锂离子电池电动汽车结构与原理.ppt

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电动汽车结构与原理第二章蓄电池电动汽车第二章蓄电池电动汽车2.0概述2.1电动汽车驱动系统2.2驱动电机及其控制系统2.3蓄电池结构及性能2.4电动汽车能量管理系统2.5电动汽车车辆管理系统2.6纯电动汽车实例分析第二章蓄电池电动汽车重点纯电动汽车的结构和性能各种类型的电动汽车用驱动电机各种类型的蓄电池及其性能难点各种类型驱动电机的控制系统以蓄电池能量管理为核心的电动汽车能源管理系统、再生制动系统2.0概述2.0.1定义2.0.2特点2.0.3基本组成2.0.4关键技术2.0.5发展趋势2.0.1定义蓄电池电动汽车（纯电动汽车）蓄电池电动汽车（纯电动汽车）EV（ElectricEV（ElectricVehicle）Vehicle）是仅由动力蓄电池向电机提供电能驱动车是仅由动力蓄电池向电机提供电能驱动车辆行驶的辆行驶的道路道路车辆。

车辆。

2.0.1定义结构示意图结构示意图2.0.2特点节能节能，不消耗石油；，不消耗石油；环保环保，无污染；噪声和振动小。

，无污染；噪声和振动小。

能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和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，转轴传递，各部件的布置各部件的布置具有很大的具有很大的灵活灵活性。

性。

驱动系统布置不同会使系统结构区别很大；采用不同驱动系统布置不同会使系统结构区别很大；采用不同类型的电机类型的电机（如直流电机和交流电机如直流电机和交流电机）会影响到纯电动会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置也会汽车的质量、尺寸和形状；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。

影响电动汽车的质量、尺寸及形状。

不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过电池可通过感应式和接触式的充电器充电感应式和接触式的充电器充电，或者采用，或者采用替换蓄电池替换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。

充电。

2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源2.2.电池管理系统电池管理系统3.3.驱动电动机驱动电动机4.4.控制系统控制系统5.5.车身及底盘车身及底盘66.安全保护系统安全保护系统2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源组成组成以动力电池组作为车载电源，用周期性的充电来补以动力电池组作为车载电源，用周期性的充电来补充电能。

充电能。

重要性重要性动力电池组是动力电池组是EVEV的关键装备，储存的电能、质量和的关键装备，储存的电能、质量和体积，对体积，对EVEV性能起决定性影响，也是发展性能起决定性影响，也是发展EVEV的主要的主要研究和开发对象。

研究和开发对象。

EVEV发展的症结在于电池发展的症结在于电池，电池技术对，电池技术对EVEV的制约仍的制约仍然是然是EVEV发展的瓶颈。

发展的瓶颈。

建立充电站系统、报废电池回收和处理工厂，是推建立充电站系统、报废电池回收和处理工厂，是推广广EVEV的关键问题。

的关键问题。

2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源发展发展

（1）

（1）第一代第一代EVEV电池：

电池：

铅酸电池铅酸电池优点：

优点：

技术成熟，成本低技术成熟，成本低。

缺点：

缺点：

比能量和比功率低比能量和比功率低不能满足不能满足EVEV续驶里程和续驶里程和动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸电池、动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸电池、铅布电池等，使铅酸电池的比能量有所提高。

铅布电池等，使铅酸电池的比能量有所提高。

2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源发展发展

（2）

（2）第二代高能电池：

镍第二代高能电池：

镍镉电池、镉电池、镍镍氢电池氢电池、钠、钠硫电池、钠硫电池、钠氯化镍电池、氯化镍电池、锂离子电池锂离子电池、锂聚合、锂聚合物电池、锌物电池、锌空气电池和铝空气电池和铝空气电池等空气电池等优点：

优点：

比能量和比功率比能量和比功率都比铅酸电池都比铅酸电池高高，大大提高，大大提高了了EVEV的动力性能和续驶里程。

的动力性能和续驶里程。

缺点：

有些高能电池缺点：

有些高能电池需要复杂的电池管理系统和温需要复杂的电池管理系统和温度控制系统度控制系统，各种电池对充电技术有不同要求。

而，各种电池对充电技术有不同要求。

而且电化学电池中的活性物质在使用一定的期限后，且电化学电池中的活性物质在使用一定的期限后，会老化变质以至完全丧失充电和放电功能而报废，会老化变质以至完全丧失充电和放电功能而报废，从而使从而使EVEV的使用的使用成本高成本高。

2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源发展发展（3）（3）第三代电池：

第三代电池：

飞轮电池飞轮电池、超级电容器超级电容器飞轮电池是电能飞轮电池是电能机械能机械能电能转换的电池。

电能转换的电池。

超级电容器是电能超级电容器是电能电位能电位能电能转换的电池。

电能转换的电池。

这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而且且充电和放电方便迅速充电和放电方便迅速，但尚，但尚处于研制阶段处于研制阶段。

2.0.3基本组成1.1.车载电源车载电源高压电源高压电源动力电池组提供约动力电池组提供约155380V155380V高压直流电高压直流电。

动力电池组是供动力电池组是供电机电机工作的唯一动力电源。

工作的唯一动力电源。

空调系统的空调系统的空压机空压机，动力转向系统的，动力转向系统的油泵油泵和制动系和制动系统的统的真空泵真空泵等，也需要动力电池组提供动力电能。

等，也需要动力电池组提供动力电能。

低压电源低压电源动力电池组通过动力电池组通过DC/DCDC/DC转换器，供应转换器，供应12V12V或或24V24V低压低压电电，并储存到低压电池组中，作为，并储存到低压电池组中，作为仪表、照明和信仪表、照明和信号装置号装置等工作的电源。

等工作的电源。

2.0.3基本组成2.2.电池管理系统电池管理系统管理管理对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、电池温度等进行控制度、再生制动反馈电流、电池温度等进行控制。

个别电池性能变化后，会影响到整个动力电池组性个别电池性能变化后，会影响到整个动力电池组性能，故需用电池管理系统来对整个动力电池组及其能，故需用电池管理系统来对整个动力电池组及其每一单体电池进行监控，每一单体电池进行监控，保持各个单体电池间的一保持各个单体电池间的一致性致性。

充电充电动力电池组必须进行周期性的充电。

动力电池组必须进行周期性的充电。

高效率充电装高效率充电装置和快速充电装置置和快速充电装置，是，是EVEV使用时所必须的辅助设备。

使用时所必须的辅助设备。

可采用可采用地面充电器、车载充电器、接触式充电器或地面充电器、车载充电器、接触式充电器或感应充电器感应充电器等进行充电。

等进行充电。

2.0.3基本组成3.3.驱动电动机驱动电动机驱动电动机是驱动电动机是驱动驱动EVEV行驶行驶的唯一动力装置。

的唯一动力装置。

类型类型直流电动机直流电动机、交流电动机交流电动机、永磁电动机永磁电动机和和开关磁阻开关磁阻电动机电动机等。

等。

再生制动再生制动再生制动是再生制动是EVEV节能的重要措施之一。

制动时节能的重要措施之一。

制动时电动机电动机可可实现再生制动实现再生制动，一般可回收，一般可回收10%15%10%15%的能量，有的能量，有利于利于延长延长EVEV行驶里程行驶里程。

在在EVEV制动系统中，还保留常规制动系统和制动系统中，还保留常规制动系统和ABSABS制动制动系统，以保证车辆在紧急制动时有系统，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能可靠的制动性能.2.0.3基本组成4.4.控制系统控制系统EVEV的控制系统主要是的控制系统主要是对动力电池组的管理和对电动对动力电池组的管理和对电动机的控制机的控制。

将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入中央控制器，通过动力控制模块控制驱信号，输入中央控制器，通过动力控制模块控制驱动电动机运转。

动电动机运转。

计算动力电池组剩余电量和剩余续驶里程。

计算动力电池组剩余电量和剩余续驶里程。

对整车低压系统的电子、电器装置进行控制。

对整车低压系统的电子、电器装置进行控制。

采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，对整个动力电池组对整个动力电池组功率转换器功率转换器驱动电动机系统驱动电动机系统进行监控进行监控并及时反馈信息和报警。

并及时反馈信息和报警。

2.0.3基本组成5.5.车身及底盘车身及底盘车身车身EVEV车身车身造型特别重视造型特别重视流线型流线型,以以降低空气阻力系数降低空气阻力系数。

底盘底盘由于动力电池组的质量大，为由于动力电池组的质量大，为减轻整车质量减轻整车质量，采用采用轻质材料轻质材料制造车身和底盘部分总成制造车身和底盘部分总成。

动力电池组占据的空间大，在底盘布置上动力电池组占据的空间大，在底盘布置上还要有足还要有足够的空间存放动力电池组够的空间存放动力电池组，并且要求线路连接、充，并且要求线路连接、充电、检查和装卸方便，能够实现动力电池组的整体电、检查和装卸方便，能够实现动力电池组的整体机械化装卸。

机械化装卸。

2.0.3基本组成66.安全保护系统安全保护系统高压安全高压安全动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系统，确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和统，确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和维修时的安全。

维修时的安全。

故障处理故障处理必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统，必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时自动控制在电气系统发生故障时自动控制EVEV不能起动等，及不能起动等，及时防止事故的发生。

时防止事故的发生。

2.0.3基本组成小结小结操纵：

在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主操纵：

在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使操操作简单化和规范化作简单化和规范化。

控制：

在控制：

在EVEV控制系统中，采用全自动或半自动的控制系统中，采用全自动或半自动的机电一体机电一体化控制化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。

系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。

电池：

电池：

提高电池的比能量和比功率提高电池的比能量和比功率，实现电池的高能化。

，实现电池的高能化。

电机：

采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机，电机：

采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机，提高电动机和驱动系统的效率提高电动机和驱动系统的效率。

车身和底盘：

采用车身和底盘：

采用流线型车身流线型车身，降低迎风面积和空气阻力降低迎风面积和空气阻力系数系数。

采用轻金属材料、高强度复合材料和新型。

采用轻金属材料、高强度复合材料和新型EVEV专用车专用车身和底盘结构，实现身和底盘结构，实现车身和底盘的轻量化车身和底盘的轻量化，减轻整备质量。

，减轻整备质量。

采用采用低滚动阻力轮胎低滚动阻力轮胎，降低行驶阻力。

，降低行驶阻力。

再生制动：

回收再生制动：

回收再生制动再生制动能量，延长行驶里程。

能量，延长行驶里程。

2.0.4关键技术1.1.驱动电动机的选择及功率匹配驱动电动机的选择及功率匹配电动机应具有电动机应具有良好的转矩良好的转矩转速特性转速特性，一般具有，一般具有600015000r/min600015000r/min的转速。

的转速。

根据车辆行驶工况，驱动电动机可以在根据车辆行驶工况，驱动电动机可以在恒转矩区恒转矩区和和恒功率区恒功率区运转。

运转。

驱动电动机应经常保持在高效率范围内运转。

在低速驱动电动机应经常保持在高效率范围内运转。

在低速大转大转矩（恒转矩区）运转范围内效率在矩（恒转矩区）运转范围内效率在0.750.