第一章緒論01020304目錄CONTENTS關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢總結(jié)展望發(fā)展歷程01新能源汽車發(fā)展歷程發(fā)展歷程02040301純電動(dòng)1834年，美國人托馬斯·達(dá)文波特制造出第一輛直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車。1873年，英國人羅伯特·戴維森制造出世界上最早的可供實(shí)用的純電動(dòng)汽車，采用一次電池作為動(dòng)力源。19世紀(jì)末到20世紀(jì)20年代是純電動(dòng)汽車發(fā)展的第一個(gè)黃金期，因內(nèi)燃機(jī)技術(shù)落后，純電動(dòng)汽車性能更優(yōu)，得到普遍認(rèn)可。如1896-1920年，美國iker公司生產(chǎn)了很多類型的純電動(dòng)汽車。起源20世紀(jì)80年代，環(huán)境問題讓純電動(dòng)汽車再獲生機(jī)。1990年，通用、寶馬等公司發(fā)布多款純電動(dòng)概念車。進(jìn)入21世紀(jì)，技術(shù)進(jìn)步使純電動(dòng)汽車快速發(fā)展，如特斯拉推出多款高性能車型。20世紀(jì)20年代，純電動(dòng)汽車發(fā)展進(jìn)入瓶頸期，因蓄電池技術(shù)和降低制造成本方面無明顯進(jìn)步，而內(nèi)燃機(jī)技術(shù)提升，純電動(dòng)汽車基本從歐美市場消失。發(fā)展復(fù)興瓶頸1894年出現(xiàn)第一輛混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的原型車。1899年，法國展出兩款混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。1905年，工程師亨利·派珀申請(qǐng)第一個(gè)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車專利。目前，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是節(jié)能與新能源汽車的典型代表，但因使用內(nèi)燃機(jī)，不能零排放，不是長期發(fā)展目標(biāo)。插電式混合動(dòng)力汽車未來還將發(fā)展。發(fā)展1997年，豐田發(fā)布第一代普銳斯，是世界上首款真正實(shí)現(xiàn)市場化量產(chǎn)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。2004年，第二代普銳斯大幅減少油耗和廢氣排放?；旌蟿?dòng)力起源代表車型現(xiàn)狀與前景1914年出現(xiàn)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。1915年，美國OwenMagnetic公司展示并量產(chǎn)混合動(dòng)力車型。20世紀(jì)90年代，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車再次受關(guān)注，技術(shù)進(jìn)步，保有量接近1500萬輛。03020401燃料電池2005年之后，燃料電池作為車用動(dòng)力源獲認(rèn)可，各大公司進(jìn)入工程化技術(shù)攻關(guān)階段，解決功率密度、耐久性等問題，并開展示范運(yùn)營。概念驗(yàn)證早期探索20世紀(jì)90年代后，各大跨國汽車公司開展氫燃料電池汽車的概念設(shè)計(jì)和原理性驗(yàn)證，推出很多型號(hào)的概念車，如戴姆勒-克萊斯勒、豐田等公司的相關(guān)車型。商業(yè)化進(jìn)展2014-2016年，現(xiàn)代、豐田、本田等公司推出燃料電池乘用車并銷售。燃料電池城市客車動(dòng)力性與燃油車相當(dāng)，續(xù)駛里程適中。20世紀(jì)80年代以前，就有以燃料電池為汽車動(dòng)力源的創(chuàng)新探索，但技術(shù)未成熟，無法商業(yè)化。如1959年，美國公司開發(fā)農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)；1966年，通用開發(fā)氫燃料電池廂式貨車。工程攻關(guān)純電動(dòng)發(fā)展對(duì)比燃料電池電動(dòng)汽車能量轉(zhuǎn)換效率高，可零排放，但技術(shù)成本高，基礎(chǔ)設(shè)施不完善。目前處于技術(shù)攻關(guān)和示范運(yùn)營階段，逐步商業(yè)化。純電動(dòng)汽車環(huán)保，能源可來源于多種方式，但電池容量、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、快速充電等問題制約其發(fā)展。目前技術(shù)發(fā)展快，但短期內(nèi)仍有難題待解決。燃料電池混合動(dòng)力混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)相對(duì)成熟，是向純電動(dòng)汽車的過渡，但不能實(shí)現(xiàn)零排放，仍消耗石油。目前產(chǎn)業(yè)化率較高，插電式混合動(dòng)力汽車有發(fā)展前景新能源汽車可減少尾氣排放，降低空氣污染，緩解溫室效應(yīng)。純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車能實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)改善環(huán)境質(zhì)量有重要意義。新能源汽車的普及可改善交通擁堵狀況，提高出行效率。同時(shí)，推動(dòng)了智能交通和綠色出行理念的發(fā)展，提升了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展能力。環(huán)境意義發(fā)展意義能源意義社會(huì)意義產(chǎn)業(yè)意義新能源汽車可減少對(duì)石油資源的依賴，提高能源利用效率。電能可來源于多種可再生能源，使能源供應(yīng)更加多元化。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了電池、電機(jī)、電控等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，創(chuàng)造了大量就業(yè)機(jī)會(huì)。02新能源汽車核心技術(shù)解析關(guān)鍵技術(shù)電池管理系統(tǒng)可提高電池利用效率，防止過度充放電，延長壽命。需解決電池組參數(shù)差異、電量估算等問題，實(shí)現(xiàn)電池的高效管理和安全使用。單體電池性能影響電池組性能，要求各電池單體在容量、內(nèi)阻等方面高度一致。電動(dòng)汽車對(duì)電池比能量、能量密度等有高要求，需提高單體電池性能，如鉛酸、鎳氫、鋰電池等各有優(yōu)缺點(diǎn)?；厥绽秒姵毓芾黼姵丶夹g(shù)單體電池廢舊動(dòng)力電池回收利用影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。鉛酸、鎳氫、鋰離子電池有不同回收方法，如濕法冶煉、火法回收等，但目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化回收實(shí)例較少。0102驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)控制電動(dòng)汽車常用直流、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流電機(jī)調(diào)速方便但有易損件；交流電機(jī)效率高、免維護(hù)。永磁電機(jī)功率密度高，開關(guān)磁阻電機(jī)適合特殊工況。電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)寬調(diào)速、寬力矩和高效率。直流、交流、永磁、開關(guān)磁阻電機(jī)有不同控制方式，如斬波器、矢量控制、PWM斬波等。50%15%35%鉛酸電池鋰電池比能量、能量密度和比功率高，循環(huán)壽命長。但成本較高，常見類型有鋰離子電池等，是電動(dòng)汽車常用電池。電池類型對(duì)比鉛酸蓄電池可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜，比功率基本能滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力性要求。但比能量低、使用壽命短，限制了其在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。鋰電池鎳氫電池鎳氫蓄電池比能量和使用壽命高，不含重金屬污染。但初期購置成本高，目前尚未大批量生產(chǎn)。鋰離子電池回收主要是物理和化學(xué)方法組合，物理方法預(yù)處理，化學(xué)方法提取有價(jià)金屬，目前多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化實(shí)例少。廢舊鉛酸蓄電池回收先進(jìn)方法是濕法冶煉（電解法），可將鉛化合物還原成金屬鉛，分離效果好，適合大規(guī)?；厥眨a(chǎn)生不含鉛的廢水。鎳氫電池回收鉛酸電池回收鎳氫電池回收有火法、濕法和合金再生技術(shù)。火法回收獲Ni-Fe合金，濕法回收分離金屬，合金再生技術(shù)直接再生合金粉。電池回收方法鋰離子電池回收驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)比開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單可靠、效率高，適合頻繁正反轉(zhuǎn)和沖擊負(fù)載。但振動(dòng)大、噪聲大，用于特殊工況電動(dòng)汽車。交流感應(yīng)電機(jī)效率高、免維護(hù)、可靠性高、易冷卻、壽命長。但控制較復(fù)雜，是多數(shù)電動(dòng)汽車常用電機(jī)。交流感應(yīng)電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)永磁電機(jī)永磁電機(jī)功率密度高、效率高、體積小、重量輕、無需維護(hù)。但成本較高，適用于高性能電動(dòng)汽車。直流電機(jī)直流電機(jī)機(jī)械特性好，調(diào)速方便且性能好，控制簡單、效率高、成本低。但有易損件，需定期維護(hù)，常用于早期電動(dòng)汽車。直流電機(jī)采用斬波器控制，控制簡單，調(diào)節(jié)方便，能實(shí)現(xiàn)較好的調(diào)速性能。開關(guān)磁阻電機(jī)通過位置檢測器控制，控制裝置簡單，但轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大。永磁無刷同步電機(jī)控制交流感應(yīng)電機(jī)需矢量控制，可實(shí)現(xiàn)良好調(diào)速性能，但控制復(fù)雜，需高性能微處理器和復(fù)雜軟件。永磁無刷同步電機(jī)常用PWM斬波控制IGBT逆變器，可改善轉(zhuǎn)矩控制，減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。直流電機(jī)控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制電機(jī)控制技術(shù)交流感應(yīng)電機(jī)控制電池技術(shù)發(fā)展技術(shù)體系目前動(dòng)力電池分磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鐵鋰三大體系。錳酸鐵鋰和磷酸鐵鋰電池穩(wěn)定可靠、價(jià)格低，常用于電動(dòng)客車。近些年，中國動(dòng)力電池需求量爆發(fā)式增長，2019年裝機(jī)量達(dá)62.37GW·h，同比增長9.5%，反映了新能源汽車市場的快速發(fā)展。動(dòng)力電池技術(shù)路線趨勢為磷酸鐵鋰→三元鋰→固態(tài)電池。固態(tài)電池能量密度高、安全性好，是未來發(fā)展方向。需求增長發(fā)展趨勢010302技術(shù)類型發(fā)展瓶頸無線充電技術(shù)面臨成本高、充電標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、充電效率和距離受限等多維度瓶頸，阻礙其發(fā)展?，F(xiàn)存無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有AirFuel與Qi，未來充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將統(tǒng)一化。主流無線充電技術(shù)為磁共振與磁感應(yīng)。高通和WiTricity采用技術(shù)授權(quán)模式，其余企業(yè)銷售配套設(shè)備。無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀03新能源汽車未來走向發(fā)展趨勢020103產(chǎn)業(yè)趨勢國內(nèi)方向美、法、日等國已進(jìn)入電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化、商品化階段，擴(kuò)大電動(dòng)汽車比例。我國也將電動(dòng)汽車研發(fā)放重要位置，規(guī)劃明確不同階段的發(fā)展目標(biāo)。車型趨勢純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車是未來發(fā)展方向，插電式混合動(dòng)力汽車中期仍會(huì)發(fā)展，普通混合動(dòng)力汽車是節(jié)能減排型，非長期目標(biāo)。全球格局我國以純電動(dòng)汽車為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型主要戰(zhàn)略趨向，重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)、插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化，繼續(xù)研究燃料電池技術(shù)。無線充電驅(qū)動(dòng)電機(jī)電池管理系統(tǒng)向高度集成化發(fā)展，均衡技術(shù)朝大電流、高效率方向，SOC估算需提高精度和校正能力。電池管理驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝高度集成化、數(shù)字化發(fā)展，功率和功率密度提高，回饋制動(dòng)效率和運(yùn)行轉(zhuǎn)速提升，讓電動(dòng)汽車更節(jié)能、續(xù)航更長。動(dòng)力電池技術(shù)從磷酸鐵鋰、三元鋰向固態(tài)電池發(fā)展，固態(tài)電池能量密度高、安全性好，是未來趨勢。無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將統(tǒng)一，但面臨成本高、效率低、距離受限等問題，需突破瓶頸才能廣泛應(yīng)用。動(dòng)力電池技術(shù)趨勢020103消費(fèi)者對(duì)新能源汽車?yán)m(xù)航里程、安全性、智能化等要求提高，推動(dòng)企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平。市場趨勢消費(fèi)趨勢競爭格局需求增長隨著環(huán)保意識(shí)提高和政策支持，新能源汽車市場需求持續(xù)增長。2019年中國動(dòng)力電池裝機(jī)量增長，反映市場潛力大。各大汽車公司紛紛布局新能源汽車領(lǐng)域，市場競爭激烈。特斯拉、比亞迪、豐田等品牌在技術(shù)、市場份額等方面競爭。010302我國出臺(tái)新能源汽車補(bǔ)貼政策，如深圳購E6純電動(dòng)車、F3DM混合動(dòng)力汽車可獲補(bǔ)貼，推動(dòng)了新能源汽車的普及?！豆?jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2012-2020）》明確發(fā)展方向，以純電驅(qū)動(dòng)為轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略取向，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國家制定新能源汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量、安全等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，如電池回收利用相關(guān)規(guī)定。政策趨勢產(chǎn)業(yè)規(guī)劃補(bǔ)貼政策標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)基礎(chǔ)設(shè)施充電樁、換電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，影響新能源汽車使用便利性和推廣，需加大建設(shè)力度。發(fā)展挑戰(zhàn)技術(shù)瓶頸市場競爭政策調(diào)整可能影響新能源汽車市場發(fā)展，如補(bǔ)貼退坡、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)變化等，企業(yè)需應(yīng)對(duì)政策不確定性。政策不確定性純電動(dòng)汽車電池容量、充電速度，燃料電池汽車成本、基礎(chǔ)設(shè)施等技術(shù)難題待解決，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新能源汽車市場競爭激烈，企業(yè)需在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量、成本控制等方面提升競爭力，否則易被淘汰。04新能源汽車發(fā)展總結(jié)與未來展望總結(jié)展望技術(shù)突破國家出臺(tái)補(bǔ)貼、規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)等政策，支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)企業(yè)加大研發(fā)投入，促進(jìn)市場推廣。產(chǎn)業(yè)成果在電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵技術(shù)上有突破，如動(dòng)力電池能量密度提高，驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能提升，推動(dòng)了新能源汽車發(fā)展。新能源汽車產(chǎn)業(yè)取得顯著成果，純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池汽車技術(shù)進(jìn)步，市場規(guī)模擴(kuò)大，部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。政策支持發(fā)展總結(jié)213產(chǎn)業(yè)融合技術(shù)創(chuàng)新擴(kuò)大新能源汽車市場份額，滿足消費(fèi)者需求，開拓國際市場，提升產(chǎn)業(yè)全球影響力。加強(qiáng)新能源汽車與智能交通、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)融合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。市場拓展持續(xù)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、無線充電等技術(shù)創(chuàng)新，突破瓶頸，提高新能源汽車性能和競爭力。未來展望END第二章基本結(jié)構(gòu)與工作原理010203目錄CONTENTS混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)原理燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理01純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)原理純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)，即主能源子系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。車載充電設(shè)備用于向主電源充電，電源為工業(yè)或民用電力電網(wǎng)的電源插座。應(yīng)具有變壓、調(diào)壓、整流、濾波等基本功作。功能完備的還接受能量管理系統(tǒng)控制，可自動(dòng)進(jìn)行充電方式選擇，充電終了判別、自動(dòng)停止充電控制、充電異常判別和自動(dòng)停充保護(hù)控制等。主電源是純電動(dòng)汽車的能量來源，通過功率轉(zhuǎn)換器向電動(dòng)機(jī)提供電能，也是能量管理系統(tǒng)和整車電子控制系統(tǒng)的電源。目前通常采用鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池。有些配備超級(jí)電容或飛輪電池等輔助蓄能裝置，以提高瞬時(shí)供電能力和能量回饋效率。純電動(dòng)汽車主能源子系統(tǒng)主電源充電單元能量管理系統(tǒng)主要作用是對(duì)蓄電池進(jìn)行監(jiān)測與管理，包括對(duì)蓄電池SOC、電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測和存電量顯示、終止放電顯示與報(bào)警，能量回饋控制、充放電控制等。對(duì)于配備輔助蓄能裝置的純電動(dòng)汽車，還具有能量協(xié)調(diào)控制功能。主能源子系統(tǒng)構(gòu)成純電動(dòng)汽車的主能源子系統(tǒng)包括主電源和能量管理系統(tǒng)，帶有車載充電設(shè)備的純電動(dòng)汽車還應(yīng)包括充電單元。電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由整車控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車輪等部分組成，其中機(jī)械傳動(dòng)裝置因純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型不同而差別較大。整車控制器根據(jù)從制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器中功率開關(guān)的通斷，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。同時(shí)，整車控制器通過對(duì)能量管理系統(tǒng)和功率轉(zhuǎn)換器的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)能量回饋控制和能量匹配控制。功率轉(zhuǎn)換器的主要功能是控制電動(dòng)機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)工況時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)在控制器輸出的控制信號(hào)觸發(fā)下適時(shí)地通斷，以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；當(dāng)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器使功率流的方向反向，以使電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將再生制動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并被主電源吸收。電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)輔助動(dòng)力源用于向電動(dòng)汽車上的電器和電子控制裝置提供電力。輔助動(dòng)力源通常配備DC/DC功率轉(zhuǎn)換器，以便將主電源的電壓轉(zhuǎn)換為車載用電設(shè)備所需的電壓。輔助控制子系統(tǒng)包括輔助動(dòng)力源和車載用電設(shè)備兩部分。車載用電設(shè)備輔助控制子系統(tǒng)構(gòu)成車載用電設(shè)備除了照明、信號(hào)、儀表等汽車必須裝備的電器外，還包括刮水器、電動(dòng)車窗、電動(dòng)門鎖、收放機(jī)等輔助電器。現(xiàn)在的純電動(dòng)汽車的安全性和舒適性能與燃油汽車相媲美，因此，汽車空調(diào)裝置、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)裝置等也構(gòu)成了車載用電設(shè)備的一部分。輔助控制子系統(tǒng)輔助動(dòng)力源從傳統(tǒng)燃油車轉(zhuǎn)到純電動(dòng)汽車的維修，其實(shí)并沒有多大的不同與困難，唯一要關(guān)注的就是高壓安全問題及高壓系統(tǒng)與部件的維修診斷技術(shù)。高壓電如果操作不當(dāng)就會(huì)危及接觸者的生命，只要遵守“用正確的工具和正確的方法去做正確的事情”的原則，維修新能源汽車的安全問題也將不再是問題。新能源汽車的高電壓系統(tǒng)集中在車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)與暖風(fēng)系統(tǒng)，12V電源系統(tǒng)以及帶有插電功能的充電系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油車的最大區(qū)別在于動(dòng)力部分、高壓部分（新增）、輔助部分三部分純電動(dòng)汽車的高壓系統(tǒng)02040301新能源汽車電池包一般安裝在汽車底部或者后尾箱內(nèi)，用許的小電池（也叫單體）通過串聯(lián)和并聯(lián)來提高電壓和電流，從而為新能源汽車提供動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)車輛行駛。動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池箱及輔助元器件等四部分組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)總成主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成和單速變速器總成組成。其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)責(zé)車輛動(dòng)力的產(chǎn)生，單速變速器則將產(chǎn)生的動(dòng)力輸送至驅(qū)動(dòng)輪，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)動(dòng)。單速變速器其實(shí)就是一個(gè)減速器，介于驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)半軸之間。將動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)半軸上的同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)左右驅(qū)動(dòng)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，保證車輛平穩(wěn)運(yùn)行?？刂苿?dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。高壓電控總成集成雙向交流逆變式電機(jī)控制器模塊、車載充電器模塊、DC-DC變換器模塊、高壓配電模塊于一體，安裝在機(jī)艙處車身大梁上。電機(jī)控制器新能源汽車主要部件介紹高壓電控總成動(dòng)力電池312DC/DC系統(tǒng)高壓配電箱DC/DC變換器安裝于前機(jī)艙位置，其主要功能是在車輛起動(dòng)后將動(dòng)力電池輸入的高壓電轉(zhuǎn)變成低壓12V向蓄電池充電，以保證行車時(shí)低壓用電設(shè)備正常工作。冷卻循環(huán)系統(tǒng)為保證高壓電控總成能在正常溫度下工作，采用水冷方式進(jìn)行降溫，故在該總成上設(shè)有進(jìn)/出水口。高壓電控總成相關(guān)系統(tǒng)介紹高壓配電箱（HighVoltageDistributionAssy）簡稱HVDB，是新能源汽車整車高壓電源分配、控制與保護(hù)裝置。將電池包的高壓直流電分配給整車高壓電器使用，其上游是電池包，下游包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、DC/DC變換器總成、電加熱器PTC、電動(dòng)壓縮機(jī)、漏電傳感器；也將車載充電器的高壓直流電分配給電池包。電動(dòng)壓縮機(jī)車載充電機(jī)空調(diào)系統(tǒng)車載充電器是將公共電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換為電池包所需要的直流電，為整車高壓電池充電。汽車空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)，取暖系統(tǒng)、通風(fēng)（配氣）系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)五部分組成。電動(dòng)壓縮機(jī)是利用直流電制冷的裝置，為整車提供冷氣的動(dòng)力。電動(dòng)汽車部分裝置介紹制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器等元件組成。制冷方式采用蒸氣壓縮式，利用制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收的熱量來實(shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度的降低。傳統(tǒng)汽車的壓縮機(jī)主要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速帶動(dòng)工作，而新能源汽車的壓縮機(jī)另辟蹊徑采用了電力驅(qū)動(dòng)。失去了發(fā)動(dòng)機(jī)這一大助力，取暖系統(tǒng)也發(fā)生了改變，傳統(tǒng)汽車多采用冷卻液加熱式，將發(fā)動(dòng)機(jī)出水口的冷卻液通入暖風(fēng)水箱，用鼓風(fēng)機(jī)將水箱周圍的熱空氣吹入車內(nèi)。而新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)采用了PTC電加熱裝置提供熱源。11.手動(dòng)維修開關(guān)動(dòng)力電池包在模組中間安裝了手動(dòng)維修開關(guān)（MSD），其是電動(dòng)車在裝配、維修等作業(yè)中，最基本、最有效的保護(hù)手段。當(dāng)MSD不插入時(shí)，電池內(nèi)無法形成回路，此時(shí)即使繼電器閉合，電池外部回路也不帶電。對(duì)于維修開關(guān)，原則為誰操作誰保管；裝配作業(yè)時(shí)應(yīng)在最后一步時(shí)插到電池上；維修作業(yè)時(shí)，拆卸或維修高壓部件前的第一步時(shí)，就拔下維修開關(guān)。新能源汽車制冷、取暖系統(tǒng)及手動(dòng)維修開關(guān)介紹02混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)HEV可以裝備各種不同的蓄電池和超級(jí)電容等作為“輔助電源”。只有在混合動(dòng)力汽車電動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)的時(shí)候才使用。發(fā)動(dòng)機(jī)是混合動(dòng)力電動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)恿υ?，可以廣泛地采用四沖程內(nèi)燃機(jī)(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。一般轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒效率比較高，排放也比較潔凈，采用不同的發(fā)動(dòng)機(jī)就可以組成不同的HEV。發(fā)動(dòng)機(jī)輔助電源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是HEV的輔助動(dòng)力源。HEV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和特種電動(dòng)機(jī)等。隨著HEV的發(fā)展，直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)很少采用，多數(shù)采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。采用不同的電動(dòng)機(jī)可組成不同的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力汽車具有兩種或兩以上的動(dòng)力源，主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助電源。060102050304保證乘坐舒適性與純電動(dòng)車比，多了內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，因此電池較少，降低了整車質(zhì)量，為提高動(dòng)力性做貢獻(xiàn)。延長電池使用壽命混合動(dòng)力汽車HEV相較于純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上采用高度實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的優(yōu)化控制策略，優(yōu)化控制的結(jié)果盡量使動(dòng)力系統(tǒng)各部件工作在最佳狀態(tài)和最高效率區(qū)域，大大限制了內(nèi)燃機(jī)在惡劣工況下的高燃油消耗率和大量的尾氣排放，大大提高了混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。在排放限制嚴(yán)格的地區(qū)，還可關(guān)閉輔助動(dòng)力，以純電動(dòng)方式工作，成為零排放汽車。由于混合動(dòng)力汽車的電池組在使用過程中是淺充淺放，所以可以延長電池的使用壽命。打破續(xù)駛里程限制由于采用輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，打破了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的限制，其長途行駛能力可與傳統(tǒng)汽車相媲美。空調(diào)系統(tǒng)等附件由內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，有充分的能源供應(yīng)，保證了汽車的乘坐舒適性。在控制策略的作用下，輔助動(dòng)力可以向儲(chǔ)能裝置(一般為電池組)提供能量，從而保證混合動(dòng)力電動(dòng)汽車無需停車充電，因此可利用現(xiàn)有加油站，不需要進(jìn)行專門充電設(shè)施的建設(shè)。無需停車充電降低整車質(zhì)量提高燃油經(jīng)濟(jì)性未來車輛能源使用的優(yōu)點(diǎn)未來的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)電池科技及成本更進(jìn)步時(shí)，不需要起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)就可以提供上下班距離所需的所有能量，屆時(shí)可以讓車輛在上下班時(shí)處于純電動(dòng)模式(夜間回車庫充電)，假日游玩等長途使用才會(huì)開啟內(nèi)燃機(jī)，車輛甚至可以在電力尖峰時(shí)間提供電力給辦公室(或住家)；若能普及，深夜充電需求會(huì)讓電力系統(tǒng)負(fù)荷更平均，不但電力業(yè)者獲利，也會(huì)增加電廠效率及降低污染，而電力也可以使用再生能源提供。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車組成與工作原理1.串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、整流器、蓄電池組(或其他類型的動(dòng)力電池)、牽引電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置等組成,如圖2-12所示。如果蓄電池組可外插電網(wǎng)充電，則屬于插電式串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間是機(jī)械連接,牽引電動(dòng)機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)裝置(主減速器、差速器等)之間也是機(jī)械連接,燃油箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間是管路連接，其余部分是電纜連接。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組有時(shí)稱為輔助動(dòng)力單元(AuxiliaryPowerUnit，簡稱APU)。其主要功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化的電能或用于蓄電池充電，或經(jīng)牽引電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輛行駛。圖2-12中帶箭頭的實(shí)線和虛線表達(dá)了車輛在行駛過程中能量的流動(dòng)情況。從燃油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、整流器流出的能量是單向的，可以經(jīng)電動(dòng)機(jī)控制器、牽引電動(dòng)機(jī)直到機(jī)械傳動(dòng)裝置，提供車輛行駛所需要的能量，也可以經(jīng)DC/DC變換器到達(dá)蓄電池組，提供維持蓄電池組SOC的能量。從蓄電池組、DC/DC變換器、電動(dòng)機(jī)控制器、牽引電動(dòng)機(jī)直到機(jī)械傳動(dòng)裝置，能量流動(dòng)可以是雙向的。根據(jù)路況及控制策略，牽引電動(dòng)機(jī)被控制為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，作為電動(dòng)機(jī)使用，提供整車行駛所需要的動(dòng)力；在制動(dòng)減速時(shí)，作為發(fā)電機(jī)使用，將整車動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)DC/DC變換器給蓄電池組充電，這樣，就實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)。串聯(lián)式混合動(dòng)力電汽車的工作模式串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車根據(jù)行駛負(fù)荷的不同，存在以下幾種工作模式：純粹的電驅(qū)動(dòng)模式（發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛僅由蓄電池組供電、驅(qū)動(dòng)）；純粹的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式（車輛驅(qū)動(dòng)功率僅源于發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，而蓄電池組既不供電也不從傳動(dòng)系統(tǒng)中獲取任何能量）；混合驅(qū)動(dòng)模式（驅(qū)動(dòng)功率由發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和蓄電池組共同提供）；發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式（發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組充電）；再生制動(dòng)模式（發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組關(guān)閉，而牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動(dòng)能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電）；蓄電池停車充電模式（牽引電動(dòng)機(jī)不接收功率，車輛停駛，發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組僅向蓄電池組充電）；蓄電池混合充電模式（發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)下的牽引電動(dòng)機(jī)兩者都向蓄電池組充電）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式與運(yùn)行工況串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行工況原理在以低負(fù)荷行駛時(shí)，串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可采用純粹的電驅(qū)動(dòng)模式或純粹的發(fā)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。純粹的電驅(qū)動(dòng)模式主要用于對(duì)排放要求較高的市區(qū)道路環(huán)境。在以高負(fù)荷行駛(如超車或滿載爬坡時(shí))，串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車則采用混合驅(qū)動(dòng)模式，電能來自于發(fā)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和蓄電池組。在正常行駛時(shí)，串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式運(yùn)行。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以始終工作在效率較高、排放較低的單一工況，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在電動(dòng)機(jī)控制器的調(diào)節(jié)下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能主要用于電動(dòng)機(jī)，再通過機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)汽車行駛。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能有多余時(shí)，可以同時(shí)向蓄電池組充電。結(jié)合汽車的運(yùn)行工況，對(duì)工作模式和能量流動(dòng)的具體分析如下：01020403起動(dòng)/正常行駛/加速運(yùn)行工況發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，再通過機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-13所示。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率大于車輛所需的功率，多余的能量通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，直到SOC達(dá)到預(yù)定的限值。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-14所示。電動(dòng)機(jī)把驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-15所示。低負(fù)荷工況車輛不同運(yùn)行工況的能量流動(dòng)停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過發(fā)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-16所示。減速/制動(dòng)工況停車充電工況并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成與工作原理1.并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制器、蓄電池組(或其他類型的動(dòng)力電池)、動(dòng)力合成器、機(jī)械傳動(dòng)裝置等組成，如圖2-17所示。如果蓄電池組可外插電網(wǎng)充電，則屬于插電式并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的輸出軸分別與動(dòng)力合成器輸入端進(jìn)行機(jī)械連接，輸出動(dòng)力通過動(dòng)力合成器輸出軸傳遞到機(jī)械傳動(dòng)裝置（變速器、主減速器、差速器等)，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。燃油箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間是管路連接，電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)控制器與蓄電池組之間均是電纜連接。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的最大區(qū)別在于發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)裝置存在機(jī)械連接，直接參與車輛的驅(qū)動(dòng)。圖2-17中帶箭頭的實(shí)線和虛線表達(dá)了車輛在行駛過是中能量的流動(dòng)，與串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車情況類似。6413257車輛的驅(qū)動(dòng)功率僅源于發(fā)動(dòng)機(jī)，而蓄電池組既不供電也不從傳動(dòng)系統(tǒng)中獲取任何能量。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)關(guān)閉純粹的電驅(qū)動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)功率由發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池組共同提供，并通過動(dòng)力合成器合成，向機(jī)械傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力再生制動(dòng)模式混合驅(qū)動(dòng)模式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車根據(jù)行駛負(fù)荷的不同，存在以下幾種工作模式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式車輛停駛，發(fā)動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力合成器帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電，向蓄電池組充電。此時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)裝置應(yīng)備有空檔或在動(dòng)力合成器與機(jī)械傳動(dòng)裝置之間裝有離合器發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，離合器分離，電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力合成器提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)汽車行駛純粹的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組提供充電功率。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率由動(dòng)力合成器分成兩路，一路用于驅(qū)動(dòng)汽車，另一路用于帶動(dòng)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)發(fā)電發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，而牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動(dòng)能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電停車充電模式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式概述并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式與運(yùn)行工況并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式與工況分析在以低負(fù)荷行駛時(shí)，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可采用純粹的電驅(qū)動(dòng)模式或純粹的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。純粹的電驅(qū)動(dòng)模式主要用于對(duì)排放要求較高的市區(qū)道路環(huán)境。在以高負(fù)荷行駛時(shí)(如超車或滿載爬坡時(shí))，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車則采用混合驅(qū)動(dòng)模式。在正常行駛時(shí)，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式運(yùn)行。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率與工作區(qū)間隨著負(fù)荷的變化而不斷變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率有多余時(shí)，可以同時(shí)向蓄電池組充電。（2）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行工況分析結(jié)合汽車的運(yùn)行工況，對(duì)工作模式和能量流動(dòng)的具體分析如下:01020403車輛不同運(yùn)行工況及能量流動(dòng)起動(dòng)/加速工況當(dāng)車輛起動(dòng)或節(jié)氣門全開加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，共同分擔(dān)驅(qū)動(dòng)車輛所需的動(dòng)力，如發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)分別承擔(dān)總功率的80%和20%。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-18所示。當(dāng)車輛正常行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)關(guān)閉，僅由發(fā)動(dòng)機(jī)工作，提供車輛行駛所需的動(dòng)力。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-19所示。當(dāng)車輛減速行駛或制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電機(jī)模式進(jìn)行再生制動(dòng)，通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-20所示。正常行駛工況當(dāng)車輛輕載時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率驅(qū)動(dòng)車輛行駛，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的多余功率驅(qū)動(dòng)以發(fā)電狀態(tài)工作的電動(dòng)機(jī)發(fā)電而向蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動(dòng)如圖2-21所示。減速/制動(dòng)工況行駛中給蓄電池充電工況動(dòng)力合成器作用其作用主要有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)于不同的控制策略或工作模式：1）將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的兩條動(dòng)力傳遞路線合成為一條動(dòng)力傳遞路線，最后驅(qū)動(dòng)汽車行駛。2）將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩分解為兩條路線，一條路線用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，另一條路線用于向蓄電池組充電。動(dòng)力合成器有時(shí)也稱為動(dòng)力分配器動(dòng)力合成器定義并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力合成器并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置分析根據(jù)內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)動(dòng)力合成的方式及有無離合器等情況，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在較大差別。當(dāng)動(dòng)力合成器單獨(dú)采用轉(zhuǎn)矩耦合時(shí)，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可采用兩軸式、單軸式和分離軸式三種布置形式。當(dāng)動(dòng)力合成器單獨(dú)采用速度耦合或同時(shí)采用轉(zhuǎn)矩耦合與速度耦合時(shí)，并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要采用兩軸式布置形式。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力合成器的兩輸入軸進(jìn)行動(dòng)力合成，再經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)汽車行駛。圖2-27所示為典型的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變速器與動(dòng)力裝置的布置形式多樣，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也多樣化，主要有以下兩種結(jié)構(gòu)變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之前的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩軸式結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩耦合的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖2-22所示的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用了兩個(gè)變速器。變速器1位于發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)矩耦合器之間，變速器2位于電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)矩耦合器之間。兩個(gè)變速器可以是單檔或多檔。多檔變速器能形成多種牽引力轉(zhuǎn)速特性曲線。兩個(gè)多檔變速器為發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行于各自的最佳區(qū)域提供了更多的可能性，使該混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能和整體效率可超過其他類型的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但兩個(gè)多檔變速器將使混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜化，且兩個(gè)變速器換檔復(fù)雜。為此，常見的布置形式是變速器1為多檔，變速器2為單檔，或者變速器1與變速器2均為單檔。變速器1為單檔而變速器2為多檔的布置形式是不合適的，因?yàn)檫@種布置方案不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢②變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖3-33所示的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只有一個(gè)變速器，位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后，能以相同速比提高發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩耦合器傳動(dòng)比和的合理選擇，將使電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能工作在各自的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)且最大限度地發(fā)揮兩者的動(dòng)力優(yōu)勢。這種布置形式適用于采用小型發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的情況。多檔變速器的作用是增大低速時(shí)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的牽引力。變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單軸式結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2）單軸式結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于轉(zhuǎn)矩耦合的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其簡單且緊湊的構(gòu)造是單軸式結(jié)構(gòu)，其中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起著轉(zhuǎn)矩耦合裝置的作用。圖2-24所示為變速器位于電動(dòng)機(jī)之后的單軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖2-25所示為變速器位于電動(dòng)機(jī)之前的單軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在變速器位于電動(dòng)機(jī)之后的結(jié)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速均由變速器調(diào)節(jié)。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)必須有相同的轉(zhuǎn)速范圍。這一結(jié)構(gòu)常用于小型電動(dòng)機(jī)的情況，屬于輕度混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中，電動(dòng)機(jī)起著起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力和再生制動(dòng)的多重集成作用。在變速器位于電動(dòng)機(jī)之前的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩直接傳遞給主減速器時(shí)，變速器僅能調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這一結(jié)構(gòu)可用于有大范圍恒功率區(qū)的大型電動(dòng)機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變速器僅用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)，以改進(jìn)車輛性能和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。應(yīng)該注意，當(dāng)車輛停止并且電動(dòng)機(jī)剛性地連接到驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)使其作為發(fā)電機(jī)而向蓄電池組充電。3）分離軸式結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。另一種并聯(lián)式混合動(dòng)力電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是分離軸式結(jié)構(gòu)。其中，一個(gè)軸由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)軸則由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，牽引力通過前后驅(qū)動(dòng)輪在路面上合成，如圖2-26所示。分離軸式結(jié)構(gòu)可以保持原始發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置不變，只是在另一軸上加裝一套電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，成為四輪驅(qū)動(dòng)形式。但這種結(jié)構(gòu)勢必占據(jù)原有車輛的大量空間，使裝載乘客和行李的有效空間減小。分離軸式結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度耦合的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖2-27所示為速度耦合的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器和變速器與行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪連接。其中，變速器用來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，以滿足動(dòng)力匹配的要求。電動(dòng)機(jī)通過一對(duì)齒輪與齒圈連接，制動(dòng)器1和制動(dòng)器2將太陽輪和齒圈與靜止的車架鎖定。其工作原理如下：34125純粹的電驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式車輛的五種驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)制動(dòng)器2將齒圈鎖定在車架上而制動(dòng)器1被釋放時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過太陽輪和齒圈單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力。此時(shí)，通過一對(duì)齒輪與齒圈相連的電動(dòng)機(jī)不工作。發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器和制動(dòng)器1、制動(dòng)器2的狀態(tài)同于混合驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速分解，將其功率分離為兩部分，一部分用于驅(qū)動(dòng)，一部分用于帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，向蓄電池充電?；旌向?qū)動(dòng)模式制動(dòng)器1和制動(dòng)器2的狀態(tài)同于純粹的電驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，按再生制動(dòng)模式予以控制，實(shí)現(xiàn)能量回收。當(dāng)制動(dòng)器1將太陽輪鎖定在車架上而制動(dòng)器2被釋放時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過齒圈和行星架向驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力。此時(shí)，與太陽輪相連的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。當(dāng)制動(dòng)器1和制器2被釋放時(shí)，太陽輪和齒圈可以旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)都向驅(qū)動(dòng)輪供給正向轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，由行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架提供的輸出轉(zhuǎn)速是太陽輪與齒圈轉(zhuǎn)速的加權(quán)和；行星架輸出的轉(zhuǎn)矩正比于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。純粹的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式再生制動(dòng)模式圖2-28所示為同時(shí)采用轉(zhuǎn)矩耦合與速度耦合的兩軸式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)選擇轉(zhuǎn)矩耦合運(yùn)行模式時(shí)，制動(dòng)器2將行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈鎖定在車架上，同時(shí)離合器1和離合器3接合，而離合器2脫開。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)耦合齒輪、離合器3直到太陽輪軸，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩合成。在這樣的情況下，行星齒輪機(jī)構(gòu)僅起減速器的作用，為典型的轉(zhuǎn)矩耦合的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)選擇轉(zhuǎn)速耦合運(yùn)行模式時(shí)，離合器1和離合器2接合，而離合器3分離，同時(shí)，制動(dòng)器1和制動(dòng)器2釋放。此時(shí)，連接到驅(qū)動(dòng)車輪的行星架的轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的組合，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以及作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩保持為固定不變的關(guān)系。動(dòng)力合成器轉(zhuǎn)矩耦合或轉(zhuǎn)速耦合的選擇，使得動(dòng)力裝置將有更多的可供選擇的運(yùn)行模式和運(yùn)行區(qū)域，以便優(yōu)化其性能。例如在低車速時(shí)，轉(zhuǎn)矩耦合模式適合于高加速性能和爬坡能力的需求；在高車速時(shí)，則應(yīng)采用轉(zhuǎn)速耦合模式，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于其最佳運(yùn)行區(qū)。既有轉(zhuǎn)矩耦合又有速度耦合的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1.混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是在串聯(lián)式混合和并聯(lián)式混合的基礎(chǔ)上綜合而成的一種混合動(dòng)力形式。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-29所示。在混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中，動(dòng)力合成器一般也稱為動(dòng)力分配器或功率分配器。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率一部分通過動(dòng)力合成器分配給傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，另一部分功率則分配給發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)輸出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或蓄電池組。電動(dòng)機(jī)從蓄電池組或發(fā)電機(jī)獲取電能，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，通過動(dòng)力合成器傳遞給驅(qū)動(dòng)橋?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車組成與工作原理混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力合成器一般采用行星齒輪機(jī)構(gòu)。如圖2-30所示，行星齒輪機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)連接起來，太陽輪與發(fā)電機(jī)相連，齒圈與電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置相連，行星架與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分動(dòng)力通過行星齒輪傳給齒圈，然后通過機(jī)械傳動(dòng)裝置傳給驅(qū)動(dòng)車輪，另一部分動(dòng)力傳給太陽輪經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力直接通過與齒圈一體的齒輪傳給驅(qū)動(dòng)裝置?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力合成器及行星齒輪機(jī)構(gòu)連接與動(dòng)力傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，而牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動(dòng)能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電車輛停駛，發(fā)動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力合成器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向蓄電池組充電發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力合成器提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)汽車行駛混合驅(qū)動(dòng)模式純粹的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式停車充電模式車輛驅(qū)動(dòng)功率僅源于發(fā)動(dòng)機(jī)，而蓄電池組既不供電也不從傳動(dòng)系統(tǒng)中獲取任何能量。此時(shí)，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)關(guān)閉混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式概述發(fā)動(dòng)機(jī)除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組充電。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率由動(dòng)力合成器分成兩路，一路用于驅(qū)動(dòng)汽車，一路用于帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)功率由發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池組共同提供，并通過動(dòng)力合成器合成，向機(jī)械傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池充電模式再生制動(dòng)模式純粹的電驅(qū)動(dòng)模式混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車根據(jù)行駛負(fù)荷，存在以下幾種工作模式混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式與運(yùn)行工況混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工況分析結(jié)合汽車運(yùn)行工況，根據(jù)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)型還是電力主動(dòng)型，其工作模式是有區(qū)別的，具體分析如下：發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式01020403起動(dòng)工況發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，由蓄電池給電動(dòng)機(jī)提供電能驅(qū)動(dòng)車輛。能量流動(dòng)如圖2-31所示。當(dāng)節(jié)氣門全開，車輛加速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，共同分擔(dān)車輛行駛所需的動(dòng)力。能量流動(dòng)如圖2-32所示。電動(dòng)機(jī)關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，提供車輛所需動(dòng)力。能量流動(dòng)如圖2-33所示。加速工況電機(jī)工作于發(fā)電模式進(jìn)行再生制動(dòng)，通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。能量流動(dòng)如圖2-34所示。勻速工況減速/制動(dòng)工況車輛不同工況的能量供應(yīng)與流動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)一部分動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)車輛，另一部分動(dòng)力由發(fā)電機(jī)經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。能量流動(dòng)如圖2-35所示。蓄電池充電工況行駛中充電當(dāng)停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。能量流動(dòng)如圖2-36所示。停車充電電力主動(dòng)型與發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車工作模式的主要區(qū)別是在勻速工況和加速工況，其他工況下的工作模式是一樣的。在勻速和加速行駛時(shí)，電力主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)電機(jī)發(fā)電，提供電動(dòng)機(jī)所需的電能，其能量流動(dòng)分別如圖2-37和圖2-38所示。電力主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Plug-inHEV)是可從電網(wǎng)充電的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，是在三種基本混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上派生出來的，可以是串聯(lián)插電式、并聯(lián)插電式和混聯(lián)插電式三種形式。其基本結(jié)構(gòu)與基本型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車差別不大。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的定義和形式插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比而言，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車有三個(gè)突出的特點(diǎn)：1）可以直接由電網(wǎng)充電?；拘突旌蟿?dòng)力汽車大多數(shù)通過發(fā)動(dòng)機(jī)或能量回饋方式為電池充電，需要消耗燃油，產(chǎn)生廢氣，而插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以直接由電網(wǎng)充電。2）電力驅(qū)動(dòng)在插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車中所占比例較高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴較少，控制策略相對(duì)簡單。3）蓄電池容量較大，以保證足夠的純電動(dòng)里程。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車的分類及工作模式根據(jù)純電動(dòng)里程的大小,也可以將插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車分為Plug-inHEVO，Plug-inHEV20，Plug-inHEV60等,分別對(duì)應(yīng)0km，20km和60km純電動(dòng)里程。純電動(dòng)里程越大，則蓄電池和發(fā)電機(jī)的功率越大,發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃油箱容積則相對(duì)越小。根據(jù)蓄電池SOC的變化特點(diǎn)，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車的工作模式可分為電量消耗模式、電量保持模式和常規(guī)充電模式三種。分為電量消耗-純電動(dòng)模式和電量消耗-混合動(dòng)力模式兩種。純電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，蓄電池是唯一能量源，SOC逐漸降低，適合起動(dòng)、低速和低負(fù)荷等工況；混合動(dòng)力模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，蓄電池提供整車功率需求主要部分，SOC降低，發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充功率不足部分，直至SOC達(dá)最低限值，適合加速、大負(fù)荷等工況用電網(wǎng)，通過車載充電器給蓄電池組充電在該模式下，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車的工作模式與基本型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式類似，發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電以維持SOC基本不變電量保持模式常規(guī)充電模式插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車的工作模式電量消耗模式03燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理燃料電池電動(dòng)汽車與普通燃油汽車相比，其外形和內(nèi)部空間幾乎沒有什么區(qū)別，不同之處在于動(dòng)力系統(tǒng)。燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的基本組成部分有燃料電池系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、輔助蓄能裝置及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。直接燃料電池電動(dòng)汽車：典型的直接燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖2-40所示。燃料電池電動(dòng)汽車的構(gòu)成在燃料電池反應(yīng)過程中，會(huì)產(chǎn)生水和熱量，需通過水循環(huán)系統(tǒng)中的凝縮器加以冷凝并進(jìn)行氣水分離處理，部分水可用于反應(yīng)氣體的加濕。水循環(huán)系統(tǒng)還用于燃料電池的冷卻，使燃料電池保持在正常的工作溫度。氫氣供給系統(tǒng)的功能包括氫的儲(chǔ)存、管理和回收。氣態(tài)氫需高壓儲(chǔ)存，儲(chǔ)氫氣瓶須有較高品質(zhì)，其容量決定一次充氫的行駛里程。轎車一般采用2~4個(gè)高壓儲(chǔ)氫氣瓶，大客車上通常采用5~10個(gè)高壓儲(chǔ)氫氣瓶來儲(chǔ)存所需的氫氣量。氫氣供給系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)氧氣供給系統(tǒng)氧氣有純氧和空氣兩種供給方式。以純氧供給時(shí)需用氧氣罐；從空氣中獲得氧氣時(shí)，需用壓縮機(jī)提高壓力，確保供氧量，增加燃料電池反應(yīng)速度?？諝夤┙o系統(tǒng)除需體積小、效率高的空氣壓縮機(jī)外，還需配備相應(yīng)的空氣閥、壓力表、流量表及管路，并對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理，確?？諝庥幸欢穸取Ｈ剂想姵叵到y(tǒng)概述燃料電池系統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)的核心是燃料電池電堆，此外，還配備了氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、水循環(huán)及反應(yīng)物生成處理系統(tǒng)等，用以確保燃料電池電堆正常工作。02011）在燃料電池電動(dòng)汽車起動(dòng)時(shí)，由輔助蓄能裝置提供電能，帶動(dòng)燃料電池起動(dòng)或帶動(dòng)車輛起步。2）在燃料電池電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，當(dāng)燃料電池輸出的電能大于車輛驅(qū)動(dòng)所需的能量時(shí)，輔助蓄能裝置可用于儲(chǔ)存燃料電池剩余的電能。3）在燃料電池電動(dòng)汽車加速和爬坡時(shí)，輔助蓄能裝置可協(xié)助供電，以彌補(bǔ)燃料電池輸出功率的不足，使電動(dòng)機(jī)獲得足夠的電能，產(chǎn)生滿足車輛加速和爬坡所需的電磁轉(zhuǎn)矩。4）向車輛的各種電子設(shè)備、電器提供工作所需的電能。5）在車輛制動(dòng)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并向輔助蓄能裝置充電，以實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)時(shí)的能量回收。配備輔助蓄能裝置的作用混合式燃料電池電動(dòng)汽車的輔助蓄能裝置混合式燃料電池電動(dòng)汽車還配備輔助蓄能裝置。輔助蓄能裝置可采用蓄電池、超級(jí)電容和飛輪電池中的一種，組成雙電源的混合動(dòng)力系統(tǒng)，或采用蓄電池+超級(jí)電容、蓄電池+飛輪電池的三電源系統(tǒng)。輔助蓄能裝置的組成驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)用于將電源所提供的電能轉(zhuǎn)換為電磁轉(zhuǎn)矩，并通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輛行駛。與純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一樣，燃料電池電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)也可采用直流有刷電動(dòng)機(jī)、交流異步電動(dòng)機(jī)、交流同步電動(dòng)機(jī)、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。不同類型的電動(dòng)機(jī)具有不同的性能特點(diǎn)。燃料電池電動(dòng)汽車通常是結(jié)合整車的開發(fā)目標(biāo)，綜合考慮各種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)以及電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方式及控制器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，選擇適宜的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。02040301直接燃料電池電動(dòng)汽車的電子控制系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)控制、DC/DC變換器控制、輔助儲(chǔ)能裝置能量管理、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制及整車協(xié)調(diào)控制等控制功能，各控制功能模塊通過總線連接燃料電池系統(tǒng)控制器用來控制燃料電池的燃料供給與循環(huán)系統(tǒng)、氧化劑供給系統(tǒng)、水/熱管理系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，以使燃料電池系統(tǒng)能持續(xù)向外供電系統(tǒng)概述輔助蓄能裝置能量管理系統(tǒng)對(duì)蓄電池的充電、放電、存電狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，使輔助蓄能裝置能正常地起作用，實(shí)現(xiàn)車輛在起動(dòng)、加速、爬坡等工況下的協(xié)助供電，并在車輛運(yùn)行時(shí)儲(chǔ)存燃料電池富余電能，實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)時(shí)的能量回饋。通過對(duì)蓄電池電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測，還可實(shí)現(xiàn)蓄電池的過充電、過放電控制，進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)的估計(jì)與顯示DC/DC變換器用于改變?nèi)剂想姵氐闹绷麟妷?，由電子控制器控制。電子控制器通過調(diào)節(jié)DC/DC變換器的輸出電壓，將燃料電池電堆較低的電壓上升至電動(dòng)機(jī)所需的電壓。DC/DC變換器可使輸出電壓與蓄電池的電壓相匹配，協(xié)調(diào)燃料電池和蓄電池負(fù)荷，起限制燃料電池最大輸出電流和最大功率的作用，以避免燃料電池因過載而損壞燃料電池系統(tǒng)控制直接燃料電池電動(dòng)汽車的電子控制系統(tǒng)輔助蓄能裝置能量管理DC/DC變換器控制整車協(xié)調(diào)控制電動(dòng)機(jī)的類型不同，其控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理也有所不同?？傮w上，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要控制功能有：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)、電動(dòng)工作模式控制(設(shè)有制動(dòng)能量回饋的電動(dòng)汽車)、電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)控制等。電動(dòng)汽車的控制與氫源特點(diǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制整車協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于設(shè)定的控制策略對(duì)各控制功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。一方面，控制器根據(jù)加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器、檔位開關(guān)送入的電信號(hào)判斷駕駛?cè)说鸟{車意圖，并輸出控制信號(hào)，通過相關(guān)的控制功能模塊實(shí)現(xiàn)車輛的行駛工況制；另一方面，控制器根據(jù)相關(guān)傳感器和開關(guān)輸入的電信號(hào)，獲取車速、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、是否制動(dòng)、蓄電池和燃料電池的電壓和電流等信息，判斷車輛的實(shí)際行駛工況和動(dòng)力系統(tǒng)的狀況，并按設(shè)定的多電源控制策略輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)能量分配節(jié)控制。此外，整車協(xié)調(diào)控制還包括整車故障自診斷功能。直接以純氫為燃料電池的電動(dòng)汽車對(duì)儲(chǔ)氫裝置的要求較高。但與重整燃料電池電動(dòng)汽車相比，直接燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，能量效率高，成本低。因此，目前的燃料電池電動(dòng)汽車大都以純氫為車載氫源。燃料電池電動(dòng)汽車氫源特點(diǎn)重整燃料電池電動(dòng)汽車（1）動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)成重整燃料電池電動(dòng)汽車與直接燃料電池電動(dòng)汽車的主要區(qū)別在于使用汽油、天然氣、甲醇、甲烷、液化石油氣等燃料，在汽車上通過重整器產(chǎn)生氫，再將氫提供給燃料電池電堆。重整燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的基本組成如圖2-42所示。重整燃料電池系統(tǒng)中的氧氣供給及管理系統(tǒng)、反應(yīng)生成的水和熱量處理系統(tǒng)及電力管理系統(tǒng)等與直接燃料電池系統(tǒng)基本相同，只是增加了重整器、加熱器、CO（一氧化碳）轉(zhuǎn)換與凈化器等裝置，用以將汽油、天然氣、甲醇、甲烷、液化石油氣等燃料轉(zhuǎn)換為純氫。04010302烴類車載制氫需要高溫和脫硫，因此，其重整過程比醇類難度大。由于天然氣是氣體燃料，車載儲(chǔ)運(yùn)較為困難，因而很少用作燃料電池電動(dòng)汽車的燃料。制氫過程差異重整燃料電池電動(dòng)汽車采用的燃料不同，其制氫過程(重整技術(shù))也會(huì)有所不同。醇類燃料(甲醇、乙醇、二甲醚等)的車載制氫過程大體相同，均需經(jīng)重整、變換、一氧化碳脫除等幾個(gè)步驟。以甲醇為燃料的車載制氫過程如圖2-43所示。車載烴類制氫過程烴類制氫特點(diǎn)烴類燃料(汽油、柴油及天然氣等)制氫通常包括氧化重整、高溫變換、脫硫、低溫變換、凈化及燃燒等過程。以汽油為燃料的車載制氫過程如圖2-44所示。車載醇類制氫過程重整燃料電池氫氣產(chǎn)生的過程燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)間較長，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。對(duì)于配備輔助蓄能裝置的重整燃料電池電動(dòng)汽車，輔助蓄能裝置可解決這一問題缺點(diǎn)2當(dāng)制取的氫氣純度不高時(shí)，可能會(huì)使催化劑中毒并產(chǎn)生一些污染由于上述不足，在現(xiàn)已推出的燃料電池電動(dòng)汽車中，采用重整技術(shù)的相對(duì)較少現(xiàn)狀缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)使用車載重整器制氫的燃料電池電動(dòng)汽車，燃料存儲(chǔ)方便，只需要普通的容器，不需要加壓或冷藏重整裝置不僅需要復(fù)雜的控制過程，而且其體積和質(zhì)量會(huì)減少車輛可利用的空間，增加更多的能量消耗缺點(diǎn)3重整燃料電池電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)1.燃料電池電動(dòng)汽車的儲(chǔ)氫方式目前的燃料電池電動(dòng)汽車大都以純氫為燃料，為使燃料電池電動(dòng)汽車能達(dá)到所需的續(xù)駛里程，在車上就需要有一定儲(chǔ)量的氫。車載儲(chǔ)氫主要有壓縮氫氣、液態(tài)氫和金屬儲(chǔ)氫三種形式。燃料電池電動(dòng)汽車的工作方式（1）壓縮氫氣形式氫氣的密度小，需要通過壓縮來增加其儲(chǔ)存量。壓縮氫氣的壓力一般在20~30MPa或更高，因而要求儲(chǔ)氫氣瓶能承受高壓，且質(zhì)量輕、使用壽命長。高壓儲(chǔ)氫氣瓶的材料用鋁或石墨材料，通常制成環(huán)形壓力容器。這有助于提高容積效率，滿足續(xù)駛里程的要求，而且便于在車上安裝。不同類型的燃料電池電動(dòng)汽車，高壓儲(chǔ)氫氣瓶的布置形式也有所不同。燃料電池電動(dòng)轎車的高壓儲(chǔ)氫氣瓶通常安裝在后座椅下或行李艙下，而大客車的儲(chǔ)氫氣瓶通常安裝在車輛的頂部或裙部。壓縮氫氣形式介紹相對(duì)于氣態(tài)氫，液態(tài)氫具有較高的能量密度，可顯著提高單位容積氫的質(zhì)量，有利于降低運(yùn)輸成本，提高燃料電池電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。但是，液態(tài)氫需要將氣態(tài)氫冷卻至-253℃才能得到，氫氣的液化過程時(shí)間較長，而且需要消耗大量的能量。另一個(gè)問題是液態(tài)氫難于較長時(shí)間儲(chǔ)存，只能儲(chǔ)存在供應(yīng)站，而在運(yùn)輸時(shí)也需要專用運(yùn)輸車輛。因此，液氫儲(chǔ)存罐需要有良好的絕熱性能，其外殼通也常用絕熱材料包裹，其內(nèi)部設(shè)有液位計(jì)和壓力調(diào)節(jié)(控制)裝置等。液態(tài)氫需要轉(zhuǎn)換為氫氣才能提供給燃料電池，而液態(tài)氫汽化過程需要吸收熱量，因此，在供氫系統(tǒng)中，還需要設(shè)置熱交換器和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。液態(tài)氫形式的特點(diǎn)及相關(guān)要求金屬儲(chǔ)氫形式利用金屬氫化物儲(chǔ)氫，就是將氫氣加壓至3~6Mpa，使進(jìn)入容器的氫在高壓下附在金屬小顆粒上，完成氫與金屬的結(jié)合，同時(shí)放出熱量。由于從金屬小顆粒中釋放出氫時(shí)，需要吸收外部的熱量，因此，金屬儲(chǔ)氫容器不僅需要有一定的耐壓強(qiáng)度，還要有足夠的換熱面積，以滿足充氫和放氫時(shí)的熱量傳遞。為了盡可能多地儲(chǔ)存氫，需要儲(chǔ)氫金屬表面呈小顆粒狀，并在適當(dāng)?shù)臏囟确秶蛪毫Ψ秶鷥?nèi)能夠儲(chǔ)存或釋放氫氣。金屬儲(chǔ)氫通常被認(rèn)為是最安全的儲(chǔ)氫方式。相比于高壓儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)氫方式，金屬儲(chǔ)氫的特點(diǎn)如下：0403050102金屬氫化物的機(jī)械強(qiáng)度較低，反復(fù)充放氫后會(huì)出現(xiàn)粉碎現(xiàn)象。目前的金屬儲(chǔ)氫裝置的金屬氫化物反復(fù)充放的次數(shù)不多，而且價(jià)格較高。金屬儲(chǔ)氫方式的特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀安全性與能耗優(yōu)勢對(duì)氫純度要求總體上看，燃料電池電動(dòng)汽車采用金屬儲(chǔ)氫方式的運(yùn)行成本很高，因此，目前采用這種車載儲(chǔ)氫方式的燃料電池電動(dòng)汽車較少。機(jī)械強(qiáng)度與成本問題金屬氫化物對(duì)氫氣中少量雜質(zhì)(如、,CO等)的敏感度高于燃料電池電極催化劑的敏感度，因此，對(duì)氫的純度要求更高了。應(yīng)用現(xiàn)狀儲(chǔ)氫量特點(diǎn)儲(chǔ)氫的壓力較低(1~2MPa)，遠(yuǎn)低于壓縮儲(chǔ)氫氣瓶的壓力，因而其安全性較高，降低了充氫設(shè)備的要求，充氫的能耗也較小。單位體積的儲(chǔ)氫容量有所提高，但單位質(zhì)量的儲(chǔ)氫量并不高。金屬儲(chǔ)氫罐包括容器和儲(chǔ)氫材料，其單位質(zhì)量的儲(chǔ)氫量要低于高性能材料制成的高壓儲(chǔ)氫氣瓶。燃料電池電動(dòng)汽車的工作方式目前燃料電池電動(dòng)汽車多采用燃料電池+蓄電池的混合動(dòng)力模式。在電動(dòng)汽車起步、加速、勻速、滑行、減速、制動(dòng)等不同的行駛工況時(shí)，燃料電池的工作模式是不同的，大體可分為燃料電池模式、混合動(dòng)力模式、蓄電池模式、能量回饋模式等，如圖2-45所示。燃料電池模式混合動(dòng)力模式混合動(dòng)力模式是指燃料電池和蓄電池共同提供電動(dòng)機(jī)所需電力的工作方式。在燃料電池電動(dòng)汽車加速行駛、高速行駛、上坡、超車或重載的情況下，當(dāng)燃料電池輸出的電功率已不能滿足驅(qū)動(dòng)車輛所需的功率時(shí)，由蓄電池提供瞬時(shí)能量來補(bǔ)充燃料電池電動(dòng)汽車加速、上坡的動(dòng)力需要，或由蓄電池持續(xù)地協(xié)助燃料電池供電，以滿足燃料電池電動(dòng)汽車在持續(xù)高速或重載下對(duì)電源持續(xù)電功率輸出的需求。當(dāng)燃料電池電動(dòng)汽車工作在燃料電池模式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電力全由燃料電池提供。當(dāng)蓄電池在非充足電狀態(tài)(SOC<1)，且燃料電池的電能供給電動(dòng)機(jī)后尚有富余時(shí)，燃料電池還可向蓄電池充電。燃料電池電動(dòng)汽車在低負(fù)荷、勻速、滑行等行駛工況時(shí)，通常工作在燃料電池模式。燃料電池電動(dòng)汽車的工作模式能量回饋模式是指電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并向蓄電池充電的工作方式。在燃料電池電動(dòng)汽車下坡、遇紅燈減速及非緊急制動(dòng)等情況下，當(dāng)蓄電池又處于非充足電狀態(tài)(SOC值在最大臨界值以下)時(shí)，控制器就將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)工作方式，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過向蓄電池充電來實(shí)現(xiàn)能量回饋。蓄電池模式是指燃料電池停止輸出電能，車輛單獨(dú)由蓄電池提供電力。當(dāng)燃料電池還未起動(dòng)，而蓄電池的SOC值大于最小臨界值時(shí)，由蓄電池提供電動(dòng)汽車起步時(shí)所需的電能。此外，當(dāng)燃料耗盡或燃料電池電堆發(fā)生故障時(shí)，若蓄電池的SOC值大于最小臨界值，則也可由蓄電池短時(shí)間內(nèi)獨(dú)立供電。工作在蓄電池模式的燃料電池電動(dòng)汽車，對(duì)蓄電池容量和輸出功率的要求相對(duì)較高。燃料電池電動(dòng)汽車的工作模式蓄電池模式能量回饋模式END第三章動(dòng)力電池系統(tǒng)檢測與維修010203目錄CONTENTS動(dòng)力電池檢測動(dòng)力電池組成與原理動(dòng)力電池維修01動(dòng)力電池組成與原理電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的主要功能是為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能，并通過充電裝置存儲(chǔ)外部電網(wǎng)及車載發(fā)電裝置的電能，整車制動(dòng)能量回收，同時(shí)配備電池管理系統(tǒng)，保證電池系統(tǒng)的可靠性和安全性。動(dòng)力電池系統(tǒng)主要包括動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池箱體及輔助元器件組成。其中電池模組由單體電芯通過串并聯(lián)方式組合而成；電池箱體是電池模塊的載體，包括BMS、數(shù)據(jù)采集裝置、電池自動(dòng)切斷裝置（BDU）等；輔助元器件主要包括熔斷器、繼電器、分流器、接插件、緊急開關(guān)、煙霧傳感器等，材料等。動(dòng)力電池組成與原理23415動(dòng)力電池模組是組成電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本單元。它由多個(gè)電池單體（或電池組件）組合而成。電池單體是構(gòu)成電池模塊的最小單元，一般由正電極、電解質(zhì)隔膜和外殼等構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換電極構(gòu)成電極概述負(fù)極是還原或燃料極。負(fù)極活性材料在負(fù)極/電解質(zhì)交界面進(jìn)行釋放電子的電化學(xué)反應(yīng)，并將電子傳給外電路，自身則被氧化負(fù)極正極是氧化電極。正極活性材料在正極/電解質(zhì)交界面接受由外電路傳來的電子，進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，從而被還原電極一般由集流體和活性物質(zhì)、黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑等構(gòu)成。集流體可以根據(jù)需要采用金屬箔、金屬網(wǎng)等不同形式?；钚晕镔|(zhì)是指電池在充電或放電過程中，正、負(fù)極中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以存儲(chǔ)或釋放電能的物質(zhì)，是電池產(chǎn)生電能的源泉，也是決定電池基本特性的重要組成定義電極是電池的核心組成部分，包括正極和負(fù)極正極動(dòng)力電池模組外殼是電池的容器。除了鋅錳干電池中的鋅電極可以兼做外殼之外，目前其他各類電池的活性物質(zhì)和電極均不能用作電池的容器。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料作為電池的外殼，并還要有相應(yīng)的極耳或極柱結(jié)構(gòu)，以便組成完整的電池。電池本身可設(shè)計(jì)成各種形狀和結(jié)構(gòu)，電池的外殼也應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)成相應(yīng)的形狀和結(jié)構(gòu)。電解質(zhì)隔膜外殼隔膜是指為避免電池內(nèi)極性相反的電極片直接接觸造成內(nèi)部短路的電池組件。通常將隔膜材料置于正極和負(fù)極之間，將正、負(fù)極分開，其四周由電解質(zhì)環(huán)繞。對(duì)于固態(tài)電池來說，則不需要專門的隔膜材料，因?yàn)楣腆w電解質(zhì)膜既發(fā)揮了電解質(zhì)的作用，同時(shí)又充當(dāng)了隔膜材料的功能。電解質(zhì)是電池的主要組成之一，是離子導(dǎo)體，在電池中是電荷轉(zhuǎn)移的介質(zhì)。通過離子在電池內(nèi)正、負(fù)極之間的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部電荷的轉(zhuǎn)移，完成電流的全回路流通，由此向負(fù)載連續(xù)輸出電能。電解質(zhì)分為液體電解質(zhì)、固體電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。液體電解質(zhì)包括水溶液電解質(zhì)和非水溶液電解質(zhì)。固體電解質(zhì)在電池工作溫度下是一種離子導(dǎo)體。電池的主要組成部分060102050304蓄電池SOH失效判斷和處理動(dòng)力電池管理系統(tǒng)智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單體，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)，并向VCU上報(bào)高壓電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息充電控制包括充電保護(hù)、放電保護(hù)、熱保護(hù)(溫度過高/溫度差異大)、過流保護(hù)、安全線保護(hù)。在電池（包括系統(tǒng)整體和各個(gè)模塊）發(fā)生過流、過壓、欠壓、單體電池電壓不平衡、溫度過高、溫度差異大時(shí)，通知給電池管理系統(tǒng)，請(qǐng)求關(guān)斷充放電回路，當(dāng)一定時(shí)間后要求不被允許時(shí)，由電控ECU控制繼電器自行將電池組的充放電回路切斷。當(dāng)被保護(hù)電池的保護(hù)因素消失，則保護(hù)功能取消。監(jiān)測安全線狀態(tài)，當(dāng)安全線狀態(tài)為低電平時(shí)，主動(dòng)切斷高壓接觸器。通過監(jiān)測單體電池電壓及實(shí)時(shí)的充電電流，并通過CAN通信網(wǎng)絡(luò)與充電器進(jìn)行信息交付，從而達(dá)到恒壓恒流的充電模式控制。系統(tǒng)自檢在電源接通時(shí)，對(duì)系統(tǒng)自檢，若一切正常，發(fā)出可以正常工作信號(hào)，若有問題，發(fā)出故障信號(hào)，并切斷強(qiáng)電開關(guān)。系統(tǒng)自檢信息包括：無任何一級(jí)和二級(jí)故障。BMS各執(zhí)行器（控制器的各輸出端口信號(hào)自診斷）和傳感器無故障。在電池組使用過程中，隨時(shí)記錄單體電池及電池組實(shí)時(shí)參數(shù)，通過一定的數(shù)學(xué)模型判斷單體電池及電池組的有效性，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中有電池失效、將要失效、與其他電池不一致性增大，通過CAN總線通信方式通知到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行蓄電池組維護(hù)。某節(jié)或多節(jié)單體電池在充電過程中電池電壓抬升較快，在放電過程中電池電壓下降較快；某個(gè)或多個(gè)溫度探點(diǎn)附近的單體電池，工作過程中相對(duì)溫升高；SOH定義主要分兩種狀態(tài)，一是蓄電池組的容量衰減過快，二是蓄電池組中個(gè)別蓄電池容量衰減過快。在電池組使用過程中，監(jiān)控BMS系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，通過故障判定條件來判定蓄電池組系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)并上報(bào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。故障預(yù)警和處理BMS主要功能多種保護(hù)050306020104系統(tǒng)低功耗整車上電時(shí)，需要蓄電池系統(tǒng)給高壓母線的電容進(jìn)行充電，在一定時(shí)間內(nèi)，根據(jù)判斷蓄電池組端電壓與動(dòng)力母線電壓的差距來確認(rèn)預(yù)充電是否成功。采用CAN總線的方式分別與子系統(tǒng)模塊、電機(jī)控制器及充電器進(jìn)行通信。在實(shí)時(shí)充放電過程中，能在線監(jiān)測電池組容量，能隨時(shí)給出電池組整個(gè)系統(tǒng)的剩余容量。蓄電池系統(tǒng)的功能CAN總線通信SOC預(yù)估能夠?qū)崟r(shí)測量蓄電池組的當(dāng)前工作電壓和工作電流，同時(shí)根據(jù)采集的電池組電壓電流數(shù)據(jù)以及蓄電池組的SOC，計(jì)算當(dāng)前能夠輸出的最大放電功率及允許接受的最大充電功率。能夠?qū)崟r(shí)測量蓄電池組對(duì)外殼（車身）的絕緣電阻，并根據(jù)絕緣電阻的大小，判斷系統(tǒng)絕緣強(qiáng)度是否符合要求。能夠根據(jù)BMS系統(tǒng)的實(shí)際情況，接通或關(guān)閉子系統(tǒng)的電源；在判斷均衡完成的基礎(chǔ)上，能進(jìn)入自關(guān)閉的超低功耗模式。動(dòng)力母線預(yù)充電功能絕緣電阻測量蓄電池組電壓和電流測量BMS系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)BMS包含數(shù)據(jù)采集單元和控制單元。數(shù)據(jù)采集單元采集動(dòng)力電池電壓、電流、溫度，估算動(dòng)力電池剩余電量（SOC），評(píng)估動(dòng)力電池健康狀態(tài)（SOH）；控制單元均衡動(dòng)力電池電壓，管理動(dòng)力電池溫度、控制動(dòng)力電池充放電和預(yù)充電控制等。采用開放式風(fēng)冷，通過對(duì)內(nèi)部溫度的分析，與整車空調(diào)一體化，控制散熱風(fēng)扇，保證BMS系統(tǒng)內(nèi)部的溫度均衡。每個(gè)電池包保證4個(gè)溫度探點(diǎn)。BMS系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)介紹通過模擬測量電路，實(shí)時(shí)測量每節(jié)單體電池電壓，供BMS系統(tǒng)進(jìn)行分析。單體電池電壓測量精度±5mV。BMS系統(tǒng)內(nèi)部多點(diǎn)溫度測量BMS系統(tǒng)組成及功能BMS主要有分布式與集中式兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分布式采用CAN總線通信方式，功能分布到每個(gè)電芯，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)、構(gòu)造簡單，連線少，可靠性高，便于擴(kuò)展，缺點(diǎn)是安裝繁瑣、成本高；集中式功能由主控完成，直接導(dǎo)線連接，缺點(diǎn)是連線多，可靠性不高，管理電池?cái)?shù)量不能太多。熱均衡功能單體電池電壓測量通過模擬測量電路，實(shí)時(shí)測量BMS內(nèi)部溫度，供BMS系統(tǒng)進(jìn)行分析和熱均衡控制。溫度測量范圍－40～+125℃；溫度測量精度±0.5℃。直冷技術(shù)建立在整車空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將板式熱交換器的水管路與動(dòng)力電池包散熱水管路相連，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的快速降溫。目前液冷與直冷混合模式應(yīng)用較為普遍，結(jié)構(gòu)如圖3-5所示，當(dāng)動(dòng)力電池包需要加熱時(shí)，四通閥A-C，B-D導(dǎo)通，當(dāng)動(dòng)力電池包需要冷卻時(shí)，A-B，C-D導(dǎo)通。系統(tǒng)方案風(fēng)冷技術(shù)液冷技術(shù)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)液冷技術(shù)的熱管理系統(tǒng)有兩種工作模式，一是慢冷模式，通常情況下動(dòng)力電池包溫度達(dá)到25～30℃時(shí)電動(dòng)冷卻水泵開始工作，將散熱器的防凍液與動(dòng)力電池包的防凍液進(jìn)行交換，以降低動(dòng)力電池包的溫度，使動(dòng)力電池包的單體電芯溫度穩(wěn)定在最佳溫度；二是強(qiáng)制降溫模式，一旦動(dòng)力電池包的溫度達(dá)到35℃時(shí)，BMS開始控制冷卻風(fēng)扇進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以降低防凍液溫度，當(dāng)溫度降低到30℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)動(dòng)力電池包溫度超過55℃時(shí)，組合儀表將會(huì)報(bào)警提示，VCU發(fā)報(bào)文指令給MCU，以降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率。電動(dòng)水泵負(fù)責(zé)防凍液的循環(huán)，冷卻風(fēng)扇增強(qiáng)散熱器散熱，冷卻管路實(shí)現(xiàn)熱交換功能。風(fēng)冷技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，包括自然冷卻和強(qiáng)制風(fēng)冷，廣泛應(yīng)用于豐田、本田、老款比亞迪（磷酸鐵鋰電池）等；液冷技術(shù)更有利于電池?zé)峁芾?，冷卻液通過電池包內(nèi)部管路，帶走電池工作時(shí)產(chǎn)生的溫度，目前應(yīng)用廣泛；直冷技術(shù)充分利用整車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑，將其引入電池內(nèi)部蒸發(fā)器以達(dá)到冷卻目的。動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)主要采用風(fēng)冷、液冷和直冷方案。直冷技術(shù)312高溫冷卻原理低溫加熱原理閥1、2打開，當(dāng)電池包電芯產(chǎn)生一定的熱量后（達(dá)到電池包降溫需求的溫度），由BMS或電池包內(nèi)壓力傳感器把信號(hào)傳遞給系統(tǒng)的控制器，由控制器驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作，壓縮機(jī)把低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒流經(jīng)室外換熱器變成中溫中壓液態(tài)冷媒，經(jīng)過氣液分離器把沒有完全被液化的冷媒完全液化，最終流入電芯表面的毛細(xì)管，此時(shí)冷媒受電池包電芯表面的溫度影響會(huì)被氣化，電芯產(chǎn)生的熱量被冷媒吸收帶走新能源汽車動(dòng)力電池痛點(diǎn)新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)仍然面臨低溫充電困難、低溫續(xù)航衰減嚴(yán)重、高溫安全性差等痛點(diǎn)問題，嚴(yán)重制約著新能源汽車的大規(guī)模推廣應(yīng)用，基于毛細(xì)輸運(yùn)理論的動(dòng)力電池包冷媒直冷技術(shù)被提出基于毛細(xì)輸運(yùn)理論的動(dòng)力電池包冷媒直冷技術(shù)閥1、2關(guān)閉，當(dāng)電池包電芯溫度過低（達(dá)到電池包升溫需求的溫度），由BMS升溫請(qǐng)求把信號(hào)傳遞給系統(tǒng)的控制器，由控制器驅(qū)動(dòng)電池包內(nèi)加熱絲工作，加熱絲產(chǎn)生大量的熱被冷媒吸收并氣化，氣化的冷媒遇到低溫的電芯被液化，冷媒液化產(chǎn)生大量的熱量傳遞給電芯，電芯的溫度隨之升高，從而達(dá)到電池包升溫效果動(dòng)力電池模組放置在一個(gè)密封并且屏蔽的動(dòng)力電池箱里面，動(dòng)力電池系統(tǒng)使用可靠的高低壓接插件與整車進(jìn)行連接。系統(tǒng)內(nèi)的BMS實(shí)時(shí)采集各電芯的電壓值、各溫度傳感器的溫度值、電池系統(tǒng)的總電壓值和總電流值，電池系統(tǒng)的絕緣電阻值等數(shù)據(jù)，并根據(jù)BMS中設(shè)定的閥值判定電池系統(tǒng)工作是否正常，并對(duì)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控。動(dòng)力電池系統(tǒng)通過BMS使用CAN與VCU或充電機(jī)之間進(jìn)行通信，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充放電管理、熱管理、SOC估算、均衡控制及繼電器控制等。動(dòng)力電池系統(tǒng)的功能為接收和儲(chǔ)存由車載充電機(jī)、制動(dòng)能量回收裝置和外置充電裝置提供的高壓直流電，并且為驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、DC/DC、電動(dòng)空調(diào)、PTC等高壓元件提供高壓直流電。動(dòng)力電池工作原理如果單體壓差大于300mV，則停止充電，報(bào)充電故障電芯的溫度范圍在0～55℃之間，才可以充電，當(dāng)有溫度點(diǎn)高于55℃或低于0℃時(shí)，電池管理系統(tǒng)將自動(dòng)切斷充電回路，此時(shí)將無法充電，此時(shí)啟動(dòng)動(dòng)力電池溫度控制系統(tǒng)將電芯溫度控制在0～55℃之間充電溫度范圍動(dòng)力電池充放電充電故障情況充電前加熱模式充電前檢測箱體內(nèi)部溫度，若有低于0℃的溫度點(diǎn)，啟動(dòng)加熱模式：閉合加熱片，進(jìn)行加熱內(nèi)循環(huán)，待所有電芯溫度點(diǎn)高于5℃，停止加熱，啟動(dòng)充電程序，過程中出現(xiàn)加熱片溫度差高于20℃，則間歇停止加熱，待加熱片溫度差低于15℃，則重啟加熱片充電方式動(dòng)力電池系統(tǒng)充電分為慢充、快充和制動(dòng)能量回收三種方式。利用車載充電機(jī)充電的過程為慢充，外部電源為交流電23415外部直流電直接與動(dòng)力電池連接的充電過程為快充制動(dòng)能量回收充電策略快充電芯溫度策略采用恒流-恒壓充電方法，在不同溫度范圍內(nèi)以恒定電流充電至動(dòng)力電池組總電壓達(dá)到或最高單體電壓達(dá)到此溫度條件下的規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流小于0.8A后停止充電；在充電過程中，如果單體壓差大于300mV，則停止充電，報(bào)充電故障快充和慢充流程充電前檢測箱體內(nèi)部溫度，若有低于等于5℃的溫度點(diǎn)，啟動(dòng)加熱模式：閉合加熱片，進(jìn)行加熱內(nèi)循環(huán)，待所有溫度點(diǎn)高于5℃，停止加熱，啟動(dòng)充電程序，過程中出現(xiàn)加熱片溫度差大于等于25℃，則間歇停止加熱，待加熱片溫度差小于等于15℃，則重啟加熱片。如果充電過程中最低溫度低于等于5℃，則停止充電模式，也不啟動(dòng)加熱模式制動(dòng)能量回收模式將電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，經(jīng)AC-DC變化后向動(dòng)力電池包充電。充電時(shí)，判斷串聯(lián)的電池模塊中，電壓最高的模塊達(dá)到充電截止電壓，則停止充電；放電時(shí)，判斷串聯(lián)的電池模塊中，電壓最低的模塊達(dá)到放電截止電壓，則停止放電動(dòng)力電池充電策略及流程快充定義電芯的溫度范圍在5～55℃之間，才可以充電，當(dāng)有溫度點(diǎn)高于55℃或低于5℃時(shí)，電池管理系統(tǒng)將自動(dòng)切斷充電回路，此時(shí)將無法充電快充加熱策略動(dòng)力電池單體均衡電池均衡的主要方法，主要分為化學(xué)均衡方法（未得到廣泛應(yīng)用）和物理均衡方法。物理均衡方法根據(jù)是否有能量損失又分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。被動(dòng)均衡（有損均衡）：電阻耗能式，在每一顆單體電池并聯(lián)一個(gè)電阻分流，耗能均衡就是將容量多的電池中多余的能量消耗掉，實(shí)現(xiàn)整組電池電壓的均衡。但由于每個(gè)單體并聯(lián)一個(gè)放電電阻，從而損耗電能并產(chǎn)生熱量，給電池系統(tǒng)熱管理提出了更高的要求。主動(dòng)均衡（無損均衡）：能量轉(zhuǎn)移式，將單體能量高的轉(zhuǎn)移到單體能量低的，通過儲(chǔ)能原件實(shí)現(xiàn)不均衡電池間的能量轉(zhuǎn)移。該類方案普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件成本高，對(duì)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)也提出了較高的要求；但其能量利用率較高，是目前電池單體均衡研究的一個(gè)熱點(diǎn)。根據(jù)儲(chǔ)能原件不同，又可分為：電容均衡、變壓器均衡和電感均衡三類。電池容量均衡通過電池從控制器將電池單體容量提調(diào)節(jié)到一個(gè)目標(biāo)值，電池從控制器檢測單體電壓信息，并根據(jù)信息打開均衡開關(guān)，然后一個(gè)放電回路形成，慢慢的將容量較高的單體的降低，降低到與其他電池單體一個(gè)水平。動(dòng)力電池性能參數(shù)采集動(dòng)力電池性能參數(shù)采集是測量電池單體的電壓，電流、溫度、絕緣檢測和高壓互鎖檢測，這是所有電池管理系統(tǒng)頂層計(jì)算、控制邏輯和動(dòng)力電池高壓安全的基礎(chǔ)。（1）監(jiān)測電池單體（或單元、模塊）的電壓監(jiān)測單體（或單元、模塊）的電壓，可以用來累加獲取整個(gè)動(dòng)力電池的電壓值；可以根據(jù)單體（或單元、模塊）電壓壓差來判斷單體（或單元、模塊）差異性；可監(jiān)測單體（或單元、模塊）的運(yùn)行狀態(tài)。（2）監(jiān)測電池溫度監(jiān)測動(dòng)力電池主要是依靠NTC溫度傳感器進(jìn)行的。