新能源汽车概论-项目4

新能源汽车概论2018纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。纯电动汽车与插电式混合动力汽车相比，工作电压更高、行驶噪声很低，充电器可以和转换器集成在同一个壳体中。车辆电气系统的所有用电器（包括加热器和空调系统），都可以在车辆静止情况下由电动机驱动。下面以比亚迪e5为例介绍纯电动汽车的技术特点。任务1纯电动汽车的技术特点一、相关知识比亚迪e5为一款新能源、新动力、零排放的纯电动轿车，它主要由低压配电系统、高压电器系统、动力系统、冷却、制动及转向系统组成，见下图。（一）车型技术配置低压铁电池与DC低压输出端并联，通过正极熔丝盒为整车低压电器提供13.8V电源。（二）低压配电结构低压配电结构（三）高压系统结构1.动力总成系统动力总成由动力电机和变速器组成。动力电机根据结构分为直流有刷电机和直流无刷电机以及交流电机。永磁同步电机系统以其高效、高控制精度、高转矩密度等特点在纯电动汽车电驱动系统中具有很高的应用价值，同时要求其能在车辆使用环境下具有良好的动态性能。比亚迪纯电动汽车现在使用的电机为交流无刷永磁同步电机，通过采集电机旋变信号进行工作，如右图所示。动力电机额定功率80kW，最大输出转矩310N·m，电机由转子、定子、旋变传感器及温度传感器组成，电机采用水冷方式。电机驱动汽车前进后退，也可以在滑行、制动过程中将动能转化为电能。比亚迪e5纯电动汽车动力总成动力电机根据冷却形式分风冷和水冷。比亚迪e5车型的冷却系统由电动水泵提供动力，如右图所示。低温冷却液通过冷却管路由散热器流向待散热元件（电机控制器、DC、电机），冷却液在待散热元件处吸收热量后，再通过冷却管路流经散热器进行散热，之后进行下一个循环。电子风扇总成采用吸风式双风扇，通过串联调速电阻的方式来实现风扇的高低速档分级，从而降低风扇的噪声，提高整车舒适性。比亚迪e5车型的冷却系统2.高压控制系统总成比亚迪e5高压控制总成采用集成方式，分别包含双向交流逆变式电机控制器（VTOG）、高压配电箱和漏电传感器、车载充电器（预留）、DC-DC转换器。高压控制系统总成3.动力电池组动力电池组是为整车提供动力能源的设备，比亚迪e5纯电动汽车采用磷酸铁锂电池。磷酸铁锂动力电池是用磷酸铁钴锂材料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电池家族的新成员。比亚迪e5纯电动汽车的动力电池采用13个电池组串联，其额定电压约633.6V。动力电池参数4.电池管理系统比亚迪e5纯电动汽车动力电池管理器作为监控动力电池组、保证电池组正常工作的监控单元而存在，主要目的是保证每节串联电池的电压、电流、温度等各项性能指标的一致性。动力电池管理器5.充电口总成比亚迪e5纯电动汽车配有两个充电口，可通过家用220V插座和交流充电柜接入交流充电口，通过车载充电设备将高压交流电转为高压直流电给动力电池充电。充电口总成二、任务实施任务2纯电动汽车的驱动方式能够区分串联电路和并联电路，并在新能源汽车上运用。相关知识纯电动汽车和传统车辆或混合动力车辆不同的是，它的驱动源只有电机。纯电动汽车传动装置的作用是将电机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。因为电机可以带负载起动，所以纯电动汽车上可以没有传统内燃机汽车的离合器。针对驱动轮所施加驱动转矩的来源来说，纯电动汽车所采用的驱动方式总体上可分为两种：集中驱动和车轮独立驱动。集中驱动车轮独立驱动1.集中驱动纯电动汽车的集中驱动系统布置形式目前主要有三种典型结构：传统的驱动方式。电机—驱动桥组合式驱动方式。电机—驱动桥整体式驱动方式。（1）传统驱动系统布置形式如下图a）所示，该驱动系统仍然采用内燃机汽车的驱动系统布置方式，包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成，只是将内燃机换成电机，属于改造型电动汽车。传统驱动系统布置形式在此基础上，还有一种简化的传统驱动系统布置形式，如右图b）所示，采用固定速比减速器，去掉离合器。（2）电机—驱动桥组合式驱动系统布置形式电机-驱动桥组合式驱动系统布置形式的特点：在驱动电机端盖的输出轴处加装减速齿轮和差速器等部件，电机、固定速比减速器、差速器的轴互相平行，一起组合成一个驱动整体。按传统汽车的驱动模式来说可以有驱动电机前置—驱动桥前置或驱动电机后置—驱动桥后置两种方式，如下图。电机—驱动桥组合式驱动系统布置形式（3）电机—驱动桥整体式驱动系统布置形式电机—驱动桥整体式驱动系统布置形式采用同轴式，如下图所示。电机—驱动桥整体式驱动系统布置形式2.车轮独立驱动车轮独立驱动布置形式目前主要有两种典型结构，即双联式驱动方式和轮毂电机驱动方式。（1）双联式独立驱动双联式驱动系统也称为双电机驱动系统。由左右两台永磁电机直接通过固定速比减速器分别驱动两个车轮，左、右电机由中间的电控差速器控制，每个驱动电机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子差速而不必选用机械差速器。（2）轮毂电机独立驱动轮毂电机直接装在汽车车轮里，主要有内定子外转子和内转子外定子两种结构，如下图所示。轮毂电机独立驱动内定子外转子轮毂电机独立驱动系统布置形式采用低速内定子外转子电机，其外转子直接安装在车轮的轮缘上，可完全去掉变速装置，驱动电机转速和车轮转速相等，车轮转速和车速控制完全取决于驱动电机的转速控制。内转子外定子轮毂电机独立驱动系统布置形式采用一般的高速内转子外定子电机，其转子作为输出轴与固定减速比的行星齿轮变速器的太阳轮相连，而车轮轮毂通常与其齿圈连接。它能提供较大的减速比，来放大其输出转矩。驱动电机装在车轮内，形成轮毂电机，可进一步缩短从驱动电机到驱动轮的传递路径。任务3纯电动汽车结构认知一、相关知识12纯电动汽车主要由高压（HV）电池组、驱动电机、控制系统及安全保护系统等组成，如下图所示。1.纯电动汽车的结构组成纯电动汽车的结构组成HV电池组是纯电动汽车的能源。驱动电机用于将HV电池组的电能转化为机械能，驱动车辆行驶。控制系统是核心部件，具备7大功能：与整车通信（整车控制系统）；控制电机（电机控制单元）；发出信号控制起步；发出信号控制高压蓄电池通断电（电池管理系统）；控制。ACC断电（整车控制系统）；控制将蓄电池提供的直流电转换为电机需要的交流电（DC/AC转换器），将电机发出的交流电转换为直流电来为蓄电池充电（逆变器）；接收系统各开关及传感器输入的信号（整车控制系统）。图4-3-2比亚迪e5纯电动汽车动力总成（1）动力总成比亚迪纯电动汽车现在使用的电机为交流无刷永磁同步电机，通过采集电机旋变信号进行工作，动力电机最大功率为160kW，如下图所示。比亚迪e5纯电动汽车动力总成图4-3-2比亚迪e5纯电动汽车动力总成比亚迪e5车型的冷却系统由电动水泵提供动力，如下图所示。比亚迪e5车型的冷却系统（2）高压电控总成高压电控总成内部集成了双向交流逆变式电机控制器（VTOG）、高压配电箱和漏电传感器、车载充电器（预留）、DC-DC转换器。它们安装在车辆前舱内，如下图所示。高压电控总成高压电控总成的主要功能包括：控制高压交/直流电双向逆变，驱动电机运转，实现充、放电功能（VTOG、车载充电器）。实现高压直流电转化成低压直流电为整车低压电器系统供电（DC-DC）。实现整车高压回路配电功能以及高压漏电检测功能（高压配电箱和漏电传感器模块）。直流充电升压功能。CAN通信、故障处理记录、在线CAN烧写以及自检等功能。（3）动力电池组比亚迪e5纯电动汽车采用1个电池管理控制器（BMC）和13个电池信息采集器（BIC）以及1套动力电池采样线，最大行驶里程为300km，如下图所示。比亚迪e5纯电动汽车的动力电池组图4-3-2比亚迪e5纯电动汽车动力总成动力电池组外部由密封盖板、钢板压条、密封条、电池托盘组成，如下图所示。动力电池组外部组成图4-3-2比亚迪e5纯电动汽车动力总成动力电池组内部由电池模组、动力连接片、连接电缆、采集器、采样线、电池组固定压条、密封条等部件组成，如下图所示。动力电池组内部结构（4）动力电池管理器比亚迪e5纯电动汽车电池管理器安装在高压电控总成的后方，同时高压配电箱还与其配合，如下图所示。电池管理系统功能图4-3-2比亚迪e5纯电动汽车动力总成（5）主控制器（主控ECU）比亚迪e5纯电动汽车主控制器是车辆的管理控制单元，安装在副仪表台。主要功能是通过对CAN总线上的信息进行综合判断，实现对各个ECU的监控、管理和协调工作。如下图所示。比亚迪e5纯电动汽车主控ECU主控ECU主要实现的功能（车型不同，功能可能不一样）如下：①真空泵控制：通过对真空压力传感器和制动传感器的监测，实现对真空泵的控制，以确保提供足够的制动助力。②风扇控制：通过对冷却液温度进行监测，并且参考户外温度来控制冷却风扇与冷凝风扇，以确保电机、空调等系统能在正常温度下工作。③车速信号处理：通过对车速传感器信号的采集，实现车速、里程的计算和为其他系统提供较好的车速信号。④碰撞信号的采集与发送。①漏电保护器：通过将一端和负极相连，一端与车身连接，检测电流和电压值，一旦发现有超出限制的电流和电压，则发出警告，并切断控制模块，保证用电安全。动力蓄电池系统泄漏电流量不超过2mA；整车绝缘电阻值应大于100Ω/V。②档位控制器：用来控制电动车前进、后退、停车等动作的部件，由于电动车与传统燃油车的控制方式不同，其档位控制类似自动档。③加速踏板：通过控制电流大小，从而控制电机转速。④应急开关：通常设计为人工操作的安全开关，一般设计在高压电池组的正负极近端，保证通过人工操作应急开关能够在紧急情况下将高压电池组的电压封闭。（6）其他高压辅助设备比亚迪e5纯电动汽车工作原理，如下图所示。电源接通，汽车前进行驶时，主控ECU接收档位控制器、加速踏板和角度传感器等信息，传递给电机控制器，从而控制流向前驱电机的电流。此时电池组电流通过应急开关、配电箱/继电器之后，一路经过电机控制器向前驱电机供电使电机运转，再经过变速器/差速器和传动轴带动两个前轮行驶；另一路经DC/DC转换器，将电池组330V的高压直流电转换为低压12V供整车用电设备使用。同时电池组接受电池管理器的监控，监控电池组的瞬时电压、电流、温度、存储电量等情况，以防止电池组过放电或温度过高损坏电池组。2.纯电动汽车的工作原理比亚迪e5纯电动汽车工作原理（一）任务准备安全防护：注意车辆或台架电压保护。工具设备：作业保护设备（车外、车内三件套）；安全设施（车轮挡块、警示隔离带等）。台架车辆：比亚迪e5台架和整车。辅助资料：教材、卡片、喷胶、水彩笔。（二）实施步骤二、任务实施THANKYOU制作单位：济南凌凯文化传播有限公司