第十章电动汽车与混合动力汽车技术课件.ppt
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- 第十 电动汽车 混合 动力 汽车技术 课件
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1、2 二、电动汽车的结构原理二、电动汽车的结构原理 电动汽车由车载电源(电池和充电器等)、电动汽车由车载电源(电池和充电器等)、驱动电机及控制器、车体(底盘和车身等)驱动电机及控制器、车体(底盘和车身等)三部分组成。三部分组成。由蓄电池输出电能(电流)通过控制器驱由蓄电池输出电能(电流)通过控制器驱动电机运转,电机输出的转矩经传动系统动电机运转,电机输出的转矩经传动系统带动车轮旋转。带动车轮旋转。首页返回章返回节3 电动汽车的基本骨架应具备以下几点:电动汽车的基本骨架应具备以下几点:1 1)为了确保行驶安全性,提高维护保养性,)为了确保行驶安全性,提高维护保养性,采用低重心和免维护一体型蓄电池,
2、并将采用低重心和免维护一体型蓄电池,并将其放在车身后部的车厢地板下。其放在车身后部的车厢地板下。2 2)为减轻车架质量,提高刚度,将大断面)为减轻车架质量,提高刚度,将大断面主车架设计成纵直车架。主车架设计成纵直车架。3 3)为了确保车厢内部具有最大限度的乘员)为了确保车厢内部具有最大限度的乘员空间,最大限度地紧缩机械空间而采取将空间,最大限度地紧缩机械空间而采取将乘员空间与驱动系统动力源等完全分开的乘员空间与驱动系统动力源等完全分开的处置,将电动机、高压电气系统集中配置处置,将电动机、高压电气系统集中配置在车身前部。在车身前部。首页返回章返回节4 1.1.电动机电动机 直流电机和交流电机两大
3、类。直流电机和交流电机两大类。直流电机不需离合器、变速器,起步加速直流电机不需离合器、变速器,起步加速牵引力大,控制系统较简单,成本低,但牵引力大,控制系统较简单,成本低,但需电刷和换向器,体积大、重量大。需电刷和换向器,体积大、重量大。交流电机(包括异步、同步、开关磁阻)交流电机(包括异步、同步、开关磁阻)体积小、质量轻、效率高、免维护、调速体积小、质量轻、效率高、免维护、调速范围宽。范围宽。首页返回章返回节5 2.2.控制系统控制系统 控制车辆各类工况下的行驶速度、加速度控制车辆各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。和能源转换情况。包括电动机驱动器、控制器及各种传感器,包括电动机驱动
4、器、控制器及各种传感器,其中最关键的是电动机逆变器。其中最关键的是电动机逆变器。首页返回章返回节6 3.3.管理、监控系统管理、监控系统 管理系统包括能源、安全管理系统。管理系统包括能源、安全管理系统。能源管理系统包括车载充电器、行车时能能源管理系统包括车载充电器、行车时能源分配、能源再生。源分配、能源再生。安全管理系统包括各类信号检测及防误装安全管理系统包括各类信号检测及防误装置等。置等。首页返回章返回节7 监控系统包括:监控系统包括:1 1)驾驶员信息中心()驾驶员信息中心(DICDIC)汽车的各种参数显示,电池电量指示,放汽车的各种参数显示,电池电量指示,放电情况监视及报警,车速、自动防
5、抱、制电情况监视及报警,车速、自动防抱、制动能量自动回收和电差速等。动能量自动回收和电差速等。2 2)车辆电子装置中心()车辆电子装置中心(VECVEC)对动力对动力-驱动系统监控,平稳调速,换挡提驱动系统监控,平稳调速,换挡提示,车灯监视,悬架控制,汽车电话等。示,车灯监视,悬架控制,汽车电话等。首页返回章返回节8 三、电动汽车的总体布置三、电动汽车的总体布置 1.传统的驱动模式传统的驱动模式 1)电机替代发动机。)电机替代发动机。2)离合器、变速器、传动轴和驱动桥等。)离合器、变速器、传动轴和驱动桥等。3)电机前置、驱动桥前置;电机前置、驱)电机前置、驱动桥前置;电机前置、驱动桥后置等。动
6、桥后置等。4)结构复杂,效率低,不能充分发挥电机)结构复杂,效率低,不能充分发挥电机的性能。的性能。首页返回章返回节9 2.2.电动机电动机-驱动桥组合式驱动系统驱动桥组合式驱动系统 1 1)在电机端盖处装置变速齿轮、差速器等)在电机端盖处装置变速齿轮、差速器等驱动总成,形成电机驱动总成,形成电机-驱动桥组合式驱动系驱动桥组合式驱动系统。统。2 2)电机前置、驱动桥前置;电机后置、驱电机前置、驱动桥前置;电机后置、驱动桥后置等。动桥后置等。3)传动机构紧凑,传动效率较高,安装方)传动机构紧凑,传动效率较高,安装方便。便。首页返回章返回节10 3.3.电动机电动机-驱动桥整体式驱动系统驱动桥整体
7、式驱动系统 1 1)在电机端盖处装置变速齿轮、差速器等)在电机端盖处装置变速齿轮、差速器等驱动总成,电动机有一个空心轴,有一个驱动总成,电动机有一个空心轴,有一个驱动桥的半轴从电动机空心轴中通过。驱动桥的半轴从电动机空心轴中通过。2 2)电机前置、驱动桥前置;电机后置、驱)电机前置、驱动桥前置;电机后置、驱动桥后置等。动桥后置等。3 3)传动机构紧凑,传动效率较高,可作为)传动机构紧凑,传动效率较高,可作为驱动桥布置在车架下面。驱动桥布置在车架下面。首页返回章返回节11 4.4.轮毂电动机分散驱动系统轮毂电动机分散驱动系统 1 1)电动机装在轮毂中,有)电动机装在轮毂中,有4 42 2和和4
8、44 4两种两种布置方式,各个车轮之间的同步转动或差布置方式,各个车轮之间的同步转动或差速转动由中央控制器的计算机系统控制。速转动由中央控制器的计算机系统控制。2 2)4 42 2布置方式有双前轮驱动模式和双后布置方式有双前轮驱动模式和双后轮驱动模式。轮驱动模式。3 3)能腾出大量有效空间,便于总体布置。)能腾出大量有效空间,便于总体布置。首页返回章返回节12 一、电动汽车驱动系统的基本构成一、电动汽车驱动系统的基本构成 1.驱动系统的构成驱动系统的构成 电动汽车驱动系统由牵引电机、控制系统电动汽车驱动系统由牵引电机、控制系统(包括电机驱动器、控制器和各种传感(包括电机驱动器、控制器和各种传感
9、器),机械减速及传动装置、车轮等构成。器),机械减速及传动装置、车轮等构成。首页返回章返回节13 2.2.驱动系统的类型驱动系统的类型 按驱动电机类型分类按驱动电机类型分类 1 1)直流驱动系统)直流驱动系统 直流电机控制系统较简单,效率较高、成直流电机控制系统较简单,效率较高、成本低、技术成熟,但需电刷和换向器,体本低、技术成熟,但需电刷和换向器,体积大、重量大。积大、重量大。首页返回章返回节14 2 2)交流驱动系统)交流驱动系统 3 3)永磁同步电动机交流驱动系统)永磁同步电动机交流驱动系统 4 4)开关磁阻电动机驱动系统)开关磁阻电动机驱动系统 欧美多用交流感应电动机,日本多用直流欧美
10、多用交流感应电动机,日本多用直流电动机。电动机。交流感应电动机更有前途。交流感应电动机更有前途。二、电动汽车驱动控制技术二、电动汽车驱动控制技术 希望能利用调整电动机磁通来保证电动机希望能利用调整电动机磁通来保证电动机完成特定的运行,但需考虑电动机的工作完成特定的运行,但需考虑电动机的工作效率。效率。首页返回章返回节15 1.自控式同步电动机变频调速系统自控式同步电动机变频调速系统 能从根本上消除同步电动机转子振荡和失能从根本上消除同步电动机转子振荡和失步的隐患。因为给同步电动机定子供电的步的隐患。因为给同步电动机定子供电的变频装置的输出频率受转子位置检测器的变频装置的输出频率受转子位置检测器
11、的控制,即定子旋转磁场的转速和转子旋转控制,即定子旋转磁场的转速和转子旋转的转速相等,始终保持同步,不会由于负的转速相等,始终保持同步,不会由于负载冲击造成失步现象。载冲击造成失步现象。首页返回章返回节16 2.2.直接转矩控制技术直接转矩控制技术 用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩。采用系下计算与控制交流电动机的转矩。采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节定子磁场定向,借助于离散的两点式调节产生信号,直接对逆变器的开关状态进行产生信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。最佳控制,以获得转矩的高动态
12、性能。3.3.感应电动机矢量变换控制系统感应电动机矢量变换控制系统首页返回章返回节17 三、电动汽车的能量管理与再生控制技术三、电动汽车的能量管理与再生控制技术 1.能量管理系统能量管理系统 协调各功能部分工作,使有限的能量源最协调各功能部分工作,使有限的能量源最大限度得到利用。大限度得到利用。首页返回章返回节18 2.能量再生控制系统能量再生控制系统 电动机由于自身及其所带负载的惯性作用,电动机由于自身及其所带负载的惯性作用,切断电源后,不可能立即停止运转切断电源后,不可能立即停止运转可可利用的剩余能源。利用的剩余能源。电动机制动方法:机械制动和电气制动。电动机制动方法:机械制动和电气制动。
13、电气制动又有反接制动、能耗制动和再生电气制动又有反接制动、能耗制动和再生发电制动。发电制动。在机械制动时,将电机的状态由控制系统在机械制动时,将电机的状态由控制系统改变为发电状态,在机械制动的同时,将改变为发电状态,在机械制动的同时,将能量的一部分转换为电池能量,减少机械能量的一部分转换为电池能量,减少机械制动系统的能量消耗。制动系统的能量消耗。首页返回章返回节19 车用电机的发展趋势如下:车用电机的发展趋势如下:(1)(1)电机本体永磁化:永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高电机本体永磁化:永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源,因效率、
14、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源,因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。(2)(2)电机控制数字化:专用芯片及数字信号处理器的出现,促进了电机控制数字化:专用芯片及数字信号处理器的出现,促进了电机控制器的数字化,提高了电机系统的控制精度,有效减小了电机控制器的数字化,提高了电机系统的控制精度,有效减小了系统体积。系统体积。(3)(3)电机系统集成化:通过机电集成(电机与发动机集成或电机与电机系统集成化:通过机电集成(电机与发动机集成或电机与变速箱集成)和控制器集成,有利于减小驱动系统的重量和体积,变速箱集成)和控制器
15、集成,有利于减小驱动系统的重量和体积,可有效降低系统制造成本。可有效降低系统制造成本。20第三节第三节 混合动力汽车混合动力汽车 一、混合动力汽车的特点一、混合动力汽车的特点 二、混合动力汽车的类型二、混合动力汽车的类型21 一、混合动力汽车的特点一、混合动力汽车的特点 同时拥有燃油驱动系统和电驱动系统。同时拥有燃油驱动系统和电驱动系统。低排放、低噪声、省油,有一定的续驶里低排放、低噪声、省油,有一定的续驶里程。程。二、混合动力汽车的类型二、混合动力汽车的类型 1.串联式混合动力系统串联式混合动力系统 发动机带动发电机,电能在控制器的调节发动机带动发电机,电能在控制器的调节下带动电动机运转以驱
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