纯电动汽车结构与关键技术.pdf

2023年第8 期农机使用与维修39纯电动汽车结构与关键技术赵娜张磊（沈阳市汽车工程学校，沈阳110 0 0 0）摘要：与传统的燃油汽车相比，纯电动汽车没有发动机、油箱等部件，不需要燃料，因此可以实现零排放，减少空气污染和噪音污染。基于纯电动汽车的基本特点与分类，系统论述了纯电动汽车的关键技术及电池管理系统。研究结果旨在为提升新能源汽车产业的发展提供技术参考与技术支撑。关键词：新能源汽车；纯电动汽车；基本结构；关键技术中图分类号：U469.72Abstract:Compared with traditional fuel vehicles,pure electric vehicles have no engine,fuel tank and other compo-nents and do not need fuel,so they can achieve zero emissions and reduce air pollution and Noise pollution.Based onthe basic characteristics and classification of pure electric vehicles,the key technologies and Battery management systemof pure electric vehicles are systematically discussed.The research results aim to provide technical reference and supportfor enhancing the development of the new energy vehicle industry.Keywords:new energy vehicles;pure electric vehicles;basic structure;key technology0引言新能源汽车是指采用非传统的能源作为动力来源，或者使用常规的燃料但采用新型车载动力装置，综合了先进的动力控制和驱动技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车 1-3。主要包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。纯电动汽车具有节能、环保，在行驶过程中不存在任何污染，是未来新能源汽车的主要发展方向 4。1纯电动汽车基本特点与分类纯电动汽车是指使用电池组作为唯一能源储存器，通过电动机将电能转换为机械能，从而驱动车辆前进的汽车。与传统的燃油汽车相比，纯电动汽车不需要燃料，因此可以实现零排放，减少空气污染和噪音污染。纯电动汽车是一种环保、可持续、低碳的交通工具，目前在全球范围内正受到越来越多的关注和推广 5基金项目：辽宁省职业技术教育学会课题(LZY15330)作者简介：赵娜（198 4一），女，沈阳人，本科，讲师，研究方向为车辆工程。文献标识码：APure Electric Vehicle Structure and Key TechnologiesZHAO Na,ZHANG Lei(Shenyang Automotive Engineering School,Shenyang 110000,China)1.1特点1)节能,不消耗石油。2)环保，无污染，在行驶过程中噪声和振动小。3）能量传递主要依靠柔性电线，各部件的布置具有一定的灵活性。4)能源效率高，多样化。5)结构简单，生产工艺成熟，使用和维修较为方便。1.2分类纯电动汽车可以按照不同的分类方式进行划分，以下是几种常见的分类方式：1）按照车辆用途划分。根据车辆用途的不同，可以将纯电动汽车分为家用电动汽车、商用电动汽车和特种电动汽车等不同类型。2)按照车身结构划分。根据车身结构的不同，可以将纯电动汽车分为轿车、SUV、M PV、跑车、客车等不同类型。3)按照充电方式划分。根据充电方式的不同，可以将纯电动汽车分为插电式电动汽车和非插电式电动汽车两种类型。插电式电动汽车可以通过外部充电桩或家庭充电设施进行充电，而非插电式电动汽车则需要通过车辆自身的回收制动能量等方式进行充电。4)按照电池类型划分。根据电池类型的不同，doi:10.14031/ki.njwx.2023.08.01240可以将纯电动汽车分为铅酸电池车、镍氢电池车、锂电池车等不同类型。5)按照续航里程划分。根据续航里程的不同，可以将纯电动汽车分为短途纯电动汽车和长途纯电动汽车两种类型。短途纯电动汽车续航里程一般在10 0 km以内,长途纯电动汽车续航里程则一般在30 0 km 以上。2丝纯电动汽车关键技术2.1电动机基本要求目前，纯电动汽车的电动机驱动系统需要满足高功率密度、高瞬时输出功率、高效率和广泛的工作范围等要求。1)高功率密度。纯电动汽车中的电动机驱动系统需要具备较高的功率密度，即在相同体积或重量的情况下能提供更大的功率输出，以满足车辆在加速、爬坡等工况下的需求。2)高瞬时输出功率。电动汽车需要在瞬间提供大量的动力输出，以实现快速加速和安全行驶。因此，电动机驱动系统需要具备高瞬时输出功率的能力。3)高效率。电动机驱动系统需要具备高效率，即能够将电能转化为机械能的效率尽可能高，以减少能量损失和提高续航里程。4)广泛的工作范围。电动汽车需要在不同的工况下运行，电动机驱动系统需要具备宽广的工作范围,以满足不同速度和负载下的要求 6 。2.2电动机控制技术2.2.1矢量控制技术矢量控制技术下变频器不仅可以在调速范围上与直流电动机相互匹配，还可以控制感应电动机精准产生转矩。但是矢量控制技术需要准确地感应电动机相关参数和电流传感器，否则难以达到理想的控制效果。2.2.2直接转矩控制技术直接转矩控制技术是以转矩为中心进行综合控制,不仅控制转矩，也常用于磁链量的控制。与矢量控制技术的主要区别为：直接转矩控制技术是将转矩直接作为被控制量控制，不需要复杂的坐标转换，而是直接在电动机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小实现PWM脉宽调制和系统的高动态农机使用与维修性能。2.2.3天无传感器控制无传感器控制主要是指无位置传感器，该技术可以提高纯电动汽车的运行稳定性、可靠性，降低控制系统的控制成本，主要包括基波激磁估算法和高频信号成分法。2.2.4故障诊断电动机故障诊断对于尽早发现电动机故障，降低损坏程度，保证汽车稳定运行具有重要意义。电动机本身的故障主要包括定子绕组故障、永磁体故障和转子偏心等。定子绕组故障包括匝间短路、相间短路、相与外壳短路、某相开路等（图1）；永磁体故障主要包括高温退磁、由于机械强度不足造成的损伤、转子偏心（图2)等 7 。B匝间短路图1定子绕组故障形式2.3电池管理系统在纯电动汽车中，为了保证蓄电池的工作性能,延长蓄电池的使用寿命，需要对蓄电池进行高效的管理与控制，保证蓄电池工作的电压、电流和温度在合理范围内。所以开展蓄电池管理系统十分重要。蓄电池管理系统管理技术主要包括荷电状态（St a t e o f C h a r g e,SO C）估计、热管理、故障诊断等技术，本文以SOC估计和热管理进行详细论述。2.3.1蓄电池SOC估计蓄电池荷电状态SOC估计的准确性对于蓄电池的合理使用具有重要意义，但是由于蓄电池内部化学反应极其复杂,同时影响SOC的因素过多且存2023年第8 期开路一A相间短路Y相接地2023 年第8 期在复杂的耦合关系，因此较难实现准确的估计，目前SOC的准确估计是制约纯电动汽车产业发展的因素之一。SOC估计策略主要分为两种,首先是根-农机使用与维修据蓄电池内部参数变化推断SOC值,其次是通过检测蓄电池的外部特性，如充放电倍率、电压、温度、电流和寿命等参数推断SOC值。-41a正常2.3.2蓄电池组热管理蓄电池组热管理是保证蓄电池组工作在适宜的温度范围内，主要包括电池箱、风机、传热介质和监控设备等，主要功能包括蓄电池温度的准确测量和监控、蓄电池组有效散热和通风、低温条件下蓄电池组的快速加热、有害气体产生后的有效通风和蓄电池组温度场的均匀分布。3纯电动汽车整车控制技术纯电动汽车的动力控制系统可以分为整车控制系统和两个子系统，两个子系统包括电驱动系统和动力电源系统。整车控制系统主要由整车控制器、CAN通信网络、加速踏板和电驱动系统等组成。整车控制技术主要是根据驾驶员的操作和当前车辆运行状态，保证整车的协调和安全可靠满足车辆动力性要求，以整车的经济性能为主要目标，按照制定的控制策略进行优化，控制整车能量的合理流动实现车辆最佳的经济性。纯电动汽车的整车控制主要包括集中式控制和分布式控制。1)集中式控制系统由系统核心处理器完成对所有车辆信号和能量数据的处理和分配工作，车辆系统在运行过程中，核心控制器通过数字或者模拟的方式直接接收所有需要用到的数据，然后根据控制策略对数据进行处理、分析，再对各个执行单元进行单独控制，具有数据处理集中、实施性强、成本低和响应速度快等优势，但是存在布线和维护困难等缺点。b静态偏心图2 转子偏心故障2)分布式控制系统主要由核心控制器通过现场总线和各个电控ECU通信，在整车系统运行过程中，各个电控单元ECU分别采集各自控制对象的反馈信号的动态信息，通过现场总线传递给车辆核心控制器，核心控制器根据采集信息进行策略控制与计算发送给各个电控单元ECU。4结论纯电动汽车是新能源汽车的主要类型之一，是未来新能源汽车发展的主要方向。系统论述了纯电动汽车的主要特点与基本分类，对其关键技术，如电动机控制技术和电池管理技术进行论述,最后对纯电动汽车整车控制技术进行详细说明，其结果可以为新能源汽车的发展提供技术参考。参考文献：1石启飞.纯电动汽车建模与性能分析 J.佳木斯大学学报（自然科学版）,2 0 2 2,40（5）：8 7-91.2蔡戴忆.纯电动汽车常见故障与维修技术 J.专用汽车,2 0 2 2(10):57 -59.3张泽纯电动汽车双离合变速器液压系统设计与应用研究 D.天津：河北工业大学,2 0 2 2.4王志豪.纯电动汽车复合电源能量控制策略研究D.长春:长春工业大学,2 0 2 2.5 方帅军.纯电动汽车维修及故障分析研究 J.汽车维修,2 0 2 2(4):7 -11.6江铭俊.纯电动汽车制动系统协调控制策略研究D.福州：福建工程学院,2 0 2 2.7许哲。基于多模式切换的纯电动汽车制动能量回收策略研究 D.南宁：广西大学,2 0 2 2.(04)c动态偏心