新能源汽车结构与原理武汉理工大学汽车工程学院QIN LingUnit 4 Structure & Theory for EV 4.1 What’s New EV?→Definition & Type4.2 Why to develop New Energy Vehicles?→Reason & Need4.3 What’s the future for New EV?→Current & Development4.1 Induction4.1 Induction 4.2 EV 传动系参数设计4.2 EV 传动系参数设计4.4 BMS for EV4.4 BMS for EV 4.3 EV 行驶里程4.3 EV 行驶里程4.5 EV 经济性评价指标及行驶能耗4.5 EV 经济性评价指标及行驶能耗4.6 EV 数据采集系统4.6 EV 数据采集系统Unit 4 Structure & Theory for EV4.7 EV 实例4.7 EV 实例4.1.1 EV 分类4.1.1 EV 分类4.1.2 EV 组成及原理4.1.2 EV 组成及原理4.1.4 EV 特点4.1.4 EV 特点4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1 Introduction4.1.5 EV 关键技术4.1.5 EV 关键技术4.1.1 电动汽车驱动原理的分类电动汽车（EV ）：主要以动力电池为能量源、全部或部分由电机驱动的汽车。
4.1 Instruction电动汽车纯电动汽车（EV ）燃料电池电动汽车（FCEV ）混合动力电动汽（HEV ）插电式（PHEV ）非插电式4.1 Instruction 4.1.1 电动汽车驱动原理的分类电动汽车与燃油汽车性能比较：4.1.1 EV 分类4.1.1 EV 分类4.1.2 EV 组成及原理4.1.2 EV 组成及原理4.1.4 EV 特点4.1.4 EV 特点4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1 Introduction4.1.5 EV 关键技术4.1.5 EV 关键技术4.1 Instruction 4.1.2 组成及原理典型EV组成款图4.1 Instruction 4.1.2 组成及原理三个子系统：1、电驱动子系统：电子控制器、功率转换器、电机、机械传动装置和驱动车轮。
2、能源子系统：主电源、能量管理系统和充电系统。
3、辅助控制子系统：具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。
4.1.2 组成及原理4.1 Instruction4.1.1 EV 分类4.1.1 EV 分类4.1.2 EV 组成及原理4.1.2 EV 组成及原理4.1.4 EV 特点4.1.4 EV 特点4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1 Introduction4.1.5 EV 关键技术4.1.5 EV 关键技术4.1 Instruction 4.1.3 EV驱动系统布置形式EV驱动系统布置方案4.1 Instruction4.1.3 EV驱动系统布置形式（1）最简单的电动汽车电驱动系统由驱动电机、离合器、齿轮箱和差速器组成C：离合器D：差速器GB：变速器M：驱动电机4.1 Instruction4.1.3 EV驱动系统布置形式（1）电动机轴与驱动轴相互垂直特点：提高EV的起动转矩，增加低速时EV的后备功率。
与传统燃油汽车驱动系统的布置方式一致，带有离合器和变速器4.1 Instruction4.1.3 EV驱动系统布置形式（2）整体驱动桥式特点：该方式对电动机要求高（具备较高的起动转矩和较大后备功率）(1)取消了离合器和变速器(2) 增加一组电动机和逆变器(3)继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置4.1 Instruction4.1.3 EV驱动系统布置形式（3）电动机轴与驱动轴相互平行特点：该传动方式对电动机有较高要求，大的起动转矩和后备功率。
同时，要求控制系统具有较高的控制精度和可靠性。
(1) 电动机转到驱动轴上(2) 直接由电动机实现变速和差速转换。
4.1 Instruction4.1.3 EV驱动系统布置形式（4）双电机整体驱动桥式特点：轮毂电机驱动车轮，提高了传动效率，对控制系统要求比较高，稳定性要求高。
(1) 电动机安装在驱动轮上(2) 电动机直接驱动车轮即，轮毂电机4.1.1 EV 分类4.1.1 EV 分类4.1.2 EV 组成及原理4.1.2 EV 组成及原理4.1.4 EV 特点4.1.4 EV 特点4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1 Introduction4.1.5 EV 关键技术4.1.5 EV 关键技术4.1.4 EV 特点4.1 Instruction无污染噪音低能效高多样化结构简单维修方便成本较高续航较短4.1.1 EV 分类4.1.1 EV 分类4.1.2 EV 组成及原理4.1.2 EV 组成及原理4.1.4 EV 特点4.1.4 EV 特点4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1.3 EV 驱动系统布置形式4.1 Introduction4.1.5 EV 关键技术4.1.5 EV 关键技术4.1 Instruction4.1.5 EV关键技术1. 电池技术电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。
车用电池的主要性能指标包括比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本等。
目标：比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池发展：到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。
第1 代是铅酸电池，第2 代是碱性电池，第3 代是以燃料电池为主的电池。
燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，是普通内燃机热效率的2～3 倍，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制阶段。
4.1 Instruction4.1.5 EV关键技术2. 电力驱动及其控制技术电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件。
目标：调速范围宽、转速高、起动转矩大、体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性发展：随着电动机及驱动系统的发展，控制系统趋于智能化和数字化。
变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术，都将被各自或综合应用于电动汽车的电动机控制系统。
4.1 Instruction4.1.5 EV关键技术3. 整车技术电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。
电动汽车需要全新车身结构，而决不仅仅是由电动驱动系统代替内燃机。
汽车的电动化要求对整个车身进行大范围的改进，因为电动驱动组件对结构空间有全新的要求。
目标：轻量化、网络化发展：对于电动汽车而言，轻质结构设计意义重大。
因为除电池电量外，汽车重量也是行驶距离的一个限制性因素。
车辆越轻，允许装备的电池也越多，行驶距离便越远。
除可增加行驶距离外，车辆重量较轻时，车辆的性能明显增强。
因为较轻的车辆加速更快，行驶弯道更敏捷，制动时间也更短。
例如宝马电动汽车车身部分几乎都是由碳纤维制成的，只有承担碰撞吸能和承载动力系统的底部结构，才使用铝合金材料。
碳纤维比铝轻30%，比钢减轻50%，这样的车身结构不仅强度较高，更重要的是车身自重可以减轻许多。
4.1 Instruction4.1.5 EV关键技术4. 能量管理技术能量管理系统是电动汽车的智能核心，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。
电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。
目标：SOC精确估算4.1 Induction4.1 Induction 4.2 EV 传动系参数设计4.2 EV 传动系参数设计4.4 BMS for EV4.4 BMS for EV 4.3 EV 行驶里程4.3 EV 行驶里程4.5 EV 经济性评价指标及行驶能耗4.5 EV 经济性评价指标及行驶能耗4.6 EV 数据采集系统4.6 EV 数据采集系统Unit 4 Structure & Theory for EV4.7 EV 实例4.7 EV 实例4.2.1 电动机参数设计4.2.1 电动机参数设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.4 设计实例4.2.4 设计实例4.2.3 电池组容量设计4.2.3 电池组容量设计4.2 EV 传动系设计4.2.5 性能仿真4.2.5 性能仿真4.2.1 电动机参数设计4.2 EV传动系参数设计电动机功率最大功率额定功率minmax优势：电动汽车后备功率越多，加速和爬坡性能越好劣势：电动机体积和质量迅速增加，且不能有效工作在峰值功率，致使电动机效率下降4.2 EV传动系参数设计4.2.1 电动机参数设计最高行驶车速爬坡度车载发动机功率加速性能额定功率最大功率4.2.1电动机参数设计4.2 EV传动系参数设计Step1：最高行驶车速Step2：爬坡度Step3：加速性能电动机额定功率电动机最大功率4.2.1 电动机参数设计4.2.1 电动机参数设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.4 设计实例4.2.4 设计实例4.2.3 电池组容量设计4.2.3 电池组容量设计4.2 EV 传动系设计4.2.5 性能仿真4.2.5 性能仿真4.2.2 传动系传动比设计4.2 EV 传动系参数设计电动机最高转速+最高行驶车速传动系速比的上限i 0为主减速器的传动比；i g 为变速器的传动比最高转速下传动系速比的下限F umax 为最高车速对应的行驶阻力；T umax 为电动机最高足转速对应的输出转矩最大输出转矩+最大爬坡传动系速比的下限F imax 为最大爬坡对应的行驶阻力T max 为电动机最大输出转矩最大值确定了传动系数比的下限4.2.1 电动机参数设计4.2.1 电动机参数设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.4 设计实例4.2.4 设计实例4.2.3 电池组容量设计4.2.3 电池组容量设计4.2 EV 传动系设计4.2.5 性能仿真4.2.5 性能仿真4.2.3 电池容量设计4.2 EV 传动系参数设计车载最大功率选择电池组数目Ƞe 为电动机的工作效率；Ƞec 为电动机控制器的工作效率N 为单个电池组所包含的电池的数量续驶里程选择电池组的数量L 为行驶里程；W 为电动车行驶1km 所消耗的能量（KW ）；为单个Cs 电池的容量（Ah ）；Vs 为单个电池的电压最大值确定电池组组数4.2.1 电动机参数设计4.2.1 电动机参数设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.2 传动系传动比设计4.2.4 设计实例4.2.4 设计实例4.2.3 电池组容量设计4.2.3 电池组容量设计4.2 EV 传动系设计4.2.5 性能仿真4.2.5 性能仿真4.2.4 设计实例4.2 EV 传动系参数设计如何确定EV 参数车载电动机车载电池组传动系等参数确定动力性行驶里程稳定性安全性成本舒适性可靠性4.2 EV传动系参数设计4.2.4 设计实例设计一款EV时必须考虑的参数4.2.4 设计实例4.2 EV传动系参数设计举例：如果确定一款EV 的主要技术参数如下表所示4.2.4 设计实例4.2 EV 传动系参数设计举例：（1）确定车载电动机功率按照前面的公式套入相应的参数可得：P emax =78kW EV 所用的电动机具有较大的过载能力，最大功率可达额定功率的3-5倍，因此，按照匀速模式选择的电动机功率完全能够满足加速模式下动力性要求。