi)似，把電動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。電動(dòng)機(jī)一驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式有同軸式（圖a）和雙聯(lián)式（圖b）兩種。電動(dòng)輪型純電動(dòng)汽車(chē)另一種結(jié)構(gòu)圖a。采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，去掉了減速齒輪，將電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車(chē)輪的輪緣上。這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間無(wú)任何機(jī)械傳動(dòng)裝置，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)損失，空間利用率最大。這種電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的形式對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能要求最高，要求其具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，較大的后備功率。電動(dòng)輪型純電動(dòng)汽車(chē)圖b。將電動(dòng)機(jī)直

7、接安裝在驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)(又稱(chēng)輪轂電動(dòng)機(jī))，縮短電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的動(dòng)力傳遞路徑，需要增設(shè)減速比較大的行星齒輪減速器，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到理想的車(chē)輪轉(zhuǎn)速。這種結(jié)構(gòu)對(duì)控制系統(tǒng)控制精度和可靠性的要求較高。 內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子輪毅電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式采用低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)（圖10），其外轉(zhuǎn)子直接安裝在車(chē)輪的輪緣上，可完全去掉變速裝置，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速相等，車(chē)輪轉(zhuǎn)速和車(chē)速控制完全取決于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由于不通過(guò)機(jī)械減速，通常要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為低速大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需齒輪變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但其體積大、質(zhì)量大、成本高。 內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子輪毅電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形

8、式采用一般的高速內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子作為輸出軸與固定減速比的行星齒輪變速器的太陽(yáng)輪相連，而車(chē)輪輪毅通常與其齒圈連接，它能提供較大的減速比，來(lái)放大其輸出轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)裝在車(chē)輪內(nèi)，形成輪毅電動(dòng)機(jī)，可進(jìn)一步縮短從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪的傳遞路徑；采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)速約10 000 r/min）,需裝固定速比減速器來(lái)降低車(chē)速，一般采用高減速比行星齒輪減速裝置，安裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸和車(chē)輪輪緣之間，且輸入和輸出軸可布置在同一條軸線上。高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但它需要加行星齒輪變速機(jī)構(gòu)。 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 按驅(qū)動(dòng)形式分類(lèi)按驅(qū)動(dòng)形式分類(lèi) 按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不同

9、，純電動(dòng)汽車(chē)可以分為以下幾類(lèi)： (1)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。 (2)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。 (3)雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。 (4)雙繞組電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車(chē)。 (5)電動(dòng)輪電動(dòng)汽車(chē)。 按使用的電池類(lèi)型分類(lèi)按使用的電池類(lèi)型分類(lèi) 按使用的電池類(lèi)型不同，純電動(dòng)汽車(chē)可以分為以下幾類(lèi)： (1)鉛酸蓄電池電動(dòng)汽車(chē)。 (2)鎳氫電池電動(dòng)汽車(chē)。 (3)鋰離子電池電動(dòng)汽車(chē)。 (4)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。 電動(dòng)汽車(chē)還有使用鎳鎘電池、鈉硫電池、太陽(yáng)能電池等電動(dòng)汽車(chē)使用的各種電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)使用的各種電機(jī)榮威電動(dòng)汽車(chē)奧迪A1電動(dòng)汽車(chē)外插充電式普銳斯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖外插充電式普銳斯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 長(zhǎng)安電動(dòng)汽車(chē)比亞迪電動(dòng)汽車(chē)示意圖吉利電動(dòng)汽

10、車(chē)吉利電動(dòng)汽車(chē)奔馳奔馳B級(jí)純電動(dòng)車(chē)是與特斯拉的合作級(jí)純電動(dòng)車(chē)是與特斯拉的合作 奔馳B級(jí)Electric Drive純電動(dòng)車(chē)是與特斯拉合作的產(chǎn)品，它配備一臺(tái)可以輸出最大功率為1 0 0 k W(136PS)的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)矩可達(dá)到310Nm，這個(gè)數(shù)據(jù)與3.0L的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)。該車(chē)在電池滿電時(shí)續(xù)駛里程為200km，并且快充1小時(shí)可以獲得100km的續(xù)駛能力。該車(chē)0-100km/h的加速時(shí)間不到10s，最高車(chē)速為160km/h。 奔馳奔馳B級(jí)純電動(dòng)汽車(chē)級(jí)純電動(dòng)汽車(chē)奔馳奔馳B級(jí)純電動(dòng)汽車(chē)示意圖級(jí)純電動(dòng)汽車(chē)示意圖奔馳奔馳B級(jí)純電動(dòng)車(chē)電機(jī)和控制器級(jí)純電動(dòng)車(chē)電機(jī)和控制器奔馳奔馳B級(jí)純電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)級(jí)純電動(dòng)

11、汽車(chē)充電系統(tǒng)動(dòng)力電池溫度控制系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)的安全保護(hù)電動(dòng)汽車(chē)基本組成增程式電動(dòng)車(chē)增程式電動(dòng)車(chē) 增程式電動(dòng)汽車(chē)是在純電動(dòng)汽車(chē)基礎(chǔ)上，裝備一個(gè)小型的輔助發(fā)電機(jī)組以備電池電量不足時(shí)為電池充電，輔助發(fā)電機(jī)組為“增程器”。純電動(dòng)汽車(chē)所配備的電池重量高、價(jià)格昂貴。對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，是影響用戶購(gòu)買(mǎi)最大的障礙之一。 車(chē)企開(kāi)始考慮能否減少電池?cái)?shù)量，既降低汽車(chē)制造成本，同時(shí)又能滿足消費(fèi)者對(duì)續(xù)駛里程的需求。 增程式電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世，利用一個(gè)比較輕且便宜的增程器來(lái)解決純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，可大幅度減少電池?cái)?shù)量。 增程式電動(dòng)車(chē)，內(nèi)部只有一套電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、控制電路、電池。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)

12、輪，發(fā)動(dòng)機(jī)則用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池進(jìn)行充電。發(fā)動(dòng)機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，不需要變速器。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車(chē)上裝載了一臺(tái)汽油/柴油發(fā)電機(jī)。增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē) 從結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，增程式電動(dòng)車(chē)的結(jié)構(gòu)相對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)只多了一個(gè)發(fā)電模塊，車(chē)身結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，成本更低。擁有外接插電功能的增程電動(dòng)車(chē)更加適用于城市居民，它在純電動(dòng)模式下行駛里程通常在150km以上，日常工作、生活用車(chē)都沒(méi)問(wèn)題。如果要外出自駕游也能做到和傳統(tǒng)燃油車(chē)一樣的續(xù)駛里程。純電動(dòng)汽車(chē)，行駛里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)，外出需要規(guī)劃路線 增程式電動(dòng)汽車(chē)也有缺點(diǎn)：增程式電動(dòng)汽車(chē)也有缺點(diǎn)： 發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，造成這

13、部分功率的浪費(fèi)，且發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)帶來(lái)的重量并不減輕，由于只有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以只能發(fā)揮出1+1=1的效果。例如一輛增程式純電動(dòng)車(chē)攜帶了總功率200kW發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，但能驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的電機(jī)功率只有100kW。 增程式電動(dòng)汽車(chē)在高速路況下，油耗偏高。因?yàn)楦咚俾窙r下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，可以一直工作在最佳工作模式，而增程式插電混合動(dòng)力多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，轉(zhuǎn)換本身要消耗能量，造成油耗反而偏高。增程式與插電式電動(dòng)汽車(chē)的曲別增程式與插電式電動(dòng)汽車(chē)的曲別在沒(méi)有追加增程器之前就是一輛純電動(dòng)汽車(chē)。增程器的部署基本不會(huì)影響到原有車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的前身由于是混合動(dòng)力汽車(chē)的關(guān)系，故而保留了較多的傳統(tǒng)機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)上要較增程式電動(dòng)車(chē)更復(fù)雜一些，成本也略高?？偠灾?，想判斷一輛車(chē)到底是插電式混合動(dòng)力汽車(chē)還是增程式電動(dòng)車(chē)，那么就看這輛車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)是否與車(chē)輪有直接驅(qū)動(dòng)的情況。雖然看起來(lái)似乎很復(fù)雜，但是了解過(guò)后卻發(fā)現(xiàn)實(shí)際上區(qū)別很簡(jiǎn)單！增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē) 增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē)奧迪奧迪A1電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē)增程式電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)電力驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)汽車(chē)能量管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)純電動(dòng)汽車(chē)電氣控制原理電池管理系統(tǒng)