課程簡介《新能源汽車概論》是高職新能源汽車專業的一門專業核心課，也是高職汽車相關專業的一門專業限選課。目標是讓學生掌握新能源汽車相關理論知識，熟悉新能源汽車核心構件的結構原理。本課程以汽車構造與檢修類課程為基礎，也是進一步學習新能源汽車維修的基礎。

課程簡介課程名稱含義：新能源汽車

概論。新能源：非常規能源。非石油能源及清潔能源。主要學習內容：

純電動汽車、混合動力電動汽車、氫氣汽車、氣體燃料汽車、代用液體燃料汽車、太陽能汽車、壓縮空氣汽車等的基本結構與工作原理。學習目的：了解各類型的新能源汽車結構與工作原理。就業引領：4S店、汽車生產線，各類的新能源汽車培訓機構。

新能源汽車簡介新能源汽車簡介為解決原油資源的緊張形勢，開發新型的汽車能源勢在必行。我國2009年7月1日正式實施了《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》明確指出：新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。包括純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫氣汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。新能源汽車簡介

2012年，在我國《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》中，新能源汽車包括純電動汽車、插電式混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車。主要特征是采用新型動力系統，完全或主要依靠新能源驅動的汽車。2017年1月6日，工信部頒布的《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》中所指的新能源汽車，是指采用新型動力系統，完全或者主要依靠新型能源驅動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等。新能源汽車簡介（1）電動汽車電動汽車是指全部或部分采用驅動電機作為動力系統的汽車。包括電池電動車（純電動汽車）、混合動力電動車和燃料電池電動車和其他電動類汽車（太陽能汽車、超級電容汽車等）。新能源汽車簡介①純電動汽車。純電動汽車（EV）是以車載電源為動力，用電動機驅動車輪行駛，符合道路交通安全法規各項要求的車輛。由于純電動汽車多數車載電源為動力電池，所以其英文縮寫也有用BEV表示。純電動汽車與燃油汽車相比具有以下典型特征：a.取消了發動機，改用動力電池加電機的方式來驅動汽車。b.不再需要加注燃油，需要外部電網對車輛充電來維持車輛行駛的能量。c.延續使用燃油汽車的大部分系統或部件，如轉向系統、車身電器等。新能源汽車簡介②混合動力汽車。指能夠至少從下述兩類車載儲存的能源中獲得動力的汽車：一是可消耗的燃料；二是可再充電能/能量儲存裝置。2003年，聯合國對混合動力汽車的定義是：為了推動車輛的革新，至少擁有兩個能量變換器和兩個能量儲存系統（車載狀態）的車輛。新能源汽車簡介②混合動力汽車。國際電工委員會電動汽車技術委員會對混合動力汽車的定義為：有多于一種的能量轉換器提供驅動力的混合型電動汽車，即使用蓄電池和副能量單元的電動汽車。副能量單元指的就是以某種燃料作為能源的原動機或者電動機組。燃料主要包括柴油、汽油或者液化石油氣、液化天然氣、酒精等。原動機主要是發動機及其他熱機。新能源汽車簡介業內普遍認為，能量與功率傳動路線具有如下特點的車輛稱為混合動力車輛：a.傳送到車輪推進車輛運動的能量，至少來自兩種不同的能量轉化裝置。b.能量轉換裝置至少要從兩種不同的能量儲存裝置吸取能量。c.從儲能裝置流向車輪的這些通道，至少有一條是可逆的，并至少還有一條是不可逆的。d.可逆的儲能裝置供應的是電能。混合動力汽車的不可逆動力元件是發動機，儲能元件是油箱；可逆的動力元件是電動機，對應的儲能元件是動力電池、超級電容、燃料電池等。新能源汽車簡介②混合動力汽車。混合動力汽車包括汽油HEV（汽油混合動力）、柴油HEV（柴油混合動力），目前國內市場上，混合動力車輛的主流是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發展也較快。新能源汽車簡介③燃料電池汽車。燃料電池汽車是以燃料電池作為動力電源的汽車。④太陽能汽車。太陽能汽車是利用太陽能電池，將太陽能轉化成電能以驅動車輛行駛的汽車。⑤超級電容汽車。超級電容汽車是以超級電容為主要儲能裝置，必要時提供給動力電池，再由動力電池將電能提供給驅動電機以驅動車輛行駛的汽車。新能源汽車簡介（2）氣體燃料汽車氣體燃料汽車是指燃用氣體燃料的汽車，包括代用氣體燃料汽車和氫氣汽車。①代用氣體燃料汽車。代用氣體燃料汽車是指燃用代用氣體燃料的汽車。汽車的代用氣體燃料種類很多，常見的有天然氣和液化石油氣。代用氣體燃料汽車按代用燃料與常規燃料（主要指汽油、柴油）的搭配情況又分為專用氣體燃料汽車、兩用燃料汽車和雙燃料汽車3種。新能源汽車簡介a.專用氣體燃料汽車：以液化石油氣、天然氣或煤氣等氣體為發動機燃料的汽車。b.兩用燃料汽車：具有兩套相對獨立的供給統系，一套供給天然氣或液化石油氣，另一套供常規燃料，兩套燃料供給系統可分別但不可共同向氣缸供給燃料的汽車，如汽油/壓縮天然氣兩用燃料汽車等。c.雙燃料汽車：具有兩套燃料供給系統，一套供給代用氣體燃料，另一套供給常規燃料，兩套燃料供給系統按預定的配比向氣缸供給燃料，在氣缸內混合燃燒的汽車，如柴油/液化石油氣雙燃料汽車等。新能源汽車簡介代用氣體燃料汽車根據燃燒原理及供給氣體形式不同，又可分為點燃式壓縮天然氣汽車、壓燃式壓縮天然氣汽車（統稱為CNGV）；點燃式液化天然氣汽車和壓燃式液化天然氣汽車（統稱為LNGV）等。②氫氣汽車。氫氣汽車是以氫氣為燃料的汽車。氫氣汽車以氫發動機作為動力源。氫發動機在汽車上的應用方式又有3種：純氫發動機、氫-汽油雙燃料發動機、氫/汽油混合燃料發動機。新能源汽車簡介（3）生物燃料汽車生物燃料汽車是指燃用生物燃料或燃用摻有生物燃料燃油的汽車。包括乙醇燃料汽車和生物柴油汽車等。（4）煤制新能源汽車煤制新能源汽車指使用以煤提取的燃料的汽車。主要包括裝用點燃式M85甲醇汽油發動機、M15甲醇汽油機（部分新能源）、壓燃式二甲醚（DME）發動機、煤制汽油發動機、煤制柴油發動機的車輛。新能源汽車簡介3.我國購置新能源汽車補貼政策國家對新能源汽車的補貼政策：退坡具體的退坡辦法是：2017-2020年，除燃料電池汽車外，其他新能源車型補貼標準都實行退坡，其中2017-2018年補貼標準在2016年基礎上下降20%，2019-2020年補貼標準在2016年基礎上下降40%。新能源汽車概論課程架構項目一

純電動汽車項目二

混合動力汽車項目三

其他新能源汽車項目一

純電動汽車學習任務學習任務1-1

純電動汽車總體認識學習任務1-2純電動汽車典型技術認識學習任務1-3電動汽車高壓安全學習任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車學習任務1-1純電動汽車總體認識【任務引入】純電動汽車使用者及從事汽車維修的技術人員應該做到能夠通過閱讀純電動汽車用戶手冊（或維修手冊），并借助對實車的觀察分析，掌握所使用、維修的純電動汽車類型、特點及總體結構，以便正確使用、維護或制訂與實施之后的維修計劃。本任務主要學習純電動汽車的特點、類型及各類型純電動汽車的結構特點。任務1-1純電動汽車總體認識（第1課）【主要學習內容】一、純電動汽車的種類二、純電動汽車的特點與要求學習任務1純電動汽車總體認識（第1課）【學習目標】能夠正確描述純電動汽車的種類及各類型純電動汽車的特點。開始學習一、純電動汽車的種類一、純電動汽車的種類1.按驅動系統組成和布置形式分類機械傳動型、無變速器型、無差速器型和電動輪型四種。（1）機械傳動型

可確保純電動汽車的起動轉矩及低速時的后備功率，對驅動電機要求低，因此，可選擇功率較小的電機。1.按驅動系統組成和布置形式分類

（2）無變速器型

優點：機械傳動裝置的質量輕、體積小。缺點：對電機的要求比較高，不僅要求具有較高的起動轉矩，而且要求具有較大的后備功率。1.按驅動系統組成和布置形式分類

（2）無變速器型與燃油發動機汽車的發動機橫向前置、前輪驅動的布置方式類似。在小型純電動汽車上應用十分普遍。1.按驅動系統組成和布置形式分類

（3）無差速器型可以實現對每個電機轉速的獨立調節。電機控制系統相對來說比較復雜。1.按驅動系統組成和布置形式分類

（4）電動輪型需要添加一個速比較大的行星齒輪減速器。1.按驅動系統組成和布置形式分類

（4）電動輪型優點：沒有機械傳動損失，能量的傳遞效率高，空間的利用率最大。缺點：對電機的性能要求較高。一、純電動汽車的種類2.按車載電源數分類

按車載電源數不同，純電動汽車可以分為單電源型和多電源型兩種。（1）單電源型純電動汽車在單電源型純電動汽車上，主要電源一般是動力電池，如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。單電源型純電動汽車的結構較為簡單，控制也比較簡單，其主要缺點是主電源的瞬時輸出功率容易受動力電池性能的影響，車輛制動能量的回饋效率也會受制于動力電池的最大可接受電流及其荷電狀態（剩余電量）。一、純電動汽車的種類2.按車載電源數分類

（2）多電源型純電動汽車多電源型純電動汽車一般由動力電池和輔助儲能裝置構成復合式儲能系統。輔助儲能裝置主要指超級電容和飛輪電池，采用動力電池+超級電容或動力電池+飛輪電池的電源組合，可以降低對動力電池的性能要求。當汽車起步、加速、爬坡時，輔助儲能裝置可短時間內輸出大功率，協助動力電池供電，使純電動汽車的動力性提高；當汽車制動時，則利用輔助儲能裝置接受大電流充電，提高制動能量回饋的效率。一、純電動汽車的種類3.按用途分類按照用途不同，純電動汽車可分為純電動轎車、純電動貨車、純電動客車和純電動專用車4種。開始學習二、純電動汽車的特點與要求二、純電動汽車的特點與要求1.純電動汽車的特點（1）優點①污染少。②噪聲低。③能源利用率高。④能源來源廣泛。⑤制造與維修成本低。二、純電動汽車的特點與要求1.純電動汽車的特點（2）缺點①目前動力電池生產技術尚不完善，高性能（特別是適合低溫條件）的動力電池仍處于研發階段。②整車價格高。純電動汽車的動力電池較貴，又沒形成經濟規模，故購買價格較貴。③高壓安全技術有待提高。二、純電動汽車的特點與要求2.純電動汽車的要求2007年11月1日，國家發改委《新能源汽車公告管理辦法和實施細則》頒布實施。細則規定了符合國際和符合市場需求的純電動汽車必有遵守要求。具體內容——略接下來呢？登錄平臺學習下次課的課前學習內容項目一

純電動汽車相關學習任務學習任務1-1

純電動汽車總體認識學習任務2純電動汽車典型技術認識學習任務3電動汽車高壓安全學習任務4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車學習任務1-1純電動汽車總體認識（第2課）【主要學習內容】三、純電動汽車的基本組成與工作原理四、純電動汽車的歷史與現狀五、國內外主要純電動汽車品牌學習任務1-1純電動汽車總體認識（第2課）【學習目標】（1）能夠正確描述純電動汽車的整體結構組成及各組成部分的功能。（2）能夠正確描述純電動汽車的驅動原理。（3）能夠簡單介紹純電動汽車的發展歷史。（4）能夠簡單介紹國內外知名的純電動汽車品牌。（5）能夠針對具體純電動汽車，說明其類型、結構特點與工作原理。（6）培養勞動保護、安全、環保和團隊協作的職業素養。開始學習三、純電動汽車的基本組成與工作原理三、純電動汽車的基本組成與工作原理1.純電動汽車的基本組成純電動汽車由動力系統（包括動力電池及電池管理系統、驅動電機及其控制系統、冷卻系統等），底盤（包括傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統等），車身和電氣設備4部分組成。三、純電動汽車的結構與工作原理本人認為純電動車最合理的組成設置：

電池組及其管理系統、

電動/發電機及其控制系統、底盤、車身、輔助電器。三、純電動汽車的結構與工作原理（1）動力系統在研究分析純電動汽車結構時，通常將純電動汽車動力系統分為3個子系統（也將這3個子系統稱為3個模塊），即電力驅動子系統、能源子系統和輔助控制子系統。

將制動踏板和加速踏板信號輸入到電控單元，以獲得駕駛人的駕駛意圖；通過功率轉化器，將動力電池電壓轉變合適電壓后，供給驅動電機驅動車輛并且進行制動能量回收。

對電力驅動子系統及輔助子系統供能。

完成助力轉向、車內空調溫度調節及夜間照明等功能。1.純電動汽車的基本組成

（1）動力系統

①動力電池。①動力電池單體電池：也稱為電池單元，是構成動力電池的最小單元，一般由正極、負極、電解質及外殼等構成，即常說的一節電池。電池單元組：幾個單體電池并聯在一起構成的。其電壓與單體電池相同，但容量為并聯單體電池數的和。電池模塊：單體電池串聯或單體電池與電池單元組串聯以及電池單元組串聯構成。動力電池組：幾個電池模塊串聯構成。比亞迪E6動力電池組①動力電池

動力電池組在純電動汽車上占據很大一部分有效的裝載空間，在布置上有相當的難度，通常有集中布置和分散布置兩種形式。（1）動力系統

②驅動電機。

電動機是電動車的動力裝置。它是根據電磁感應原理實現電能轉換的一種電磁裝置，在電路中用字母M表示。它的主要作用是產生旋轉運動，作為用電器或各種機械的動力源。（1）動力系統③冷卻系統。純電動汽車的動力電池、驅動電機及其控制器工作時要產生大量的熱量，需要進行強制冷卻。動力電池的冷卻通常采用風冷，其主要裝置為鼓風機。驅動電機多采用水冷卻，主要裝置為水泵和散熱器。驅動電機也有采用風冷的。1.純電動汽車的基本組成（2）底盤①傳動系統。純電動汽車的傳動系統隨驅動電機與機械系統組合方式不同有多種形式，通常可分為機械驅動式、電機—驅動橋組合式、電機—驅動橋整體式和輪轂電機分散式四種。①傳動系統a.機械驅動式。變速器可相應簡化，擋位數一般有兩個就夠了，并且無需設置倒擋。①傳動系統b.電機—驅動橋組合式。傳動部分比較緊湊，效率較高，而且便于安裝。可以有電機前置前驅（FF）或電機后置后驅（RR）兩種方式。①傳動系統c.電機—驅動橋整體式。已形成了純電動汽車所獨有的驅動系統布置形式。便于采用電子集中控制，使汽車網絡化和自動化控制的逐步實現成為可能。①傳動系統c.電機—驅動橋整體式。有同軸式和雙聯式兩種結構。①傳動系統雙聯式。①傳動系統d.輪轂電機分散式。簡潔、緊湊，整車質量更小，還可以對每臺驅動電機進行獨立控制。1.純電動汽車的基本組成（2）底盤②行駛系統。行駛系統與燃料汽車似，主要包括車架、車橋、車輪和懸架等。1.純電動汽車的基本組成③轉向系統。

包括轉向操縱機構、轉向器、轉向傳動機構等部件。全部采用電動轉向助力。電動轉向助力裝置1.純電動汽車的基本組成④制動系統。制動系統包括制動器、制動傳動裝置。現代電動車制動系統中還裝設了制動防抱死裝置。與燃料汽車相似，純電動汽車的制動系統也由行車制動和駐車制動兩套裝置構成。純電動汽車多采用電動真空制動助力裝置。1.純電動汽車的基本組成（3）車身早期的純電動汽車車身分為車頭和車廂兩個部分。隨著純電動汽車的發展，現在多數純電動汽車是以某種燃油發動機車型改型而成，所以其車身結構基本與燃油發動機汽車相同。1.純電動汽車的基本組成（4）電氣設備純電動汽車電氣設備主要包括發電機、充電裝置、輔助蓄電池（車載12V電源）、照明燈具、儀表、音響裝置、刮水器等組成。①發電機。發電機的主要作用是將機械能轉化為電能，它在電路中用字母G表示。純電動汽車的發電功能基本上都是由驅動電機來完成的，即驅動電機為電動/發電機，可實現驅動和發電兩種功能。1.純電動汽車的基本組成（4）電氣設備②充電裝置。充電裝置主要包括車載充電器和充電接口。1.純電動汽車的基本組成（4）電氣設備③輔助蓄電池。輔助蓄電池也稱為輔助電源，指車載12V蓄電池，其主要功能是為純電動汽車的一些用電設備供電。④燈具、儀表。燈具、儀表是提供照明并顯示純電動汽車狀態的部件組合。儀表一般能夠顯示動力電池電壓、整車速度、行駛狀態、燈具狀態等，智能型儀表還能顯示整車各電氣部件的故障情況。三、純電動車的結構與工作原理2.純電動汽車的驅動原理三、純電動車的結構與工作原理2.純電動汽車的驅動原理開始學習四、純電動汽車的歷史與現狀五、國內外主要純電動汽車品牌（請通過平臺提供的微課，電子教材、課件等進行自學）項目一

純電動汽車學習任務任務1-1純電動汽車總體認識任務1-2純電動汽車典型技術認識任務1-3電動汽車高壓安全任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車任務1-2純電動汽車典型技術認識【任務引入】相對燃油發動機汽車，純電動汽車有許多特有的典型技術，包括儲能裝置、電動機、充電系統、制動助力與再生制動系統等，另外純電動汽車的變速器、空調系統、信息顯示系統、整車控制等方面也與傳統燃油汽車有所不同。純電動汽車使用與維修人員必須充分熟悉所維修的純電動汽車各類典型技術應用情況，以便正確使用、維護及修理純電動汽車。本任務主要學習純電動汽車各類型典型技術的功能及結構原理。任務1-2純電動汽車典型技術認識（第1課）【主要學習內容】一、動力電池及其管理系統二、其他儲能裝置三、驅動電機及其控制器四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動八、電動空調系統九、信息顯示系統十、冷卻系統十一、整車控制器一、動力電池及其管理系統1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池3.鎳氫（Ni-MH）電池4.鋅空氣電池5.鋰電池6.石墨烯電池7.蓄電池管理系統8.目前我國動力電池應用狀況任務1-2（第1課）【學習目標】能夠知道蓄電池性能指標的種類，并能正確解釋。開始學習1.動力電池的主要性能指標*2.鉛酸蓄電池3.鎳氫（Ni-MH）電池4.鋅空氣電池5.鋰電池6.石墨烯電池7.蓄電池管理系統8.目前我國動力電池應用狀況1.動力電池的性能指標1）電壓（V）（1）電動勢。電池正極和負極之間的電位差，通常用符號E表示。

+12V-0.6V1.動力電池的性能指標1）電壓（V）（2）開路電壓。電池在開路時的端電壓，一般開路電壓與電池的電動勢近似相等。1.動力電池的性能指標1）電壓（V）（3）額定電壓。電池在標準規定條件下工作時應達到的電壓。（4）工作電壓(負載電壓、放電電壓）。在電池兩端接上負載R后，在放電過程中顯示出的電壓。

1）電壓（5）終止電壓。電池在一定標準所規定的放電條件下放電時，電池的電壓將逐漸降低，當電池再不宜繼續放電時，電池的最低工作電壓稱為終止電壓。1.動力電池的性能指標2）電池容量(A·h）電池在一定放電條件下所能放出的電量稱為電池容量，以C表示。（1）理論容量：根據蓄電池活性物質的特性，按法拉第定律計算出的最高理論值。第一定律：在電極界面上發生化學變化物質的質量與通入的電量成正比。2）電池容量(A·h）（2）實際容量：電池在一定條件下所能輸出的電量，等于放電電流與放電時間的乘積。2）電池容量(A·h）（3）標稱容量(公稱容量）：用來鑒別電池適當的近似安時值，由于沒有指定放電條件，因此，只標明電池的容量范圍而沒有確切值。（4）額定容量(保證容量）：按一定標準所規定的放電條件，電池應該放出的最低限度的容量。2）電池容量(A·h）（5）充電狀態(SOC）：充電狀態(荷電狀態）是指電池容量的變化。是電池在一定放電條件下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。SOC=1即表示電池為充滿狀態。一般蓄電池放電高效率區為50％～80％SOC。2）電池容量(A·h）（6）放電深度（DOD）。放電容量與額定容量的百分比。DOD=1-SOC1.動力電池的性能指標3）功率(W、kW）

在一定的放電制度（條件）下，電池在單位時間內所輸出的能量。電池的功率決定電動汽車的加速性能。（1）比功率(W／kg）：指電池單位質量中所具有的電功率。（2）功率密度(W／L）：指電池單位體積中所具有的電功率。電功率P=UI=IR=U/R1.動力電池的性能指標4）能量(W·h、kW·h）

電池在一定放電條件下能放出的電能量。電池的能量決定電動汽車的行駛距離。電功W=P·t=UIt

4）能量(W·h、kW·h）蓄電池能量具體有以下指標：（1）標稱能量：在標準所規定的放電條件下，電池所輸出的能量。電池的標稱能量是電池的額定容量與額定電壓的乘積。（2）實際能量：在一定條件下電池所能輸出的能量。電池的實際能量是電池的實際容量與平均工作電壓的乘積。（3）比能量(W·h／kg）：指單位質量電池所能輸出的能量。電池的質量包括電池本身結構件質量和電解質質量的總和。（4）能量密度(W·h／L）：指單位體積電池所能輸出的能量。1.動力電池的性能指標5）電池的內阻電流通過電池內部時受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱為電池的內阻。由于電池的內阻作用，使得電池在放電時端電壓低于電動勢和開路電壓。在充電時的端電壓高于電動勢和開路電壓。1.動力電池的性能指標6）壽命電池從開始使用到報廢經歷的時間，可用循環壽命和年數來表示。（1）循環壽命（次數）

從蓄電池開始第一次充電到報廢時所經歷的充/放電次數。

（2）使用年限

蓄電池的使用年限就是從蓄電池開始使用到報廢所經歷的年數。1.動力電池的性能指標7）放電速率(也稱為放電率）（1）時率（也稱為小時率）:電池以某種電流強度放電直到電池的電壓降低到終止電壓時，所經過的放電時間。7）放電速率(也稱為放電率）（2）倍率：電池以某種強度放電的電流數值與額定容量電流值的比值（倍數）。7）放電速率(也稱為放電率）當放電電流大于或等于額定容量的電流數值時,該放電電流值用“倍率”表示；如若放電電流小于額定容量電流數值時,該放電電流值用“時率”表示。蓄電池的額定容量常用“C”來表示，則“倍率”或“放電率”在C前加系數表示。思考：5C和5小時率各是什么意思？1.動力電池的性能指標8）自放電率指電池在存放時間內，在沒有負荷的條件下自身放電，使得電池容量損失的速度。自放電率用單位時間(月／年）內電池容量下降的百分數來表示。1.動力電池的性能指標9）成本可理解為電池的價格。電池的成本與電池的技術含量、材料、制作方法和生產規模有關。由于電池的成本高，電池及其控制系統在整個電動汽車的比例較高。1.動力電池的性能指標

其他性能要求：無毒性對環境污染小使用安全良好的充電性能耐振動無記憶性對環境溫度變化不敏感易于維護勸誡項目一

純電動汽車學習任務任務1-1純電動汽車總體認識任務1-2純電動汽車典型技術認識任務1-3電動汽車高壓安全任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車任務1-2純電動汽車典型技術認識【主要學習內容】一、動力電池及其管理系統二、其他儲能裝置三、驅動電機及其控制器四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動八、電動空調系統九、信息顯示系統十、冷卻系統十一、整車控制器任務1-2（第2課）主要學習內容：一、動力電池及其管理系統1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池3.鎳氫（Ni-MH）電池4.鋅空氣電池5.鋰電池6.石墨烯電池7.蓄電池管理系統8.目前我國動力電池應用狀況任務1-2（第2課）【學習目標】1.能夠正確描述應用于純電動汽車的動力電池的種類，各類型動力電池的基本結構、原理，特點及應用。2.能夠正確描述電池管理系統的功能及組成。開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況2.鉛酸蓄電池（1）概述正極板活性物質為二氧化鉛，負極板活性物質為鉛，以酸溶液為電解質的蓄電池稱為鉛酸蓄電池。2.鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池由正極板、負極板、隔板、電池蓋、電解液、加液孔蓋和電池外殼等組成，正、負極板浸入稀硫酸電解液中成為單格電池。每個單格電池的標稱電壓為2V，因此，6格串聯起來成為12V蓄電池。2.鉛酸蓄電池電動汽車使用的鉛酸動力電池型號為××V-××Ah。例如12V-120Ah，前面部分表示鉛酸蓄電池的標稱直流電壓，后面部分表示鉛酸蓄電池的標稱容量。2.鉛酸蓄電池（2）常用動力鉛酸蓄電池應用于電動汽車的動力鉛酸蓄電池主要有閥控免維護鉛酸蓄電池（VRLA）、膠體鉛酸蓄電池、水平式蓄電池與雙極式蓄電池四種。閥控鉛酸蓄電池結構內含催化劑，能將H2和O2化合成水2.鉛酸蓄電池閥控免維護鉛酸蓄電池（VRLA）組2.鉛酸蓄電池膠體型蓄電池：膠體型蓄電池是指其電解液是由稀的硫酸鈉溶液和硅酸溶液混合成膠狀物質的蓄電池。水平式蓄電池：極板為水平安置的電池。2.鉛酸蓄電池雙極式電池：將原蓄電池的隔板去掉，正、負極板合一，一面涂正極板活性物質，另一面涂負極板活性物質。雙極式鉛酸蓄電池2.鉛酸蓄電池（3）優點①電壓高，單體電壓為2.0V。在常用蓄電池中，僅次于鋰電池。②價格低廉。③可制成小至1A·h大至幾千安時的各種尺寸和結構的蓄電池。④高倍率放電性能良好，可用于發動機啟動。⑤高低溫性能良好，可在-40～60℃條件下工作。⑥電能效率高，可達60%。⑦易于浮充使用，沒有記憶效應。⑧易于識別荷電狀態。2.鉛酸蓄電池（4）缺點①比能量低，在電動汽車中所占的質量和體積較大，一次充電行駛里程短。②使用壽命短，使用成本高。③充電時間長。④存在鉛污染。2.鉛酸蓄電池

（

5）應用

早期生產的電動汽車大多采用鉛酸蓄電池，如五十鈴Eif/Resort、大發HijetVan、鈴本奧拓、富士SamberEV等。低速純電動汽車多采用VRLA。采用鉛酸動力電池的典型純電動乘用車代表是風靡一時的美國通用汽車公司的純電動汽車EV-1。開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況3.鎳氫(Ni-MH）電池以鎳化合物（通常為氫氧化鎳）為正極板活性材料，以儲氫合金為負極板材料（活性物質為氫），電解質是水溶性氫氧化鉀和氫氧化鋰的混合物的電池稱為鎳氫蓄電池，屬于堿性電池的一種。單體鎳氫電池的標稱電壓為1.2V。跳轉3.鎳氫(Ni-MH）電池（2）特點與鉛酸蓄電池相比，鎳氫電池具有以下特點：①比功率高。是鉛酸電池的2倍。②比能量高。比能量可達到70～80W·h/kg。③壽命長。是鉛酸電池的3倍。④無重金屬污染。⑤耐過充過放。⑥可以快速充電。1h內可以完全充滿。⑦無記憶效應。⑧使用溫度范圍寬。⑨安全性好。各類試驗無爆炸、燃燒現象。缺點：充電時發熱量大，需采用有效的散熱系統。3.鎳氫(Ni-MH）電池（3）應用松下電池公司，用模擬混合動力汽車行駛工況對鎳氫電池進行仿真試驗，證實鎳氫電池的特性幾乎不發生變化，鎳氫電池用于混合動力汽車是比較合適的，但也有將其應用于純電動汽車上的，如日本豐田汽車公司的RAV4EV配置動力電池組由24節12V的鎳氫電池組成，總電壓為288V。電池類型比功率W／kg比能量W·h／kg快充性記憶性污染循環壽命次應用鉛酸13035W·h/kg18～24h充滿快充性差無有500～900小、微型電動車、電動大客車鎳氫20070～801h充滿可快充無無1000以上混合動力開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況4.鋅空氣電池空氣電池是以氧氣作正極的活性物質，常用金屬作負極的活性物質，電解質為堿性(KOH）的一種電池。因為作負極的金屬材料可選性很多，所以空氣電池的種類也很多，一般以選作負極材料的金屬名為電池名的第一個字，后面加空氣電池即為電池名，如用鋅作負極的空氣電池即叫“鋅空氣電池”，用鋁作負極材料的稱為“鋁空氣電池”。因為鋅材料易得，價格不高，故鋅空氣電池產品較多。4.鋅空氣電池4.鋅空氣電池跳轉4.鋅空氣電池

鋅空氣電池特點：（1）優點：比能量大、充電時間短、性能穩定、安全性好、成本低、可再生、充電方便。（2）缺點：對水分及二氧化碳敏感。鋅空氣電池應用：多用于純電動商用車上，如德國研發的鋅空氣電池郵政車、美國DreisbackElectromotive公司開發的鋅空氣電池，已在公共汽車和總重9t的貨車上使用，德國奔馳汽車公司的MB410型電動廂式車、瑞典斯德哥爾摩市的電動貨車、電動客車和電動服務車，北京市的電動大客車和環衛車。4.鋅空氣電池電池類型比功率W／kg比能量W·h／kg快充性記憶性污染循環壽命次主要應用鉛酸13035W·h/kg18～24h充滿快充性差無有500～900小、微型電動車、電動大客車鎳氫20070～801h充滿可快充無無1000以上混合動力鋅空氣1001350幾分鐘無無100以上客貨電動車比較開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況5.鋰電池（1）概述以鋰化合物為正極板活性材料，以石墨等為負極板材料，以無水有機物為電解質的電池稱為鋰離子蓄電池，簡稱鋰電池。5.鋰電池磷酸鐵鋰電池：磷酸鐵鋰作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜。5.鋰電池根據鋰電池所用電解質材料不同，鋰電池可分為液態鋰電池（LIB）和聚合物鋰電池（LIP）兩大類。上述兩種鋰電池的正負極材料是相同的，基本原理也相似。鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料（鎳、鈷、錳）、磷酸鐵鋰等，相應的名稱為鈷鋰電池、錳鋰電池等等，用三元材料為正極的鋰電池則稱為三元鋰電池。5.鋰電池磷酸鐵鋰電池組5.鋰電池磷酸鐵鋰電池組跳轉5.鋰電池（2）優點①工作電壓高：單體電池3.7V。②比能量高：是鉛酸電池的4倍。③循環壽命長：循環次數可達1000次。④自放電率低：遠低于其他類型的動力電池。⑤無記憶效應。⑥無污染。⑦重量輕。（3）缺點①成本高。②必須有特殊的保護電路，以防止過充。5.鋰電池

（4）應用目前，全球汽車制造商應用的鋰動力電池主要為三大代表種類：

特斯拉為代表的鎳鈷鋁酸鋰電池(鈷酸鋰電池)以比亞迪為代表的磷酸鐵鋰電池以日本汽車為代表的錳酸鋰電池。5.鋰電池

性能比較電池類型比功率W／kg比能量W·h／kg快充性記憶性污染循環壽命次應用鉛酸13035W·h/kg18～24h充滿快充性差無有500～900小、微型電動車、電動大客車鎳氫20070～801h充滿可快充無無1000以上混合動力鋅空氣1001350幾分鐘無無100以上客貨電動車鋰3151202～4h充滿可快充無無1000各類電動車開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況6.石墨烯電池石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。目前石墨烯的研究總體上分兩塊：一是在傳統鋰電池上進行應用，目的是改進、提升鋰電池的性能，這類電池不會產生顛覆性的影響；二是依據石墨烯制造一個新體系的電池，它是一個嶄新系列的，在性能上是顛覆性的，稱作“超級電池”6.石墨烯電池使用石墨烯作為電池的陽極材料，其充放電速度將超過鋰離子蓄電池的10倍。6.石墨烯電池石墨烯電池原理：6層石墨烯組成石墨烯帶，電解液為氯化銅，即可輸出2V電壓。

CU+6.石墨烯電池2014年12月，美國電動汽車制造商特斯拉發布了兩年前停產的第一代車型Roadster的升級版，續駛里程達到644km，高出原版60%。電池技術的進步提升了特斯拉產品的性能，此前Roadster的續駛里程是393km。特斯拉CEO馬斯克稱，特斯拉的高性能石墨烯電池，相比目前的容量增長近70%。開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況7.蓄電池管理系統1）動力電池存在的問題（1）大容量單體電池容易產生過熱（2）電池的性能不完全一致（3）電池成組后的主要問題：①過充/過放。②過大電流。③溫度過高。④短路或者漏電。7.蓄電池管理系統2）電池管理系統的作用電池管理系統(BatteyManagementSystem,簡稱BMS）的功能之一就在于避免電池組出現上述問題。需要動態監測動力電池組的工作狀態，實時采集每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池組總電壓，估算出各電池的荷電狀態（SOC）、安全狀態(SOH）和電化學狀態(SOE）。然后通過控制相關器件，防止電池發生過充電或過放電現象，同時能夠及時給出電池狀況，找出有故障電池所在箱號和箱內位號，挑選出有問題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性。7.蓄電池管理系統BMS的主要任務輸入的信號執行元件防止過充電池電壓、電流、溫度充電機避免過放電池電壓、電流、溫度電動機功率轉換器溫度控制電池溫度冷熱空調(風扇等）電池組件電壓和溫度的平衡電池電壓和溫度平衡裝置預測電池的SOC和剩余行駛里程電池電壓、電流、溫度顯示裝置BMS任務：數據采集電路采集電池信息數據，由ECU進行數據處理和分析，然后根據分析結果對系統內的相關功能模塊發出控制指令，并向外界傳遞信息。7.蓄電池管理系統

3）電池管理系統結構7.蓄電池管理系統蓄電池管理系統主要執行以下工作：電壓、電流與溫度測量；計算電池SOC；計算電池放電深度DOD；計算最大允許放電電流；計算最大允許充電電流；預測蓄電池壽命指數和SOH；故障診斷。電池管理系統最基本的作用是進行電池組管理，還包括電線線路管理、熱（溫度）管理和電壓平衡控制。開始學習1.動力電池的主要性能指標2.鉛酸蓄電池*3.鎳氫（Ni-MH）電池*4.鋅空氣電池*5.鋰電池*6.石墨烯電池*7.蓄電池管理系統*8.目前我國動力電池應用狀況8.我國動力電池應用狀況

1.以磷酸鐵鋰電池為主2013年排名前五的純電動乘用車分別是：江淮HFC7000AEV、上海華普SMA7000BEV、上海華普SMA7001BEV、北汽股份BJ7000B3D1-BEV和比亞迪QCJ7006BEVF，上述五款純電動乘用車均裝用磷酸鐵鋰電池。2.三元系鋰離子電池市場份額快速提升2014年以來，北汽新能源、江淮、奇瑞等企業都開始在新車上應用三元系鋰電池。主要企業動力電池應用狀況車型名稱電池類型電池容量（kWh）工況續駛里程（km）北汽EV150二代三元系鋰30200北汽EV200三元系鋰30.4245北汽ES210三元系鋰38210奇瑞eQ三元系鋰22.3200江淮iEV4磷酸鐵鋰19.2152江淮iEV5三元系鋰23.3200二、其他儲能裝置1.超級電容2.飛輪電池1.超級電容超級電容屬于物理電池。物理電池在儲存能量、釋放能量時不發生化學變化。1.超級電容超級電容也稱為“電化學電容器”、“雙電層電容器”，是一種新型儲能裝置，它依靠電解質與電極接觸界面上形成的特有雙電層結構儲存能量。特點：可以在大電流下快速充放電，提供很大的瞬時充放電功率，循環壽命長，工作電壓和溫度范圍寬。1.超級電容

（2）使用方式

超級電容和DC/DC變換器系統是常用的搭配方式。

1.超級電容超級電容和蓄電池采用并聯的連接方式。電容在正常行駛的時候，不參與工作；但當車輛進行加速或上坡時，電容通過DC/DC變換器的控制提供短期的大電流，不足的部分與電池共給，兩者再經過電動機控制器的調控，驅動電動機驅動車輛。1.超級電容（3）特點①充電速度快。充電10s～10min可達到其額定容量的95%以上。②循環使用壽命長。深度充/放電循環使用次數可達1～50萬次。③沒有記憶效應。④大電流放電能力超強，能量轉換效率高。放電過程能量損失小，大電流能量循環效率≧90%。⑤功率密度高。可達300～5000W/kg，相當于普通電池的5～10倍。1.超級電容（3）特點⑥能量密度高。能量密度可達20W·h/kg。⑦環保。產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源。⑧充電性能好。充/放電線路簡單，無需充電電路，安全系數高。⑨維護性能好。長期使用免維護。⑩超低溫特性好。溫度范圍寬-40℃～+70℃。

(11)檢測方便。剩余電量可直接讀出。

(12)容量范圍寬。容量范圍通常為0.1～1000F。1.超級電容（4）應用日本是將超級電容器應用于混合動力電動汽車的先驅，超級電容器是近年來日本電動汽車動力系統開發中的重要領域之一。2004年7月，我國首部“電容蓄能變頻驅動式無軌電車”在上海張江投入試運行。隨著對電動汽車用超級電容的進一步研究和開發，超級電容-動力電池復合電源系統在滿足性能和成本要求上更具有實用性，其市場前景廣闊。1.超級電容英國倫敦大學帝國理工學院正在研發一種聚合樹脂和碳化纖維的復合物，首先把納米結構的碳纖維材料制成薄片，然后成型、烘干、硬化，再把超級電容植入其間。可以通過疊加的方式，將其做成電池模塊，并做成車身面板的樣子，布置在車身框架之上。如果用這種新材料來代替傳統的鋼板車身，整個汽車的重量將會減少15%。這樣不僅可以減輕電動汽車的重量，同時也能存儲更多能量。二、其他儲能裝置1.超級電容2.飛輪電池2.飛輪電池

（1）概述飛輪電池就是以機械飛輪來存儲能量的裝置。2.飛輪電池

能量流動2.飛輪電池結構圖2.飛輪電池（2）特點①比能量高。比鎳氫電池大2～3倍。②比功率高。高于一般化學動力電池和發動機。③充電速度快。其快速充電可在18min完成且能量儲存時間長。④壽命長。整個電池的使用壽命遠長于各種化學動力電池。⑤環保。飛輪為純機械結構，不會像發動機產生排氣污染，同時也沒有化學動力電池的化學反應過程，不會引起腐蝕，也無廢料的處理回收問題。2.飛輪電池（3）使用方式2.飛輪電池（4）應用就目前的技術來看，飛輪電池電動汽車還不能廣泛應用，由于飛輪儲能裝置本身的特點，它更加適用于復合動力汽車和混合電動汽車技術中。20世紀80年代初，瑞士OerlikonEnergy公司研制成功了完全由飛輪電池供電的電動公交客車，飛輪直徑163mm，可載乘客70人。1992年，美國飛輪系統公司（ASF）采用纖維復合材料制造飛輪，并開發了飛輪電池電動汽車，該車一次充電續駛里程達到600km。2.飛輪電池實物安裝圖對孝的理解項目一

純電動汽車學習任務任務1-1純電動汽車總體認識任務1-2純電動汽車典型技術認識任務1-3電動汽車高壓安全任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車主要學習內容一、動力電池及其管理系統二、其他儲能裝置三、驅動電機及其控制器（驅動電機系統）四、充電系統五、變速驅動橋六、制動助力與再生制動七、電動空調系統八、信息顯示系統九、整車控制器任務1-2（第3課）【學習目標】1.能夠正確描述應用于純電動汽車的各類驅動電機的基本結構原理、特點及應用。2.能夠正確描述電動機控制器的組成及各組成部分的功能。開始學習三、驅動電機及其控制器（驅動電機系統）1.驅動電機2.電動機控制器驅動電機系統結構驅動電機系統主要由驅動電機、電機控制器（MCU）構成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統連接。1.驅動電機驅動電機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。電動汽車用驅動電機的種類1.驅動電機1）驅動電機主要性能指標（1）額定功率。指電動機在制造廠所規定的額定條件下運行時，其輸出端的機械功率，單位一般為kW。（2）額定電壓。是指電動機在額定條件下運行時，外加于定子繞組上的線電壓，單位為V。1.驅動電機1）驅動電機主要性能指標（3）額定電流。指電動機在額定電壓和額定輸出功率時，定子繞組的線電流，單位為A。（4）額定頻率。施加于電動機定子繞組的交流電頻率。我國電力網的頻率為50Hz，因此除外銷產品外，國內用的電動機額定頻率均為50Hz。（5）額定轉速。指電動機在額定電壓、額定頻率下，輸出端有額定功率輸出時，轉子的轉速，單位為r/min。1.驅動電機1）驅動電機主要性能指標（6）額定效率。指電動機在額定條件下運行時的效率，是額定輸出功率與額定輸入功率的比值。（7）額定功率因數。對于交流電動機，定子相電流比相電壓滯后一個角φ，cosφ就是異步電動機的功率因數。（8）絕緣等級。絕緣能力達到的等級數。是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。絕緣等級AEBFH極限溫度/℃1051201301551801.驅動電機1）驅動電機主要性能指標（9）功率密度。指單位質量電動機輸出的功率，單位是kW/kg。（10）過載能力。指電動機在超過額定載荷（功率、轉矩、電流等）條件下工作的能力。（11）其他指標。可靠性好，耐溫和耐潮性好，運行噪聲低，振動小，能夠在較惡劣的環境下長時期工作，結構簡單，適合大批量生產，使用維修方便，性價比高等。2）直流電動機2）直流電動機2）直流電動機2）直流電動機2）直流電機（1）特點。①調速性能好。可以在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速，而且調速范圍較寬。②啟動轉矩大。③控制比較簡單。④有易損件。（2）分類。勵磁直流電動機按勵磁方式分為他勵和自勵兩類，其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。電動汽車上常用的有并勵直流電動機和串勵直流電動機。2）直流電機（3）應用。并勵直流電動機在早期電動汽車上應用較多，如五十鈴Eif/Resort、大發HijetVan、鈴木奧拓等，斯巴魯SamberEVClassic電動汽車即采用額定功率為25kW的恒轉矩串勵直流電動機作為驅動電機。串勵直流電動機是早期電動汽車上采用的電動機。但是由于其轉速范圍太小，因此必須具備傳動裝置。3）三相感應電動機

靠同時接入380V三相交流電流供電，定子與轉子之間靠電磁感應作用，在轉子內形成感應電流以實現機電能量轉換的電機，也稱為三相異步電動機。3）三相感應電動機3）三相感應電動機3）三相感應電動機3）三相感應電動機3）三相感應電動機（1）特點。①優點。轉子結構簡單、堅固，容易做到高速、小型輕量化、高效率。價格低，可靠性好。②缺點。由于勵磁電流是必要的，因此會引起功率因數的惡化，特別是在低速區域因數、效率惡化較為嚴重。另外該種電動機進行轉矩控制難度較大。3）三相感應電動機（2）應用。作為汽車的驅動電機，小型輕量化很重要，而感應電動機的這一優點已經得到認可，故其在許多電動汽車中均有應用。如日產MarchEV、福特ETX-1、豐田TownAceEV、三菱RebelEV等電動汽車均應用了感應電動機作為驅動電機。4）永磁同步電動機永磁電動機就是采用永磁材料來替代勵磁電動機的勵磁繞組（或轉子繞組）的電動機。永磁電動機分為永磁交流同步電動機和永磁直流電動機兩種。對于三異步電動機，若采用永磁體取代其籠式感應轉子，則相應的異步電動機就稱為永磁同步電動機。為了克服磁通量不變的缺點，又在其轉子中嵌入了異步電動機的籠式電磁繞組，稱為永磁復合式電動機，它的特點是既有永磁體又有籠式繞組。

4）永磁同步電動機結構4）永磁同步電動機（1）優點。永磁電動機具有較高的功率密度，體積更小，質量更輕，比其他類型電動機的輸出轉矩更大，電動機的極限轉速和制動性能也比較優異，因此永磁同步電動機已成為現今電動汽車應用最多的電動機。（2）缺點。永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降，或發生退磁現象，有可能降低永磁電動機的性能。另外，稀土式永磁同步電動機要用到稀土材料，制造成本不太穩定。4）永磁同步電動機（3）應用。永磁同步電動機在目前多數電動汽車中應用比較廣泛，寶馬i3、奔馳smartEV和三菱iMIEV等。5）永磁無刷直流電動機如果將直流電動機的直流勵磁繞組用永久磁鐵代替，該電動機就稱為永磁直流電動機。為了克服磁通量不變的缺點，又在其永磁定子中嵌入了激勵磁場的電磁繞組，稱為永磁復合式電動機，它的特點是既有永磁體又有勵磁繞組。永磁直流電動機分永磁有刷直流電動機和永磁無刷直流電動機。有刷式電動機因缺點較多而趨于淘汰。5）永磁無刷直流電動機典型結構5）永磁無刷直流電動機基本原理NSNS5）永磁無刷直流電動機（1）優點。①由于可以采用烯土磁鐵等高性能永磁體，電動機可以實現較大的功率因數和較高的效率，特別是在低速時明顯。②能得到較高的磁通密度，可以制成小型高速電動機。③容易多極化，可以制成輪轂式電動機。5）永磁無刷直流電動機（2）缺點。①在一定輸出區域內當勵磁較弱時效率會惡化。近年來隨著嵌入式磁鐵的采用，這種惡化正慢慢得以解決。②磁鐵材料價格較高，而且安裝困難，永久磁鐵在發熱時容易產生減磁現象。③逆變器遭短路破壞會造成電動機端子短路，產生很大的制動力。5）永磁無刷直流電動機

（3）應用永磁電動機低速時高效率的優點對在市內頻繁啟停的汽車很有效。近年來根據這個觀點的設計增多，特別是日本電動汽車中所使用的電動機，大都向永磁電動機階段過渡。如豐田RAV4LVEV、本田EVPLUS等。6）開關磁阻電動機開關磁阻電動機（SRM）是一種典型的機電一體化電動機，又稱“開關磁阻電動機驅動系統（SRD）”，這種電動機主要由開關磁阻電動機本體、電力電子功率變流器、轉子位置傳感器以及控制器四部分組成。6）開關磁阻電動機組成6）開關磁阻電動機

外形（體積小）6）開關磁阻電動機根據勵磁方式，開關磁阻電動機分為勵磁式和永磁式兩種。勵磁式開關磁阻電動機本體采用定、轉子雙凸極結構，單邊勵磁。NS6）開關磁阻電動機在勵磁式開關磁阻電動機定子軛部位對稱地嵌入高性能的釹鐵硼永磁體，永磁體磁場與各相繞組的磁場共同組成新型電動機磁場，形成永磁式開關磁阻電動機（PMSRM）。6）開關磁阻電動機（1）優點：①系統的調速范圍寬。②結構簡單、轉子轉動慣量小、成本低、動態響應快。③運行效率、可靠性等方面均優于感應電動機和同步電動機。④熱量排放小，耐化學侵蝕能力強。⑤價格低、適宜大批量生產。6）開關磁阻電動機（2）缺點：①磁能變化不大時效率惡化、噪聲變大。②較其他類型的電動機配套逆變器結構復雜。（3）應用：適合要求低價格化、低速小型的電動汽車中，目前由于缺點較多，在電動汽車中很少應用。但永磁開關磁阻電動機被做成外轉子電動機后，被應用于電動汽車的輪轂驅動系統。輪轂電動機典型結構輪轂電動機應用實例8）電動機在電動汽車上的應用

電動汽車常用電動機比較8）電動機在電動汽車上的應用車型車輛類型電動機類型電動機最大功率（kW）續駛里程（km）寶馬i3純電動永磁同步125130～160寶馬i8混動永磁同步95535奔馬smsrtEV純電動永磁同步55140特斯拉ModelS純電動交流異步310480雪佛蘭Volt純電動永磁同步11156豐田PRIUSPHEV混動永磁同步6020三菱iMIEV純電動永磁同步47160車輛類型電動機類型裝車規模/輛占比/%合計/輛，%純電動乘用車永磁同步6896318.4150528，40.2交流異步5921815.8無刷直流223476.0純電動客車永磁同步7942221.288248，23.6交流異步85522.3無刷直流2740.1純電動專用車永磁同步264697.147778，12.8交流異步198465.3無刷直流14630.4開始學習三、驅動電機及其控制器（驅動電機系統）1.驅動電機2.電動機控制器2.電動機控制器汽車電動機控制器通過把微電子器件和功率器件集成到同一芯片上，便成了功率集成電路（PIC），俗稱“智能功率模塊（IPM）”，其目的是進一步減小體積，降低成本并改善其可靠性。PIC可以包含功率模塊、控制、保護、信息傳遞和制冷等。汽車電動機控制器是由DSP電動機控制板、IGBT驅動電路板、IGBT（IPM）模塊、控制電源、散熱系統組成的。2.電動機控制器典型結構2.電動機控制器DSP接受整車控制器的指令并反饋信息，檢測電動機系統內傳感器信息，根據指令及傳感器信息產生逆變器開關信號。IGBT驅動電路用于接收DSP的開關信號并反饋相關信息，放大開關信號并驅動IGBT模塊，提供電壓隔離和保護功能。控制電源為DSP提供電源；為驅動電路提供多路相互隔離的電源。散熱系統為電力電子模塊散熱，為控制器組件安裝提供支撐，為控制器提供環境保護。2.電動機控制器電動機控制器主要實現以下功能。（1）怠速控制（爬行）。（2）控制電動機正反轉，以實現汽車的前進和倒車。（3）控制能量回饋（交流電轉換為直流電）。（4）駐坡（防溜車）。（5）通信和保護。實時進行狀態和故障檢測，保護驅動電機系統和故障反饋。項目一

純電動汽車學習任務任務1-1純電動汽車總體認識任務1-2純電動汽車典型技術認識任務1-3電動汽車高壓安全任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車主要學習內容一、動力電池及其管理系統二、其他儲能裝置三、驅動電機及其控制器四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動八、電動空調系統九、信息顯示系統十、冷卻系統十一、整車控制器任務1-2（第4課）【學習目標】1.能夠正確描述應用于純電動汽車的功率變換器的種類及各類型功率變換器的功能。2.能夠正確描述純電動汽車充電系統的組成及各組成部分的作用。充電方法和方式的種類其特點。3.能夠正確描述純電動汽車常用變速器的種類及特點。4.能夠正確描述純電動汽車電動真空制動助力系統組成及工作原理。5.能夠正確描述純電動汽車再生制動系統的組成及工作原理。開始學習四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動四、功率變換器功率變換器可分為斬波器(DC/DC)、逆變器(DC/AC)和整流器(AC/DC)幾類。斬波器是將電流電作直流-直流變換；逆變器是將電流作直流-交流變換；整流器是將電流作交流-直流變換。四、功率變換器1.DC/DCDC/DC是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，也稱為直流斬波器。DC/DC不僅能起調壓的作用（開關電源），同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。四、功率變換器DC/DC變換是將原直流電通過調整其占空比(PWM)來控制輸出的有效電壓的大小。四、功率變換器應用四、功率變換器2.DC/ACDC/AC功率變換器又稱為逆變器，它的基本功能是將直流電源（車載蓄電池電源或燃料電池電源）變換為交流電動機的驅動交流電源。DC/AC分有源逆變器和無源逆變器，以及多種不同組合的、高性能DC/AC等多種類型。四、功率變換器應用四、功率變換器3.AC/DCAC/DC功率變換器又稱為整流器。它的基本功能是將交流電源（包括電網電源和車載交流發電機發電電源）變換為直流電源（包括儲能式電源的直流充電電源）。AC/DC應用于純電動汽車各種充電設備上，以及有交流電源變換為直流電源需求的電路及電氣設備上。四、功率變換器應用開始學習四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動1.充電功能（1）將市電進行電力變換為電動汽車充電，供給與動力電池額定條件相對應的電力。（2）根據動力電池的實時狀態控制充電的啟動和停止，當動力電池充滿電后自動停止充電。（3）根據動力電池的電量、溫度，控制充電電流的調節和電池的加熱。（4）可根據充電時長的需求來選擇充電模式，即快充或慢充模式。2.充電系統類型純電動汽車配備的充電系統分為車載充電和非車載充電系統兩種。1）車載充電車載充電也稱常規充電、傳統充電及慢充電，指采用地面交流電網和車載充電器（也稱車載充電機）對動力電池組進行充電。2.充電系統類型2）非車載充電非車載充電也稱為地面充電及快速充電，指利用專用或通用充電器、專用或公共場所用充電站等對動力電池組進行充電。2.充電系統類型非車載充電方式可分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式充電也稱為耦合式或傳導式充電，就是將一根帶插頭的交流動力電纜線直接插到電動汽車的插座中給電池充電。這種充電方式的優點是充電操作過程簡單，不涉及電池存儲、電池更換等操作。但車輛充電時間占用了較多的運行時間，不利于保持電池組的均衡性及可靠的壽命。2.充電系統類型非接觸式充電也稱無線充電。目前，電動汽車無線充電的實現方案是，將汽車停靠在配置有無線充電傳感器的城市路面或車庫里，就可以不需要電源線為汽車充電。2.充電系統類型按充電時車輛是否移動，還分為停車充電和行車充電兩種。2.充電系統類型已經商業化生產的純電動車輛，為了滿足快、慢兩種充電的需要，通常在車輛上同時設置車載充電機器和快速充電接口。3.充電機充電機是與交流電網連接，為動力電池等可充電的儲能系統提供直流電能的設備。一般由控制單元、計量單元、充電接口、供電接口及人機交互界面等部分組成。實現充電計量等功能，并具有反接、過載、短路、過熱等多重保護功能及延時起動、軟起動、斷電記憶自動起動等功能。3.充電機移動式充電機3.充電機感應式充電機4.智能充電管理智能充電管理即無需人工過多干預，由充電機充電管理系統和車載BMS（蓄電池管理系統）聯合進行的智能充電管理模式。開始學習四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動六、變速器電動機雖然擁有很寬的工作轉速范圍，但和發動機一樣，電動機也有最佳工作轉速區間，高于或低于這一區間效率就會下降。合理利用變速器，使電動機工作在最佳轉速區，對于提高效率十分有意義。純電動汽車若采用無級變速器會比只使用1擋變速器時的單位里程能耗降低5％～7％，噪聲也減小很多。六、變速器變速器應用實例六、變速器電動車上變速器只需要3擋、2擋或1擋，因此變速器在一定程度上被簡化了，但電動車對傳動系統的要求反而更高，變速器優化設計有利于提升電動車效率。1.1擋變速器1擋式變速器多為兩級減速比,即變速器只有一個傳動比,主減速器有一個傳動比,總傳動比為兩個傳動比相乘，多使用在低檔小、中型面包車上。六、變速器1擋變速器六、變速器1擋集成變速器六、變速器2.多擋變速器在電動客車上配裝變速器，主要是為解決電動機驅動力不足的問題。純電動客車配裝的變速器相比燃油車型上的變速器有所變化，突出的特點是變速器擋數由傳統5擋、6擋簡化成2擋、3擋。對于純電動客車，為節省成本同時又考慮無離合器的自動換檔，因此電控的無同步器自動換檔變速器成為首選。六、變速器多擋變速器六、變速器3.換擋桿純電動汽車由于采用了先進的電子控制系統，其換擋桿已多采用電子式。開始學習四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動七、制動助力和再生制動1.電動真空助力制動系統七、制動助力和再生制動1.電動真空助力制動系統電動真空助力制動系統的控制過程：（1）接通汽車12V電源,壓力延時開關閉合,真空泵大約工作30s后開關斷開,此時真空罐內真空度大約為80kPa；（2）當真空罐內真空度降低到55kPa時,壓力延時開關再次閉合；（3）當真空罐內真空度降低到大約34kPa時,壓力報警器發出信號。七、制動助力和再生制動2.再生制動

當再生制動力矩達不到整制動要求時，常規制動才起作用。七、制動助力和再生制動2.再生制動項目一

純電動汽車學習任務任務1-1純電動汽車總體認識任務1-2純電動汽車典型技術認識任務1-3電動汽車高壓安全任務1-4典型純電動汽車認識項目一

純電動汽車主要學習內容一、動力電池及其管理系統二、其他儲能裝置三、驅動電機及其控制器四、功率變換器五、充電系統六、變速器七、制動助力與再生制動八、電動空調系統九、信息顯示系統十、冷卻系統十一、整車控制器任務1-2（第5課）【學習目標】1.能夠正確描述純電動汽車空調的制冷、制熱方式的種類及其原理。2.能夠描述純電動汽車新增儀表種類、功能及顯示方式。3.能夠針對具體的純電動汽車，通過查閱技術資料和觀察，了解其應用的各類典型技術。4.培養勞動保護、安全、環保和團隊協作的職業素養。開始學習八、電動空調系統*九、信息顯示系統*十、冷卻系統*十一、整車控制器八、電動空調系統1.制冷將燃油發動機帶動的壓縮機替換成直流電動機直接驅動的壓縮機，控制上相應改變，其它主要零部件還是沿用燃油汽車空調的零部件。基本能解決純電動汽車空調的制冷問題，但制冷效率有待提高。八、電動空調系統延用傳統汽車空調的電動制冷系統八、電動空調系統與動力電池共用的制冷系統八、電動空調系統2.制熱根據電動汽車特有性質，目前電動汽車空調制熱方式有半導體式（熱電偶）、電動熱泵式、燃油加熱式、PTC加熱式等，其中燃油加熱式制熱方式一般用于油電混合動力汽車（此處不再介紹），電動熱泵式空調是最有發展前途。八、電動空調系統1）半導體式（制冷/制熱）特點：不需要任何制冷劑；可連續工作；沒有污染源；沒有旋轉部件，不會產生回轉效應；沒有滑動部件，工作時沒有震動、噪音、壽命長；安裝容易。八、電動空調系統2）熱泵型八、電動空調系統3）PTC加熱式（熱敏電阻）其恒定溫度只與PTC加熱片的居里溫度和外加電壓有關，而與環境溫度基本無關。八、電動空調系統PTC加熱片開始學習八、電動空調系統*九、信息顯示系統*十、冷卻系統*十一、整車控制器九、信息顯示系統1.純電動汽車新增儀表及功能（1）動力電池指示儀表。與動力電池相連接，為駕駛人提供動力電池電量狀態的相關信息。①荷電狀態指示器。指示動力電池的剩余工作容量。②電壓表。用來顯示動力電池的電壓。③電流表。用來顯示流過動力電池的電流。（2）驅動電機指示表。為駕駛人提供驅動電機工作狀態的相關信息。①轉速表。指示電動機的即時轉速。②轉速表。指示電動機的即時轉速。新增儀表（3）警告和指示信號裝置。指示信號裝置用來告知駕駛人有關電驅動系統和動力電池正確操作條件的信息。①過熱警告。當某設備溫度過高時向駕駛人發出警告。②超速警告。當電動機超速時向駕駛人發出警告。③低容量警告。當動力電池剩余容量低于某個百分數（例如25%）時提醒駕駛人。新增儀表④絕緣電阻/爬電距離指示。當絕緣電阻和（或）爬電距離低于規定值時提醒駕駛人。⑤“整車控制器打開”指示。向駕駛人顯示控制器已打開，踩下加速踏板即可向驅動系統供電。⑥輔助蓄電池充電監測裝置。當車輛正常行駛過程中向輔助蓄電池充電時，如充電元件發生故障時提醒駕駛人。新增儀表⑦停車指示。當駕駛人離開車輛，如果驅動系統仍處于“可行駛”狀態，通過信號裝置提醒駕駛人。⑧動力電池充電指示。當充電器向動力電池充電時，提醒駕駛人。⑨互鎖監測裝置。如車輛互鎖機構中有任何一個互鎖裝置起作用阻止車輛運行，向駕駛人發出警告。九、信息顯示系統2.信息顯示方式純電動汽車信息顯示方式有組合儀表式、數字式和LCD式3種。九、信息顯示系統電動汽車儀表多信息顯示九、信息顯示系統電動汽車儀表多信息顯示九、信息顯示系統電動汽車儀表多信息顯示九、信息顯示系統電動汽車儀表多信息顯示開始學習八、電動空調系統*九、信息顯