新能源汽車技術

授課教師：xxx授課時間：xxx緒論項目一純電動汽車的概述項目二動力蓄電池及管理技術項目三驅(qū)動電機及控制技術項目四整車控制及輕量化技術項目五純電動汽車其他關鍵技術項目六混合動力電動汽車項目七燃料電池電動汽車全課導航項目一純電動汽車的概述項目一

純電動汽車的概述當前，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的孕育和興起，新能源汽車產(chǎn)業(yè)正進入加速發(fā)展的新階段，這不僅為我國經(jīng)濟增長注入了強勁新動能，也有助于應對氣候變化的挑戰(zhàn)、改善全球生態(tài)環(huán)境和推動汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

純電動汽車是新能源汽車的重要分支，在我國新能源汽車保有量中的占比高達80%。預計到2035年，純升級。純電動汽車是新能源汽車的重要分支，在我國新能源汽車保有量中的占比高達80%。預計到2035年，純電動汽車將成為新銷售車輛的主流。本項目主要介紹純電動汽車的系統(tǒng)組成、技術條件等基礎知識，以及純電動汽車的動力性和經(jīng)濟性等特性，為后續(xù)任務的學習奠定基礎。項目導讀學習目標(1)掌握純電動汽車各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。(2)熟悉純電動汽車的技術條件。(3)掌握純電動汽車動力性的分析方法。(4)掌握純電動汽車經(jīng)濟性的分析方法。(1)能夠識別純電動汽車的主要設備。(2)能夠分析純電動汽車的動力性和經(jīng)濟性。(1)培養(yǎng)科學嚴謹、精益求精的工匠精神。(2)養(yǎng)成嚴肅認真、一絲不茍的工作作風。知識目標技能目標素質(zhì)目標任務1.2分析純電動汽車的特性任務1.1認識純電動汽車項目導航任務1.1

認識純電動汽車任務引入

純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車不同，它是靠驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)換成機械能來驅(qū)動車輛行駛的。

純電動汽車主要由動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等電動系統(tǒng)，以及車身、底盤等常規(guī)系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，純電動汽車無須發(fā)動機，其驅(qū)動電機相當于傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動機，動力蓄電池相當于傳統(tǒng)燃油汽車的油箱。

任務要求：學生從動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等方面認識純電動汽車的結(jié)構(gòu)和原理。任務引入表1知識與技能要求任務內(nèi)容認識純電汽車學習程度識記理解應用學習任務動力蓄電池系統(tǒng)●驅(qū)動電機系統(tǒng)●整車控制系統(tǒng)●輔助系統(tǒng)●實訓任務認識純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)●熟悉各系統(tǒng)主要設備及其安裝位置●分析純電動汽車的工作原理●自我勉勵任務工單——認識純電動汽車1．任務描述學生以3～5人為一組，選出組長并進行任務分工。各小組根據(jù)實際情況，在實訓車輛或整車實訓平臺上認識純電動汽車各系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，熟悉各系統(tǒng)主要設備的結(jié)構(gòu)特點及安裝位置，分析純電動汽車的工作原理。序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注2．工具和器材準備各小組根據(jù)實訓所用純電動汽車的型號，收集、整理該車的基本結(jié)構(gòu)、功能特點等相關資料，并進行工作規(guī)劃，將實訓所需的工具和器材填入表2中。任務工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實施方案。（2）指導教師對各小組的實施方案給出評價。（3）各小組根據(jù)指導教師的評價對實施方案進行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實施方案即最終實施方案。4．工作實施各小組按照最終實施方案，系統(tǒng)地認識實訓車輛，并將實施內(nèi)容及完成情況填入表中。班級組號日期姓名學號指導教師實施內(nèi)容完成情況任務總結(jié)相關知識1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1.1.2驅(qū)動電機系統(tǒng)1.1.3整車控制系統(tǒng)1.1.4輔助系統(tǒng)

純電動汽車在傳統(tǒng)燃油汽車的基礎上取消了發(fā)動機系統(tǒng)，同時增加了動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、制動能量回收系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等電動系統(tǒng)。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1．動力蓄電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

動力蓄電池系統(tǒng)是純電動汽車的動力源，用于儲存和提供電能。

動力蓄電池系統(tǒng)主要由動力蓄電池箱、動力蓄電池、BMS、輔助元器件等組成。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)用于支撐、固定和保護動力蓄電池系統(tǒng)，主要由上蓋、下托盤、正負極引出插孔、采集線接口、維修開關等組成。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1．動力蓄電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)動力蓄電池箱動力蓄電池輔助元器件BMS主要用于檢測電池單體的電壓、電流及動力蓄電池的總電壓、總電流、溫度等狀態(tài)信息，并控制動力蓄電池充放電，以防止動力蓄電池過充電和過放電。用于儲存和提供電能，通常先由多個電池單體串/并聯(lián)組成電池模塊，再由多個電池模塊串聯(lián)組成電池包。主要包括繼電器、預充電阻、熔斷器、電流傳感器、溫度傳感器、動力蓄電池內(nèi)部線纜和高/低壓連接器等。

動力蓄電池系統(tǒng)首先接收和儲存由充電系統(tǒng)和制動能量回收系統(tǒng)提供的電能，然后通過高壓配電盒為驅(qū)動電機、電動壓縮機、PTC加熱器等高壓電氣設備供電；同時，通過DC/DC變換器進行電壓/功率變換，然后為低壓電氣設備供電，并為低壓輔助電池充電。動力蓄電池放置在密閉的動力蓄電池箱內(nèi)，通過高壓連接器與高壓配電盒相連，輸出高壓直流電。BMS實時采集動力蓄電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，監(jiān)控動力蓄電池的工作狀態(tài)，并通過總線網(wǎng)絡與整車控制器（vehiclecontrolunit，VCU）進行通信，從而對動力蓄電池系統(tǒng)的充放電進行綜合管理。

國貨之光：在動力蓄電池技術方面，我國寧德時代、比亞迪兩大企業(yè)都具有國際領先優(yōu)勢。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)2．動力蓄電池系統(tǒng)的工作原理1.1.2驅(qū)動電機系統(tǒng)純電動汽車的驅(qū)動電機系統(tǒng)構(gòu)成：驅(qū)動電機電機控制系統(tǒng)驅(qū)動電機系統(tǒng)用于將動力蓄電池系統(tǒng)輸送來的電能轉(zhuǎn)換成機械能電機控制器冷卻系統(tǒng)減速器總成驅(qū)動電機及MCU在運行時會產(chǎn)生大量熱能，冷卻系統(tǒng)用于將這部分熱能傳遞至外界，使驅(qū)動電機及MCU工作在一個溫度相對穩(wěn)定的環(huán)境中。對驅(qū)動電機進行啟動、加減速、制動等運行狀態(tài)的控制，并實時進行狀態(tài)和故障監(jiān)測，以保障驅(qū)動電機系統(tǒng)安全可靠地運行。是驅(qū)動電機的傳動裝置，用于將驅(qū)動電機的機械能傳遞至車輪，使車輛達到相應的車速。

整車控制系統(tǒng)是純電動汽車的“大腦”，負責整車信息的采集、處理和傳遞，并對純電動汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性和舒適性等進行綜合控制。

整車控制系統(tǒng)主要由VCU及相關控制線路組成，可分為低壓電控系統(tǒng)、高壓電控系統(tǒng)、整車網(wǎng)絡管理系統(tǒng)三部分。1.1.3整車控制系統(tǒng)1．整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)低壓電控系統(tǒng)：用于控制低壓電氣設備和電路，如低壓輔助電池的充電控制，車燈、刮水器等低壓電氣設備的電源控制，VCU和高壓系統(tǒng)各控制電路的電源控制。高壓電控系統(tǒng)：用于控制高壓電氣設備，如動力蓄電池、驅(qū)動電機、電動壓縮機、DC/DC變換器等。高壓電控系統(tǒng)可根據(jù)車輛行駛的功率需求，實現(xiàn)從動力蓄電池到驅(qū)動電機的能量轉(zhuǎn)換與傳輸控制。整車網(wǎng)絡管理系統(tǒng)：用于VCU與電機控制系統(tǒng)、BMS、車身控制系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等子系統(tǒng)之間的通信與管理。VCU一般通過CAN總線與各子系統(tǒng)進行通信。1.1.3

整車控制系統(tǒng)1．整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（1）整車控制模式的判斷和驅(qū)動控制。（2）整車能量優(yōu)化管理。（3）整車通信網(wǎng)絡管理。（4）制動能量回收控制。（5）故障診斷和處理。（6）車輛狀態(tài)監(jiān)測與顯示。1.1.3整車控制系統(tǒng)2．整車控制系統(tǒng)的主要功能（1）VCU通過CAN總線和I/O端口來獲取啟動信號、充電信號、加速/制動踏板位置信號、當前車速等狀態(tài)信息和整車故障信息（如有），以此來判斷當前需要的整車工作模式，如充電模式、行駛模式等；根據(jù)當前車輛狀態(tài)和相關參數(shù)，計算車輛的轉(zhuǎn)矩輸出能力，然后結(jié)合當前車輛行駛需要的轉(zhuǎn)矩，計算出合理的輸出轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)對車輛的驅(qū)動控制。（2）整車控制系統(tǒng)可對電能分配進行合理優(yōu)化，以提高車輛的續(xù)駛里程。（3）整車控制系統(tǒng)以VCU為中心組建整車通信網(wǎng)絡，通過與BMS、MCU、空調(diào)控制器等模塊的通信，實現(xiàn)信息的組織與傳輸、網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡節(jié)點的管理、信息優(yōu)先權的動態(tài)分配和網(wǎng)絡故障的診斷與處理等網(wǎng)絡管理功能。（4）純電動汽車可在車輛制動時對制動能量進行回收，以提高車輛的續(xù)駛里程。（5）整車控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測整車的狀態(tài)，并進行故障診斷。（6）整車控制系統(tǒng)可對車輛狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并將各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息發(fā)送給信息顯示系統(tǒng)，通過數(shù)字儀表盤顯示車輛狀態(tài)信息，如驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和溫度，動力蓄電池的剩余電量，車輛的車速、行駛里程等信息。交流充電系統(tǒng)（慢充）直流充電系統(tǒng)（快充）純電動汽車的常規(guī)充電系統(tǒng)，它是使用民用220V單相交流電源（家用電源或交流充電樁），通過車載充電機進行整流變換，將220V單相交流電變換為高壓直流電，然后為動力蓄電池充電一般使用工業(yè)380V三相交流電作為電源，將電源提供的交流電變成高壓、大電流的直流電，然后直接為動力蓄電池充電。1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)供電設備交流充電接口高壓充電線束車載充電機高壓配電盒交流充電系統(tǒng)為交流充電樁和充電連接裝置，也可以是家用電源連接供電設備和車內(nèi)的高壓充電線束連接交流充電接口與車載充電機，將交流充電樁輸入的220V單相交流電輸送至車載充電機用于將220V單相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電整車的高壓配電管理，對各電能輸出線路進行控制，并具有過電流保護、過電壓保護、高溫保護等功能。1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)供電設備直流充電接口高壓充電線束高壓配電盒直流充電系統(tǒng)直流充電樁和充電連接裝置組成，可將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電直流充電樁和充電連接裝置組成，可將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電將高壓直流電輸送給動力蓄電池，同時對動力蓄電池的電源輸出及分配進行管理，實現(xiàn)對各支路電氣設備的保護用于連接直流充電接口和高壓配電盒，將直流充電樁輸入的高壓直流電輸送至高壓配電盒

制動能量回收系統(tǒng)就是把純電動汽車不需要的或有害的慣性運動所產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，并回饋至動力蓄電池，同時產(chǎn)生制動力矩，使車輛迅速減速的系統(tǒng)。

制動能量回收系統(tǒng)也稱再生制動系統(tǒng)，它可在車輛滑行、減速或下坡時，將車輛行駛過程中的機械能轉(zhuǎn)換為電能，儲存在動力蓄電池或其他車載儲能裝置中。制動能量回收對提高純電動汽車的能量利用率具有重要意義。1.1.4輔助系統(tǒng)2．制動能量回收系統(tǒng)

純電動汽車上有大量高壓電氣設備，因此必須設置安全保護系統(tǒng)，以確保駕乘人員和維修人員的安全。

純電動汽車常用的安全保護系統(tǒng)有高壓防護系統(tǒng)和充電保護系統(tǒng)等。此外，純電動汽車必須配備故障自診斷系統(tǒng)和故障報警系統(tǒng)，在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動控制高壓系統(tǒng)斷電，以防止事故的發(fā)生。1.1.4輔助系統(tǒng)3．安全保護系統(tǒng)課堂小結(jié)任務1.2分析純電動汽車的特性任務引入

比亞迪全新高端汽車品牌仰望及其核心技術“易四方”正式發(fā)布，新能源硬派越野車U8和純電動高性能超級跑車U9盛裝亮相。“易四方”技術是一套以四電機獨立驅(qū)動為核心的動力系統(tǒng)，它從感知、決策、執(zhí)行三個維度圍繞新能源汽車的特性進行了全面重構(gòu)，顛覆了傳統(tǒng)燃油汽車動力系統(tǒng)的能力體系，國內(nèi)汽車技術的飛躍式發(fā)展和國產(chǎn)汽車品牌的快速崛起。任務引入表1知識與技能要求任務內(nèi)容分析純電動汽車的特性學習程度識記理解應用學習任務純電動汽車的技術條件●純電動汽車的動力性●純電動汽車的經(jīng)濟性●實訓任務分析純電動汽車的動力性●分析純電動汽車的經(jīng)濟性●自我勉勵任務工單——分析純電動汽車的動力性和經(jīng)濟性1．任務描述

學生以3～5人為一組，選出組長并進行任務分工。各小組根據(jù)實際情況，查閱相關技術資料，收集、整理實訓車輛的各項技術參數(shù)，并分析該純電動汽車的動力性和經(jīng)濟性。序號名稱內(nèi)容描述單位數(shù)量備注2．工具和器材準備

各小組查閱相關資料，熟悉實訓車輛的結(jié)構(gòu)特點和技術參數(shù)，并進行工作規(guī)劃，將實訓所需的各項數(shù)據(jù)資料填入表中。任務工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實施方案。（2）指導教師對各小組的實施方案給出評價。（3）各小組根據(jù)指導教師的評價對實施方案進行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實施方案即最終實施方案。4．工作實施

各小組按照最終實施方案，系統(tǒng)地分析實訓車輛的動力性和經(jīng)濟性，并將實施內(nèi)容及完成情況填入表中。班級組號日期姓名學號指導教師實施內(nèi)容完成情況任務總結(jié)相關知識1.2.1純電動汽車的技術條件1.2.2純電動汽車的動力性1.2.3純電動汽車的經(jīng)濟性

我國國家標準《純電動乘用車技術條件》（GB/T28382—2012）規(guī)定了座位數(shù)在5座及以下的純電動乘用車的技術條件。1．質(zhì)量分配要求2．安全要求3．動力性要求4．低溫啟動性能要求5．續(xù)駛里程要求6．可靠性要求7．車輛上安裝的動力蓄電池的要求1.2.1純電動汽車的技術條件掃碼或點擊圖片播放視頻

車輛的驅(qū)動電機及動力蓄電池系統(tǒng)應合理布置，使質(zhì)量分布均衡。車輛的動力蓄電池總質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值不宜大于30%。1．質(zhì)量分配要求1.2.1純電動汽車的技術條件2．安全要求（1）《電動汽車安全要求》（GB18384—2020）對電動汽車特殊安全的規(guī)定。（2）《乘用車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法》（GB21670—2008）對制動性能的規(guī)定。（3）《汽車正面碰撞的乘員保護》（GB11551—2014）和《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護》（GB20071—2006）對乘員保護的規(guī)定。（4）在設計車輛時應考慮車輛啟動、車速低于20km/h時，能夠給車外人員發(fā)出適當?shù)奶崾拘月曧?/p>

根據(jù)最大工作電壓的不同，將電氣元件或電路的電壓等級分成了A、B兩級。小貼士1.2.1純電動汽車的技術條件3．動力性要求（1）30min最高車速。按照《電動汽車動力性能試驗方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗方法，車輛能夠持續(xù)行駛30min以上的最高平均車速應不低于80km/h（2）加速性能。按照《電動汽車動力性能試驗方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗方法，車輛從0km/h到50km/h所用的加速時間應不超過10s，從50km/h到80km/h所用的加速時間應不超過15s。（3）爬坡性能。按照《電動汽車動力性能試驗方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗方法，車輛通過4%坡度的爬坡速度應不低于60km/h，通過12%坡度的爬坡速度應不低于30km/h，車輛最大爬坡度應不低于20%。1.2.1純電動汽車的技術條件4．低溫啟動性能要求車輛在?20℃±2℃的試驗環(huán)境溫度下，浸車8h后，應能正常啟動、行駛。5．續(xù)駛里程要求根據(jù)《電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法第1部分：輕型汽車》（GB/T18386.1—2021）規(guī)定的試驗方法，車輛的工況法續(xù)駛里程應大于80km。1.2.1純電動汽車的技術條件01里程分配02故障03車輛維護04性能復試6．可靠性要求1.2.1純電動汽車的技術條件車輛的可靠性應滿足以下要求:里程分配：可靠性行駛試驗的總里程為15000km，其中強化壞路2000km，平坦公路6000km，高速公路2000km，工況行駛5000km。動力性試驗里程及各試驗間的行駛里程等可計入可靠性行駛試驗里程。故障：在整個可靠性行駛試驗的過程中，VCU、總線系統(tǒng)、動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等不應出現(xiàn)危及人身安全、引起主要總成報廢、對周圍環(huán)境造成嚴重危害的故障（致命故障）；也不應出現(xiàn)影響行車安全、引起主要零部件和總成嚴重損壞，或用易損備件和隨車工具不能在短時間內(nèi)排除的故障（嚴重故障）。其他系統(tǒng)和零部件參照相關標準的要求。車輛維護：車輛的正常維護應按照車輛制造廠的規(guī)定；整個可靠性行駛試驗期間，不應更換動力系統(tǒng)的關鍵部件，如驅(qū)動電機及MCU、動力蓄電池及BMS、充電系統(tǒng)等。性能復試：可靠性行駛試驗結(jié)束后，應進行30min最高車速、續(xù)駛里程復試。30min最高車速的復測值應不低于初始測試值的80%，且應不低于70km/h；工況法續(xù)駛里程的復測值應不低于初始測試值的80%，且應不低于70km。

（1）一般要求。動力蓄電池根據(jù)其類型，應符合行業(yè)標準《電動汽車用鉛酸蓄電池》（QC/T742—2006）、《電動汽車用鋰離子蓄電池》（QC/T743—2006）或《電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池》（QC/T744—2006）的要求。

（2）低溫容量。動力蓄電池在環(huán)境溫度為?20℃時的容量與常溫下的容量之比，應不小于70%。根據(jù)動力蓄電池的類型，試驗方法應符合上述三個行業(yè)標準中相應的條款。7．車輛上安裝的動力蓄電池的要求1.2.1純電動汽車的技術條件1．驅(qū)動電機的特性1.2.2純電動汽車的動力性

指驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關系。不同類型的驅(qū)動電機之間的機械特性差異較大。若驅(qū)動電機具有較大范圍的恒功率運行區(qū)域，則其最大轉(zhuǎn)矩通常較大。工作特性機械特性

驅(qū)動電機通常在低速運行時呈現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩特性，在高速運行時呈現(xiàn)恒功率特性。純電動汽車動力性指標最高車速加速性能爬坡性能2．純電動汽車的動力性分析1.2.2純電動汽車的動力性

當車輛達到最高車速時，驅(qū)動電機處于恒功率運行狀態(tài)，此時車輛的驅(qū)動力與行駛阻力（空氣阻力+車輪滾動阻力）處于平衡狀態(tài)，反映在平衡圖上，驅(qū)動力與行駛阻力兩條曲線的交點A處對應的車速即最高車速，約為110km/h。

由于驅(qū)動電機會受其最高轉(zhuǎn)速的限制，因此在通過上述方法得出最高車速后，還需進行校驗，以保證最高車速對應的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速不超過驅(qū)動電機的最高轉(zhuǎn)速，否則，應以驅(qū)動電機的最高轉(zhuǎn)速所對應的車速作為車輛的最