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新能源汽车技术简介(二):纯电动汽车基础概念

导读: 纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)是指以车载可充电蓄电池为动力,用电机驱动车轮行驶的车辆。

注意:本文仅做案例参考,由于不同厂商使用规范不一,文中相应材料均用文字描述,避免引起误解,同时由于公司保密条例,一切涉密材料均使用代称或虚指,切勿对号入座。

纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)是指以车载可充电蓄电池为动力,用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车的运行是依靠动力电池输出电能,通过电机控制器驱动电机运转产生动力,再通过减速机构,将动力传给驱动车轮,使电动汽车行驶。典型的纯电动汽车主要包括电源系统、驱动电机系统、整车控制器和辅助系统。

从整体技术角度讲,BEV可以看做是去掉了发动机的串联混动结构,其技术难度比HEV技术低很多,由于发动机/变速箱等动力系统的取消,甚至可以说BEV要比普通燃油车的技术还要低,其再次走上历史舞台和市场视野,一方面是能源结构的变化,一方面是国家政策的引导。

电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源等。动力电池是电动汽车的动力源,是能量的存储装置,目前纯电动汽车以锂离子蓄电池为主。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况,对动力电池的端电压、内阻、温度、剩余电量等状态参数进行检测,并按要求进行调温控制,通过限流控制避免动力蓄电池过充、过放电,对有关参数进行显示和报警。车载充电机是把电网供电制式转换为对动力电池充电要求的制式。辅助动力源一般为12V或24V的直流低压电源。它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助用电装置提供所需的能源;DC/DC转换器将动力电池的高压直流电转换为能够为整车所使用的低压直流电,整车上电所用的电是蓄电池提供的12V的低压电,整车启动以后动力电池代替蓄电池,通过DC/DC为整车提供低压电。

驱动电机系统主要包括电机控制器和驱动电机,电机控制器是按照整车控制器的指令、驱动电机的转速和电流反馈信号对驱动电机进行控制,扭矩和旋转方向进行控制。驱动电机在纯电动汽车中承载着电动和发电双重功能,在正常行驶时发挥其主要的电动功能,将电能转化为机械旋转能,而在减速和下坡滑行时反向进行发电,承担发电机功能。

整车控制器根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号,向电机控制器发出指令,对电机进行控制,在纯电动汽车减速和下坡滑行时,整车控制器配合电源系统的电池管理系统进行发电回馈,使动力蓄电池反向充电。

辅助系统包括车载信息显示系统、动力转向系统、导航系统等,借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。

BEV信号及能源传动原理示意图

BEV高压系统车身示意图

纯电动汽车工作模式:

充电状态:通过专用充电桩或者普通220V家用交流电源为电池进行充电。直流电源可以进行大功率快速充电,交流电源通常是低功率慢速充电,经过车载充电机进行AC/DC转换后向电池充电。

行驶状态:高压电池包作为能源,通过驱动电机带动车轮运转。

制动回收:车轮减速、制动、滑行时,驱动电机反转作为充电机为电池包充电。

纯电动汽车使用(以北汽EV200为例):

电动车的仪表可以显示车辆的实时情况,例如车速、电量、里程等。

驱动电机功率表:显示车辆当前的驱动电机功率,0%~100%只是当前驱动电机输出的实际功率与可输出最大功率的比,功率数值越大表明当前车辆动力越强。功率表的绿色量程部分表示制动能量回收强度,即指针越靠近表盘底端表示制动能量回收强度越强。

车速表:显示汽车当前速度,指针所指向的数字代表了汽车的当前速度,指针指向范围在0~160km/h。

行车电脑显示屏:可显示多种不同的行车界面,通过按钮调节切换,主要显示数字电压、瞬时电耗、数字车速、保养里程、数字电流(正值表示动力电池正在放电,负值表示动力电池正在自充电)、平均电耗与驱动电机转速值等。

下图指示车辆行进时的电耗强度,从中间到两侧电耗依次增强。平均耗电量以kwh/100km为单位,即度/100km。车辆刚启动时显示的电耗可能比较高,随着行车时间越长,平均电耗会趋于稳定。

电量表总共被分为十个格,每个格表示10%的电量。当电量剩余三个格时显示为橙色;当电量仅剩一格时,显示的段为红色,此时应尽快就近选择充电桩对车辆进行充电,如图所示。

启动开关:钥匙开关主要有四个档位,分别是LOCK档、ACC档、ON档、START档。当钥匙处于LOCK处时,可将钥匙拔出、方向盘锁死、大部分电路不能正常工作;当钥匙处于ACC处时,个别电器和附件可以工作,转向解锁;钥匙位于ON档时,所有仪表、警告灯、电路可以工作,高压上电完毕;钥匙位于ON档且档位在N档整车即可以显示READY,可以踩制动挂挡行车。

档位执行器:北汽EV200档位执行器如下图所示。

倒挡R:在选择倒挡前,确保车辆处于静止状态。然后踩下制动踏板,将旋钮至R档位置。此时字母R显示为冰蓝色。其余未选中档位字母为白色。

空挡N:电动车变速旋钮不放入任何前进或后退挡位。

前进挡D:在选择D档时,确保车辆处于静止状态。然后踩下制动踏板,将旋钮旋至D档位置,此时字母D显示为冰蓝色。其余未选中档位字母为白色。

前进挡经济模式E:在选择E档时,确保车辆处于静止状态。然后踩下制动踏板,将旋钮旋至E档位置,此时字母E显示为冰蓝色。其余未选中档位字母为白色。

辅助按键E+和E-:位于换挡旋钮左侧,且只在E档有效;E+表示制动能力回收强度增加,最大为3档;E-表示制动能力回收强度减小,最小为1。

车辆充电接口:

充电与充电线:北汽EV200的充电口设置在车头的进气格栅和车身左侧,通过快充口充满电需要6到8个小时,快充充电口单次充满电需要1小时左右。

蓄电池维护:蓄电池设计为免维护蓄电池,所以不必要添加溶液。在蓄电池顶部有一个蓄电池状态指示器如图所示。定期检查指示器以确定蓄电池状态。当指示器显示为:

绿色—蓄电池充电状态良好

黑色—蓄电池需要进行充电

透明(或浅黄色)—必须更换蓄电池。请勿对蓄电池进行充电操作,或当蓄电池处于该状态下启动整车电器系统。可以用螺丝刀拍打指示器排除气泡,如果指示器颜色未发生变化,必须更换蓄电池。

本篇针对纯电动汽车进行了简单介绍,下一篇将介绍新能源汽车EKK、PTC、功率电子等新控制器和执行器的基本原理。

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