1、新能源汽车构造原理与检测维修第2章新能源汽车的使用第1章新能源汽车基础目录第5章典型新能源汽车技术特点第4章新能源汽车基本构造与原理第3章电学基础知识第7章故障案例分析第6章新能源汽车的检修一、基础篇第1章新能源汽车基础第一章概述概述ONTENTS1.11.21.31.新能源汽车概述1.1新能源汽车概述工信部新能源汽车生产企业及产品准入管理规则采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。电动汽车混合动力汽车燃料电池电动汽车氢发动机汽车其他新能源汽车等1.新能源汽车概述1.1
2、新能源汽车概述类型优点缺点纯电动1.能源利用率高2.零排放3.结构简单，因此故障率低4.噪音小1.车价高2.续航里程短3.需要充电站等配套设施油电混动1.功率利用率高2.续航里程较长（有些类型混动与传统燃料汽车续航里程相同）3.因空调等采用电机驱动故故障率更低3.在走走停停的路况消耗与排放非常低1.长距离高速行驶油耗与传统燃料汽车相差不大。燃料电池1.零排放或接近零排放2.能源利用率高3.噪音小1.燃料储存安全性有待改善2.燃料电池的开发仍有待改善1.新能源汽车概述1.1新能源汽车概述1.1.2新能源汽车与传统燃料汽车的区别购车成本使用成本维修保养结构与原理排放性能源效率1.新能源汽车概述1.
3、2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车纯电动汽车(BatteryElectricVehicle,简称BEV)，指完全由可充电电池（如铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池）提供电能，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，纯电动汽车传动动力驱动简图如图1所示。1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车2.基本构造与原理：基本构造与原理：1-车载电源模块2-电力驱动主模块3-底盘与车身12331.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车2.基本构造与原理：基本构造与原理：单体电池图3纯电动车蓄电池总成1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类能源管理系统
4、和充电控制器图4充电指示与充电插口图5充电桩图8大众的轮边电机1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车电力驱动主模块 中央控制单元 驱动控制器 电动机图6北汽新能源汽车驱动控制器模块图7特斯拉的集中式电机1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车电气与其他辅助系统图9电动空调压缩机图10电加热交换器1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.1纯电动汽车仪表显示与信息娱乐系统图11比亚迪E6先行者组合仪表1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车混合动力汽车（HybridElectricVehicle,HEV）内燃机（柴油机或汽油机
5、）+电动机 串联式 并联式 混联式1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车1）串联式混合动力系统图12串联式混动基本原理示意图3121-驱动电机2-发动机与发电机总成3-高压电池组图13雪佛兰沃蓝达串联式混动系统主要部件位置1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车1）串联式混合动力系统1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车图a发动机与发电机总成图b电机驱动单元图c电池组图14雪佛兰沃蓝达串联式混动系统1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统图15并联式混动基本原理示意图
6、1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统纯电动模式纯燃油模式混合模式1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统（1）纯电动模式发动机关闭，电池为电动机供电，驱动车辆行驶，该模式多用于中低速行驶（基本原理示意图如图16所示）。图16纯电动模式基本原理示意图1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统（2）纯燃油模式发动机启动，驱动车辆行驶，同时能够带动电动机反转为动力电池充电（基本原理示意图如图17所示）。图17纯燃油模式基本原理
7、示意图1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统（3）混合模式发动机与电动机同时驱动模式这种工况下发动机与电动机同时启动，驱动车辆行驶，该模式多用于爬坡、急加速以及其他高负荷工作的情况下，（基本原理示意图如图18所示）。图18混合模式基本原理示意图1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车并联式混合动力系统并联式混合动力系统奥迪的并联式混合动力系统实物图1-发动机2-驱动电机总成3-高压电池组图19奥迪Q5Hybrid实物图312图20奥迪Q5Hybri驱动电机总成实物图11.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2
8、.2混合动力汽车混联式混合动力系统混联式混合动力系统图21混联式混动基本原理示意图1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车3）混联式混合动力系统）混联式混合动力系统图22、23、24为丰田普锐斯的混联式混合动力车实物图。1-高压电池2=-ECVT3-控制单元4-发动机图22丰田普锐斯混动实物图43211.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车3）混联式混合动力系统）混联式混合动力系统图23丰田普锐斯发动机与ECVT实物图图24丰田普锐斯高压电池实物图1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.2混合动力汽车2.按两者提供的动力比例按两者提供的动力比
9、例微混式混合动力汽车中混式混合动力汽车全混式混合动力汽车微混式混合动力汽车中混式混合动力汽车全混式混合动力汽车1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.3燃料电池汽车1-动力电池2-储氢罐图25氢燃料电池汽车的基本构造211.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类1.2.3燃料电池汽车图26氢燃料电池的基本构造燃料电池本质是水电解的“逆”装置，如图26所示，主要由3部分组成，即阳极、阴极、电解质（图中的质子交换膜）。其阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两极之间是电解质。本章节以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例说明其工作原理：1
10、.新能源汽车概述1.3各品牌新能源汽车概况目前世界各国汽车品牌旗下均有新能源车型上市销售，表2列出目前主流市场新能源车品牌概况。国家品牌车型系列（本表格无法涵盖所有最新款新能源车型，以目前市场为准）中国北汽新能源EV、EU、EX、ES上汽荣威e50、e550、e950、ei6比亚迪唐、秦、e5、e6奇瑞汽车eQ、QQ3EV、艾瑞泽7e帝豪EV帝豪EV、XC90T8、S60L长安奔奔EV、逸动东风御风、风神E30郑州海马汽车普力马EV、海马3力帆汽车330EV、620EV华泰汽车XEV260、Iev230众泰汽车芝麻、云100江淮汽车IEV6S江铃汽车E200厦门金龙汽车凯歌东风启辰晨风上汽大通
11、V80腾势汽车腾势苏州金龙海格H4E、海格H6V1.新能源汽车概述1.3各品牌新能源汽车概况目前世界各国汽车品牌旗下均有新能源车型上市销售，表2列出目前主流市场新能源车品牌概况。国家品牌车型系列（本表格无法涵盖所有最新款新能源车型，以目前市场为准）欧洲大众途锐、A3、高尔夫GTE、e-UP、保时捷918spyder宝马5系、7系、X1、X5、i3、i5奔驰GLE、S级、C级法拉利LaFerrari迈凯轮P1路虎汽车揽胜美洲通用沃蓝达、迈锐宝、凯迪拉克凯雷德、凯迪拉克CT6特斯拉ModelS、TeslaModelX、TeslaModel3福特蒙迪欧、C-MAX、林肯MKZ亚洲丰田普锐斯、卡罗拉双
12、擎、CT等雷克萨斯系列本田雅阁、思铂睿、CR-Z日产楼兰、聆风现代（包括起亚）北京现代索纳塔、东风悦达起亚K5一、基础篇第2章新能源汽车的使用第二章概述概述ONTENTS2.12.22.32.42.52.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换2.1.1起动2.按两者提供的动力比例按两者提供的动力比例图27比亚迪e6仪表中的电源已经接通标识2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换2.1.2档位与车辆运行模式切换图28READY指示灯图29比亚迪e6排挡杆2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换2.1.2档位与车辆运行模式切换图30档位切换倒挡（R挡）空挡（N挡）前进挡（D挡）驻车挡（P
13、挡）（如图31所示）手动释放驻车制动器（如图32、33所示）牵引模式图31驻车档图32驻车制动启用指示灯图33驻车制动故障指示灯2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换2.1.3制动能量回收级别设置图34特斯拉制动能量回收限制标记2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换2.1.3制动能量回收级别设置2）不同动力模式的切换图35比亚迪e6的模式切换按钮图36宝马i3的模式切换按钮（驾驶舱中央扶手左侧）2.新能源汽车的使用2.2舒适与便捷功能使用与操作2.2.1空调的操作比亚迪e6空调面板如图4-5所示，各按钮功能如下：1）第一排由左至右（1）“OFF”按钮，关闭空调系统（2）“A/C”按
14、钮，压缩机运转，开启制冷模式（3）“AUTO”按钮，指示灯点亮表示已经选择了自动操作模式（4）“MODE”按钮，按钮选择送风模式（5）前除霜按钮2）第二排由左至右（1）温度控制按钮（2）风扇转速控制按钮（3）进风模式选择按钮（4）后风窗除霜按钮图37比亚迪e6空调面板概览2.新能源汽车的使用2.3组合仪表与各项功能与显示纯电动汽车的组合仪表可分为警报灯区域、行车信息区域、电量信息区域等几个部分，仪表实物如图38所示。报警灯区域行车信息区域电量信息区域图38比亚迪e6组合仪表概览2.新能源汽车的使用2.3组合仪表与各项功能与显示仪表板信息详解如下：1.车速表（如图39）图39比亚迪e6车速表2.
15、电量信息区域（如图40）图40比亚迪e6电量信息区域3.行车信息区域（如图41）图41比亚迪e6行车信息区域4.背光调节（如图42）图42背光调节按钮5.部分与电驱动部分有关的指示灯（如图43-48）图43电机冷却液温度过高警告灯图44动力电池过热警告灯图45动力电池充电状态指示灯图46动力电池充电连接指示灯图47动力电池故障指示灯图48停车降温警告灯2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.1充电接口直流充电接口交流充电接口图49比亚迪e6充电接口充电方法说明充电时间充电站直流充电在公共充电站充电电量从10%-100%充电所需时间约为2小时C10充电桩直流充电使用家用C10充电柜充电电量从10%
16、-100%充电所需时间约为6-7小时充电桩交流充电在公共交流充电桩上充电电量从10%-100%充电所需时间约为20小时家用交流充电使用交流充电连接装置（三芯转七芯）在家用220V50Hz，10A标准单相两极带接地插座上充电。电量从10%-100%充电所需时间约为38小时2.新能源汽车的使用2.4充电图50特斯拉充电接口打开按钮2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.2充电方法 点火开关关闭 按下即时充电（约充电开启时）按键，15分钟内连接充电器 连接直流充电器，充电柜设置开始充电，仪表点亮充电连接指示灯 仪表会提示充电信息，充电完成后，直接断开充电器，如临时结束充电，充电柜设置结束充电. 断开直
17、流充电器，按下开关，拔出直流充电器，并将充电器放在指定位置。关闭充电口盖和充电口舱门。直流即时充电结束。图51充电指示信息（100%）图52即时充电按钮2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.2充电方法即时充电信息的显示即时充电信息的显示图53特斯拉充电状态信息每小时充电比率。估计可行驶距离（或能量）。来自已连接电源的供电电流/可用总电流。本次充电完成时，估计能够增加的行驶距离（或能量）。显示充电状态信息。充电电缆提供的电压。2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.2充电方法2.在在C10充电柜上直流充电（随车配件）充电柜上直流充电（随车配件）点火开关打开，设置预约充电时间（即什么时间开始充电，充
18、电时间），保存，然后关闭点火开关。打开充电口舱门，连接直流充电器。打开C10充电柜电源，顺时针旋转急停按钮，按下绿色的启动按键。计时器到时则启动充电，充电时间结束，则自动停止充电。充电结束后未拔下充电器，则自动进入下一次预约充电倒计时；如动力电池已充满，则自动结束充电。C10设置结束充电，按下绿色启动按键，关闭电源，按下急停按钮，断开充电器，关闭充电口盖和充电口舱门。直流预约充电结束图54C10充电柜面板（中间为指示灯，最下位置为按钮与按钮指示灯）2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.2充电方法3.在公共充电桩上交流充电在公共充电桩上交流充电将车辆与交流充电桩的交流充电器相连，实现交流充电。4
19、.通过交流充电连接装置家用交流充电通过交流充电连接装置家用交流充电通过三芯转七芯交流充电连接装置将车辆与家用插座相连（随车配件，如图55所示）。图55比亚迪e6家用充电器（随车工具）2.新能源汽车的使用2.4充电2.4.2充电方法交流充电接口直流充电接口充电方式充电时间充电电缆（交流充电）适配普通电源插座，其中E-UP约8-12小时，GTE约5小时。家用充电站（交流充电）大众指定供应商的充电设备，设备功率为3600W，接口符合大众汽车通用标准。E-UP约6小时，GTE约2.15小时。通 用 型 充 电 站（交流充电）。由供应商在道路定点设置的充电站，可能接口符合大众汽车通用标准，可能需要使用大
20、众汽车专用充电电缆。E-UP约6小时，GTE约2.15小时。高速充电站（直流充电）功率可达50000W，可在约30分钟为UP充至80%电量，但目前只有配备了高压蓄电池充电装置接口1U34的E-UP才能使用该设备。2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用2.5.1钥匙的使用1-行李箱遥控按键2-全部锁定或解锁按键3-前发动机仓按钮图57特斯拉遥控钥匙1.按键1为行李箱遥控按键，按两下可打开行李箱，如果ModelS配有电动行李箱盖，按两下可关闭行李箱。2.按键2为全部锁定或解锁按键，按两下可解锁车门和行李箱。3.按键3为前发动机仓按钮，按两下可打开。2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用
21、2.5.2前排乘员空气囊开关图58前排乘员空气囊开关2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用2.5.3倒车雷达开关当按下此开关时，开关上的黄绿色指示灯亮，倒车雷达电源接通，显示报警功能开启，位于仪表上车的车形指示灯亮；再按一下，开关弹起，指示灯灭，倒车雷达电源断开，显示报警功能关闭，车形指示灯灭。图59倒车雷达开关2.5.4挂车拖曳拖曳挂车之前，须确认挂车的拖曳能力，拖曳能力是水平路面上测定的，如果驾驶到高山区，则电动机功率和它的拖曳能力将减低。二、原理构造篇第3章电学基础知识第三章概述概述ONTENTS3.13.23.33.43.53.63.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.1
22、基本概念1.电荷的定义电荷的定义图60电荷的基本构造3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.1基本概念2.电流的定义电流的定义 单位时间内通过导体横截面的电荷量，叫电流。 用符号I表示 单位是安培，用字母A来表示。电子手表1.5-2A白炽灯泡200mA手机100mA空调5-10A高压电200A，3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.1基本概念3.电压的定义电压的定义电压也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压用字母U表示，单位是伏特，简称伏，用字母V表示。表2-2部分常见电压值：碱性电池标称电压1.5V手机的工作电压3.7V对人体
23、安全的电压不高于36V无轨电车电源的电压50600V家庭电路的电压220V220V3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.1基本概念4.电阻的定义电阻的定义在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。电阻用字母R表示，电阻的单位是欧母，用字母表示。5.电功率的定义电功率的定义电流在单位时间内做的功叫做电功率。是用来表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示，它的单位是瓦特（Watt），简称瓦，符号是W。如果在“t”这么长的时间内消耗的电能“W”，那么这个用电器的电功率就是：P=W/t我们通常指的1度(电)=1kWh=3.6106J3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.1基本概
24、念6.欧姆定律欧姆定律在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比。基本公式是：I=U/R由欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I或U=IR图61乔治西蒙欧姆表5常见电学参数及单位参数名称符号单位单位简称 单位符号电荷Q库伦库C电流I安培安A电压U伏特伏V电阻R欧姆欧功率P瓦特瓦W电能W千瓦时-kWh3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.1.2直流电的定义直流电简称DC，又称“恒流电”，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电。电流大小（电压高低）和正负极都不随时间（相对范围内）而变化。图62部分直流电用电器3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础3.
25、1.3交流电的定义交流电简称为AC，交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。图63部分交流用电器3.电学基础知识3.2电磁基础3.2.1磁性与磁场图64磁场示意图图65电流产生磁场的示意图3.电学基础知识3.2电磁基础3.2.1磁性与磁场图66通电螺线管磁场基本原理3.电学基础知识3.3电池基础知识3.3.1电池分类动力电池种类（并非所有电池都在广泛应用）铅酸蓄电池镍镉蓄电池镍氢蓄电池铁镍蓄电池钠氯化镍蓄电池银锌蓄电池钠硫蓄电池锂蓄电池燃料蓄电池太阳能蓄电池表6动力电池种类3.电学基础知识3.3电池基础知识3.3.2电池
26、的技术参数释义1.比能量参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。2.比功率比功率是衡量汽车动力性能的一个综合指标，具体是指汽车发动机最大功率与汽车总质量之比。3.自放电蓄电池如果一直闲置不使用，也会损耗电量，这种现象称为蓄电池的自放电现象。各类型电池基础属性（性能排名）对比如图67所示：图67各类型电池基础属性（性能排名）对比3.电学基础知识3.3电池基础知识3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造图68液态锂离子电池的基本构造3.电学基础知识3.3电池基础知识3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造正极材料钴酸锂锰酸锂三元复合材料磷酸铁锂正常电压（V）4.04.05
27、3.83.853.34储存电容（mAh/g）145100160120150比能量（Wh/kg）602480742588549体积比能量（Wh/L）30732065378429121976循环寿命（次）5005001000 10001000成本高低高高中安全性低好好优优锂电池的优缺点对比 使用条件有限制安全性差 价格昂贵 重量轻 比能量较高、 使用寿命长、 高低温适应性强、 自放电率很低3.电学基础知识3.3电池基础知识3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造镍氢电池的优缺点对比 高倍率放电性好 耐充放电能力较强 寿命长 高低温性能好 安全性好 自放电率高 比能量较小3.电学基础知识3.3电池基
28、础知识3.3.4燃料电池图69燃料电池3.电学基础知识3.4电动机基础知识3.4.1基本原理通电导体在磁场中有力的作用,作用力方向与磁场方向和电流方向有关.电动机就是基于此原理设计而成,直流电动机基本原理如图70所示.图70直流电动机工作原理电动机一般由转子、定子、电刷、换向器及相关机械部件组成。当直流电通过电刷向电枢绕组供电时，电枢（转子）在磁场中受力转动，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。图71车用电动机外形图3.电学基础知识3.4电动机基础知识3.4.2车用电动机分类图72大众的永磁同步电动机3.电学基础知识3.4电动机基础知识3.4.2车用电动机分类图73永磁直流无刷电动机3
29、.电学基础知识3.4电动机基础知识3.4.2车用电动机分类图74交流感应电动机3.电学基础知识3.4电动机基础知识3.4.2车用电动机分类表8车用电动机性能对比项目永磁同步电动机永磁直流无刷电动机交流感应电动机开关磁阻电动机功率密度高低中较高峰值效率(%)95-9785-8990-9515,000可靠性优秀一般好好电动机尺寸小大中小电动机质量轻重中轻电动机成本高中低低3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识3.5.1车用高压电池常见能量来源：3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识3.5.2外接电源充电插头可通过交流电（AC充电）或直流电（DC充电）进行高电压蓄电池充电。所用充电插头是标准
30、化部件，表9概括了最常见的插头形式：表2-9常见的插头形式美国欧洲日本中国交流电充电插口直流电充电插口3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识3.5.3外接电源选择以电缆为传输介质，通过电缆和偶合器（插头插座）连接，进行直接的接触式电能传输。目前主要分为1）单相交流220V/16(32)A；2）三相交流充电：380V/32(63)A；3）直流充电：0-700V/最大电流250A；4）交流充电：由交流充电桩提供220V或380V交流电能，车载充电动机完成交直流变换，充电功率一般不大于5kW，充电时间通常为58个小时。充电便利性一般。5）直流充电：由非车载充电动机完成交直流变换，充电功率较大，从
31、几十千瓦到上百千瓦,充电时间仅10分钟，但较大的电流，对电池有所冲击，现阶段仅可作为电动汽车充电的应急选择。3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识3.5.4制动能量回收与发动机供电图75制动能量回收系统3.电学基础知识3.6高压部件基础知识3.6.1基本构造概览纯电动车型的高压部件如图76所示，混合动力车型高压部件如图77所示。图76纯电动车型的高压部件图76混合动力车型的高压部件3.电学基础知识3.6高压部件基础知识3.6.2电力电子控制装置：图77电力电子控制装置3.电学基础知识3.6高压部件基础知识3.6.3充电器与高压设备一并被安装在车上的充电器也称为AC/DC转换器。它将公共电网
32、中的交流电通过充电接口转换为直流电，因为高压蓄电池只能储存直流电，实物如图78所示。图78高压充电接口3.电学基础知识3.6高压部件基础知识3.6.4高压电缆高压电缆（实物如图79所示）是车内所有高压部件之间电力传输的载体。高压电缆都是橙色，非常牢固，不易损坏。再用同样是橙色的织物外套包裹，得到进一步强化。高压电网的电气插头连接是多芯的，有颜色标志。高压电网之外的用电器（例如照明装置、转向系、制动力助力真空泵、点烟器）都由传统12V车载电网供电。图79高压电缆二、原理构造篇第4章新能源汽车基本构造与原理第四章概述概述ONTENTS4.14.24.34.44.54.基本构造与原理4.1电源系统4
33、.1.1动力电池主要类型与性能参数图80特斯拉采用的三元锂电池4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.1动力电池主要类型与性能参数图81比亚迪的磷酸铁锂电池4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.1动力电池主要类型与性能参数图82福田混合动力汽车的镍氢电池组4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.1动力电池主要类型与性能参数1）镍氢电池安全可靠2）镍氢电池具有良好的快速充电性能3）镍氢电池具有良好的低温性能4）镍氢电池具有良好的环保性和可回收性4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.2电池管理系统及工作模式图83动力电池管理系统示意图4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.2电池管理系统及工作
34、模式下电模式准备模式放电模式充电模式故障模式4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.2电池管理系统及工作模式（1）气体冷却法1-冷却风扇图84带有外界空气主动式冷却系统的高压电池2.动力电池组的均衡充电管理和热管理4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.2电池管理系统及工作模式（2）液体冷却法1-绝缘材料2-冷却系统3-铝合金托盘4-电子控制器5-冷却液进口6-冷却液出口7-电池组图85带有主动式液体冷却系统的高压电池4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.3电源变换器绝大多数新能源汽车都将以上功能集成在一个模块中，不同品牌对该模块的称呼也不同，如丰田称之为功率控制单元、大众称之为电力电子装置
35、等，但基本功能相同。图86北汽新能源EU260电源变换器总成4.基本构造与原理4.1电源系统4.1.4充电管理与充电方式图87特斯拉的最新国标充电接口（左侧接口为直流）图88宝马i3只提供交流充电接口4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.1纯电动气车的驱动系统的组成4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置驱动电动机2-离合器3-变速器4-传动轴5-驱动桥6-转向器图89传统的驱动方式4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置1-转向器2-电动机-驱动桥整体式结构图90电动机-驱动桥整体式驱动方式4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.2纯电动
36、汽车驱动系统的布置1-转向器2-电动机-驱动桥组合式结构图91电动机-驱动桥组合式驱动方式4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置1-转向器2-轮毂电动机图92轮毅电动机分散驱动方式4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.3电机主要性能参数表2-10电机类型驱动电机类型永磁直流无刷电机交流感应电机永磁同步电机开关磁阻电机优点控制简单，只需电压控制，无需检测位置，小容量，造价低。结构简单，造价低廉，可高速运行，调速范围大，转动惯性小，维护简单枝术成熟。体积小，重量轻，功率输出密度大，低速输出转矩大效率高，维护简单。结构简单，机身更坚固，效率高，起动转矩大，价格低且免维护
37、。缺点结构复杂、不适合高速大转矩运行、效率低、环境适应差、制动困难。控制复杂，容量小，效率较低，制动困难。高速运行控制复杂，需要检测转子位置，部件较多，故造价较高。目前技术仍有瓶颈导致不能大面积普及。4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.3电机主要性能参数表2-11电机的主要性能参数永磁直流无刷电机交流感应电机永磁同步电机开关磁阻电机功率密度低中高较高峰值效率/%85899095959715000可靠性一般好优秀好结构的坚固性差好一般优秀电机的外形尺寸大中小小电动机的质量重中轻轻电动机成本一般一般高一般控制操作性能最好好好好控制器成本低高高一般4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主
38、要类型与工作原理1-永磁转子2-定子线圈3-外壳图93永磁直流无刷电机本体基本构造4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理1-逆变器2-电动机3-位置传感器图94永磁直流无刷电机控制原理图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理图95交流感应电机实物图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理图96交流感应电机构造图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理图97交流感应电机直接转矩控制系统原理简图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理1-定子总成2-永磁转子总成图98永磁同步
39、电机实物图1-定子2-转子中的永久磁铁3-转子总成图99永磁同步电机实物图结构图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理PMSM-永磁同步电机PG-位置转速传感器SVPWM-电机驱动信号控制器图100矢量控制基本原理图4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理图101开关磁阻式电机实物图图102开关磁阻电机基本结构（单相绕组）4.基本构造与原理4.2驱动系统4.2.4电机主要类型与工作原理图103四相开关磁阻式电机驱动电路简图4.基本构造与原理4.3维修开关4.3.1维修开关的类型与作用图104比亚迪e6维修开关4.基本构造与原理4.3维修开关4.
40、3.2维修开关的安全操作维修开关规范操作如下：1）紧急维修开关的操作应由专业人员进行，至少操作人员应该进行过相关培训。2）操作时，操作人员必须佩戴必要的保护装备，如绝缘手套、绝缘胶鞋（其电压等级必须大于电池组的最高电压）等，用前需检在其是否完好无损，确保安全。3）断开点火开关，并将钥匙移到智能钥匙系统探测范围之外。断开低压蓄电池负极端子，拔下维修开关手柄后，必须妥善保管，直至检修完毕，避免误操作。4）拆开维修开关之后，必须等待至少10分钟后方能进行维修操作，以确保高压线路的余电已释放，如果条件允许，建议等待时间为30分钟。断开维修开关后必须使用专业电压表检查高压系统是否确实已经断电成功。4.基
41、本构造与原理4.4制动能量回收系统4.4.1制动能量回收系统构成与原理4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统4.4.1制动能量回收系统构成与原理图105几款车型在制动能量回过程中的仪表显示4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统4.4.1制动能量回收系统构成与原理1-电池管理系统2-电机控制器3-整车控制器4-制动控制器5-ABS液压控制单元6-电机7-变速器8-高压电池9-数据总线图106再生制动原理简图4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统4.4.2制动能量回收控制策略为了在满足制动性能要求下尽量多的回收车辆的动能，应该协调控制液压制动和再生制动两个子系统，这样就会两个基本问题需要解决
42、，一是如何在再生制动和液压制动之间分配所需的总制动力，以尽可能多的回收车辆动能；二是如何在前后轮轴上分配总制动力，以实现稳定的制动状态。目前基本上有四种不同的制动控制策略：具有最佳制动感觉的串联制动策略、具有最佳能量回收率的串联制动策略、并联制动策略和ABS防抱死制动策略。具有最佳制动感觉的串联制动策略。控制策略通过软件实现，与维护与保养无关，故本章节不做详细介绍，仅以其中之一做概述。具有最佳制动感觉的串联制动系统通过控制器控制施加于前后轮上的制动力，而使制动距离达到最小，且驾驶者的感觉良好。这就要求施加在前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线。当系统检测到制动踏板行程小于某值时，将仅有再生制
43、动施加于前轮，模拟了传统汽车中发动机延迟点火作用。当系统检测到制动踏板行程大于该值时，施加于前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线，当所需的制动力小于电机所能产生的最大制动力，只采用电机再生制动；反之，电机将产生其最大的制动转矩，剩余的制动力由机械制动系统补足。由于电机不同于内燃机的外特性，电动机产生的最大再生制动力与其转速密切相关。在低转速(低于基本转速)的状态下，其最大转矩为常量。在高转速(高于基本转速)状态下，最大转矩随着转速呈双曲线形下降。因此，在制动踏板位置不变时，机械制动转矩将随车速而变化。4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.1空调系统控制策略新能源汽车空调的制冷系统与传统内燃
44、机汽车基本相同，暖气供应上则根据产生热源的手段不同而有结构上的差异，最大不同在于把由发动机带动的机械式空调压缩机改为由高压电驱动的电动空调压缩机，故本章节不再赘述空调系统的基本构成与原理，只介绍新能源汽车空调与传统内燃机汽车空调的不同之处。4.5.2空调系统与空调控制器新能源汽车的空调控制器与常规内燃机车辆在结构、制冷与取暖的控制策略上并无太大不同，但由于采用了电动空调压缩机和非水暖式的取暖装置，所以相当一部分车型都提供了一个新功能“驻车空调模式”，本章节仅介绍该功能的特点。驾驶员可通过遥控器或定时器来控制车厢内温度，驻车空调模式与选择的驾驶模式无关。在驻车空调模式下，无法通过操作元件控制空调
45、。AC键的LED亮起，按键暂时无法使用。在进入行驶准备就绪状态时，将关闭驻车空调模式，这时可通过车辆内的操作元件控制空调。驻车空调模式有两种操作方法。4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.2空调系统与空调控制器1.通过智能手机App或客户门户网站进行即刻调温。可通过智能手机App（如图107所示）或客户门户网站启动驻车空调模式进行即刻调温（此时车辆处于车辆上锁状态）。通过上述两种方式对车厢内温度进行调节。驾驶员可将温度设置在16C-29C之间。在“Low”和“High”模式下，空调控制器将温度设置在Low=15.5C到High=30.5C之间。在充电模式下，空调运行的最长时间为30分钟，在高
46、压蓄电池运行模式下，最长时间为10分钟。当高压蓄电池的电量超出20%时，可以通过智能手机App进行即刻调温。图107手机APP控制界面概览4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.2空调系统与空调控制器2.通过“maps+more”启动定时程序。通过定时程序（如图108所示）启动驻车空调模式。如果预选了出发时的温度，在出发前一小时，高压蓄电池充电器控制单元将激活空调控制器。该单元计算达到所需温度的时间，并将该数值传输到高压蓄电池充电器控制单元，随后可重新关闭。如果达到计算的空调启动时间，再次激活空调控制器并开始驻车空调模式。高压蓄电池充电电压控制单元驻车空调模式所需的最大功率限制为一定值。图10
47、8定时程序界面4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.3空调压缩机4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.3空调压缩机图109涡旋式压缩机外形图图110涡旋式压缩机构造图4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.3空调压缩机图111涡旋式压缩机工作示意图4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.3空调压缩机1-永磁转子2-定子3-定子线圈图112三相永磁同步电动机原理图4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.3空调压缩机图113空调变频器电路简图4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.4空调的暖风系统及控制策略图114汽车空调的PTC加热器实物4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.4空调的暖风系
48、统及控制策略图115PTC元件的温度电阻特性曲线4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.4空调的暖风系统及控制策略1-泵壳2-静环3-动环4-叶轮5-密封圈6-隔板7-隔离套8-外磁钢总成9-内磁钢总成10-泵轴11-轴套12-联接架13-电机图116不接触式电动水泵的内部结构4.基本构造与原理4.5空调系统4.5.4空调的暖风系统及控制策略制热时流向制冷时流向图117热泵式汽车空调原理图二、原理构造篇第5章典型新能源汽车的技术特点第五章概述概述ONTENTS5.15.25.35.45.55.55.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.1车辆概述5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.2动力电池
49、组图118ModelS电池组位置5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.2动力电池组图119ModelS电池铭牌图120ModelS总保险丝5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.2动力电池组图121ModelS输出端接触器5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.3动力驱动系统与控制策略ModelS动力总成主要由动力电池系统ESS、交流感应电机DriveUnit、车载充电机Charger、高压配电盒HVJunctionBox、加热器PTCheater、空调压缩机A/Ccompressor、直流转换器DC-DC等构成，其构成简图如图122所示。1-电池转换盒2-驱动单元3-充电口4-充电器5-高
50、压电池6-PTC驾驶舱加热器7-压缩机8-冷却液加热器9-DC-DC总成图122ModelS动力总成构造简图5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.3动力驱动系统与控制策略图123ModelSP85D驱动电机图124ModelS后电机图125ModelS前电机5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.4热管理部分1-散热器2-3路旁通阀3-高压电池冷却液泵4-PTC防冻液加热器5-高压电池冷却液散热器6-储液罐7-电力系统冷却液泵8-4路冷却液控制阀9-3路冷却液控制阀10-高压电池冷却液泵1图126ModelS热管理系统构造简图5.典型车型技术特点5.1特斯拉5.1.5充电方式特斯拉目前支持家
