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1、第六章第六章 电动汽车的结构和工作原理电动汽车的结构和工作原理 第一节第一节 纯电动汽车纯电动汽车 第二节第二节 混合动力电动汽车混合动力电动汽车 第三节第三节 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车教学目的和要求：教学目的和要求：掌握电动汽车分类、工作原理、特点、发展趋掌握电动汽车分类、工作原理、特点、发展趋势。势。本章重点：本章重点：混合动力汽车混合动力汽车本章难点：本章难点：燃料电池汽车燃料电池汽车教学内容要点：教学内容要点：第一节第一节 纯电动汽车纯电动汽车定义：定义：是由车载可充电蓄电池提供电能、由电动机驱是由车载可充电蓄电池提供电能、由电动机驱动的汽车（动的汽车（BEV）。）。纯电动汽车

2、的电动机相当于传统汽车的发动机，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。蓄电池相当于原来的油箱。一、纯电动汽车的分类一、纯电动汽车的分类1按照是否有辅助动力源分类按照是否有辅助动力源分类（1）用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车）用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车（2）装有辅助动力源的纯电动汽车）装有辅助动力源的纯电动汽车 辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改善起动性能和增加续驶里程。善起动性能和增加续驶里程。2按照蓄电池的种类不同分类按照蓄电池的种类不同分类铅酸蓄电池电动汽车铅酸蓄电池电动汽车锂离子电池电动汽车锂离子电池电动汽车

3、镍镍-氢电池电动汽车等氢电池电动汽车等3按动力驱动控制系统的结构型式不同分类按动力驱动控制系统的结构型式不同分类直流电动机驱动的电动汽车直流电动机驱动的电动汽车交流电动机驱动的电动汽车交流电动机驱动的电动汽车双电动机驱动的电动汽车双电动机驱动的电动汽车电动轮电动汽车电动轮电动汽车二、纯电动汽车的结构与工作原理二、纯电动汽车的结构与工作原理组成：组成：电力驱动系统电力驱动系统：控制单元、驱动控制器、电动机、控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置和车轮等机械传动装置和车轮等 电源系统电源系统：蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器 辅助系统辅助系统：辅助动力源

4、辅助动力源（辅助电源和（辅助电源和 DCDC功率转功率转换器）、换器）、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和辅助装置动力转向系统、驾驶室显示操纵台和辅助装置（照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水（照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、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）等器等）等 控制单元根据加速控制单元根据加速踏板和制动踏板的踏板和制动踏板的输入信号，向驱动输入信号，向驱动控制器发出相应的控制器发出相应的控

5、制指令，对电动控制指令，对电动机进行启动、加速、机进行启动、加速、减速、制动控制。减速、制动控制。三、纯电动汽车的布置型式三、纯电动汽车的布置型式 电电动动汽汽车车的的总总体体布布置置较较灵灵活活。从从电电气气控控制制的的角角度度讲讲，在在汽汽车车总总体体布布置置时时，应应使使电电源源到到控控制制器器再再到到电电动动机机之之间间的的大大电电流流回回路路的的导导线线尽尽可可能能短短，以以减减小小回回路路的的电电压压损损失失，保保证证汽汽车车的的动动力力性性和和行行驶驶里程的要求。里程的要求。1、电动机中央驱动、电动机中央驱动特点：特点：汽汽车车的的结结构构与与传传统统布布置置相相近近，可可以以在

6、在内内燃燃机机汽汽车车的的基基础础上上改改装装，其其传传动动装装置置和和技技术术较较成成熟熟。只只需需一一只只驱驱动动电电动动机机，控控制制电电路路较简单。较简单。2、电动轮驱动、电动轮驱动将将电电动动机机及及相相应应的的减减速速器布置在车轮上。器布置在车轮上。特点：特点：省省略略传传动动轴轴和和差差速速器器等等装装置置，简简化化了了传传动动系系统统结结构构。但但是是需需要要两两只只或或四四只只电电动动机机，控控制制电电路路较较复复杂杂，将将电电动动机机与与车车轮轮制制成成一一体体，必必然然加加大大汽车悬架的质量。汽车悬架的质量。3、电动机一驱动桥组、电动机一驱动桥组合式合式取消了离合器和变速

7、器，取消了离合器和变速器，但具有减速差速机构，由但具有减速差速机构，由1台电动机驱动两车轮旋台电动机驱动两车轮旋转。转。优点：继续沿用当前发动优点：继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变只需要一组电动机和逆变器。这种方式对电动机的器。这种方式对电动机的要求较高，不仅要求电动要求较高，不仅要求电动机具有较高的起动转矩，机具有较高的起动转矩，而且要求具有较大的后备而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车的功率，以保证电动汽车的起动、爬坡、加速超车等起动、爬坡、加速超车等动力性。动力性。4、双电动机驱动式、双电动机驱动式将电动机装到驱动轴上，将电动机

8、装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和直接由电动机实现变速和差速转换。差速转换。特点：特点：对电动机有较高的要求，对电动机有较高的要求，要求有大的起动转矩和后要求有大的起动转矩和后备功率，同时不仅要求控备功率，同时不仅要求控制系统有较高的控制精度，制系统有较高的控制精度，而且要具备良好的可靠性，而且要具备良好的可靠性，从而保证电动汽车行驶的从而保证电动汽车行驶的安全、平稳。安全、平稳。四、纯电动汽车的应用四、纯电动汽车的应用1我国自主开发的我国自主开发的EV（1）天津清源纯电动汽车）天津清源纯电动汽车 配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷酸配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷酸铁锂动力电池，

9、系统集成度、可靠性、整车性能铁锂动力电池，系统集成度、可靠性、整车性能进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美国进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美国经销商的认可。经销商的认可。（2）天津一汽夏利汽车股份有限公司）天津一汽夏利汽车股份有限公司 天津一汽以夏利天津一汽以夏利“幸福使者幸福使者”为基础平台开发为基础平台开发的电动轿车。的电动轿车。采用采用150Ah的镍的镍-氢蓄电池，氢蓄电池，用直流电动机驱动，通过总线用直流电动机驱动，通过总线CAN系统对汽车系统对汽车的各个总成进行控制。的各个总成进行控制。最高车速最高车速50km/h，最大爬坡度，最大爬坡度15，续驶里程，续驶里程80km。

10、（3）株洲时代集团的）株洲时代集团的TEG6120EV-2型电动大客车型电动大客车 TEG6120EV-2型电动大客车有型电动大客车有38个座位，个座位，TEG6120EV-2型电动大客车采用水平铅酸电池型电动大客车采用水平铅酸电池为电力电源，电池管理系统对电池组的为电力电源，电池管理系统对电池组的SOC进行进行监控计算。监控计算。驱动电动机为三相交流异步电动机，采用直接转矩驱动电动机为三相交流异步电动机，采用直接转矩/矢矢量控制技术进行控制，使电动机控制在最佳工况下运转，量控制技术进行控制，使电动机控制在最佳工况下运转，整车采用整车采用ECU控制器和总线系统控制器和总线系统CAN对整车进行全

11、网络化对整车进行全网络化控制。控制。2国外汽车公司开发的国外汽车公司开发的EV（1）美国通用汽车公司）美国通用汽车公司EV-1电动轿车电动轿车 EV-1型电动轿车使用型电动轿车使用85的电池组电量时，的电池组电量时，EPA城市循环行驶里程城市循环行驶里程112km，高速公路行驶可，高速公路行驶可达达144km。（2）日本丰田汽车公司的）日本丰田汽车公司的 RAV4-EV 在市内道路行驶条件下，其最高车速可达在市内道路行驶条件下，其最高车速可达125km/h，一次充电后的续驶里程为，一次充电后的续驶里程为215km。RAV4-EV采用免维修密封型采用免维修密封型Ni-MH动力电池组，动力电池组，

12、总电压总电压288V。动力电池组采用强制性空气冷却，。动力电池组采用强制性空气冷却，动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动电动机为永以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动电动机为永磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为45kW。汽车制动时，电动机转换为发电机回收制。汽车制动时，电动机转换为发电机回收制动能量。动能量。五、纯电动汽车的特点和发展方向五、纯电动汽车的特点和发展方向1、特点、特点优点优点:纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、使用

13、维修方便、能源效率高使用维修方便、能源效率高-电动汽车停车时不消电动汽车停车时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用电机，实现制动减速时能量的再利用,多样化等。多样化等。缺点缺点:动力电源使用成本高、续驶里程短。动力电源使用成本高、续驶里程短。2、发展方向、发展方向 纯电动汽车发展的纯电动汽车发展的关键关键在于电池，攻关在于电池，攻关重点重点集集中在提高电池性能、降低成本。中在提高电池性能、降低成本。纯电动汽车的发展重点纯电动汽车的发展重点趋向趋向小型乘用车；大型小型乘用车；大型公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。

14、公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。纯电动汽车大规模进入市场纯电动汽车大规模进入市场为时尚早为时尚早。在车载。在车载电源得到解决后，电动汽车必然会迅速地发展。电源得到解决后，电动汽车必然会迅速地发展。我国纯电动汽车基本掌握整车动力系统匹配与我国纯电动汽车基本掌握整车动力系统匹配与集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗水平与国外相当。水平与国外相当。在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小规模生产和示范运行。规模生产和示范运行。存在一些主要问题：存在一些主要问题：整车产品在整车产品在续驶里程、可靠性和工程化续驶里

15、程、可靠性和工程化上；上；电池的电池的比能量、安全性、可靠性、使用寿命比能量、安全性、可靠性、使用寿命等等方面在满足整车要求上；方面在满足整车要求上；机、电池所需部分部件、材料要国产化，同时机、电池所需部分部件、材料要国产化，同时在控制器基础硬件、芯片、高速在控制器基础硬件、芯片、高速CAN网关和信号网关和信号处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用，处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用，成本高，也依赖进口。成本高，也依赖进口。第二节第二节 混合动力电动汽车混合动力电动汽车 定义：定义：混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置（传统的汽、柴油机和

16、电池与电动机）中获得动（传统的汽、柴油机和电池与电动机）中获得动力的汽车（力的汽车（Hybrid Electric Vehicle HEV）。）。一、混合动力电动汽车的分类一、混合动力电动汽车的分类1、混合动力汽车动力系统结构类型分类、混合动力汽车动力系统结构类型分类（1）串联式混合动力汽车）串联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机的混车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机的混合动力汽车。合动力汽车。（2）并联式混合动力汽车）并联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力汽车。时或单独供给的混合动力汽车。（3）混联式混合动力汽车）混联式混合动力汽车 具备串联式和并联式两种混合动力系统结构具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力汽车。的混合动力汽车。2、混合动力汽车混合程度分类、混合动力汽车混合程度分类（1）微度混合动力汽车（）微度混合动力汽车（Micro HEV）以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比定功率比5%，只具备停车停机