纯电动车动力系统

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1、纯电动车动力系统李哲清华大学汽车工程系发动机控制课题组2006.12NSSN纯电动概述纯电动动力系统组成3动力系统的不同布置方法电机5电池电池的反应式和基本类型比较三类主要实验，放电特性与充电方法BMS的任务SOC估计方法单体差异安全性管理提纲概述发展纯电动车的原因环境资源政策市场需求据国务院发展研究中心预测，从2007年我国电力将开始盈余。微型电动汽车在夜间充电有利于我国电力结构优化，假定我国2020年电动汽车、微型电动汽车、电动自行车保有量分别达到50万、500万和2亿辆，以三类电动车年行使里程2万公里、1万公里和5000公里为例计算，夜间

2、充电将为电网提供总装机容量近7%的蓄能设备，为电力产业发展节约投资成本约1000亿元。到2008年，北京地区的机动车排放将实行相当于欧洲Ⅲ号的标准。北京奥组委在《北京奥运行动规划科技奥运建设专项规划》中，将电动汽车开发、示范及产业化研究、动力锂离子电池及关键材料研究列入重点任务。纯电动车动力系统结构简图动力系统组成：电池及其管理系统电机及其管理系统辅助子系统纯电动动力系统组成动力系统的不同布置方法电机电磁场基本原理磁通、磁场强度、磁感应强度、磁导率电&磁：电动势E<->磁通势F=NI电流I<->磁通Ф电流密度I/S<->磁感应强度B电阻R=L/

3、rs<->磁阻Rm=L/µSI=E/R=E/(L/rs)<->Ф=F/Rm=NI/(L/µS)磁场相互作用两个空间磁场，产生相互作用力，使得磁力线方向趋于一致。（指南针）磁力线总是喜欢从磁阻小得地方通过。（吸铁）电机原理电机原理：在空间内产生定子磁场和转子磁场。磁场相互作用产生扭矩和感生电动势。通过保持两磁场强度和相对夹角控制扭矩。电动机(电能机械能)当扭矩方向与旋转方向相同时输出机械能。此时感生电动势方向与电流同相，消耗电能。发电机(机械能电能)当扭矩方向与旋转方向相反时消耗机械能。此时感生电动势方向与电流反相，产生电能。电机

4、的数量和布置选装几个电机？使用轮毂电机吗？电机选择什么类型？直流永磁无刷？四轮单独控制，减少打滑等附着制动能量回收重量电机的效率曲线轮毂电机——线控，体积，空间布置成本浙江雄霸800W直流永磁刷单个重量约8Kg1直流电机－如传统汽车用启动电机直流电机（通过直流电直接驱动的电机）定子磁场空间固定：通过直流电或永磁体产生转子磁场空间固定：通过电刷转子线圈产生两空间旋转磁场，当方向夹角90度时，产生最大作用扭矩。电机分类2交流同步电机交流同步电机(转子转速与磁场转速相同)定子磁场空间旋转：通过交流电定子线圈产生转子磁场空间旋转：通过电刷转子线圈或

5、永磁体产生电机分类励磁同步发电机(APU所用发电机)转子通过励磁机励磁(无刷直流励磁)，定子感生交流电永磁同步电机(ISG广泛采用)转子永磁体，定子线圈，无电刷SN3直流磁阻电机磁阻同步电机(多用于步进电机)定子磁场空间旋转：通过直流电定子线圈产生转子磁场空间旋转：无转子磁场电机分类4交流异步电机交流异步电机(转子转速小于磁场转速)定子磁场空间旋转：通过交流电定子线圈产生转子磁场空间旋转：通过金属条(鼠笼)感应产生电机分类永磁同步电机永磁同步电机分类永磁同步(PMSM)转子永磁体形成的空间磁场强度沿周向呈正弦波分布。随转子旋转，定子线圈感生

6、反电动势(bemf)为正弦波。为产生平稳扭矩，定子电流随转角也应为正弦波。NSSN永磁同步电机分类交流无刷(BDCM)转子永磁体形成梯形空间磁场随转子旋转，在定子线圈感生反电动势(bemf)为梯形波为产生平稳扭矩，定子电流也应控制为梯形波。但不可能产生完全平稳扭矩输出(只有当bemf为理想矩形波时)永磁同步电机电机损耗铜损(电损)定子线圈为铜导线，铜损是指由于导线内阻R引起的损耗电损随定子电流幅值增大而增大。铁损(磁损)定子导磁材料为铁片，铁损是指由于磁路漏磁Rc引起的损耗。铁损随磁通和转速增大而增大。即随定子电压幅值增大而增大。永磁

7、同步电机电池电池－电动汽车产业化发展的瓶颈之一常见蓄电池的反应式电池类型化学反应式铅酸Pb－Acid镍铬Ni－Cd镍锌Ni－Zn镍氢Ni－MHLi聚合物电池Li－Ion锂离子电池铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池超级电容器能量密度（Wh/kg）差30～40一般40～50好50～90优良60～200非常差0～15功率密度（W/kg）差100～150良好30～40好150～1500良好150～2500优异1000～30000低温性能一般良好良好差优良高温性能一般良好一般一般优良循环寿命差良好优良一般优良记忆效应无有无无无安全可靠性好好好差好应用成本

8、低较低较高高高发展现状商业化商业化商业应用有应用实例有应用实例动力电池体系发展现状比较蓄电池主要实验性能实验——测试变温度/DOD/充放电速率下的时间