新能源汽车3电动汽车动力驱动系统共52页文档
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新能源汽车
2020年11月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，要求深入实施发展新能源 汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。
2021年12月27日，上海保险交易所正式上线新能源车险交易平台，并首批挂牌人保财险、平安财险、太保产 险等 12家财险公司的新能源汽车专属保险产品，为新能源汽车专属保险产品落地服务提供支持。
锂离子电池是如今电动汽车上使用得最多的动力电池技术，这归功于它的高能量密度和单体电池中增长的功 率，使得这类电池以具有竞争力的价格发展出更小的质量和密度。目前，这些动力电池可以供电动汽车行使大约 150km。锂离子电池的电极中插入了锂，也就是说，电极材料是锂离子的载体。研究表明电动汽车上使用的锂离 子电池功率（800~2000W/kg和能量密度（100~250Wh/kg）都有所增加。
优点：
（1）零排放。纯电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境。
（2）能源利用率高。有研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车， 其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车的要高。
（3）结构简单。因使用单一的电能源，省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车 的内燃汽油发动机动力系统，其结构大为简化。
增程式电动车（Extended Range Electric Vehicle，简称 EREV）与电动汽车相似，通过电池向电机提供 动能，驱动电机运转，从而推动车辆行驶。然而，增程式电动车在车身中配有一个汽油或柴油发动机，在增程式 电动车电池电量过低的情况下，驾驶员可以利用这个发动机为增程式电动车进行电量补充。
启动新能源汽车换电模式应用试点工作
2021年4月，为贯彻落实《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，促进新能源汽车换电模式创新发 展，工业和信息化部会同相关部门印发《关于组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》。日前，工业 和信息化部办公厅印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，决定启动新能源汽车换电模式应 用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有13个，其中综合应用类城市8个（北京、南京、武汉、三亚、重庆、 长春、合肥、济南），重卡特色类3个（宜宾、唐山、包头）。
2021年12月27日，上海保险交易所正式上线新能源车险交易平台，并首批挂牌人保财险、平安财险、太保产 险等 12家财险公司的新能源汽车专属保险产品，为新能源汽车专属保险产品落地服务提供支持。
锂离子电池是如今电动汽车上使用得最多的动力电池技术，这归功于它的高能量密度和单体电池中增长的功 率，使得这类电池以具有竞争力的价格发展出更小的质量和密度。目前，这些动力电池可以供电动汽车行使大约 150km。锂离子电池的电极中插入了锂，也就是说，电极材料是锂离子的载体。研究表明电动汽车上使用的锂离 子电池功率（800~2000W/kg和能量密度（100~250Wh/kg）都有所增加。
优点：
（1）零排放。纯电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境。
（2）能源利用率高。有研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车， 其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车的要高。
（3）结构简单。因使用单一的电能源，省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车 的内燃汽油发动机动力系统，其结构大为简化。
增程式电动车（Extended Range Electric Vehicle，简称 EREV）与电动汽车相似，通过电池向电机提供 动能，驱动电机运转，从而推动车辆行驶。然而，增程式电动车在车身中配有一个汽油或柴油发动机，在增程式 电动车电池电量过低的情况下，驾驶员可以利用这个发动机为增程式电动车进行电量补充。
启动新能源汽车换电模式应用试点工作
2021年4月，为贯彻落实《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，促进新能源汽车换电模式创新发 展，工业和信息化部会同相关部门印发《关于组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》。日前，工业 和信息化部办公厅印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，决定启动新能源汽车换电模式应 用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有13个，其中综合应用类城市8个（北京、南京、武汉、三亚、重庆、 长春、合肥、济南），重卡特色类3个（宜宾、唐山、包头）。
2024版新能源汽车概论(全套51PPT课件)
2024/1/28
重度混合动力系统
重度混合动力系统采用了大功率电动机和大容量电池组，使得车辆能够在纯电动模式下行驶 较长的距离。该系统节油效果显著，但成本也最高。
13
优缺点分析及适用场景
2024/1/28
燃油经济性高
通过电动机的辅助驱动和能量回收， 混合动力汽车能够显著提高燃油经 济性，减少燃油消耗。
28
中游零部件制造和整车组装能力提升
零部件制造技术
提升电机、电池、电控等核心零部件的制造技术 水平，降低成本、提高性能。
整车组装工艺
优化整车组装工艺流程，提高生产效率和产品质 量。
智能制造应用
引入智能制造技术，实现生产过程的自动化、信 息化和智能化。
2024/1/28
29
下游市场拓展和消费者需求挖掘
系统使两种动力源协同工作，以提高燃油经济性和减少尾气排放。
02
混合动力系统组成
混合动力系统主要由内燃机、电动机、电池组、控制系统等部分组成。
内燃机作为主要动力源，电动机辅助驱动，电池组负责储存和释放电能。
2024/1/28
03
工作原理
在行驶过程中，混合动力汽车根据驾驶需求和车辆状态，自动切换不同
的工作模式，如纯电动模式、混合驱动模式、发动机直驱模式等，以实
电池管理系统
介绍电池管理系统的功能、架构和 关键技术，包括电池的荷电状态估 计、健康状态监测、热管理等。
8
电机驱动系统原理及选型
电机类型
介绍适用于电动汽车的各类电机，如 永磁同步电机、异步电机、开关磁阻 电机等，并分析各类电机的特点和应 用场景。
电机驱动原理
电机驱动系统选型
分析电机驱动系统的选型依据，如电 机的功率、转速范围、效率等，以及 驱动器的类型、控制策略等。
新能源汽车电机驱动系统
图6.9 直流无刷电动机结构
第二节直流电动机
4、无刷直流电动机BLDCM（brushless DC motor）
2. ）直流无刷电动机工作原理 无刷直流电机 的工作原理比较复杂，其工作原理如图6.10所示， 主要是通过转子位置传感器输出信号控制电子换 相线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕 组依次通电，从而在定子上产生跳跃式旋转磁场， 拖动电动机转子旋转。随着电动机转子转动，转 子位置传感器又不懂送出位置信号，以不断改变 电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中 电流方向保持不变，这样电动机就能旋转起来了。
5
常见的电动机中适用于电力驱动的电动机的分类如表6.1所示。
性能及类型 转速范围/rpm
功率密度 电动机重量 电动机体积
可靠性 结构坚固性 控制器成本
表6.1几种典型电动机的性能特性
直流电动机
异步电动机
永磁同步电动机
4000~6000
12000~20000
4000~10000
低
中
高
重
中ห้องสมุดไป่ตู้
轻
大
中
小
一般
好
具安有全高有可保控障性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。
三、新能源汽车对驱动电机的性能要求
第六章 新能源汽车电机驱动系统
7
1．高电压 2．高转速 3．起动转矩大、调速范围宽 4． 防过载能力强 5．具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。 6．可兼做发电机使用 7．安全有保障 8. 结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜
低、无换向火花和无线电干扰等特点。无刷电动机转子上即无铜损又无鉄耗，其效率比同容量
《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》——编制说明
《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》编制说明一、工作简况1、任务来源电动汽车的应用和推广，是目前节能、环保的发展需求。
驱动电机系统及电驱动总成是电动汽车中最为重要的能量转换单元，是实现电力驱动的关键所在，其能量转换的效率、等级等，直接影响着车辆续驶里程、节能水平等。
当前，国内外的相关标准法规基本聚焦于效率的测试方法，未定义出产品的能效等级划分，如GB/T 18488-2015即只给出了产品效率的测试要求，ECE R85及日本的部分法规甚至更为简单，未给出全转速、转矩范围内的效率测试。
通过定义驱动电机系统及电驱动总成的能效等级及更为细致、统一的试验条件、试验方法，可以使相关产品“分门别类”，避免“良莠不齐”，引导企业和产品向高质量发展，推动电动汽车行业规范、健康发展。
中国汽车工程学会于2018年月批准该项目立项，并将《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》团体标准制定列入2018年计划，立项通知编号：2018-17号。
2、工作过程2018年3月开始，组织行业力量广泛开展调研，与主机厂（北汽新能源/上汽捷能/比亚迪/吉利/广汽新能源）及零部件供应商（苏州汇川/合肥巨一）等交流能效测评方法。
2018年10月30日，在浙江绍兴卧龙集团召开《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》团标工作组启动会，中国汽车技术研究中心有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、苏州汇川联合动力系统有限公司、国家新能源汽车技术创新中心、比亚迪汽车工业有限公司、北汽新能源汽车股份有限公司、上汽捷能汽车技术有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、南京越博动力系统股份有限公司等各机构及企业的领导专家齐聚一堂，共同讨论商定标准制定工作。
确认了标准适用范围为电动汽车用驱动电机系统、以及包括电机、变速装置等多种形式在内的电驱动总成，对仅具有发电功能的车用电机及其控制器可以参照本规范执行。
同时也基本确认了测试项目与要求。
燃料电池电动汽车
新能源汽车技术 第 11 页
燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图
超级电容 燃料电池系统
蓄电池
驱动电动机
传动系
4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容 联合驱动的FCEV
这种结构的优点相比燃料电池+蓄电池的结 构形式的优点更加明显，尤其是在部件效率， 动态特性，制动能量回馈等方面。而其缺点也 一样更加明显： （1）增加了超级电容，系统质量将可能增加； （2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的
新能源汽车技术 第 3 页
1．纯燃料电池驱动的FCEV
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源， 汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
燃料电池系统
驱动电动机
传动系
新能源汽车技术 第 4 页
1．纯燃料电池驱动的FCEV
优点：
（1）结构简单，便于实现系统控制和整体布置； （2）系统部件少，有利于整车的轻量化； （3）较少的部件使得整体的能量传递效率高。 缺点： （1）燃料电池功率大、成本高； （2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了
很高的要求； （3）不能进行制动能量回收。
新能源汽车技术 第 5 页
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
该结构为一典型的串联式混合动力结构。 在该动力系统结构中，燃料电池和蓄电池一 起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转 化成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进； 在汽车制动时，驱动电机变成发电机，蓄电 池将储存回馈的能量。
5．整车布置
燃料电池汽车在整车布置上存在以下关键问 题：
➢ 燃料电池发动机及电机的相关布置 ➢ 动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置 ➢ 高压电安全系统的车身布置问题。
这些核心部件的布置，不仅要考虑布置 方案的优化及零部件性能实现的便利，还要 求相关方案必须考虑传统汽车不具备的安全 性问题。
燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图
超级电容 燃料电池系统
蓄电池
驱动电动机
传动系
4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容 联合驱动的FCEV
这种结构的优点相比燃料电池+蓄电池的结 构形式的优点更加明显，尤其是在部件效率， 动态特性，制动能量回馈等方面。而其缺点也 一样更加明显： （1）增加了超级电容，系统质量将可能增加； （2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的
新能源汽车技术 第 3 页
1．纯燃料电池驱动的FCEV
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源， 汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
燃料电池系统
驱动电动机
传动系
新能源汽车技术 第 4 页
1．纯燃料电池驱动的FCEV
优点：
（1）结构简单，便于实现系统控制和整体布置； （2）系统部件少，有利于整车的轻量化； （3）较少的部件使得整体的能量传递效率高。 缺点： （1）燃料电池功率大、成本高； （2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了
很高的要求； （3）不能进行制动能量回收。
新能源汽车技术 第 5 页
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
该结构为一典型的串联式混合动力结构。 在该动力系统结构中，燃料电池和蓄电池一 起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转 化成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进； 在汽车制动时，驱动电机变成发电机，蓄电 池将储存回馈的能量。
5．整车布置
燃料电池汽车在整车布置上存在以下关键问 题：
➢ 燃料电池发动机及电机的相关布置 ➢ 动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置 ➢ 高压电安全系统的车身布置问题。
这些核心部件的布置，不仅要考虑布置 方案的优化及零部件性能实现的便利，还要 求相关方案必须考虑传统汽车不具备的安全 性问题。
新能源汽车的动力系统组成
19
New Energy Vehicles
三、新能源汽车与传统内燃机汽车的不同 5、制动系统不同
内燃机汽车： ABS系统和制动真空助力系统，真空助力的真空源取自发动机运行后进气道内真
空度。停车后真空助力作用消失。涡轮增压发动机、缸内直喷发动机带真空泵或辅 助真空泵。少部分车型带能量回收系统。
纯电动汽车： ABS系统和制动真空助力系统，真空助力的真空源来自于12V直流电驱动的真空
9
New Energy Vehicles
（1）串联式混合动力系统
系统中动力电池和发动机通过发电机发出 的电能都通过逆变器输送给电动机，由电动机 驱动汽车行走。
总体结构比较简单，易于控制，只有电动 机的电力驱动系统，其特点更加趋近于纯电动 汽车，但在发动机—发电机—电动机驱动系统 中的热能—电能—机械能的能量转换过程中， 能量损失较大。一般常用于在大型混合动力客 车上。
串联式中驱动电机运转的电量主要来源于 发动机的工作，所以对其动力电池的性能要求 并不很高。
10
New Energy Vehicles
（2）并联式混合动力汽车（PHEV）
发动机和电动机通过不同的离合器来 驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电 动机单独驱动、或者发动机和电动机混合 共同驱动三种工作模式。此外当发动机提 供的功率大于车辆所需驱动功率时或者车 辆制动时，电动机变成发电机，给蓄电池 充电。
泵。在停车时真空助力也可起作用。
20
New Energy Vehicles
三、新能源汽车与传统内燃机汽车的不同 6、空调系统不同
内燃机汽车： 压缩机由发动机通过皮带驱动制冷； 热风由发动机冷却水的热量在散热器上散发，由热风电机风扇吹到车内。
纯电动汽车： 新能源汽车空调压缩机由高压直流电驱动电机，带动压缩机制冷； 热风由高压直流电通过PTC器件发热产生热量，由热风电机风扇吹到车内。
新能源汽车概述-文档资料
纯电动汽车
01
纯电动汽车图片展
纯电动汽车特点
优点
01
缺点
02
纯电动汽车优点
优点
01
• 技术相对简单成熟，只要有电力供 应的地方都能够充电。
纯电动汽车缺点
缺点
02
蓄电池单位重量储存的能量太少，还 因电动车的电池较贵，又没形成经济 规模，故购买价格较贵；至于使用成 本，有些试用结果比汽车贵，有些结 果仅为汽车的1/7~1/3，这主要取决 于电池的寿命及当地的油、电价格。
新能源汽车分类
01
纯电动汽车
02
混合动力汽车
03
燃料电池汽车
04
氢动力汽车
05
其他新能源汽车
混合动力汽车
02
混合动力汽车特点
优点
01
缺点采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃 机的最大功率，发动机相对较小（downsize）， 此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。由 于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电， 故其行程和普通汽车一样。 • 因为有了电池， 可以十分方便地回收下坡时的动 能。 • 在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动， 实现“零”排放。 • 有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、 取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。 • 可以利用现有的加油站加油，不必再投资。 • 可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、 过放，延长其使用寿命，降低成本。 • 整车由于多个动力源，可同时工作，整车的动力 性优良。
新能源汽车的发展
摇摆不定阶段（2019以前）
01
大力扶持发展阶段（2019-2019）
02
继续扶持、逐渐进入收获阶段（2019至今）
03
新能源汽车——电动汽车电机驱动系统
第7页
4.1.3 电动汽车对电动机的要求
➢(4) 电动机应能够在汽车减速时实现再生制动, 将能量回收并 反馈给蓄电池, 使得电动汽车具有最佳能量的利用率； (5) 电动机应可靠性好, 能够在较恶劣的环境下长期工作； (6) 电动机应体积小, 重量轻, 一般为工业用电动机的1/2~1/3； ➢(7) 电动机的结构要简单坚固, 适合批量生产, 便于使用和维 护； ➢(8) 价格便宜, 从而能够减少整体电动汽车的价格, 提高性价 比； ➢(9) 运行时噪声低, 减少污染。
第 26 页
4.3.2 无刷直流电动机结构与特点
➢(5) 再生制动效果好, 因无刷直流电动机转子具有很高的永久 磁场, 在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态, 给电 池充电, 同时起到电制动作用, 减轻机械刹车负担； ➢(6) 体积小、重量轻、比功率大, 可有效地减轻重量、节省空 间； ➢(7) 无机械换向器, 采用全封闭式结构, 防止尘土进入电动机 内部, 可靠性高； ➢(8) 控制系统比异步电动机简单。 ➢缺点是电动机本身比交流电动机复杂, 控制器比有刷直流电动 机复杂。
第6页
4.1.3 电动汽车对电动机的要求
➢电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动/停车、加速/减速 等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机 性能更高，基本要求如下: ➢ (1) 电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区， 要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的 要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电 动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求； ➢(2) 电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能 力强，加速性能好，使用寿命长的特点； ➢(3) 电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高 一次充电的续驶里程；
4.1.3 电动汽车对电动机的要求
➢(4) 电动机应能够在汽车减速时实现再生制动, 将能量回收并 反馈给蓄电池, 使得电动汽车具有最佳能量的利用率； (5) 电动机应可靠性好, 能够在较恶劣的环境下长期工作； (6) 电动机应体积小, 重量轻, 一般为工业用电动机的1/2~1/3； ➢(7) 电动机的结构要简单坚固, 适合批量生产, 便于使用和维 护； ➢(8) 价格便宜, 从而能够减少整体电动汽车的价格, 提高性价 比； ➢(9) 运行时噪声低, 减少污染。
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4.3.2 无刷直流电动机结构与特点
➢(5) 再生制动效果好, 因无刷直流电动机转子具有很高的永久 磁场, 在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态, 给电 池充电, 同时起到电制动作用, 减轻机械刹车负担； ➢(6) 体积小、重量轻、比功率大, 可有效地减轻重量、节省空 间； ➢(7) 无机械换向器, 采用全封闭式结构, 防止尘土进入电动机 内部, 可靠性高； ➢(8) 控制系统比异步电动机简单。 ➢缺点是电动机本身比交流电动机复杂, 控制器比有刷直流电动 机复杂。
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4.1.3 电动汽车对电动机的要求
➢电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动/停车、加速/减速 等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机 性能更高，基本要求如下: ➢ (1) 电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区， 要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的 要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电 动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求； ➢(2) 电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能 力强，加速性能好，使用寿命长的特点； ➢(3) 电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高 一次充电的续驶里程；