1、 赵振宁 柴茂荣 主 编 李春明 主 审 新能源汽车发展史新能源汽车现状储能装置电力电子变换电动汽车电动机第一章第二章第三章第四章第五章电动汽车变频器第六章电动汽车传动系统典型纯电动汽车典型混合动力汽车氢燃料电池汽车其他新能源汽车第七章第八章第九章第十章第十一章蓄电池管理系统第十二章直流直流转换器电动助力转向系统电动汽车制动系统电动汽车仪表电动汽车空调系统第十三章第十四章第十五章第十六章第十七章电动汽车充电第十八章电动汽车高压安全技术第十九章活塞连杆组故障诊断与修复活塞连杆组故障诊断与修复 电动机传动系统的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮转动。油电混合动力汽车中由于
2、有发动机，所以传统电控机械自动变速器（AMT）、液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）仍可使用，同时引入了电力无级变速器。1、混合动力汽车传动系统结构 采用不同的电力驱动系统可构成不同结构形式的电动汽车，下面介绍一下几种不同结构驱动形式。1、发动机换为电动机结构 把传统汽车的发动机简单的换为电动机即可，后部的离合器、变速器和差速器不变。2、电动机纵置后驱结构 电动机后用固定传动比的减速器，由电动机、固定传动比的减速器和差速器组成电力驱动系统，没有离合器和可选的变速挡位，转矩大小由逆变器控制输出。3、电动机横置前驱结构 在传统发动机横置前驱的燃油汽车上把发动机换为电动机，将变速器换
3、为多级主减速器，并将这个多级主减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮，这种结构在电动轿车上应用最普遍。2、纯电动汽车结构形式 4、双电动机结构 采用两个电动机通过固定传动比的减速器分别驱动两个车轮，每个电动机的转速可以独立地调节，可实现车轮电子差速，不必装有差速器。5、高速轮毂电动机结构 采用高转速电动机驱动行星齿轮的太阳轮，内齿圈固定，行星架减速输出。6、低速轮毂电动机结构 采用低速外转子电动机，取消行星齿轮减速，电动机的外转子直接安装在车轮上。2、纯电动汽车结构形式活塞连杆组故障诊断与修复 由于电动机转矩大，在小型、中型货车和轿车上取消了变速器，减速机构只有主减速器。1、小型、
4、中型电动货车 主减速器多为两级式主减速器,总主减速器的传动比是两级传动比的乘积。单电动机时差速器仍是必要的部件。图7-1所示为使用在小、中型面包车上的电动减速驱动桥。由于电动机的低速转矩大、工作转速范围宽的特点，倒车只需电动机反转即可。因此，变速器的前进挡D和倒挡R只是电动机正转和反转的控制信号。1、小型、中型货车和轿车 图7-1 小、中型面包车上的电动减速驱动桥 2、乘用车 图7-2所示为高档轿车采用的电动驱动系统。把电动机、减速器、差速器和功率逆变器集成在一起。外部只有强电线束、弱电线束和冷却水管。若采用前后轴各一台这样的动力驱动系统则是很好的四轮驱动。1、小型、中型货车和轿车 图7-2
5、德国大陆集团推出两级主减速器电动车电力驱动系统 1、客货车使用变速器的必要性 电动机拥有很宽的工作转速范围，但和发动机一样，电动机也有最佳工作转速区间，高于或低于这一区间效率就会下降。1）无变速器的电动机效率 一台40kW电动机在刚起动时效率仅有6070。随着速度提高效率逐步提高，在33006000r/min区间，效率能够达到94以上。而在接近极限转速10000r/min时，效率又降到70左右。可以看出，合理利用变速器，让电动机工作在最佳转速区，对于提高效率十分有意义。2）无级变速器的效率 电动汽车若采用无级变速器会比固定传动比的减速器时能耗降低57，噪声也减小很多。2、客车和货车传动系统 1
6、、客货车使用变速器的必要性3）货车和客车是否采用变速器 轿车变速器取消了，客车和货车变速器结构简化了。在客车和货车上，无变速器时，电动机低速电流大、最高车速噪声大、耗电量过大。固定传动比输出就不能充分随路况变化改变转矩，结果造成对电动机、蓄电池及控制器的严重破坏。所以，客车和货车仍要采用变速器。4）货车和客车采用二挡或三挡的变速器 在电动客货车上配装变速器，主要是为解决电动机驱动力不足的问题。装变速器可以改变电动机转矩，提升电动机动力。纯电动客车配装的变速器相比燃油车型上的变速器结构大大简化，变速器挡数由传统多挡简化成2挡或3挡的变速器，电动机和变速器之间可配有离合器，也可不配离合器。2、客车
7、和货车传动系统 2、无同步器AMT应用 传统变速器换挡条件是要有离合器切断动力，同步器使从动齿轮和主动齿轮同步。新的设计理念是在无离合器条件下要实现自动换挡，同步器无法实现同步。为此设计出电动机主动调速适应从动齿轮转速的自动换挡变速器。图7-3所示为电动机调速齿轮同步的自动换挡动力总成。2、客车和货车传动系统图7-3 电动机调速齿轮同步的自动换挡动力总成 2、无同步器AMT应用 电动机调速齿轮同步的自动换挡的工作原理是自动变速器ECU接收变速器输出轴转速传感器信号，同时也接收电动机转速信号，在换挡前，先调节电动机转速至从动齿轮的转速。然后采用电控气动、液动或电动三种装置之一推动拨叉，由于主从动
8、齿轮的转速相等，拨叉推动接合套直接挂入相应的主动齿轮。2、客车和货车传动系统活塞连杆组故障诊断与修复 新能源汽车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域，而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着不小的区别，而其中有一类驱动技术有着很大的发展前景，这就是轮毂电动机技术。毂是轮的中央部分，轮毂电动机是轮中央部分放置电动机，有时又称电动轮。轮毂电动机技术它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电动机技术并非新生事物，早在1900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电动机的电动汽车，在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。电动汽车传动装
9、置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的车轮，当采用轮毂电动机驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。图7-4所示为采用轮毂电动机技术的福特F-150的宣传片，一辆身着绿色的四轮轮毂电动机驱动的福特F-150后车箱满载着传统的发动机、变速器、传动轴、驱动桥、油箱、排气管行驶在象征绿色环保的蓝天白云下。1、轮毂电动机简介 1、轮毂电动机简介图7-4 采用轮毂电动机技术的福特F-150 因为电动机可以带负载起动，所以电动汽车上无须传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电动机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以，电动汽车无须内燃机汽车变速器中的倒挡。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速
10、器。在采用轮毂电动机驱动时，电动汽车还可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。1、轮毂电动机简介 轮毂电动机驱动系统根据电动机转子形式主要分成“电动机高速内转子式”和“电动机低速外转子式”两种。外转子式采用低速外转子电动机，如图7-5所示，电动机的最高转速在10001500r/min，无减速装置，车轮的转速与电动机相同。若采用低速外转子电动机，则可以完全去掉变速装置，外转子就安装在车轮轮缘上，而且电动机转速和车轮转速相等，因而就不需要减速装置。2、轮毂电动机种类和结构图7-5 低速外转子结构的轮毂电动机结构示意图 图7-6所示为通用开发的为150t重型货车设计的高速内转子轮毂电动机。内转子式则
11、采用高速内转子电动机，配备固定传动比的行星减速器，又称轮边减速器，为获得较高的功率密度，电动机的转速可高达10000r/min。内转子式轮毂电动机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。电动机的最高转速主要受线圈损失、摩擦损失以及变速机构的承受能力等因素的限制，所选用的行星齿轮变速机构的传动比一般为101，而车轮的转速范围则降为01000 rmin。2、轮毂电动机种类和结构图7-6 通用开发的为150t的重型货车设计的高速内转子轮毂电动机 内、外转子这两种轮毂电动机在现代电动汽车上都有应用。对于电动汽车，如果采用双电动机或者四个电动机驱动，由于每个电动机的转速可以有效地独立调节控制，实现电子差
12、速，在这种情况下，电动汽车可以不用机械差速器。人们对是否选用机械差速器不像对是否选择可变传动比或固定传动比变速器的意见一致，如果电动汽车采用单电动机驱动就必须装机械差速器，而多电动机系统就采用电子差速器。电子差速器的优点是在汽车转弯时可以实现精确的电子控制，提高电动汽车的性能。2、轮毂电动机种类和结构 1、省略大量传动部件，让车辆结构更简单 对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但质量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时也存在需要定期维护和故障率高的问题。轮毂电动机很好地解决了这个问题。除了结构简单之外，采用轮毂电动机驱动的车辆可以获得更好的空间利用
13、率。采用轮毂电动机驱动后，传统汽车为容纳传动轴和排气管在车厢内地板上的纵向凸起在电动车上会消失，为乘员腾出更大的空间。3、轮毂电动机的优点 2、可实现多种复杂的驱动方式 由于轮毂电动机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较容易实现，全时四驱在轮毂电动机驱动的车辆上实现起来非常容易。同时轮毂电动机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车辆很有价值。采用轮毂电动机之后，不要说两轴的四轮驱动，三轴六轮或四轴八轮驱动同样可容易实现。3
14、、轮毂电动机的优点 2、可实现多种复杂的驱动方式 轮毂电动机的两轴四驱形式非常有利于实现底盘集中控制，实现底盘集中控制后，底盘可实现如下功能：（1）轮毂电动机转向，靠外侧车轮加驱动力而自动转向，不用单独设计电动转向机。（2）转弯时的轮间差速也可靠左、右轮毂电动机来差速，轴间差速可靠前轴、后轴轮毂电动机来差速，实现前后轴根据地面附着条件动态实现四驱的四轮最大抓地驱动。（3）实现驱动和制动都能与地面附着力相匹配。汽车在低附着路面起步和爬坡时，智能牵引力控制自动实现驱动防滑和转弯时的车身动态稳定控制。3、轮毂电动机的优点 3、便于采用多种电动汽车技术 轮毂电动机可以匹配纯电动汽车、混合动力汽车和燃料
15、电池汽车的全部三种类型。纯电动汽车、燃料电池汽车、串联式混合动力（增程式电动汽车）都可以用轮毂电动机作为主要驱动力。电动汽车的很多技术，比如制动能量回收也可以很轻松地在轮毂电动机驱动车型上得以实现。一轴轮毂电动机驱动，另一轴由传统发动机驱动，或一轴采用轮毂电动机驱动，另一轴采用混合动力驱动时，这两种混合动力构型很有意义。这时轮毂电动机可作为起步或者急加速时的助力，也可作为纯电动使用。3、轮毂电动机的优点 虽然轮毂电动机有着不少优点，但是也存在一些缺点，这对于它的应用也多少有些影响。1、操控性下降 对于普通轿车来说，常常会使用一些轻质材料，比如铝合金来制作悬架的部件，以减轻簧下质量，提升悬架的响
16、应速度。可是轮毂电动机恰好较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，这对于车辆的操控性能是不利的。不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能，这一点不构成严重缺陷。在控制上，合理控制起步电流和地面附着力的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问题，还是技术问题。最后，与一个电动机集中驱动相比，轮毂电动机对密封和散热要求高。4、轮毂电动机的缺点 2、初始成本和控制难度 由于增加了电动机和功率转换器的数目，会增加初始成本，而且在不同条件下对两个电动机进行精确控制的可靠性需要进一步的发展。近年来，由于电子控制器具有容错能力，其可靠性得到了很大的改善。如由三个微处理器组成的电子控制器，其中两
17、个分别控制左右两个电动机，另一个用于控制与协调，通过监测器来监视彼此的工作情况以改善其可靠性。4、轮毂电动机的缺点活塞连杆组故障诊断与修复 部分混合动力客车是在不改变原车机械变速器主体结构的基础上，通过加装AMT电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的离合器切换、选挡和换挡动作，实现变速器内部换挡过程的自动化。国内AMT自动变速系统技术具有自主知识产权，经过10多年的研究开发已基本成熟，在大客车上应用将会越来越广泛，能够有效地改善车辆的制动效能和制动时的方向稳定性，减轻了车辆制动器的工作负荷，从而降低制动器故障率，延长制动器配件的使用寿命，从而提高了公交营运的经济效益。另外城市混合动力
18、客车行驶速度低，其中的超载、起步、加速、减速和停车非常频繁，平均每天踩离合器的次数在20003000次之间，驾驶人劳动强度大，AMT的使用会大大减轻驾驶人的工作强度。1、电动客车AMT变速器 多挡的AMT变速器主要是设计给发动机用，电动汽车电动机正常驱动不会设计太多挡位（一般为23挡），混合动力电动汽车若电动机采用变速器前部输入时，会使用多挡的变速器，这时电动机的效率会更高。目前，自动变速器AT已经开始广泛地应用在混合动力汽车上，并在许多公司的实际应用中显示出其相当的优越性，尤其以舒适的驾驶性受到广大驾驶人的欢迎。但自动变速器价格昂贵，过早出现大修且维修费用较高，耗油量过大（在城市中行驶的耗油
19、量比手动变速器高30），公交公司出现了“买得起，用不起”的局面。使用AMT自动换挡变速器便可以解决上述问题，带有AMT的混合动力汽车变速器如图7-7所示。1、电动客车AMT变速器 1、电动客车AMT变速器图7-7 带有AMT变速器的混合动力系统 AMT自动换挡变速系统包括：传感器、AMT ECU和执行器。传感器包括离合器位置传感器、选挡换挡位置传感器、操纵手柄位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器等主要传感器。执行器包括选挡换挡执行机构、离合器执行机构、油门执行机构、制动执行机构、动力源执行机构。目前市场上的AMT操纵机构有三种结构形式，分别是电控液动、电控气动和电控电动。其中电控液动和电控
20、电动这两种是应用较多的形式。图7-8所示为AMT换挡混合动力客车部件组成。2、AMT自动换挡变速系统组成 2、AMT自动换挡变速系统组成图7-8 AMT换挡混合动力客车部件组成 AMT控制如图7-9所示，在电控液动中换挡油压源来自蓄能器，当蓄能器的油压低时，压力继电器接通电路，电动油泵开始泵油，当蓄能器中的压力高过一定值后，压力继电器断开，停止供油。3、AMT基本工作原理图7-9 AMT控制结构简图 控制过程是当转动钥匙通电后，系统首先给变速器顶部的选挡和换挡油缸加油压，这样可促使变速器进入空挡，确认后，发动机起动系统方可起动发动机。驾驶人挂挡后，系统先向离合器油缸供入油液，离合器分离，选挡油
21、缸的一端加压选挡，换挡油缸一端加压换挡。换挡完成后系统控制离合器油缸脉冲阀开始泄油，以保证离合器接合平顺。电控气动与电控液动换挡控制过程相同，区别是工作介质的压缩空气，采用气压制动的客车，压缩空气储存在储气筒里，所以不用再设供能装置。直流电动机控制是采用三个电动机控制分别完成离合器离合动作、选挡换挡轴的选挡动作、换挡动作。3、AMT基本工作原理 AMT取消了传统变速器与变速器之间的机械连接而采用线控，这促使变速器的操纵手柄更像游戏机的手柄。它的挡位设置类似于手动变速器，但不同于手动变速器传统的“H”型挡位结构，其换挡手柄只能前后移动进行升挡或降挡（以“”和“-”表示），或是通过转向盘后方的换挡
22、手柄实现升挡和降挡。AMT变速器挡位设置保留了自动变速器的N挡（空挡）和R挡（倒车挡），在驾驶时有自动模式（Auto自动）、手动模式M或运动模式S选择，模式开关在使用时可以自由切换。使用手动模式起步时，如果不拨动换挡手柄升挡，即使加速踏板踩到底变速器也不会自动升挡。3、AMT基本工作原理 注：AMT通常会有坡路起车辅助功能，坡路起车辅助功能是当驾驶人脚从制动踏板上抬起时，制动系统延时1s再松开制动，防止车辆后溜，给驾驶人控制右脚从制动踏板移向加速踏板留够时间。AMT的缺点是换挡时稍有动力损失，导致换挡加速不是十分好，另外，变速器无失效保护模式，比如换挡执行器失效或离合器执行器失效将导致汽车无法起步或无法换挡。3、AMT基本工作原理 谢谢观看！
