新能源純電動汽車的基本結構

來源:新能源汽車政策 發布:2019年07月30日 作者:王攀 人氣:10387
純電動汽車與傳統汽車相比,有著相同的車身、車載電器系統,以及一些基本的液壓制動、轉向部件。但是,純電動汽車也有很多自己所獨有的結構部件,這包括驅動系統、車載12V電源系統以及外部充電系統。


新能源純電動汽車的基本結構


純電動汽車與傳統汽車相比,有著相同的車身、車載電器系統,以及一些基本的液壓制動、轉向部件。但是,純電動汽車也有很多自己所獨有的結構部件,這包括驅動系統、車載12V電源系統以及外部充電系統。圖1所示為一輛典型純電動汽車的結構布置示意圖。

圖1  典型純電動汽車結構



1)動力電池
      

動力電池,也稱動力蓄電池、高壓動力電池組或高壓電池組。用于存儲電能。目前市場上的純電動汽車的動力電池主要采用的是鋰電池,包括有磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池,能夠實現電池的循環充放電。
      

由于純電動汽車需要有更大存儲容量的電池,而按照目前的鋰電池技術,電池的體積也會相應地增大。因此,目前大多數的純電動汽車高壓電池組都是安裝在車輛的底部,沒有過多地占用乘客艙的容積,如圖2所示。



圖2  動力電池在汽車中的安裝位置
      

動力電池通常有多個單體電池按照串、并聯的方式連接而成的,在圖中的動力電池就是由圖示8個電池模塊進行串聯而成的。例如,在榮威E50的動力電池中包含了5個電池模塊,其中3個大的電池模塊分別由27個單元組串聯起來的,2個小的電池模塊又分別由6個單元組串聯的,共計形成了93個串聯的鋰電池單元組,實現約300V的輸出電壓。如圖4所示。

圖3  純電動汽車動力電池組

安裝位置及內部結構


圖4  榮威E50動力電池結構示意圖
     

雖然每個電池單元的電壓僅3.7V左右,但是經過將多個電池單元先進行并聯再串聯,實現整個電池組的容量和電壓進一步增大。
      

以下名詞通常用于描述動力電池的內部結構部件:
      

(1)電池單元:構成動力電池的最小單元,一般由正極、負極、電解質及外殼等構成,即我們常說的一節電池。
      

(2)電池單元組:一組并聯的電池單元組合,該組合額定電壓與電池單元的額定電壓相等,是電池單元在物理結構和電路上連接起來的最小分組。
      

(3)電池模塊:由多個電池單元組或單體電池串聯組成的一個組合體。
 

2)含電機的變速單元
      

變速單元是純電動汽車的動力輸出部分,內部主要包括有三相電機和減速齒輪機構,如果是前驅的車輛,該系統部件通常安裝在前機艙內。
      

圖5所示為典型的純電動汽車驅動電機總成結構,在其內部可以看到一個用于驅動的電機和連接電機轉子的齒輪機構。此外,更明顯的標志是變速單元的上方還有連接逆變器的3根高壓電纜。

圖5  純電動汽車變速單元內部結構
     

電機是變速單元的重要核心組成部件,用于電能與機械能之間的相互轉換。目前大多數純電動車采用三相電機,且三相永磁同步電機使用的最廣泛。
      

電機定子通常是纏繞三相線圈的部分,與變速單元殼體固定,如圖6-a所示。
      

電機轉子一般采用永磁結構,與變速單元輸出齒輪機構連接,是旋轉輸出部分,如圖6-b)所示。


圖6  三相永磁同步電機轉子與定子
 

3)逆變器
      

逆變器是變速單元的主控部件,通常位于電機變速單元的上部,圖7所示為打開前機艙罩時的榮威E50純電動汽車的逆變器部件。


圖7  電機與逆變器位置關系示意圖
      

逆變器一端連接來自動力電池的高壓電,另一端連接驅動電機單元的三項交流電纜。主要用于將來自動力電池的直流電轉換為可用于驅動電機的三項交流電,同時在制動能量回收時,也將來自電機產生的交流電轉換成直流電,反饋給動力電池。
      

大多數車輛將逆變器與控制模塊集成在一起,實現逆變器的功能和管理電機的運轉,圖8所示的寶馬I3純電動汽車逆變器位置。

圖8  寶馬I3純電動汽車逆變器位置
 

4)車載充電器與充電接口
      

充電系統通常利用外接220V交流電源,通過充電接口進入車載充電器,車載充電器再通過交直流轉換,使得220V交流電轉變成動力電池組充電的直流電壓提供給動力電池。
      

充電接口與車載充電器如圖9所示。


圖9  充電接口與車載充電器

5)DC/DC轉換器
      

DC/DC轉換器用于車載12V電源系統,通常被安裝在發動機艙內或者是位于行李艙中(圖10)。
      

用于將動力電池的高壓直流轉換為低壓12V直流電,提供給車載低壓用電設備,如給12V蓄電池充電、大燈及車內燈光供電等。

圖10  比亞迪的DC/DC轉換器
      

純電動汽車連接高壓電器部件之間的電纜都屬于高壓電纜,即前面所述的高電壓導線,如圖11所示。
      

電纜的外部絕緣層顏色采用標準的橙色。高壓電纜及電纜之間的連接器需要滿足國家高壓電器安全標準,同時由于高壓部件之間電流會很大,所以采用的電纜直徑都在5mm以上。



圖11  高壓電纜及電纜連接器

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