《新能源汽车技术》课件

新能源汽车技术本课件旨在全面介绍新能源汽车技术，涵盖其发展背景、分类、关键PPT技术、安全性、轻量化以及未来发展趋势通过本课程的学习，您将深入了解新能源汽车的各个方面，为未来的研究和实践打下坚实的基础让我们一起探索新能源汽车的奥秘，为绿色出行贡献力量课程简介新能源汽车发展背景与意义全球能源危机环境污染日益严重技术创新驱动石油等传统能源日益枯竭，对全球能源传统燃油汽车排放大量有害气体，加剧新能源汽车技术不断创新，电池、电机安全构成严重威胁新能源汽车作为替空气污染和温室效应新能源汽车零排、电控等关键技术快速发展，为汽车产代方案，有助于降低对传统能源的依赖放或低排放，有助于改善环境质量，应业转型升级提供了强大动力，保障能源供应对气候变化新能源汽车的分类与特点纯电动汽车（）插电式混合动力汽车（BEV）PHEV完全依靠电池提供动力，零排放，续航里程有限，充电时间可使用电池和燃油两种动力，较长续航里程较长，但仍有尾气排放燃料电池汽车（）FCEV使用氢燃料电池提供动力，零排放，续航里程长，加氢时间短，但氢燃料基础设施不完善新能源汽车关键技术概述动力电池技术包括电池类型、原理、特性、电池管理系统和热管理技术电机驱动技术包括电机类型、控制策略、电机控制器和电力电子变换器车辆控制技术包括整车控制策略、驱动防滑控制系统、电动助力转向系统和线控制动系统动力电池技术电池类型、原理与特性铅酸电池镍氢电池12技术成熟，成本低廉，但能能量密度高于铅酸电池，寿量密度低，寿命短，污染严命较长，但成本较高，仍有重污染锂离子电池3能量密度高，寿命长，重量轻，无记忆效应，是目前新能源汽车的主流选择锂离子电池材料、制造与性能正极材料负极材料电解液常用的有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和常用的有石墨、人造石墨和硅基材料，影响电池的导电性和安全性，常用的有三元材料，影响电池的能量密度、循环影响电池的容量和循环性能液体电解液和固态电解质寿命和安全性电池管理系统（）功能与设计BMS电池状态监测电池安全保护1监测电池的电压、电流、温度和SOC防止电池过充、过放、过流和过温2等参数电池能量管理4电池均衡3优化电池的使用，延长电池寿命保证电池组中各电池的电压一致电池热管理冷却与加热技术风冷1结构简单，成本低廉，但散热效果有限，适用于小型电池组液冷2散热效果好，温度控制精确，但结构复杂，成本较高，适用于大型电池组热管3导热效率高，重量轻，但成本较高，适用于高能量密度电池组燃料电池技术原理与应用电化学反应1氢气和氧气发生电化学反应，产生电能质子交换膜2只允许质子通过，阻止电子通过电极3提供反应场所，催化反应进行氢燃料电池汽车系统组成与工作原理氢气储存系统燃料电池堆电机驱动系统储存高压氢气，为燃料电池提供燃料将氢气和氧气转化为电能利用电能驱动车辆行驶电机驱动技术电机类型与控制策略永磁同步电机（）交流异步电机（）PMSM ACIM效率高，功率密度大，控制精结构简单，成本低廉，可靠性度高，是目前新能源汽车的主高，但效率较低，控制精度较流选择差开关磁阻电机（）SRM结构简单，成本低廉，但噪音大，振动大，效率较低永磁同步电机结构、特性与控制结构1由定子、转子和永磁体组成，结构紧凑，重量轻特性2效率高，功率密度大，控制精度高，调速范围广控制3常用的有矢量控制和直接转矩控制，实现对电机转速和转矩的精确控制交流异步电机结构、特性与控制结构特性12由定子和转子组成，结构简成本低廉，维护方便，但效单，可靠性高率较低，功率密度较小控制3常用的有控制和矢量控制，实现对电机转速的控制V/F电机控制器硬件与软件设计硬件设计包括功率器件、驱动电路、控制电路和保护电路，保证电机的正常运行软件设计包括控制算法、保护策略和诊断功能，实现对电机的精确控制和安全保护电力电子变换器变换器DC-DC降压变换器2将高电压直流电转换为低电压直流电升压变换器1将低电压直流电转换为高电压直流电双向变换器DC-DC3实现电能在两个方向上的流动电力电子变换器逆变器单相逆变器1将直流电转换为单相交流电三相逆变器2将直流电转换为三相交流电能量回收系统制动能量回收再生制动液压制动将车辆制动时的动能转化为电能，储存在电池中，提高能量在再生制动失效时，提供辅助制动，保证车辆安全利用率车辆控制系统整车控制策略驱动模式能量管理提供经济模式、标准模式和运动模式，优化电机和发动机的工作，提高能量利满足不同驾驶需求用率安全控制保证车辆在各种工况下的安全运行驱动防滑控制系统（）ASR/TCS车轮滑转检测1检测车轮是否发生滑转扭矩控制2降低驱动轮的扭矩，防止车轮滑转制动控制3对滑转的车轮进行制动，防止车辆失控电动助力转向系统（）EPS力矩传感器电机助力12检测驾驶员的转向力矩电机提供辅助力矩，减轻驾驶员的转向负担控制算法3根据车速和转向力矩，调节电机提供的助力大小线控制动系统（）EHB电子控制单元接收制动信号，控制液压执行器液压执行器根据控制信号，调节制动压力制动器产生制动力，使车辆减速或停止车身控制系统舒适性与安全性座椅系统2提供舒适的乘坐体验空调系统1提供舒适的车内温度照明系统提供良好的照明效果3新能源汽车充电技术充电模式与标准交流充电1使用家用电源或公共交流充电桩进行充电，充电速度较慢直流充电2使用直流充电桩进行充电，充电速度较快交流充电慢充模式充电功率应用场景通常为或，充电时间较长适用于家庭充电或停车场充电

3.5kW7kW直流充电快充模式充电功率通常为以上，充电时间较短60kW应用场景适用于公共充电站或高速公路服务区充电充电桩基础设施建设与运营建设1需要考虑场地选择、电力容量、设备安装和安全防护运营2需要提供充电服务、维护保养和安全管理无线充电技术原理与应用电磁感应1利用电磁感应原理，实现电能的无线传输应用场景2适用于车辆静止时的充电，方便快捷智能网联技术车联网与自动驾驶车联网实现车辆与车辆、车辆与基础设施、车辆与互联网之间的互联互通自动驾驶利用传感器、算法和控制系统，实现车辆的自动驾驶车辆感知技术传感器与算法激光雷达2获取车辆周围的三维点云数据摄像头1获取车辆周围的图像信息毫米波雷达获取车辆周围的距离和速度信息3车辆通信技术通信V2XV2V1车辆与车辆之间的通信V2I2车辆与基础设施之间的通信V2P3车辆与行人之间的通信车辆决策控制路径规划与行为决策路径规划行为决策根据地图信息和交通状况，规划最佳行驶路径根据车辆周围的环境信息，做出合适的驾驶行为自动驾驶技术发展趋势与挑战发展趋势自动驾驶技术将朝着更高级别、更安全、更智能的方向发展挑战自动驾驶技术面临着安全、伦理和法律等方面的挑战新能源汽车安全性碰撞安全与功能安全碰撞安全1通过优化车身结构和使用高强度材料，提高车辆的碰撞安全性功能安全2通过设计安全可靠的控制系统，保证车辆在各种工况下的安全运行电池安全热失控预防与控制热失控预防1通过优化电池材料和设计，降低电池发生热失控的风险热失控控制2通过安装热管理系统和安全阀，控制热失控的蔓延电气安全高压防护与绝缘高压防护通过设置高压互锁装置，防止人员触电绝缘通过使用绝缘材料，防止高压电泄漏功能安全标准ISO26262安全设计2设计满足安全需求的控制系统安全需求分析1确定车辆的安全需求安全验证验证控制系统是否满足安全需求3新能源汽车轻量化技术材料与结构材料1使用高强度钢、铝合金和碳纤维复合材料等轻量化材料结构2优化车身结构，减少材料的使用高强度钢应用与优势应用优势用于车身结构件，提高车辆的碰撞安全性强度高，成本低廉，易于加工铝合金应用与优势应用优势用于车身覆盖件和底盘部件，减轻车辆重量重量轻，耐腐蚀，易于回收碳纤维复合材料应用与优势应用1用于车身结构件和内饰件，实现极致轻量化优势2重量轻，强度高，刚性好，但成本较高轻量化设计结构优化与拓扑优化结构优化1通过优化车身结构的形状和尺寸，提高结构的强度和刚性拓扑优化2通过改变材料的分布，实现结构的最佳性能新能源汽车的维护与保养定期检查定期检查车辆的电池、电机和充电系统更换易损件及时更换车辆的易损件，如轮胎、刹车片和灯泡动力电池维护检测与更换电池检测电池更换1检测电池的电压、电流、温度和当电池的性能下降到一定程度时，需SOC2等参数要更换电池电机维护检查与保养电机检查1检查电机的绝缘电阻、轴承和绕组电机保养2定期润滑轴承，清洁电机内部充电系统维护故障诊断与排除故障诊断故障排除使用诊断工具，检测充电系统的故障根据诊断结果，排除充电系统的故障新能源汽车产业政策与发展规划政策支持发展规划政府提供购车补贴、税收优惠和充电基础设施建设补贴政府制定新能源汽车发展规划，引导产业发展方向中国新能源汽车政策补贴与法规购车补贴1根据车辆的续航里程和电池能量密度，提供不同额度的购车补贴税收优惠2免征车辆购置税和车船税全球新能源汽车发展趋势分析电动化智能化12电动汽车将逐步取代燃油汽自动驾驶技术将逐步普及车网联化3车辆将与车辆、基础设施和互联网互联互通新能源汽车未来技术展望固态电池能量密度更高，安全性更好无线充电充电更方便快捷自动驾驶驾驶更安全舒适智能化技术发展方向与应用决策技术2更智能地做出驾驶决策感知技术1更精确地感知车辆周围的环境控制技术更精确地控制车辆的行驶3网联化技术发展方向与应用车车通信1车辆之间共享信息，提高交通效率车路通信2车辆与基础设施之间共享信息，提高道路利用率轻量化技术发展方向与应用新材料新工艺使用更轻、更强的新材料采用更先进的制造工艺新能源汽车的经济性分析购车成本受补贴和税收优惠的影响，购车成本可能低于燃油汽车使用成本电费低于油费，维护费用较低购车成本补贴与税收优惠补贴1政府提供的购车补贴，降低购车成本税收优惠2免征车辆购置税和车船税，降低购车成本使用成本电费与维护费用电费1电费低于油费，降低使用成本维护费用2结构简单，维护费用较低新能源汽车的环保性分析减少尾气排放降低碳排放改善空气质量应对气候变化减少尾气排放空气质量改善零排放低排放1纯电动汽车零排放，改善空气质量插电式混合动力汽车和燃料电池汽车2低排放，减少空气污染降低碳排放应对气候变化减少化石燃料使用1降低对化石燃料的依赖减少温室气体排放2减缓气候变化新能源汽车的社会效益分析改善环境促进就业提高能源安全减少空气污染和温室气体排放创造新的就业机会降低对传统能源的依赖促进产业升级经济增长技术创新推动技术创新，促进产业升级经济增长带动相关产业发展，促进经济增长。