1、第四章 纯电动汽车,电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三大类，纯电动汽车是电动汽车的技术基础。纯电动汽车就定义来说是单纯用蓄电池作为驱动能源的汽车，它是涉及到机械、动力学、电化学、电机学、微电子与计算机控制等多种学科的高科技产品，下图为法国标致101型电动汽车。,概述,概述,纯电动汽车的特点 1、节能，不消耗石油。 2、环保，无污染，噪声和振动小。 3、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。 4、驱动系统布置不同会使系统结构区别很大。 5、采用不同类型的电机(如直流电机和交流电机)会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状。,
2、概述,纯电动汽车的特点 6、不同类型的储能装置也会影响电动汽车的质量、尺寸及形状。 7、能源效率高，多样化。 8、不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，如蓄电池可通过充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式。 9、结构简单，生产工艺相对成熟，使用维修方便。 10、动力电源使用成本高，续驶里程短。,概述,概述,纯电动汽车的分类 纯电动汽车有多种分类方法，可按所选用的储能装置或驱动电动机的不同来分类，其间又可有许多不同组合；也可按驱动结构的布局或用途的不同来分类。,概述,按储能装置分类 纯电动汽车目前所采用的储能装置主要有铅酸蓄电池、锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池等。其中铅酸蓄电池技术较成熟，价格也
3、较便宜，但其性能和寿命都要差些。其余几类均属于正在研究改进的蓄电池，其性能都比铅酸蓄电池要好许多，但目前价格也较贵，随着工艺技术的成熟及批量的扩大，其性价比也必会有较大提高。由于纯电动汽车以蓄电池作为唯一能源，所以蓄电池的各项性能指标很大程度地决定了纯电动汽车性能。,概述,按驱动电动机分类 纯电动汽车按其驱动电动机类型来分，主要有直流电动机、交流电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。,概述,按驱动结构布局分类 归纳典型的基本结构主要有四种：传统的驱动模式、电动机-驱动桥组合式驱动方式、电动机-驱动桥整体式驱动方式、轮毂电机分散驱动方式。由于汽车转弯时，外侧车轮的转弯半径比内侧车轮大，所以
4、需要通过差速器来配合两侧车轮转速不同的要求。前两种需采用具有行星齿轮结构的机械式差速器 ；第三种的差速器可用机械式或电控式；而第四种即可实现电子差速控制。,概述,概述,按用途分类 纯电动汽车按其用途来分，目前主要有电动公交车和电动轿车两类。由于纯电动汽车的能量不富裕特点，它也较适合于某些性能要求不高的特定车辆，如游览观光车、高尔夫球场车、电动自行车、电动三轮车和残疾人自驾车等，当然按定义来说该类特定车辆不应属于汽车。,概述,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类同，不过有些部件根据所选的
5、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，为此首先需对电力驱动控制系统重点阐述。,纯电动汽车的结构与原理,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。,纯电动汽车的结构与原理,纯电动汽车的结构与原理,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
6、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等级，为满足要求，可以用多个12V或24V的蓄电池串联成96384V高压直流电池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。,纯电动汽车的结构与原理,车载电源模块 2、能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。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，使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同
7、控制充电。,纯电动汽车的结构与原理,车载电源模块 3、充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。还有采用脉冲式电流进行快速充电。,纯电动汽车的结构与原理,电力驱动主模块 电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。由于加速踏板、制动踏板等操纵装置对于汽车驾驶员来说，是十分熟悉和习惯使用的操纵装置
8、。为适应驾驶员的传统操纵习惯，电动汽车仍保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄或按钮等。不过在电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量转换为相应的电信号，输入到中央控制单元来对汽车的行驶实行控制。,纯电动汽车的结构与原理,电力驱动主模块 1、中央控制单元。中央控制单元不仅是电力驱动主模块的控制中心，也要对整辆电动汽车的控制起到协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、降速、制动控制。在电动汽车降速和下坡滑行时，中央控制器配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，即使蓄电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压信息还需
9、传输到辅助模块加以显示。,纯电动汽车的结构与原理,电力驱动主模块 2、驱动控制器。驱动控制器功能是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈。信号，对电动机的速度、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，目前对电动机的调速主要采用调压、调频等方式，这主要取决于所选用的驱动电动机类型。,纯电动汽车的结构与原理,电力驱动主模块 3、电机。电机在电动汽车中被要求承担着电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械旋转能；而在降速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。电机与驱动控制器所组成的驱动系统是电动汽车中最为关键的部件，电动
10、汽车的运行性能主要取决于驱动系统的类型和性能，它直接影响着车辆的各项性能指标。,纯电动汽车的结构与原理,电力驱动主模块 4、机械传动装置。电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。由于电动机本身就具有较好的调速特性，其变速机构可被大大简化，较多的是为放大电动机的输出转矩仅采用一种固定的减速装置。又因为电动机可带负载直接起动，即省去了传统内燃机汽车的离合器。并由于电动机可以容易地实现正反向旋转，所以也无需通过变速器中的倒档齿轮组来实现倒车。,纯电动汽车的结构与原理,辅助模块 辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。各个装置
11、的功能与传统汽车上的基本类同，其结构原理按电动汽车的特点有所区别。 1、辅助动力源。辅助动力源是供给电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为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、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。,纯电动汽车的结构与原理,辅助模块 2、动力转向单元。转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。电子控制动力转向系主要有电控液力转
12、向系和电控电动转向系两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系。,纯电动汽车的结构与原理,辅助模块 3、驾驶室显示操纵台。它类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，不过其功能根据电动汽车驱动的控制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。它与前述电力驱动主模块中的中央控制单元结合，用计算机进行控制。,纯电动汽车的结构与原理,辅助模块 4、辅助装置。电动汽车的辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性而设置的，有些是必要的，
13、有些是可选用的。,纯电动汽车的结构与原理,汽车底盘 汽车底盘是整个汽车的基体，不仅起着支承蓄电池、电动机、驱动控制器、汽车车身、空调及各种辅助装置的作用，同时也将电动机的动力进行传递和分配，并按驾驶员的意志（加速、减速、转向、制动等）行驶。按传统汽车的归类或叙述习惯，汽车底盘应包括传动系、行驶系、转向系和制动系四大系统。,纯电动汽车的结构与原理,汽车底盘 汽车底盘是整个汽车的基体，不仅起着支承蓄电池、电动机、驱动控制器、汽车车身、空调及各种辅助装置的作用，同时也将电动机的动力进行传递和分配，并按驾驶员的意志（加速、减速、转向、制动等）行驶。按传统汽车的归类或叙述习惯，汽车底盘应包括传动系、行驶
14、系、转向系和制动系四大系统。,纯电动汽车的结构与原理,车身与纯电动汽车总体布局的特点 汽车车身主要由车身本体、开启件（各种门、窗、行李箱和车顶盖等）、各种座椅、内外饰附件和安全保护装置（保险杠、安全带、安全气囊等）组成。针对纯电动汽车能源少的特点，对汽车车身的外形造型应尽可能缩小其迎风面积来降低空气阻力，并采用轻型高强度材料来减轻汽车自身的重量。,纯电动汽车的结构与原理,日产Leaf纯电动汽车 2009年9月，日产发布纯电动汽车Leaf，并宣布将在2010年底在日本、美国及欧洲上市，并且将于2011年进入中国市场销售。它采用以现款日产骐达车型为基础开发的新一代电动汽车平台，具有电动汽车特殊设计
15、的底盘布局，采用锂离子电池驱动电动机，续驶里程超过160km，可以满足一般消费者的驾车需求。,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车 日产Leaf电动汽车采用传统的五门掀背车型结构，充分考虑到空气动力学因素，车身前端的V形设计使前保险杠与风窗玻璃平滑地融为一体，能有效地减小风阻。 日产Leaf的车头灯采用了用电量仅有普通车灯10%的LED节能车灯，灯组内部还采用了蓝色内发光效果，以显示与众不同。,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车 Leaf的车侧采取圆滑流畅的腰线设计，营造出向后上扬的线条。车尾则以垂直的长条状
16、尾灯作为视觉重点，无排气尾管和“零排放”的铭牌则显示出纯电动汽车的独特身份。 Leaf电动汽车采用的薄型锂电池模块，由日产与NEC合资的AESC汽车能源公司提供。在完全充满电的情况下，日产Leaf电动汽车最长续驶里程可以达到160km，这一续航能力已经可以满足70%消费者每日的驾驶里程所需。,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车 日产Leaf电动汽车的仪表台采用蓝色背光，搭配轻柔的内饰色调营造令人舒适的车内氛围。日产Leaf采用双层式仪表板设计，分别显示车速和电力系统状态。日产将其在车用IT技术方面的成果率先用于Leaf电动汽车上，此次匹配的EV-IT系统能与全球数据中心进行联机，24h全天
17、候提供信息支持和车上娱乐功能。,纯电动汽车实例,日产Leaf纯电动汽车,纯电动汽车实例,比亚迪e6纯电动汽车 比亚迪e6是比亚迪自主研发的一款纯电动汽车，它兼容了SUV和MPV的设计理念，是一款性能良好的跨界车。它的续驶里程超过300km，为同类车型之冠。e6是环保的先行者，其装备的动力电池和启动电池均采用比亚迪自主生产的铁电池，不会对环境造成任何危害，其含有的所有化学物质均可在自然界中被环境以无害的方式分解吸收，能够很好地解决二次回收等环保问题，是绿色环保的电池。,纯电动汽车实例,比亚迪e6纯电动汽车,纯电动汽车实例,中通纯电动客车 中通纯电动客车是采用成熟的纯电动动力系统和电池管理系统，与中通“梦幻”全承载超豪华商务客车集成而成的。 该车采用三套CAN网络通信系统，实时跟踪监测车辆动态行驶特性、单体电池特性和高压电器特性，极大地提高了整车的安全性和可靠性。整车采用540 Ah大功率锂离子动力电池，可实现250 km以上的续驶里程。,纯电动汽车实例,中通纯电动客车,纯电动汽车实例,
