电动汽车第二讲.ppt

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电动汽车结构与系统分析1工学院工学院车辆与交通工程系车辆与交通工程系二一一年十月二一一年十月主主讲：

江江发潮潮第二第二讲纯电动车的基本的基本组成和成和结构构电动汽车结构与系统分析2纯电动车的驱动系统布置纯电动车的驱动系统布置纯电动车的设计纯电动车的设计纯电动车的基本结构纯电动车的基本结构主要内容主要内容概述概述电动汽车结构与系统分析3一、概述一、概述1）电动汽车的概念）电动汽车的概念纯电动车辆纯电动车辆纯电动车辆纯电动车辆一般指从一般指从车载储能装置车载储能装置车载储能装置车载储能装置（包括车载蓄（包括车载蓄电池、超级电容、飞轮电池等装置）获得电力，以电电池、超级电容、飞轮电池等装置）获得电力，以电机驱动的各种车辆。

机驱动的各种车辆。

如：

机场、码头、车站、仓库用的电动车、电如：

机场、码头、车站、仓库用的电动车、电动叉车、残疾人用车、高尔夫球场用车、观光游览动叉车、残疾人用车、高尔夫球场用车、观光游览用车、电动自行车以及一些专用车等。

用车、电动自行车以及一些专用车等。

电动汽车结构与系统分析4优点优点优点优点:

效率高、没有尾气污染、噪声很低、行驶平稳、效率高、没有尾气污染、噪声很低、行驶平稳、乘坐舒适、安全性好及驾驶简单轻便、可使用多种能乘坐舒适、安全性好及驾驶简单轻便、可使用多种能源、机械结构多样化等。

源、机械结构多样化等。

“纯电动汽车纯电动汽车纯电动汽车纯电动汽车”由电动机驱动的汽车。

电动机的由电动机驱动的汽车。

电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量存储装驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量存储装置。

置。

来源：

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标来源：

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会准化管理委员会2004年年11月月02日发布的日发布的电动汽车术语电动汽车术语电动汽车结构与系统分析5纯电动低地板公交客车纯电动低地板公交客车BK6120EV主要研发单位：

北京理工大学主要研发单位：

北京理工大学参加单位：

参加单位：

北京理工科凌电动车辆股份有限公司北京理工科凌电动车辆股份有限公司北京客车总厂、中科院电工所北京客车总厂、中科院电工所电动汽车结构与系统分析6电动汽车结构与系统分析7天津清源电动车辆有限责任公司电动汽车结构与系统分析8天津清源电动车公司纯电动轿车天津清源电动车公司纯电动轿车已批量出口美国已批量出口美国,年产年产2万辆的生产基地万辆的生产基地已经在天津开发区建成，即将投产。

已经在天津开发区建成，即将投产。

电动汽车结构与系统分析9纯电动车和燃油汽车相比的优点纯电动车和燃油汽车相比的优点

（1）不消耗石油资源，纯电动汽车在运行中不排放废）不消耗石油资源，纯电动汽车在运行中不排放废气，噪声也比内燃机汽车低。

气，噪声也比内燃机汽车低。

2）电动汽车的特点）电动汽车的特点电动汽车结构与系统分析10电动汽车结构与系统分析11

（2）纯电动车具有比内燃机汽车高得多的能量转换效）纯电动车具有比内燃机汽车高得多的能量转换效率。

率。

电动汽车结构与系统分析12（3）纯电动汽车运行中消耗的电能可由多种能源转）纯电动汽车运行中消耗的电能可由多种能源转化。

化。

（4）纯电动汽车可以充分利用夜间电网低谷为电）纯电动汽车可以充分利用夜间电网低谷为电池充电，避免了电能的浪费。

池充电，避免了电能的浪费。

（5）纯电动汽车能够实现更好的控制性能，包括运）纯电动汽车能够实现更好的控制性能，包括运动控制、舒适性、故障诊断等，同时可以更容易地实动控制、舒适性、故障诊断等，同时可以更容易地实现智能化交通管理。

现智能化交通管理。

电动汽车结构与系统分析13纯电动汽车缺点：

纯电动汽车缺点：

（1）低的电池能量密度。

）低的电池能量密度。

（2）过重的电池组。

）过重的电池组。

（3）有限的续驶里程与汽车动力性能。

）有限的续驶里程与汽车动力性能。

（4）电池组昂贵的价格及有限的循环寿命。

）电池组昂贵的价格及有限的循环寿命。

（5）汽车附件的使用受到限制。

）汽车附件的使用受到限制。

Heavy、Big、Shortlife、Expensive来自电池：

来自电池：

电动汽车结构与系统分析14二、纯电动车的基本结构和布置二、纯电动车的基本结构和布置三大部分：

电池组、驱动系统和控制系统。

三大部分：

电池组、驱动系统和控制系统。

电动车结构动画电动车结构动画电动汽车结构与系统分析15典型的电动汽车基本结构示意图典型的电动汽车基本结构示意图电动汽车结构与系统分析161、电池组、电池组电动汽车结构与系统分析172、驱动系统、驱动系统电动汽车结构与系统分析18电动汽车结构与系统分析193、控制系统、控制系统电动汽车结构与系统分析20电动汽车结构与系统分析21电动汽车结构与系统分析22电动汽车结构与系统分析23线传操控技术线传操控技术线传操控技术线传操控技术的核心是智能机电传动装置，的核心是智能机电传动装置，这些装置将原先操控车辆的机械手段改由线传电这些装置将原先操控车辆的机械手段改由线传电子控制。

子控制。

一切的命令，如转向、加速、制动等都通过一切的命令，如转向、加速、制动等都通过电子信号进行传递，最终转变为机械动作。

另一电子信号进行传递，最终转变为机械动作。

另一方面，车辆的反馈信息也通过电子信号反映给驾方面，车辆的反馈信息也通过电子信号反映给驾驶者。

驶者。

4、线传操控技术在电动车中的应用、线传操控技术在电动车中的应用电动汽车结构与系统分析24底盘线传操纵控制技术底盘线传操纵控制技术定义定义用电气连接代替机械连接进行控制。

用电气连接代替机械连接进行控制。

转向和制动转向和制动线传操纵控制技术使用计算机，线束和电线传操纵控制技术使用计算机，线束和电动机实现机械式控制。

动机实现机械式控制。

举例举例电动汽车结构与系统分析25更优的车辆性能更优的车辆性能车辆行驶更安全车辆行驶更安全更佳的车辆集成更佳的车辆集成为什么为什么?

线传操纵控制技术提高控制能力线传操纵控制技术提高控制能力更易于匹配汽车的整体设计更易于匹配汽车的整体设计电动汽车结构与系统分析26电随动装置电随动装置电子控制系统电子控制系统失效补偿系统失效补偿系统/线束线束传感系统传感系统线传操纵控制技术四项要素线传操纵控制技术四项要素:

电动汽车结构与系统分析27电动汽车结构与系统分析28三、纯电动车的驱动系统布置三、纯电动车的驱动系统布置电动汽车电机驱动子系统又可分为电动汽车电机驱动子系统又可分为电气电气电气电气和和机械机械机械机械两大系统。

两大系统。

电机驱动系统的电气与机械系统有着多种组电机驱动系统的电气与机械系统有着多种组合方式，其基本布置方式有合方式，其基本布置方式有机械驱动布置方式机械驱动布置方式机械驱动布置方式机械驱动布置方式、机电集成驱动布置方式机电集成驱动布置方式机电集成驱动布置方式机电集成驱动布置方式、机电一体化驱动布置方机电一体化驱动布置方机电一体化驱动布置方机电一体化驱动布置方式式式式和和和和轮毂电机驱动布置轮毂电机驱动布置轮毂电机驱动布置轮毂电机驱动布置方式四种布置方式。

方式四种布置方式。

电动汽车结构与系统分析291电动机电动机;2控制器控制器;3变速器变速器;4传动轴传动轴;5驱动轮驱动轮;6后桥后桥1、机械驱动布置方式、机械驱动布置方式电动汽车结构与系统分析301、用电动机及其控制系统替代了发动机，保留传统、用电动机及其控制系统替代了发动机，保留传统燃油汽车的变速器、传动轴、后桥和半轴等传动部燃油汽车的变速器、传动轴、后桥和半轴等传动部件；件；2、简单、方便；、简单、方便；3、传动链较长，传动效率较低。

、传动链较长，传动效率较低。

机械驱动布置的特点：

机械驱动布置的特点：

早期的电动汽车开发常采用这种布置方式。

早期的电动汽车开发常采用这种布置方式。

电动汽车结构与系统分析312、机电集成化驱动布置方式、机电集成化驱动布置方式电动汽车结构与系统分析321、取消了齿轮变速器，采用部分机械传动的齿轮、取消了齿轮变速器，采用部分机械传动的齿轮、差速器、半轴等零部件来传递动力。

差速器、半轴等零部件来传递动力。

2、传动系统得到简化，腾出了很多的地方来布置、传动系统得到简化，腾出了很多的地方来布置电池和扩大乘坐空间。

电池和扩大乘坐空间。

机电集成化驱动布置的特点：

机电集成化驱动布置的特点：

电动汽车结构与系统分析333、机电一体化驱动布置方式、机电一体化驱动布置方式电动汽车结构与系统分析34机电一体化驱动布置的特点：

机电一体化驱动布置的特点：

1、采用左右两个双联式电动机作为驱动电机，这两、采用左右两个双联式电动机作为驱动电机，这两个电机直接驱动左右两个半轴；个电机直接驱动左右两个半轴；2、取消了机械式差速器，在左右两个双联式电机之、取消了机械式差速器，在左右两个双联式电机之间，配置了电子控制的差速器，更灵活，而且可以间，配置了电子控制的差速器，更灵活，而且可以更方便地引入更方便地引入ASR,使电动汽车在复杂路况下获得使电动汽车在复杂路况下获得更好的动力性能；更好的动力性能；3、节省了空间，提高了传动效率；、节省了空间，提高了传动效率；4、采用电子集中控制，并可能逐步实现网络化和自、采用电子集中控制，并可能逐步实现网络化和自动化的控制。

动化的控制。

电动汽车结构与系统分析354、轮毂电机驱动布置方式、轮毂电机驱动布置方式电动汽车结构与系统分析36电动汽车结构与系统分析37电动汽车结构与系统分析38电动汽车结构与系统分析39电动汽车结构与系统分析40电动汽车结构与系统分析41电动汽车结构与系统分析42电动汽车结构与系统分析43电动汽车结构与系统分析442、消除了传动系统损失、谐振和齿轮齿隙；、消除了传动系统损失、谐振和齿轮齿隙；3、无齿轮、安静；、无齿轮、安静；4、电动机能消除内燃机换挡时扭矩波动从而提、电动机能消除内燃机换挡时扭矩波动从而提高驾驶舒适性；高驾驶舒适性；5、扭矩更大；、扭矩更大；轮毂电机驱动布置的特点：

轮毂电机驱动布置的特点：

1、结构更简洁，电动机直接驱动车轮；、结构更简洁，电动机直接驱动车轮；电动汽车结构与系统分析456、对各个驱动电机进行相互独立的控制，有利于对各个驱动电机进行相互独立的控制，有利于提高车辆转向灵活性和充分利用路面附着力。

提高提高车辆转向灵活性和充分利用路面附着力。

提高车辆操纵的灵活性；车辆操纵的灵活性；具有全轮驱动和稳定性控具有全轮驱动和稳定性控制能力，可独立地、选择性地控制每个车轮制能力，可独立地、选择性地控制每个车轮的扭矩；的扭矩；7、改进质量分布从而提高操纵性和驾驶舒适性；、改进质量分布从而提高操纵性和驾驶舒适性；8、广泛适用于任何轮式车辆。

、广泛适用于任何轮式车辆。

电动汽车结构与系统分析46四轮轮毂电机驱动四轮轮毂电机驱动轮毂电机用于燃料电池概念车轮毂电机用于燃料电池概念车电动汽车结构与系统分析47AUTO-nomy的四轮滑板式底盘的四轮滑板式底盘电动汽车结构与系统分析48电动汽车结构与系统分析49四、纯电动车的设计四、纯电动车的设计1、确定总体参数、确定总体参数

（1）估算整车总质量）估算整车总质量

（2）确定电机的性能确定电机的性能（3）选定电池）选定电池（4）确定底盘及车身的特征参数）确定底盘及车身的特征参数电动汽车结构与系统分析50汽车稳态转向特性的判断：

a电动汽车质心距前轴线的水平距离，电动汽车质心距前轴线的水平距离，mm；b电动汽车质心距后轴线的水平距离，电动汽车质心距后轴线的水平距离，mm；k1两个前轮轮胎的侧偏刚度之和，两个前轮轮胎的侧偏刚度之和，N/rad；k2两个后轮轮胎的侧偏刚度之和，两个后轮轮胎的侧偏刚度之和，N/rad；式中：

若若S=0，中性转向；若，中性转向；若S0，不足转向。

，不足转向。

电动汽车结构与系统分析515、零部件的准备、零部件的准备6、工厂装配、工厂装配7、整车及零部件调试、整车及零部件调试8、试验、试验2、整车动力性能的设计计算、整车动力性能的设计计算3、确定零部件基本参数、确定零部件基本参数4、辅助系统设计（转向、制动、控制等）、辅助系统设计（转向、制动、控制等）电动汽车结构与系统分析52