項目三純電動汽車學習目標

了解純電動汽車的定義及優缺點；

重點理解純電動汽車的結構、基本原理。學習任務描述通過本節的學習，了解純電動汽車的定義，明確純電動汽車的優勢及劣勢，重點理解純電動汽車的結構原理。學習任務1.純電動汽車的基礎知識2.純電動汽車的結構3.純電動汽車的關鍵技術4.純電動汽車的實例學習任務1.純電動汽車的基礎知識2.純電動汽車的結構3.純電動汽車的關鍵技術4.純電動汽車的實例引導問題1：

純電動汽車的基礎知識純電動汽車（BatteryElectricVehicles，BEV），是一種完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力源的汽車。以車載電源為動力，通過電池向電機提供電能，驅動電動機運轉，從而推動汽車前進，使之符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。引導問題1：

純電動汽車的基礎知識各種純電動概念車（視頻：純電動汽車高爾夫6）引導問題1：

純電動汽車的基礎知識根據純電動汽車當前的發展情況，純電動汽車必須符合以下幾個條件：純電動車輛研發制造運營必須符合國家各項相關法規。整車、零部件性能必須滿足國家技術標準和各項具體要求。純電動車輛是以電為能源，由電動機驅動行駛的，不再產生新的污染，不再產生易燃、易爆之隱患。純電動車輛儲能用的電池必須是無污染、環保型的。且具有耐久的壽命，具備超快充電的功能。車輛根據用途確定一次充電之續行里程，以此裝置夠用電量的電池組，充分利用公用充電站超快充電以延長續行里程。電動機組應有高效率的能量轉換。剎車、減速之能量的直接利用和回收，力求車輛之綜合能源利用的高效率。根據車輛用途和行駛場合設定最高車速，且不得超過交通法規的限定值，以合理選擇電動機的功率和配置電池組容量。車輛駕駛操作，控制簡單有效、工作可靠，確保行車安全。機械、電氣裝置耐用少維修。車輛運營之費用低廉。引導問題2：

純電動汽車有哪些優缺點？純電動汽車的電動機相當于傳統汽車的發動機，蓄電池相當于傳統的油箱，通常采用高效能的充電電池。純電動汽車因其取消傳統燃油發動機，可避免傳統燃油汽車對石油資源的依賴，以及對環境的污染，是未來新能源汽車發展的必然趨勢。優點分析純電動汽車有以下優點：零排放；電動汽車比汽油機驅動汽車的能源利用率要高；因使用單一的電能源，省去了發動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統，所以結構較簡單；噪聲小；可在用電低峰時進行汽車充電，可以平抑電網的峰谷差，使發電設備得到充分利用。1）環境污染小6）能源來源廣泛2）無噪音，噪聲低7）移峰填谷3）能源利用率高、高效率4）結構簡單，使用維修方便，經久耐用5）使用范圍廣，不受所處環境影響缺點分析純電動汽車主要有以下缺點：續駛里程較短、采用蓄電池及電機控制器使成本較高、充電時間長、維護成本較高、蓄電池壽命短等。1）續駛里程短

2）成本高3）充電時間長4）維護費用較高5）蓄電池壽命短學習任務1.純電動汽車的基礎知識2.純電動汽車的結構3.純電動汽車的關鍵技術4.純電動汽車的實例引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構純電動汽車主要由電力驅動控制系統、底盤、車身及輔助系統四部分組成。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，電力驅動控制系統由電機驅動系統、電源系統組成。汽車行駛時，由動力電池輸出電能（電流）通過控制器驅動電動機運轉，電動機輸出的轉矩經傳動系統帶動車輪前進或后退。引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構典型的純電動汽車整體結構圖引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：1）配置多檔傳動裝置和離合器的傳統驅動系統與傳統汽車驅動系統的布置方式一致，帶有變速器和離合器。只是將發動機換成電動機，屬于改造型電動汽車。這種布置可以提高電動汽車的起動轉矩，增加低速時電動汽車的后備功率。電動機軸與驅動軸相互垂直引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：1）配置多檔傳動裝置和離合器的傳統驅動系統寶馬ActiveE動力總成結構透視圖從寶馬ActiveE的結構，可以看出，除保留傳統汽車所有驅動結構部件，完全由電力發動機及相關動力部件取代了傳統的發動機和油箱。引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：2）無離合器需求的單檔傳動裝置此種方式取消了離合器和變速器。但繼續沿用當前發動機汽車中的動力傳動裝置，只需要一組電動機和逆變器。這種結構依賴于電動機在大范圍轉速變化中所具有的恒功率特性，可用固定檔的齒輪傳動裝置替代多檔變速箱，并縮減了對離合器的需要。減小機械傳動裝置的尺寸和重量，且不需要換擋，簡化驅動系的控制。整體驅動橋式引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：3）固定檔的傳動裝置和差速器的集成這種布置方式將電動機裝到驅動軸上，直接由電動機實現變速和差速轉換。電動機軸與驅動軸相互平行引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：4）兩個獨立的電動機和帶有驅動軸的固定檔傳動裝置在這種布置方案中，差速器被兩個牽引電動機所替代，雙側獨立驅動，轉向則通過控制兩個電機以不同的轉速運轉來實現。雙電動機整體驅動橋式引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：5）配置兩個獨立電動機和固定檔傳動裝置的直接驅動，電機安裝在車輪內--輪式驅動。一個薄型的行星齒輪組可用以降低電機轉速，增大轉矩。該薄型行星齒輪組具有高減速比，以及輸入輸出軸縱向配置的優點。直流驅動式電動輪引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構根據電動汽車傳動形式不同，純電動汽車的傳動方式也有不同：6）兩個分離的輪式驅動形式除上述結構設計外，部件汽車公司采取在驅動輪上設置電動機及傳動裝置實現動力驅動。帶輪邊減速器電動輪引導問題1：

純電動汽車的整體汽車結構從能量管理的角度而言，整車控制器是純電動汽車運行的核心單元，擔負著整車驅動控制、能量管理、整車安全及故障診斷和信息處理等功能，是實現純電動汽車安全、高效運行的必要保障。整車控制策略作為整車控制器的軟件部分，是整車控制器的核心部分。引導問題2：

純電動汽車的主要功能總成有哪些？純電動汽車的電力驅動控制系統可分為三個子系統：電機驅動系統、能源系統。電機驅動系統由車輛控制器、電力電子變換器、電機、機械傳動裝置和驅動車輪組成；能源系統由能源、能量管理單元和能量的燃料供給單元構成。引導問題2：

純電動汽車的主要功能總成有哪些？從結構上而言，純電動系統的核心部件包括：動力電池組、驅動電動機及其控制器。1）動力電池組純電動汽車的能量來源是動力電池組，其體積、比能量、比功率、充放電循環壽命直接影響整車的行駛性能。2）驅動電動機及其控制器驅動電動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。引導問題2：

純電動汽車的主要功能總成有哪些？由于汽車工況復雜多變，以及成本、空間的限制，純電動汽車電動機的輸出力也受到制約，因此電動汽車對電機的要求也較高，純電動汽車對電機的要求則較其它類型汽車有所不同：1）高密度小型輕量化2）高效率3）可靠性、耐久性、適應性。4）低俗高轉矩和高速恒功率的寬調度。5）低噪聲與低成本。純電動汽車的控制系統純電動汽車的控制系統主要是對電動汽車電池組和電動機加以控制。由于純電動汽車高度電氣化，因此更加有條件實現機電一體化，采用自動化的控制系統和驅動系統。一般用中央控制器中的計算機來進行控制和管理。控制系統還包括整車低壓系統的電子電氣裝置、現代衛星導航和雷達防撞等裝備。純電動汽車除裝備現代內燃機汽車的一些先進電子設備外，電動輪、四輪轉向、再生制動和太陽能利用等，都可以在純電動汽車上發揮其獨特的作用。引導問題3：

關鍵零部件如何選型？純電動汽車，相對燃油汽車而言，主要差別在于四大部件：驅動電機，電機控制器、動力電池、車載充電器。其價值高低取決于這四大部件的品質。用途也與選用的配置直接相關。

純電動汽車的驅動電機目前有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分，再有交流步進電機等，它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關。驅動電機之調速控制也分有級調速和無級調速，有采用電子調速控制器和不用調速控制器之分。電動機有輪轂電機、內轉子電機、有單電機驅動、多電機驅動和組合電機驅動等。電機及調速控制器的選用和配制對整車檔次和價位也有影響。

學習任務1.純電動汽車的基礎知識2.純電動汽車的結構3.純電動汽車的關鍵技術4.純電動汽車的實例引導問題1：純電動汽車需要解決的關鍵技術有哪些？純電動汽車的關鍵技術主要在于：動力電池技術、電機驅動及其控制技術，電動汽車整車技術與能量管理技術。1電池技術動力電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量、能量密度、比功率、循環壽命和成本等。2電力驅動及其控制技術電動機與驅動系統是電動汽車的關鍵部件，要使電動汽車有良好的使用性能，驅動電機應具有調速范圍寬、轉速高、起動轉矩大、體積小、質量小、效率高且有動態制動強和能量回饋等特性。引導問題1：純電動汽車需要解決的關鍵技術有哪些？純電動汽車的關鍵技術主要在于：動力電池技術、電機驅動及其控制技術，電動汽車整車技術與能量管理技術。3純電動汽車整車技術電動汽車是高科技綜合性產品，除電池、電動機外，車體本身也包含很多高新技術，有些節能措施比提高電池儲能能力還易于實現。采用輕質材料如鎂、鋁、優質鋼材及復合材料，優化結構，可使汽車自身質量減輕

30%-50%；實現制動、下坡和怠速時的能量回收；采用高彈滯材料制成的高氣壓子午線輪胎，可使汽車的滾動阻力減少50%；汽車車身特別是汽車底部更加流線型化，可使汽車的空氣阻力減少50%。引導問題1：純電動汽車需要解決的關鍵技術有哪些？3純電動汽車整車技術整車控制系統由整車控制器、通信系統、部件控制器以及駕駛員操縱系統構成，主要功能是根據駕駛員的操作和當前的工況，在保證安全和動力性要求的前提下選擇盡可能優化的工作模式。整車控制系統組成引導問題1：純電動汽車需要解決的關鍵技術有哪些？4能量管理技術蓄電池是電動汽車的儲能動力源。電動汽車要獲得非常好的動力特性，必須具有比能量高、使用壽命長、比功率大的蓄電池作為動力源。能量管理系統是電動汽車的智能核心。在電動汽車上實現能量管理的難點在于如何根據所采集的每個電池單元的電壓、溫度和充放電電流的歷史數據，來建立能夠精確計算電池單元瞬時能量的數學模型。

引導問題3：純電動汽車的能量管理系統電池管理系統的功能具體如下：1）電池剩余電量估算，在電池管理系統中占據重要的地位，是電池管理系統中軟件處理的核心部分。2）預測行駛里程：駕駛人員通過智能預測系統來選擇自己所要行駛里程及運行工況，方便駕駛人員操作。3）電池故障診斷系統：主要針對電池組中的單個蓄電池進行診斷，以便用戶適時維護、更換，使汽車保持良好的運行工況。4）短路保護：電動汽車工作電壓較高，一般為

，因此電池管理系統應具有監控主回路供電狀況的功能，以防止短路給設備及人造成傷害。5）顯示報警功能：經ECU運算處理后，把電池運行工況、等相關信息發送到顯示單元，進行人機交換處理。6）實時跟蹤監測電池系統運行狀態參數。要實現以上功能，能量管理系統對其硬件與軟件設計都有著嚴格的要求。引導問題4：純電動汽車制動能量回收技術燃油汽車的制動過程通常是利用制動裝置將汽車行駛的動能通過機械摩擦方式轉化為熱能而散發掉，從而達到汽車制動或減速的目的。對純電動汽車而言，這些能量需要通過相應轉化設備轉化為電能儲存到動力電池組中，從而延長純電動汽車的續駛里程。

制動能量回收（BrakingEnergyRecovery）就是把電動汽車電機的無用的、不需要的或有害的慣性轉動產生的動能轉化為電能，并回饋蓄電池。同時產生制動力矩，使電動機快速停止無用的慣性轉動，這個總過程也稱為再生制動。制動能量回收已經成為純電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車手必備功能。引導問題4：純電動汽車制動能量回收技術影響電動汽車再生制動的因素有許多，主要包括行駛工況、制動安全性要求、車輛驅動型式、電機類型、存儲系統。沃爾沃（Volvo）汽車公司于2011年測試其飛輪動能回收系統（KineticEnergyRecoverySystem,KERS），這套系統裝在汽車的后軸上。當汽車減速時，產生的制動能量使飛輪以最高達60,000轉/分鐘的轉速旋轉。當汽車再次起步時，飛輪的轉動通過一個特殊設計的傳動裝置傳到后輪。學習任務1.純電動汽車的基礎知識2.純電動汽車的結構3.純電動汽車的關鍵技術4.純電動汽車的實例引導問題1：比亞迪E6（視頻：E6官方介紹）比亞迪E6采用電力驅動，其動力電池和起動電池均采用比亞迪自主研發生產的ET-POWER鐵電池（以磷酸鋰鈷鐵電池為動力源），同時裝配了終身免維護的永磁電動機，它是一款純電動四驅轎車。目前，比亞迪E6已通過國家強制碰撞試，比亞迪做了大量測試，包括8～10萬公里道路耐久試驗，以及在軟件控制等方面都有了很大的改進。比亞迪E6及ET-POWER鐵電池引導問題2：日產LEAF介