2电动汽车结构与原理_第二章蓄电池电动汽车hdr.docx

本文由由weffengg20008贡献献 pptt文档可可能在WWAP端端浏览体体验不佳佳。建议议您优先先选择TTXT，或或下载源源文件到到本机查查看。 电动汽汽车结构构与原理理 第二二章 蓄蓄电池电电动汽车车 第二章章 蓄电电池电动动汽车 2.00 概述述 2.1 电电动汽车车驱动系系统 22.2 驱动电电机及其其控制系系统 22.3 蓄电池池结构及及性能 2.44 电动动汽车能能量管理理系统 2.55 电动动汽车车车辆管理理系统 2.66 纯电电动汽车车实例分分析 第二章章 蓄电电池电动动汽车重点 纯电动动汽车的的结构和和性能 各种类类型的电电动汽车车用驱动动电机 各种类类型的蓄蓄电池及及其性能能 难点 各种类类型驱动动电机的的控制系系统 以以蓄电池池能量管管理为核核心的电电动汽车车能 源源管理系系统、再再生制动动系统 2.00 概述 2.00.1 定义 2.00.2 特点 2.00.3 基本组组成 22.0.4 关关键技术术 2.0.55 发展展趋势 2.00.1 定义 蓄电池池电动汽汽车（纯纯电动汽汽车） EV (Ellecttricc Veehiccle)是仅由由动力蓄蓄电池向向电机提提供电能能驱动车车 Veehiccle)是仅由由动力蓄蓄电池向向电机提提供电能能驱动车车 辆行行驶的道道路车辆辆。 辆辆行驶的的道路车车辆。 22.0.1 结构示示意图 定义 2.00.2 特点 节能，不不消耗石石油；环环保，无无污染；噪声和和振动小小。 节节能，不不消耗石石油；环环保，无无污染；噪声和和振动小小。 能能量主要要是通过过柔性的的电线而而不是通通过刚性性联轴器器和 转转轴传递递，各部部件的布布置具有有很大的的灵活性性。 转转轴传递递，各部部件的布布置具有有很大的的灵活性性。 驱驱动系统统布置不不同会使使系统结结构区别别很大；采用不不同 类类型的电电机(如如直流电电机和交交流电机机) 类类型的电电机(如如直流电电机和交交流电机机)会影影响到纯纯电动 汽车的的质量、尺尺寸和形形状；不不同类型型的储能能装置也也会 影影响电动动汽车的的质量、尺尺寸及形形状。 不同的的补充能能源装置置具有不不同的硬硬件和机机构，例例如蓄 电池可可通过感感应式和和接触式式的充电电器充电电，或者者采用 电池可可通过感感应式和和接触式式的充电电器充电电，或者者采用 替换蓄蓄电池的的方式，将将替换下下来的蓄蓄电池再再进行集集中 替替换蓄电电池的方方式，将将替换下下来的蓄蓄电池再再进行集集中 充充电。 2.00.3 1.车车载电源源 1.车载电电源 22.电池池管理系系统 22.电池池管理系系统 33. 驱驱动电动动机 44. 控控制系统统 5. 车身身及底盘盘 6. 安全全保护系系统 基本组组成 2.00.3 基本组组成 1. 车载电电源 组组成 以以动力电电池组作作为车载载电源，用用周期性性的充电电来补 充电能能。 重重要性 动力电电池组是是EV的的关键装装备，储储存的电电能、质质量和 动力电电池组是是EV的的关键装装备，储储存的电电能、质质量和 体积，对对EV性性能起决决定性影影响，也也是发展展EV的的主要 体积，对对EV性性能起决决定性影影响，也也是发展展EV的的主要 研究和和开发对对象。 EVV发展的的症结在在于电池池，电池池技术对对EV的的制约仍仍 EVV发展的的症结在在于电池池，电池池技术对对EV的的制约仍仍 然是是EV发发展的瓶瓶颈。 然是EEV发展展的瓶颈颈。 建立充充电站系系统、报报废电池池回收和和处理工工厂，是是推 广广EV的的关键问问题。 EV的的关键问问题。 2.00.3 基本组组成 1. 车载电电源 发发展 (1)第第一代EEV电池池：铅酸酸电池 (1)第一代代EV电电池：铅铅酸电池池 优点：技术成成熟，成成本低。 优点：技术成成熟，成成本低。 缺点：比能量量和比功功率低不不能满足足EV续续驶里程程和 缺缺点：比比能量和和比功率率低不能能满足EEV续驶驶里程和和 动力力性能的的需求，但但进一步步发展了了阀控铅铅酸电池池、 铅铅布电池池等，使使铅酸电电池的比比能量有有所提高高。 2.00.3 基本组组成 1. 车载电电源 发发展 (2)第第二代高高能电池池：镍镉电池池、镍氢电池池、钠 (22)第二二代高能能电池：镍镉电池池、镍 氢电池池、钠 硫电电池、钠钠氯化镍镍电池、锂锂离子电电池、锂锂聚合物物 硫电电池、钠钠氯化镍镍电池、锂锂离子电电池、锂锂聚合物物 电池池、锌空气电电池和铝铝 电池池、锌空气电电池和铝铝空气电电池等 优点：比能量量和比功功率都比比铅酸电电池高，大大大提高高 优点点：比能能量和比比功率都都比铅酸酸电池高高 了EEV的动动力性能能和续驶驶里程。 EV的的动力性性能和续续驶里程程。 缺点：有些高高能电池池需要复复杂的电电池管理理系统和和温 缺缺点：有有些高能能电池需需要复杂杂的电池池管理系系统和温温 度控控制系统统，各种种电池对对充电技技术有不不同要求求。而 度控制制系统，各各种电池池对充电电技术有有不同要要求。而而 且电电化学电电池中的的活性物物质在使使用一定定的期限限后， 会老化化变质以以至完全全丧失充充电和放放电功能能而报废废， 从从而使EEV的使使用成本本高。 从而使使EV的的使用成成本高。 2.00.3 基本组组成 1. 车载电电源 发发展 (3)第第三代电电池：飞飞轮电池池、超级级电容器器 (33)第三三代电池池：飞轮轮电池、 飞轮电电池是电电能机械能能 飞轮轮电池是是电能机械能能电能转转换的电电池。 超级电电容器是是电能电位能能 超级级电容器器是电能能电位能能电能转转换的电电池。 这两种种储能器器在理论论上都具具有很大大的转换换能力，而而 充电电和放电电方便迅迅速，但但尚处于于研制阶阶段。 且充电电和放电电方便迅迅速，但但尚处于于研制阶阶段。 2.00.3 基本组组成 1. 车载电电源 高高压电源源 动力电电池组提提供约11553800V高压压直流电电。 动动力电池池组提供供约15553380VV高压直直流电。 动力电电池组是是供电机机工作的的唯一动动力电源源。 动动力电池池组是供供电机工工作的唯唯一动力力电源。 空调系系统的空空压机，动动力转向向系统的的油泵和和制动系系 空调调系统的的空压机机，动力力转向系系统的油油泵和制制动系 统的真真空泵等等，也需需要动力力电池组组提供动动力电能能。 统统的真空空泵等，也也需要动动力电池池组提供供动力电电能。 低压电电源 动动力电池池组通过过DC/DC转转换器，供供应122V或224V低低压 动动力电池池组通过过DC/DC转转换器，供供应122V或224V低低压 电电，并储储存到低低压电池池组中，作作为仪表表、照明明和信 ，并储储存到低低压电池池组中，作作为仪表表、照明明和信 号装置置等工作作的电源源。 号号装置等等工作的的电源。 2.00.3 基本组组成 2.电电池管理理系统 2.电电池管理理系统 管理 对动力力电池组组充电与与放电时时的电流流、电压压、放电电深 度度、再生生制动反反馈电流流、电池池温度等等进行控控制。 度、再再生制动动反馈电电流、电电池温度度等进行行控制。 个别电电池性能能变化后后，会影影响到整整个动力力电池组组性 能能，故需需用电池池管理系系统来对对整个动动力电池池组及其其 每一一单体电电池进行行监控，保保持各个个单体电电池间的的一 每每一单体体电池进进行监控控，保持持各个单单体电池池间的一一 致性性。 致致性。 充电 动力电电池组必必须进行行周期性性的充电电。高效效率充电电装 动动力电池池组必须须进行周周期性的的充电。高高效率充充电装 置和快快速充电电装置，是是EV使使用时所所必须的的辅助设设备。 置和快快速充电电装置，是是EV使使用时所所必须的的辅助设设备。 可采用用地面充充电器、车车载充电电器、接接触式充充电器或或 可采采用地面面充电器器、车载载充电器器、接触触式充电电器或 感应充充电器等等进行充充电。 感应充充电器等等进行充充电。 2.00.3 基本组组成 3. 驱动电电动机 驱动电电动机是是驱动EEV行驶驶的唯一一动力装装置。 驱动电电动机是是驱动EEV行驶驶的唯一一动力装装置。 类型 直流电电动机、交交流电动动机、永永磁电动动机和 直流电电动机、交交流电动动机、永永磁电动动机和开开关磁阻阻 电动动机等。 电动机机等。 再生制制动 再生制制动是EEV节能能的重要要措施之之一。制制动时电电动机 再生制制动是EEV节能能的重要要措施之之一。制制动时电电动机 可实现现再生制制动，一一般可回回收100%115%的的能量，有有 实现现再生制制动，一一般可回回收100%115%的的能量，有有 利于于延长EEV行驶驶里程。 利于延延长EVV行驶里里程。 在EVV制动系系统中，还还保留常常规制动动系统和和ABSS制动 EV制制动系统统中，还还保留常常规制动动系统和和ABSS制动 系统，以以保证车车辆在紧紧急制动动时有可可靠的制制动性能能. 系系统，以以保证车车辆在紧紧急制动动时有可可靠的制制动性能能. 2.00.3 基本组组成 4. 控制系系统 EEV的控控制系统统主要是是对动力力电池组组的管理理和对电电动 EEV的控控制系统统主要是是对动力力电池组组的管理理和对电电动 机机的控制制。 机机的控制制。 将将加速踏踏板、制制动踏板板机械位位移的行行程量转转换为电电 信号号，输入入中央控控制器，通通过动力力控制模模块控制制驱 动动电动机机运转。 计算动动力电池池组剩余余电量和和剩余续续驶里程程。 对对整车低低压系统统的电子子、电器器装置进进行控制制。 采采用各种种各样的的传感器器、报警警装置和和自诊断断装置等等， 对对整个动动力电池池组功率转转换器 对整整个动力力电池组组功率转转换器驱动电电动机系系统 进进行监控控并及时时反馈信信息和报报警。 进行监监控并及及时反馈馈信息和和报警。 2.00.3 基本组组成 5. 车身及及底盘 车身 EV车车身造型型特别重重视流线线型,以以降低空空气阻力力系数。 EV车车身造型型特别重重视流线线型, 降低空空气阻力力系数。 底盘 由于动动力电池池组的质质量大，为为减轻整整车质量量，采用用 由于于动力电电池组的的质量大大，为减减轻整车车质量， 轻质材材料制造造车身和和底盘部部分总成成。 轻轻质材料料制造车车身和底底盘部分分总成。 动力电电池组占占据的空空间大，在在底盘布布置上还还要有足足 动力力电池组组占据的的空间大大，在底底盘布置置上还要要有足 够的空空间存放放动力电电池组，并并且要求求线路连连接、充充 够的的空间存存放动力力电池组组，并且且要求线线路连接接、充 电、检检查和装装卸方便便，能够够实现动动力电池池组的整整体 机机械化装装卸。 2.00.3 基本组组成 6. 安全保保护系统统 高压压安全 动力电电池组具具有高压压直流电电，必须须设置安安全保护护系 统统，确保保驾驶员员、乘员员和维修修人员在在驾驶、乘乘坐和 维修时时的安全全。 故故障处理理 必须须配备电电气装置置的故障障自检系系统和故故障报警警系统， 在电气气系统发发生故障障时自动动控制EEV不能能起动等等，及 在电气气系统发发生故障障时自动动控制EEV不能能起动等等，及 时防止止事故的的发生。 2.00.3 基本组组成 小结 操纵：在操纵纵装置和和操纵方方法上继继承或沿沿用内燃燃机汽车车主 要要的操纵纵装置和和操纵方方法，适适应驾驶驶员的操操作习惯惯，使操操 要的的操纵装装置和操操纵方法法，适应应驾驶员员的操作作习惯，使使操 作作简单化化和规范范化。 作简单单化和规规范化。 控制：在EVV控制系系统中，采采用全自自动或半半自动的的机电一一体 控控制：在在EV控控制系统统中，采采用全自自动或半半自动的的机电一一体 化化控制系系统，达达到安全全、可靠靠、节能能、环保保和灵活活的目的的。 化化控制系系统，达达到安全全、可靠靠、节能能、环保保和灵活活的目的的。 电电池：提提高电池池的比能能量和比比功率，实实现电池池的高能能化。 电池：提高电电池的比比能量和和比功率率，实现现电池的的高能化化。 电电机：采采用高效效率的电电能转换换系统和和高效率率的驱动动电动机机， 提提高电动动机和驱驱动系统统的效率率。 提提高电动动机和驱驱动系统统的效率率。 车车身和底底盘：采采用流线线型车身身， 车车身和底底盘：采采用流线线型车身身，降低低迎风面面积和空空气阻力力 系数数。采用用轻金属属材料、高高强度复复合材料料和新型型EV专专用车 系数。采采用轻金金属材料料、高强强度复合合材料和和新型EEV专用用车 身身和底盘盘结构，实实现车身身和底盘盘的轻量量化，减减轻整备备质量。 身和底底盘结构构，实现现车身和和底盘的的轻量化化，减轻轻整备质质量。 采用低低滚动阻阻力轮胎胎，降低低行驶阻阻力。 采用低低滚动阻阻力轮胎胎，降低低行驶阻阻力。 再生制制动：回回收再生生制动能能量，延延长行驶驶里程。 再生制制动：回回收再生生制动能能量，延延长行驶驶里程。 1. 驱动电电动机的的选择及及功率匹匹配 电电动机应应具有良良好的转转矩转速特特性，一一般具有有 电动动机应具具有良好好的转矩矩转速特特性，一一般具有有 60000150000rr/miin的转转速。 600001150000r/minn的转速速。 根根据车辆辆行驶工工况，驱驱动电动动机可以以在恒转转矩区和和 根据据车辆行行驶工况况，驱动动电动机机可以在在恒转矩矩区和恒恒功率区区 运转转。 驱驱动电动动机应经经常保持持在高效效率范围围内运转转。在低低速 驱动动电动机机应经常常保持在在高效率率范围内内运转。在在低速大转 矩（恒恒转矩区区）运转转范围内内效率在在0.77500.855之间，在在恒功率率 矩（恒恒转矩区区）运转转范围内内效率在在0.77500.855之间，在在恒功率率 运转转范围内内效率在在0.880.9之间间。 运运转范围围内效率率在0.800.9之之间。 2.00.4 关键技技术 2.00.4 关键技技术 2. 动力电电池组的的选择与与特性 3. 减速器器传动比比的确定定 由于于电动机机的转速速高，不不能直接接驱动车车辆的车车轮， 通常在在驱动系系统中采采用大速速比的减减速器或或2档变变速器。 通常在在驱动系系统中采采用大速速比的减减速器或或2档变变速器。 作用：减速、增增扭 作作用：减减速、增增扭 减减速器或或变速器器中不设设置倒档档齿轮，倒倒车是靠靠电动 减速器器或变速速器中不不设置倒倒档齿轮轮，倒车车是靠电电动 机机的反转转来实现现。 机机的反转转来实现现。 2.00.4 关键技技术 4. 控制系系统的设设计 目目标：延延长续驶驶里程 目标：延长续续驶里程程 续驶驶里程 续驶里里程指电电动汽车车从动力力蓄电池池全充满满状态开开始 到到标准规规定的试试验结束束时所走走过的里里程。采采用工况况 到标标准规定定的试验验结束时时所走过过的里程程。采用用工况 法按照照一定的的工况反反复地循循环行驶驶，是EEV测定定续驶 法按照照一定的的工况反反复地循循环行驶驶，是EEV测定定续驶 里程的的基本方方法。 我国颁颁布的GGB/TT 188386620001电电动汽车车能量消消耗 我我国颁布布的GBB/T 18338620001 率和续续驶里程程试验方方法适适用于EEV最大大总质量量 率和和续驶里里程试验验方法适适用于EEV最大大总质量量 35000kgg ，最最高车速速 700km/h的EEV。 ，最高高车速 700km/h的EEV。 2.00.4 关键技技术 4. 控制系系统的设设计 延延长续驶驶里程的的方法 选用高高比能量量的电池池。 选选用高比比能量的的电池。 减少EEV在行行驶中各各种环节节中的能能量损耗耗。 减减少EVV在行驶驶中各种种环节中中的能量量损耗。 减少EEV辅助助系统的的电能消消耗，对对空调、动动力转向向等 减减少EVV辅助系系统的电电能消耗耗，对空空调、动动力转向向等 进进行自动动控制。 设计新新EV时时，在造造型、结结构、材材料和配配件方面面，应 设计新新EV时时，在造造型、结结构、材材料和配配件方面面，应 使G, f 和 CCD等尽尽量降低低。 2.00.5 发展趋趋势 当前EEV主要要向小型型化、个个性化、家家庭化和和休闲化化方 当当前EVV主要向向小型化化、个性性化、家家庭化和和休闲化化方 向向开辟市市场，可可适当地地降低对对动力性性能、最最高车速速 和续续驶里程程方面的的要求。 世界各各国都有有各式各各样的微微型和小小型EVV在使用用。如 世界各各国都有有各式各各样的微微型和小小型EVV在使用用。如 日本丰丰田汽车车公司EE coom微型型电动轿轿车和日日产汽车车公 日日本丰田田汽车公公司E-comm微型电电动轿车车和日产产汽车公公 司的的Hyppermminii微型电电动轿车车。 司司的Hyyperrminni微型型电动轿轿车。 Nisssann Hyyperrminni (20000) (20000 2.11 组成 电动汽汽车驱动动系统 动力电电池组 控制装装置 驱驱动系统统 驱动电电动机 传动系系统 驱动轮轮 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 11. 传传统的驱驱动系统统 (11)电动动机替代代发动机机。 (1)电电动机替替代发动动机。 (2)仍然采采用内燃燃机汽车车的传动动系统，包包括离合合器、 (2)仍然采采用内燃燃机汽车车的传动动系统，包包括离合合器、 变速器器、传动动轴和驱驱动桥等等总成。 (3)有电动动机前置置、驱动动桥前置置(F-F)，电电动机前前置、 (3)有电动动机前置置、驱动动桥前置置(F-F)，电电动机前前置、 驱动桥桥后置(F-RR)等各各种驱动动模式。 驱动桥桥后置(F-RR)等各各种驱动动模式。 (4)结构复复杂，效效率低，不不能充分分发挥电电动机的的性能。 (4)结构复复杂，效效率低，不不能充分分发挥电电动机的的性能。 M电动机机 C离合器器 GBB变速器器 GBB D差速器器 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 22. 简简化的传传统驱动动系统 采用固固定速比比减速器器，去掉掉离合器器，可减减少机械械传 采采用固定定速比减减速器，去去掉离合合器，可可减少机机械传 动装置置的质量量、缩小小其体积积。 M电动机机 FGG固定速速比减速速器 FFG D差速器器 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 33. 电电动机驱动桥桥整体式式驱动系系统 电电动机 (11)与发发动机横横向前置置、前轮轮驱动的的内燃机机汽车的的布 (1)与与发动机机横向前前置、前前轮驱动动的内燃燃机汽车车的布 置方式式类似。 (2)把电动动机、固固定速比比减速器器和差速速器集成成为一个个 (22)把 整体，两两根半轴轴连接驱驱动车轮轮。 整整体，两两根半轴轴连接驱驱动车轮轮。 (3)传传动机构构紧凑，传传动效率率较高，安安装方便便，在小小 (33)传动动机构紧紧凑，传传动效率率较高，安安装方便便，在小小 型电电动汽车车上应用用最普遍遍。 型型电动汽汽车上应应用最普普遍。 M电动机机 FGG固定速速比减速速器 FFG D差速器器 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 44. 双双电动机机驱动系系统 (1)采采用两个个电动机机通过固固定速比比减速器器分别驱驱动两 (1)采用两两个电动动机通过过固定速速比减速速器分别别驱动两两 个车车轮。 个车轮轮。 (2)每每个电动动机的转转速可以以独立的的调节控控制，便便于实 (2)每个电电动机的的转速可可以独立立的调节节控制，便便于实 现电子子差速，不不必选用用机械差差速器。 电子差差速，不不必选用用机械差差速器。 M电动机机 FGG固定速速比减速速器 FFG 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 44. 双双电动机机驱动系系统 (3)电电子差速速器的优优点是体体积小、质质量轻，在在汽车转转 (33)电子子差速器器的优点点是体积积小、质质量轻，在在汽车转转 弯时时可以实实现精确确的电子子控制，提提高电动动汽车的的性 弯弯时可以以实现精精确的电电子控制制，提高高电动汽汽车的性性 能；其缺点点是由于于增加了了电动机机和功率率转换器器，增 能；其其缺点是是由于增增加了电电动机和和功率转转换器，增增 加了了初始成成本，而而且在不不同条件件下对两两个电动动机进 加了初初始成本本，而且且在不同同条件下下对两个个电动机机进 行行精确控控制的可可靠性需需要进一一步发展展。 行行精确控控制的可可靠性需需要进一一步发展展。 机械差差速器 电子差差速器 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 55. 内内转子电电动轮驱驱动系统统 (11) 电电动机装装在车轮轮内，形形成轮毂毂电动机机，可进进一步 电动机机装在车车轮内，形形成轮毂毂电动机机，可进进一步 缩短从从电动机机到驱动动轮的传传递路径径。 (2) 采用高高速内转转子电动动机(约约100000rr/miin)，需需装固 采用高高速内转转子电动动机( 100000rr/miin)， 定速比比减速器器降低车车速。一一般采用用高减速速比行星星齿 定定速比减减速器降降低车速速。一般般采用高高减速比比行星齿齿 轮减减速装置置，安装装在电动动机输出出轴和车车轮轮缘缘之间， 且输入入和输出出轴可布布置在同同一条轴轴线上。 M电动机机 FGG固定速速比减速速器 FFG 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 55. 内内转子电电动轮驱驱动系统统 (33)高速速内转子子电动机机具有体体积小、质质量轻和和成本低低 (33)高速速内转子子电动机机具有体体积小、质质量轻和和成本低低 的优优点，但但它需要要加行星星齿轮变变速机构构。 的的优点，但但它需要要加行星星齿轮变变速机构构。 内转子子电动轮轮 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 66. 外外转子电电动轮驱驱动系统统 (11) 采采用低速速外转子子电动机机，可完完全去掉掉变速装装置。 采用低低速外转转子电动动机，可可完全去去掉变速速装置。 (2) 电动动机外转转子直接接安装在在车轮轮轮缘上，电电动机转转 电动动机外转转子直接接安装在在车轮轮轮缘上， 速和车车轮转速速相等，车车轮转速速和车速速控制完完全取决决 速和和车轮转转速相等等，车轮轮转速和和车速控控制完全全取决 于电动动机的转转速控制制。 M电动机机 2.11 电动汽汽车驱动动系统 电驱动动系统的的结构形形式 66. 外外转子电电动轮驱驱动系统统 低速速外转子子电动机机结构简简单， (3) 低速速外转子子电动机机结构简简单，无无需齿轮轮变速传传动 机机构，但但其体积积大、质质量大、成成本高。 机构，但但其体积积大、质质量大、成成本高。 外转子子电动轮轮 2.22 驱动电电机及其其控制系系统 2.22.1 电机类类型 22.2.2 电电机性能能要求与与选用 2.22.3 直流电电机 22.2.4 感感应电机机 2.2.55 永磁磁电机 2.22.6 开关磁磁阻电机机 2.2.77 各种种电机的的比较 2.22.1 电机类类型 驱动电电机的基基本类型型 直流 异步电电机 交交流 同同步电机机 同步步磁阻电电机 特特种 开开关磁阻阻电机 其它特特种电机机 直流流电机 绕线式式感应电电机 鼠鼠笼式感感应电机机 永磁磁电机 永磁无无刷电机机 永磁磁同步电电机 2.22.2 电机性性能要求求与选用用 对电动动汽车用用驱动电电机的基基本要求求 较大范范围的调调速性能能。 高效率率，低损损耗。 在车辆辆减速时时实现制制动能量量回收并并反馈蓄蓄电池。 电动机机的质量量、各种种控制装装置的质质量和冷冷却系统统的质 量等尽尽可能小小。 对电气气系统安安全性和和控制系系统的安安全性，都都必须符符合 国国家(或或国际) 国家家(或国国际)有有关车辆辆电气控控制的安安全性能能的标准准和 规规定，装装置高压压保护设设备。 可靠性性好、耐耐温和耐耐潮性能能强，能能够在较较恶劣的的环境 下长期期工作。 结构简简单，适适合大批批量生产产，运行行噪声低低，使用用维修 方便，价价格便宜宜等。 2.22.2 电机性性能要求求与选用用 电动车车用电机机的选用用 采用技技术成熟熟，性能能可靠，控控制方便便和价格格便宜的的电 机机，如感感应电机机和永磁磁电机。 电机在在低速时时应具有有大的转转矩和超超载能力力，过载载系数 应达到到344；在高高速运转转时，应应具有大大的功率率和有较较 应达达到34；在在高速运运转时，应应具有大大的功率率和有较较 宽阔阔的恒功功率范围围。 有足够够的动力力性能克克服各种种行驶阻阻力，保保证电动动汽车 有良好好的起动动、加速速性能和和行驶速速度及实实现制动动能量 回收。 电机驱驱动力与与电动 车行驶驶阻力平平衡图 2.22.3 分类 永磁直直流电机机 励磁绕绕组直流流电机 它励 直流电电机 并励 串励 (多用用 于电电 动车车) 动动车) 复励 优点 具有优优良的电电磁转矩矩控制特特性，控控制装置置简单、价价廉。 缺点 效率较较低、质质量大、体体积大、可可靠性低低(有换换向器和和电刷). 效效率较低低、质量量大、体体积大、可可靠性低低(有换换向器和和电刷). 控控制系统统 斩波波器是在在直流电电源与直直流电机机之间的的一个周周期性的的通断 开关装装置。 直流斩斩 波器器控 制制下的 输出电电 压 2.22.3 直流电电机 一象限限 直流流斩 波波控制 2.22.4 感应电电机 分类 绕线式式感应电电机 鼠笼式式感应电电机：多多用于电电动车 优点 效率高高、结构构简单、坚坚实可靠靠、免维维护、体体积小、 重量轻轻、易于于冷却(可直接接向定子子和转子子喷油) 重量量轻、易易于冷却却(可直直接向定定子和转转子喷油油)、 寿命长长、能有有效的实实现再生生制动等等 。 控制方方法 脉脉冲宽度度调节(PWMM)；变变频变压压调节(VFVVV)；矢 脉脉冲宽度度调节(PWMM)；变变频变压压调节(VFVVV)；矢 量量控制调调节(VVC)；直接转转矩控制制(DSSC) 量控制制调节(VC)；直接接转矩控控制(DDSC) 2.22.5 永磁电电机 优点 高质量量比功率率，高效效率等。 缺点 控制系系统复杂杂，成本本高，功功率范围围较小等等。 2.22.6 开关磁磁阻电机机 优点 高起动动转矩、低低起动电电流 高效率率、低损损耗 电机结结构简单单，适应应于高速速运转，成成本低 电机功功率电路路简单 可靠性性好 良好的的适应性性 缺点点 控制制系统复复杂，输输出转矩矩波动较较大，振振动大、噪噪 控制制系统复复杂，输输出转矩矩波动较较大，振振动大、噪噪 声大大等。 2.22.7 项目 比功率率 峰值值效率(%) 峰值效效率(%) 负负荷效率率(%) 负荷荷效率(%) 功率因因数(%) 功功率因数数(%) 恒功功率区 转速范范围(rr/miin) 转速范范围(rr/miin) 可靠性性 结构构的坚固固性 电电机外廓廓 电机机质量 电机成成本 ($/kkW) 控制操操作性能能 控制制器成本本 驱动电电机的基基本性能能比较 直流电电机 低低 855899 800877 4000060000 一一般 差差 大 大 110 最最好 低低 各种电电机的比比较 感应电电机 中中 944955 900922 822855 1:5 11200001150000 好好 好 中 中中 812 好 高高 永磁磁电机 高 995997 995 8597 85 900933 900 11:2.25 1:22 40000100000 40000 优良 一般 小 小小 100155 好 高 开开关磁阻阻电机 较高 90 7886 6065 1:33 可>>150000 好 优优良 小小 小 6110 好好 一般般“十五”8633计划电电动汽车车重大专专项成果果展示 十五”8633计划电电动汽车车重大专专项成果果展示 电动汽汽车用电电机及控控制系统统 课外作作业1 比较各各种驱动动电机的的性能优优缺点。 2.33 蓄电池池结构及及性能 2.33.1 性能参参数 22.3.2 工工作原理理 2.3.33 类型型 2.3.44 铅酸酸电池 2.33.5 镍基电电池 22.3.6 金金属空气气电池 2.33.7 钠-电池 2.33.8 常温锂锂电池 2.33.9 各种电电池的比比较 22.3.10 超级电电容 22.3.11飞飞轮电池池 2.3.111飞轮轮电池 2.33.1 t 性能参参数 能量(Wh)= 能能量(WWh)= 0 uu(t )i (t )dtt u(t)工作电电压(VV)；ii(t)放电电电流(AA)； 放电时时间(hh) uu(t)工作电电压(VV)；ii(t)放电电电流(AA)；tt放电时时间(hh) tt 容量量(Ahh)= 容量(Ah)= 0 ii (tt )ddt 截截止电压压 蓄电电池放电电曲线拐拐点对应应的工作作电压。蓄蓄电池工工作 电电压不应应低于该该值，此此时蓄电电池放电电深度DDOD 电压不不应低于于该值，此此时蓄电电池放电电深度DDOD (Deeepnnesss Off Diischhargge)达达到1000%。 Disschaargee)达到到1000%。 蓄电 池端 电压 开路电电压 工工作电压压 截止止电压 0 放放电电流流 2.33.1 性能参参数 可利用用能量和和容量 达到蓄蓄电池截截至工作作电压之之前的放放电总能能量和总总容 量量。 两者通通常是放放电电流流、放电电环境温温度、电电池老化化程 两两者通常常是放电电电流、放放电环境境温度、电电池老化化程 度度的函数数。 2.33.1 性能参参数 放电率率 蓄电池池放电电电流(AA)I=kCnn 蓄电电池放电电电流(A)II k放电率率；C蓄电池池的额定定容量(Ah)； 放放电率；C 蓄蓄电池的的额定容容量(AAh)； n与蓄电电池额定定容量对对应的标标定放电电时间 例 额额定容量量5Ahh的蓄电电池以CC/5 额定容容量5AAh的蓄蓄电池以以C/55放电率率放电，则则放电电电 流为为kC =(11/5)x5=1A。 流为kkCn=(1/5)xx5=11A。 额定容容量100Ah的的蓄电池池以2AA放电，则则放电率率为 额额定容量量10AAh的蓄蓄电池以以2A放放电，则则放电率率为 II/Cnn=(22/100)C=0.22C，即即C/55。 (2/110)CC=0.2C，即即C/55。 随放电电率的提提高，蓄蓄电池可可利用能能量和容容量降低低。 随随放电率率的提高高，蓄电电池可利利用能量量和容量量降低。 在表示示蓄电池池的可利利用能量量或容量量时，一一定要指指出 放放电率。 放电率率。 2.33.1 性能参参数 荷电状状态SOOC 荷荷电状态态SOCC (SStatte OOf CCharrge) 定义：剩余容容量与总总容量的的百分比比。 定定义：剩剩余容量量与总容容量的百百分比。 用于描描述蓄电电池的剩剩余容量量。 是蓄电电池放电电率、工工作环境境温度和和蓄电池池老化程程度的函函 数。 理论上上： SSOC=Cr/Ct××1000% SSOC=Cr/Ct×× Crr蓄电池池在计算算时刻的的剩余容容量 CCr Ctt蓄电池池在计算算时刻的的总容量量 Ctt 由于于容量受受放电率率或放电电电流的的影响很很大，则则 实际际上： SOCCI=CCrI/CtII×1000% SSOCII蓄电池池以恒流流I放电电时在计计算时刻刻的SOOC 蓄蓄电池以以恒流II放电时时在计算算时刻的的SOCC CrrI蓄电池池以恒流流I放电电时在计计算时刻刻的剩余余容量 蓄电池池以恒流流I CCtI 蓄电池池以恒流流I放电电时在计计算时刻刻的总容容量 蓄蓄电池以以恒流II 2.33.1 性能参参数 Peuukerrt方 Peuukerrt方程程 (11蓄电池池有效容容量与放放电电流流之间的的关系式式：CttI=kkI(11-n) k=I 其其中：nn=lgg(t )/llg(II 其中中：n