项目三 纯电动汽车的认知（课件） -《新能源汽车概论》同步教学（机工版.第2版）

走进新能源汽车的世界——“三纵”整车篇 新能源汽车入门课程—— 《新能源汽车概论》 求实创新 精益求精 1 项目三 纯电动汽车的认知 项目三 纯电动汽车的认知 【学习目标】 了解什么是纯电动汽车，它的优缺点及发展历史 掌握纯电动汽车的类型、结构原理和特点等， 并通过对典型不同类型的纯电动汽车的认知，理解其工作模式。 【学习任务】 通过本项目的学习，了解纯电动汽车，明确纯电动汽车的优势及劣势，对纯电动汽车的结构与原理有基本认知。 学习课题 一. 纯电动汽车概述 二. 纯电动汽车结构 三. 纯电动汽车实例 引导问题1： 什么是纯电动汽车？ 纯电动汽车（Blade Electric Vehicles，BEV），纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。 一般采用动力蓄电池为动力源。 引导问题2： 纯电动汽车发展历史？ ●　新的黄金时期：由于能源、环境的压力给电动汽车带来了新的发展机遇和起点。如特斯拉以及国内的比亚迪纯电动汽车等，迎来了全球电动汽车新的黄金时期。 ●　第一次黄金时期（1885-1915） 第二次黄金时期：1967年-1975年。 能源危机促进很多国家又重新开始重视电动汽车的开发 第三次黄金时期：20世纪90年代以来世界环保、节能的迫切需要，电动车的关键部件电池的突破。 引导问题3： 纯电动汽车特点？ 引导问题4 纯电动汽车种类 用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车 装有辅助动力源的纯电动汽车 学习课题 一. 纯电动汽车的基础知识 二. 纯电动汽车的结构 三. 纯电动汽车的实例 引导问题1： 纯电动汽车的整体汽车结构 纯电动汽车主要由电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等组成。 电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点，汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。 电动化 引导问题1： 纯电动汽车的整体汽车结构 典型的纯电动汽车整体结构图 引导问题2： 纯电动汽车的驱动形式？ ●集中式驱动： 图3-4a所示布置形式，与传统汽车驱动系统的布置方式基本一致，带有变速器和离合器，只是将发动机换成电机，是在传统燃油汽车基础上发展而来的，所以其布置形式和传统燃油汽车驱动系统的布置形式基本一样，主要应用于纯电动货车，多采用电机前置后轮驱动布置形式。图3-4b所示，用一个固定速比的减速器代替了多速变速器，同时去掉离合器，实现了无变速器的传动。 图3-4c和图3-4d所示的布置形式类似，将电机与减速器集成，节省了机械传动结构的贡量和体积，同时也减少了由于换档带来的控制困难。图3-4d布置形式将电机、固定速比或速器和差速器被进一步融合为一个整体，布置在驱动轴上，使得整个驱动系统更为简化和集成化。这种布置形式可适合于前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动，多应用于纯电动乘用车。如比亚迪秦EV、吉利几何、小鹏P5等多数车型采用电机前置前轮驱动布置形式，奇瑞小蚂义、宏光MINI EV、长安深蓝SL03、小鹏G9(后驱版)等车型采用电机后置后轮驱动布置形式。 纯电动汽车驱动系统存在多种形式，主要分为集中式驱动、分布式驱动两大类。 引导问题2： 纯电动汽车的驱动形式 ●分布式驱动 ：分布式驱动形式取消了离合器、变速器、传动轴、差速器、半轴等一些传动部件，驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近。 主要采用轮边电机驱动或轮毂电机驱动，无须差速器。图3-4e,f,g所示. 纯电动汽车驱动系统存在多种形式，主要分为 集中式驱动、分布式驱动两大类型。 ●集中式驱动+分布式驱动 图3-4h所示为前轮采用单电机集中驱动，后轮采用双 电机分布式驱动的四轮驱动布置形式。 如Audi E-tron S车型采用这种四驱布置形式。 引导问题3： 纯电动汽车的主要功能总成有哪些？ 纯电动汽车可分为三个子系统：电机驱动子系统、能源子系统、辅助子系统。 电机驱动子系统由车辆控制器、电力电子变换器、电机、机械传动装置和驱动车轮组成； 能源子系统由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成； 辅助子系统由功率控制单元、空调控制单元和辅助电源组成。 引导问题4： 纯电动汽车的主要高压部件有哪些？你能找到么？ “三大电”　“三小电” 引导问题5：纯电动汽车的关键技术有哪些？ 纯电动汽车的关键技术主要在于：动力电池及管理技术、电机驱动及控制技术，集中电气架构与结构优化技术等。 ▲动力电池及管理技术 动力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。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量、比功率、循环寿命和成本等。 ▲驱动电机及控制技术 驱动电机是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、起动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。 引导问题5：纯电动汽车的关键技术有哪些？ ▲整车结构优化与节能措施 如采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻 30%-50%，如奇瑞小蚂蚁即采用全铝合金车身。汽车车身与电池包更趋向于一体化设计。如比亚迪最新采用的 CTB 技术，即电池与车身一体化技术，同步设计电池包和车身底板，将车身底板+集成电池上盖+电芯+托盘组成一个整体，在减低车身自重的同时，又加强车辆的整体强度。 ▲滑动底盘 滑板底盘是把原先电动车上的转向、制动、三电、悬架等系统通过模块化的方式，集成在电动车的底盘上，可以根据不同车型的要求，对相应模块进行变更，从而缩短开发周期，实现上下车体的解耦开发。 引导问题5：纯电动汽车关键技术有哪些？ ▲集中式电子电气架构技术 汽车电子电气架构必须支撑汽车“电动化、智能化、网联化、共享化”和车载软件的快速发展，为此必须满足的基本需求包括高计算性能、高通讯带宽、高功能安全性、高信息安全性、软件持续更新等。然而，当前采用的分布式汽车电子电气架构存在计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件升级等瓶颈，不能满足未来需求。汽车电子电气架构将发生重大革新，基于软件集中化和域控制器的集中式电子电气架构将来取代传统的分布式架构，成为未来汽车电子电气架构的发展方向。 目前部分车企开始逐步采用域控制器，但整体还处于功能域阶段。如：特斯拉Model 3电气架构分为三大域控制器：中央计算模块（CCM）、左车身控制模块（BCM LH）和右车身控制模块(BCM RH) ；大众的MEB平台电气架构也分为三大域控制器，包括车辆控制域（ICAS1）、智能驾驶域（ICAS2）和智能座舱域（ICAS3）等。 学习课题 一. 纯电动汽车的基础知识 二. 纯电动汽车的结构与原理 三. 纯电动汽车的实例 车型实例 ●　中国力量，自主品牌， ●　典型型，国际视野 ●　产品、技术迭代发展 ●　让读者体会纯电动汽车发展历程中的技术变化新趋势 实例１：北汽新能源 实例2：比亚迪 平台 E平台1.0 E平台2.0 E平台3.0 推出时间 2010 2016 2021 平台特点 实现了三电关键部件平台化，突破电动汽车核心技术。 通过集成式融合创新实现了纯电动车关键系统的平台化（33111平台），满足多样化电动需求。 实现了整车架构的平台化，具有智能、高效、安全、美学四大特点。 主要特征 双向逆变充放电式电机控制器 高电压架构高安全高能量动力电池 大功率高转速电机所突破。 电驱动三合一模块（3）； 高压（充配电）三合一模块（3）； 低压控制器多合一（1）； 一个高安全高比能电池（1）； 一块DiLink智能网联中控屏（1） 全新一代SIC电控； 八合一电驱动总成； 宽温域高效热泵技术； 电机升压充电架构技术，实现800V高压快充； 永磁同步组合异步电机的全新动力组合架构的四驱方案 典型车型 比亚迪E6 比亚迪汉EV、唐EV、秦EV 比亚迪海豚、海豹 动力电池 ET-POWER铁电池（磷酸铁锂） 三元锂、磷酸铁锂 刀片电池（磷酸铁锂） 主要性能 百公里能耗约为20度电； 续航达到300Km（NEDC） 加速性能提升，0—100km/h加速 可达到4.4秒； 电机最高转速均达到14000rpm；续航均达到400Km（NEDC） NEDC续航能力最大突破1000km； 0-100km/h加速时间可达到2.9秒； 充电5分钟可行驶150km ADAS系统 无 Dilink 智能网联系统 智能座舱、智能驾驶等多角度全面提升； 采用自主研发的车用操作系统BYD OS 实例2：比亚迪 比亚迪e平台2.0高压（充配电）三合一模块 比亚迪e平台2.0驱动三合一模块 实例2：比亚迪 实例2：比亚迪 比亚迪e平台3.0驱动八合一 案例3：日产LEAF 日产聆风LEAF车型自2010年底上市以来，成为了一款经典的纯电动车型，是一款5座掀背两厢纯电动汽车，2019年前曾是全球累计销量最高的纯电动车型，是世界上首款投入量产的纯电动汽车，曾是全球最畅销的电动汽车。日产Leaf车型也曾成为电动汽车安全的典型案例，在全球电动汽车的发展中具有典型意义。 案例3：日产LEAF 的结构 日产LEAF是在原有车型骐达上开发，采用了电动车专用底盘，整车的核心功能部件是控制单元（含逆变器）、驱动电机、动力电池组。 LEAF汽车在正常行驶时通常由锂离子电池输出电能经由逆变器转化后，输送到驱动电机，驱动电机继而驱动车轮转动，带动整车行驶。当汽车减速时，电机回收能量进行发电，通过逆变器对动力电池组进行充电。 LEAF底盘布置图 案例4：特斯拉（Tesla）电动汽车 自2006年特斯拉首款纯电动跑车 Roadster上市以来，先后开发了Model S（后驱、全驱）、Model X（全驱）等系列车型，奠定了在高端电动汽车领域的领先地位。 案例4：特斯拉（Tesla）电动汽车 （从左至右依次为Model S、Model 3、Model X、Model Y） 案例4：特斯拉（Tesla）电动汽车的电池 案例4：特斯拉（Tesla）电动汽车的电池 第二代21700电池 2017年，特斯拉与松下联手开发的2170电池面世，并在Model 3上面完成了首次搭载。21700（直径21mm、高度70mm、圆柱型）电池是三元锂电池（NCA），是目前能量密度较高的动力电池解决方案，电芯能量密度提升到300Wh/kg，相对于18650的232Wh/kg，提高了20%的能量密度。 第三代4680电池 2020年发布的4680 电池（直径46mm，高度80mm，圆柱型）采用全极耳电池、高镍正极、硅碳负极以及整包封装技术 CTC （Cell to Chassis）等。4680相比起前一代21700电芯，4680电芯的能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6倍、在电池组层面每千瓦时成本降低14%。 请同学们通过资料查阅、现场认知，小组合作讨论共同完成本项任务。 【课中实践】 求实创新 精益求精 $$