新能源汽車結構與原理
2024-5-7 15:21:08??????點擊：
電動汽車基本結構
電動汽車：以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路安全、安全法規各項要求的車輛。其基本構造主要由四部分構成：底盤與車身、電源系統、電驅系統、輔助系統。相比于傳統汽車而言，由于電動機具有良好的牽引性，因此純電動汽車的傳動系統不需要離合器和變速器。車速控制由調速系統改變電動機的轉速即可實現。因此，純電動車具有結構簡單、維護方便的優勢。
電動汽車電源系統
電源系統主要包括動力電池系統、車載充電機（OBC,On-Board Charger）、直流轉換器（DC/DC）等。
動力電池系統是電動汽車的動力源，能量的存儲裝置，驅動電動汽車電池、電池管理系統及附屬裝置等，其主要構成要素包括動力電池組(電池模塊)、電池管理系統(BMS)、電池冷卻系統、動力電池組箱體，主要是為車輛行駛提供動力，檢測計算電量，檢測溫度、電壓、濕度，檢測漏電等異常情況并進行發出警報，控制充放電，控制預充電，系統自檢等，動力電池如圖：
動力電池系統的基本功能可以分為檢測、管理、保護三大塊。具體來看，包括數據采集、狀態監測、均衡控制、熱管理、安全保護等功能。
車載充電機：是指固定安裝在電動汽車上的充電機，把電網供電制式轉換為動力電池充電要求的制式。具有為電動汽車動力電池，安全、自動充滿電的能力，充電機依據電池管理系統（BMS）提供的數據，能動態調節充電電流或電壓參數，執行相應的動作，完成充電過程。
直流轉換器（DC/DC）：可以將動力電池輸出的某一數值的直流電源電壓轉化為另一數值的直流電源電壓，起到調節電源輸出、穩定電源電壓的作用。通常可以分為三種:高壓轉高壓DC/DC變換器、高壓轉低壓 DC/DC變換器低壓穩壓DC/DC變換器。
直流/直流變換器輸入端連接動力電池高壓輸出端，輸出端連接呈并聯關系的低壓用電器和蓄電池。當整車控制器(VCU)未接到高壓指令時，蓄電池給低壓用電器供電。當VCU收到上高壓指令后，直流/直流變換器啟動，動力電池輸出的高壓電經直流/直流變換器轉換后輸出穩定的低壓電。直流/直流變換器要根據車輛用電器實際用電情況和蓄電池的充放電平衡給低壓用電器和蓄電池供電。
電源三合一：DC/DC轉換器、充電機、高壓配電盒（PDU,Power Distribution Unit）這三個控制單元合為一體逐漸成為當今行業的發展趨勢。
電驅系統
電驅動系統是電動汽車的核心，一般由電機、電機控制器和機械傳動裝置組成，它的結構形式直接影響電動汽車驅動系統的布置形式。目前，將電機、電控控制器（MCU, Motor Control Unit）和減速器集成為一體的三合一電驅動系統，因輕量化、節省空間和成本等優勢已成為純電動汽車電驅動系統的發展主流。
電動汽車動力驅動系統是能量存儲系統與車輪之間的紐帶，其作用是將能量存儲系統輸出的能量(化學能、電能)轉換為機械能，推動車輛克服各種滾動阻力、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動時將動能轉換為電能回饋給能量存儲系統。為適應駕駛人的傳統操作習慣，純電動汽車仍保留了加速踏板、制動踏板及相關手柄或按鈕等。在純電動汽車上是將加速踏板，制動踏板的機械位移量轉換為相應的電信號輸入到中央控制單元來對汽車實行控制的。對于變速桿，為遵循駕駛人的傳統習慣，一般仍需保留，最常見的有空擋、前進、例擋三個擋位，該裝置以開關信號的形式傳輸到中央控制單元，對汽車進行前進，停車，倒車進行控制。
電機
車輛行駛的執行機構，常用的驅動電機為永磁同步電機，效率高、體積小、可靠性高。
電機
驅動電動機在純電動汽車中被要求具備電動機和發電機的雙重功能，即在正常行駛時發揮其主要的電動機功能，將電能轉化為機械能;而在減速和下坡滑行時又被要求發揮其主要的發電機功能，將車輪的慣性動能轉換為電能。對驅動電動機的選型一定要根據其負載特性來進行。
電機控制器
電機控制器MCU就是一種由微處理器、電源電路和控制電路組成的芯片，主要用于控制各種類型的電動機，例如交流和直流電機等等。它可以根據具體的需求來實現電機的加速、減速、定速、反轉等運動控制，實現對電機的控制。
電機控制器MCU
減速器
一種傳動裝置，在電機和車輪之間起匹配轉速和傳遞扭矩的作用。減速機又被叫為減速器，減速機本身不能產生動力，是用在原動機和工作機之間的傳動動力的機械，是在工業生產中經常用到的一種傳動設備，且它的種類、功能多樣，適用于多種工業生產類型。而減速機的作用主要可以概括為兩種，一是起到了降低轉速的作用，二是增大扭矩的作用。
輔助系統
輔助系統包括車載信息顯示系統、輔助操控系統、輔助動力源、空調、主被動安全系統、冷卻循環系統等，借助這些輔助設備來提高汽車的操縱性和成員的駕駛舒適性。
車載信息顯示系統
是一種能使駕駛員在行駛過程中，通過車載電子裝備及時了解汽車運行的狀況信息和外界信息的裝置。車載信息系統包括汽車信息顯示系統和信息通信系統兩部分。其中，汽車運行的狀況信息可通過觀察儀表盤的顯示來得到，而外界信息需要通過與外界聯系的通信設備才能得到。
輔助操控系統
智能輔助駕駛是一種基于車載傳感器、通信技術、AI算法等技術手段的駕駛輔助系統，智能輔助駕駛系統是為了提高駕駛員的駕駛體驗、提升駕駛安全性而配備在汽車中的一系列智能設備和功能。這些系統旨在輔助駕駛員駕駛車輛，減少人為誤操作，提高行車安全。目前的輔助駕駛，基本上由車道保持輔助系統、自動泊車輔助系統、剎車輔助系統、倒車輔助系統和行車輔助系統組成，主要目的是提高駕駛的安全性、舒適性和便捷性，從而更好地服務駕駛人員和乘客。
車道保持輔助系統（Lane Keeping Assistant，LKA）：該系統可以自動識別車道線，并通過控制方向盤或剎車來幫助駕駛員維持車輛在車道內行駛。
自適應巡航控制系統（Adaptive Cruise Control，ACC）：該系統可以通過車載雷達和攝像頭等裝置識別前方的車輛，從而動態地控制車速，使車輛與前面的車保持一定的距離，以減少車輛的碰撞概率。
智能停車系統（Intelligent Parking Assist System，IPAS）：該系統可以通過車載攝像頭和傳感器等裝置幫助駕駛員在狹小的車位中完成倒車入庫等操作。
盲點監測系統（Blind Spot Monitoring，BSM）：該系統可以通過車載雷達和攝像頭等裝置識別車輛的盲區，并在需要時提供視覺或聲音警告。
空調系統
汽車空調系統是實現對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。
被動安全系統
所謂被動安全系統（Passive Safety System）是指汽車發生交通事故后，對乘員進行保護的裝備措施，以避免傷害或將傷害降到最低程度。
當汽車發生碰撞，碰撞傳感器將碰撞強度信號給到安全氣囊控制單元（SRS ECU），如果信號值達到設定值，控制單元發送點火信號觸發氣體發生器點爆，安全氣囊迅速充氣，并收緊安全帶，以保護乘員安全。
被動安全系統
主動安全系統
是指通過一系列安全系統措施，使駕駛員能夠更加穩定、自如地操控汽車。無論是直線上的剎車與加速，還是轉彎或變換車道，這些系統都應使車輛保持平穩，不偏離預定的行駛軌跡，同時確保駕駛員的視野開闊、舒適駕駛。包括：ABS(防抱死制動系統)、EBD(電子制動力分配系統)、ESP(電子穩定系統)、TCS(牽引力控制系統)、LDWS(車道偏離預警系統)、全景環視系統、盲點警示系統、并道輔助系統、TPMS(胎壓偵測系統)、VSA（車輛穩定性控制系統）等。
主動安全系統
冷卻循環系統
新能源汽車冷卻系統由散熱器、水泵等部分組成，它的工作原理非常類似于傳統汽車的冷卻系統。其中，水泵通過水管將冷卻液循環到發動機附近，經過散熱器之后把熱量傳出，然后再循環回來，如此循環不停。新能源汽車冷卻系統的核心部分是電池溫度控制系統。因為電池的散熱要比傳統的發動機要復雜很多，所以需要控制系統來監測電池的溫度，一旦溫度過高，就及時地加強冷卻，電池不會過熱，從而提高電池的壽命。
冷卻循環系統
電動汽車工作原理
電動汽車其實就是一個電能的傳輸，這個表示的就是電動汽車在行駛過程中的一個信號流和能量流。
信號流：VCU通過采集加速踏板、制動踏板、方向盤轉向等駕駛員意圖信息，并根據這些信息向BMS、MCU等其它控制單元發出相應的指令。
能量流：車載充電機通過充電接口接入電網向動力電池充電，動力電池向驅動電機供電，電機運轉帶動車輛行駛；當電動汽車制動或滑行時，電機可運行在發電狀態，將車輛的部分動能回饋給動力電池以對其充電，延長續駛里程。
電動汽車：以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路安全、安全法規各項要求的車輛。其基本構造主要由四部分構成：底盤與車身、電源系統、電驅系統、輔助系統。相比于傳統汽車而言，由于電動機具有良好的牽引性，因此純電動汽車的傳動系統不需要離合器和變速器。車速控制由調速系統改變電動機的轉速即可實現。因此，純電動車具有結構簡單、維護方便的優勢。
電動汽車電源系統
電源系統主要包括動力電池系統、車載充電機（OBC,On-Board Charger）、直流轉換器（DC/DC）等。
動力電池系統是電動汽車的動力源，能量的存儲裝置，驅動電動汽車電池、電池管理系統及附屬裝置等，其主要構成要素包括動力電池組(電池模塊)、電池管理系統(BMS)、電池冷卻系統、動力電池組箱體，主要是為車輛行駛提供動力，檢測計算電量，檢測溫度、電壓、濕度，檢測漏電等異常情況并進行發出警報，控制充放電，控制預充電，系統自檢等，動力電池如圖：
動力電池系統的基本功能可以分為檢測、管理、保護三大塊。具體來看，包括數據采集、狀態監測、均衡控制、熱管理、安全保護等功能。
車載充電機：是指固定安裝在電動汽車上的充電機，把電網供電制式轉換為動力電池充電要求的制式。具有為電動汽車動力電池，安全、自動充滿電的能力，充電機依據電池管理系統（BMS）提供的數據，能動態調節充電電流或電壓參數，執行相應的動作，完成充電過程。
直流轉換器（DC/DC）：可以將動力電池輸出的某一數值的直流電源電壓轉化為另一數值的直流電源電壓，起到調節電源輸出、穩定電源電壓的作用。通常可以分為三種:高壓轉高壓DC/DC變換器、高壓轉低壓 DC/DC變換器低壓穩壓DC/DC變換器。
直流/直流變換器輸入端連接動力電池高壓輸出端，輸出端連接呈并聯關系的低壓用電器和蓄電池。當整車控制器(VCU)未接到高壓指令時，蓄電池給低壓用電器供電。當VCU收到上高壓指令后，直流/直流變換器啟動，動力電池輸出的高壓電經直流/直流變換器轉換后輸出穩定的低壓電。直流/直流變換器要根據車輛用電器實際用電情況和蓄電池的充放電平衡給低壓用電器和蓄電池供電。
電源三合一：DC/DC轉換器、充電機、高壓配電盒（PDU,Power Distribution Unit）這三個控制單元合為一體逐漸成為當今行業的發展趨勢。
電驅系統
電驅動系統是電動汽車的核心，一般由電機、電機控制器和機械傳動裝置組成，它的結構形式直接影響電動汽車驅動系統的布置形式。目前，將電機、電控控制器（MCU, Motor Control Unit）和減速器集成為一體的三合一電驅動系統，因輕量化、節省空間和成本等優勢已成為純電動汽車電驅動系統的發展主流。
電動汽車動力驅動系統是能量存儲系統與車輪之間的紐帶，其作用是將能量存儲系統輸出的能量(化學能、電能)轉換為機械能，推動車輛克服各種滾動阻力、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動時將動能轉換為電能回饋給能量存儲系統。為適應駕駛人的傳統操作習慣，純電動汽車仍保留了加速踏板、制動踏板及相關手柄或按鈕等。在純電動汽車上是將加速踏板，制動踏板的機械位移量轉換為相應的電信號輸入到中央控制單元來對汽車實行控制的。對于變速桿，為遵循駕駛人的傳統習慣，一般仍需保留，最常見的有空擋、前進、例擋三個擋位，該裝置以開關信號的形式傳輸到中央控制單元，對汽車進行前進，停車，倒車進行控制。
電機
車輛行駛的執行機構，常用的驅動電機為永磁同步電機，效率高、體積小、可靠性高。
電機
驅動電動機在純電動汽車中被要求具備電動機和發電機的雙重功能，即在正常行駛時發揮其主要的電動機功能，將電能轉化為機械能;而在減速和下坡滑行時又被要求發揮其主要的發電機功能，將車輪的慣性動能轉換為電能。對驅動電動機的選型一定要根據其負載特性來進行。
電機控制器
電機控制器MCU就是一種由微處理器、電源電路和控制電路組成的芯片，主要用于控制各種類型的電動機，例如交流和直流電機等等。它可以根據具體的需求來實現電機的加速、減速、定速、反轉等運動控制，實現對電機的控制。
電機控制器MCU
減速器
一種傳動裝置，在電機和車輪之間起匹配轉速和傳遞扭矩的作用。減速機又被叫為減速器，減速機本身不能產生動力，是用在原動機和工作機之間的傳動動力的機械，是在工業生產中經常用到的一種傳動設備，且它的種類、功能多樣，適用于多種工業生產類型。而減速機的作用主要可以概括為兩種，一是起到了降低轉速的作用，二是增大扭矩的作用。
輔助系統
輔助系統包括車載信息顯示系統、輔助操控系統、輔助動力源、空調、主被動安全系統、冷卻循環系統等，借助這些輔助設備來提高汽車的操縱性和成員的駕駛舒適性。
車載信息顯示系統
是一種能使駕駛員在行駛過程中，通過車載電子裝備及時了解汽車運行的狀況信息和外界信息的裝置。車載信息系統包括汽車信息顯示系統和信息通信系統兩部分。其中，汽車運行的狀況信息可通過觀察儀表盤的顯示來得到，而外界信息需要通過與外界聯系的通信設備才能得到。
輔助操控系統
智能輔助駕駛是一種基于車載傳感器、通信技術、AI算法等技術手段的駕駛輔助系統，智能輔助駕駛系統是為了提高駕駛員的駕駛體驗、提升駕駛安全性而配備在汽車中的一系列智能設備和功能。這些系統旨在輔助駕駛員駕駛車輛，減少人為誤操作，提高行車安全。目前的輔助駕駛，基本上由車道保持輔助系統、自動泊車輔助系統、剎車輔助系統、倒車輔助系統和行車輔助系統組成，主要目的是提高駕駛的安全性、舒適性和便捷性，從而更好地服務駕駛人員和乘客。
車道保持輔助系統（Lane Keeping Assistant，LKA）：該系統可以自動識別車道線，并通過控制方向盤或剎車來幫助駕駛員維持車輛在車道內行駛。
自適應巡航控制系統（Adaptive Cruise Control，ACC）：該系統可以通過車載雷達和攝像頭等裝置識別前方的車輛，從而動態地控制車速，使車輛與前面的車保持一定的距離，以減少車輛的碰撞概率。
智能停車系統（Intelligent Parking Assist System，IPAS）：該系統可以通過車載攝像頭和傳感器等裝置幫助駕駛員在狹小的車位中完成倒車入庫等操作。
盲點監測系統（Blind Spot Monitoring，BSM）：該系統可以通過車載雷達和攝像頭等裝置識別車輛的盲區，并在需要時提供視覺或聲音警告。
空調系統
汽車空調系統是實現對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。
被動安全系統
所謂被動安全系統（Passive Safety System）是指汽車發生交通事故后，對乘員進行保護的裝備措施，以避免傷害或將傷害降到最低程度。
當汽車發生碰撞，碰撞傳感器將碰撞強度信號給到安全氣囊控制單元（SRS ECU），如果信號值達到設定值，控制單元發送點火信號觸發氣體發生器點爆，安全氣囊迅速充氣，并收緊安全帶，以保護乘員安全。
被動安全系統
主動安全系統
是指通過一系列安全系統措施，使駕駛員能夠更加穩定、自如地操控汽車。無論是直線上的剎車與加速，還是轉彎或變換車道，這些系統都應使車輛保持平穩，不偏離預定的行駛軌跡，同時確保駕駛員的視野開闊、舒適駕駛。包括：ABS(防抱死制動系統)、EBD(電子制動力分配系統)、ESP(電子穩定系統)、TCS(牽引力控制系統)、LDWS(車道偏離預警系統)、全景環視系統、盲點警示系統、并道輔助系統、TPMS(胎壓偵測系統)、VSA（車輛穩定性控制系統）等。
主動安全系統
冷卻循環系統
新能源汽車冷卻系統由散熱器、水泵等部分組成，它的工作原理非常類似于傳統汽車的冷卻系統。其中，水泵通過水管將冷卻液循環到發動機附近，經過散熱器之后把熱量傳出，然后再循環回來，如此循環不停。新能源汽車冷卻系統的核心部分是電池溫度控制系統。因為電池的散熱要比傳統的發動機要復雜很多，所以需要控制系統來監測電池的溫度，一旦溫度過高，就及時地加強冷卻，電池不會過熱，從而提高電池的壽命。
冷卻循環系統
電動汽車工作原理
電動汽車其實就是一個電能的傳輸，這個表示的就是電動汽車在行駛過程中的一個信號流和能量流。
信號流：VCU通過采集加速踏板、制動踏板、方向盤轉向等駕駛員意圖信息，并根據這些信息向BMS、MCU等其它控制單元發出相應的指令。
能量流：車載充電機通過充電接口接入電網向動力電池充電，動力電池向驅動電機供電，電機運轉帶動車輛行駛；當電動汽車制動或滑行時，電機可運行在發電狀態，將車輛的部分動能回饋給動力電池以對其充電，延長續駛里程。
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