【干货】解析纯电动汽车的核心部件:电机/电池/电控

日期: 2024-04-28 20:04:59|浏览: 85|编号: 60212

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【干货】解析纯电动汽车的核心部件:电机/电池/电控

简介:纯电动汽车最直接、最简单的区别就是发动机不同。 纯电动汽车使用电动机代替传统的柴油/汽油发动机,并使用电池组代替燃料为电动机提供动力。 最重要的部件之一是电子控制系统。 电控系统由电池管理系统和控制系统组成,对电池组进行管理,控制电池的能量输出,调节电机的转速等。

纯电动卡车,这个名字在不经意间就走进了我们的世界。 从一开始的简单更换电动机,到现在的成套纯电动动力链,纯电动卡车已经不再是简单的电动机替代柴油机的时代。

● 纯电动汽车并不意味着更换发动机。 电动汽车也具有三个主要组成部分。

与普通柴油、汽油发动机卡车相比,纯电动汽车最直接、最简单的区别就是发动机不同。 纯电动汽车使用电动机代替传统的柴油/汽油发动机,并使用电池组代替燃料为电动机提供动力。 最重要的部件之一是电子控制系统。 电控系统由电池管理系统和控制系统组成,对电池组进行管理,控制电池的能量输出,调节电机的转速等。

目前国内最简单的纯电动卡车就是用电动机代替柴油机,在原来的发动机位置焊接一个支架来安装电动机。 这种方法是最原始、最简单的,不需要任何控制系统。 这样的纯电动卡车甚至还保留了手动变速箱。

通过技术的不断发展,纯电动卡车已经从单纯更换电动机发展到拥有整套控制系统、电池管理系统、电动机等,对于一辆成熟的纯电动卡车来说,只能称得上是真正的纯电动卡车。纯电动卡车如果具备成熟的三大部件(电机、电池、电控系统)。

● 纯电动卡车对电机的要求很高,这是关键

1、电动汽车电机应具有较大的启动扭矩、良好的启动性能和良好的加速性能,以满足电动汽车频繁启动/停止、加/减速和爬坡的要求;

2、电动汽车电机应具有较宽的恒功率范围,以满足电动汽车高速行驶的需要;

3、电动汽车电机应具有宽范围的调速能力,低速时扭矩大,高速时功率大。 应能根据行驶需要随时调节电动汽车的行驶速度和相应的驱动力;

4、电动汽车电机应具有良好的效率特性,在较宽的转速/扭矩范围内实现最佳效率,并提高单次充电后的连续行驶里程。 一般要求在典型行驶循环区域内达到85%。 ~93% 效率;

5、电动汽车电机外形尺寸要求尽可能小,重量尽可能轻;

6、电动汽车电机应可靠性好,耐温防潮能力强,能在恶劣环境下长期工作,运行时噪音低,易于维护;

7、组合控制器能否有效回收制动产生的能量。

● 电机种类较多,以永磁同步电机占多数。

电机分为直流电机、异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等,这些电机都有各自的特点。 通过下表可以直观的看出这几种电机的异同。

目前,最常用的纯电动卡车是永磁同步电机。 与其他几种类型的电机相比,永磁同步电机具有效率高、比功率大的特点。 但永磁同步电机的控制系统相对复杂,成本较高,目前一些小型纯电动卡车企业还没有自己的永磁同步电机技术。

● 电池技术不断发展,锂电池成为主角

纯电动卡车的另一个​​重要部件是电池。 对于纯电动卡车来说,电池是持续动力的来源。 因此,纯电动卡车对电池的基本要求可以概括为以下几个方面:

1、电池的可靠性满足车辆的需求;

2、电池使用寿命长,深放电时循环次数达到车辆要求;

3、充电时间短,电池尺寸和质量小,环境适应性强;

4、电池使用过程中,各个电芯的健康状态持续变化,不影响整体性能;

5、功率密度和能量密度高,无环境污染问题,成本低。

从以上要求我们可以看出,纯电动卡车对电池本身也有比较高的要求,特别是电池的重量和尺寸,要求尽可能轻、小。 那么如何衡量电池的好坏呢? 电池的质量可以通过以下技术指标来判断。

容量:充满电的电池在规定条件下所能提供的电量,通常以安培小时(Ah)表示。

充电率:电池充电时的电流,以安培表示

完全充电状态:当电池中所有可用的活性材料都已转换为完全充电状态时。

过度充电:充满电后继续充电。

快速充电:部分充电,通常在短时间内以高速率充电。

涓流充电:为了补偿自放电,以小电流持续对电池进行充电,以维持接近充满电的状态。

热失控:恒压充电过程中出现的临界状态。 此时,电池的电流和温度产生累积相辅相成的作用并逐渐升高,对电池造成损坏。

开路电压:电路开路时,电池正负极之间的电位差。

负载电压:电池输出电流时端子间的电压。

终止电压:认为放电终止时的规定电压。

目前,电池技术不断发展。 汽车电池已从普通铅酸电池发展到燃料电池。 不过,纯电动卡车最常用的电池是锂电池。 锂离子电池是一种可充电电池。 它主要依靠锂离子在正负极之间移动来工作。 一般采用含锂材料作为电极的电池是现代高性能电池的代表。 锂电池目前在汽车行业应用最为广泛,发展前景广阔。 未来电池发展可能会在锂电池方面取得突破; 主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料电池。

锂电池的主要优点如下:

单节电池工作电压高达3.7V,是镍镉电池、镍氢电池的三倍,铅酸电池的近两倍。

其重量轻、比能量高,可达150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍,铅酸电池的4倍。

体积小,可达400Wh/L,体积是铅酸电池的二分之一到三分之一。

循环寿命长,循环次数可达1000次,使用寿命可达3-5年,寿命约为铅酸电池的两到三倍。

自放电率低,每月小于5%,无记忆效应,可随时随地充电。

锂电池无污染,不存在有毒物质,因此被称为绿色电池。

● 确保车辆控制系统正常运行是关键

纯电动卡车中的另一个部件也非常重要,那就是电池管理控制系统。 电动汽车电池管理系统BMS主要用于电动汽车动力电池参数的实时监测、故障诊断、SOC估算、里程估算等。 短路保护、漏电监测、显示报警、充放电模式选择等,并通过CAN总线与车辆集成控制器或充电机进行信息交互,确保电动汽车高效、可靠、安全运行。

电控系统可分为BMS系统和显示系统。 简单来说,BMS系统主要采集电池数据、电池充放电状态、电池总电压、电池总电流、各电池箱内电池测点温度、机组温度等。 车身模块电池电压等。由于动力电池是串联使用的,实时、快速、准确地测量这些参数是电池管理系统正常工作的基础。

剩余电量估算:电池的剩余能量相当于传统汽车的燃油容量。 荷电状态(SOC)的估算是为了让驾驶员及时了解系统运行状态。 实时采集充放电电流、电压等参数,通过相应算法估算剩余电量。

充放电控制:根据电池的荷电状态控制电池的充放电。 当某一参数超标时,如单体电池电压过高或过低,为了保证电池组的正常使用和性能,系统将切断继电器,停止电池的能量供给并释放。

热管理:实时采集各电池箱内电池测点的温度,通过控制散热风扇防止电池温度过高。

平衡控制:由于电池的个体差异以及使用条件的不同,在使用过程中电池的不一致会越来越严重。 系统应能够判断并自动进行平衡处理。

故障诊断:电动汽车电池的工作电压一般较高(90V-700V)。 系统应监测电源短路、漏电以及其他可能对人员和设备造成伤害的情况。

电池状态预测及报警:通过采集电池参数,系统具有预测电池组中单个电芯性能、故障诊断和早期报警等功能,以便对电池进行维护和更换,确保安全。

信息监控:电池主要信息实时显示在车载显示终端上。

参数标定:由于不同车型使用的电池类型和数量不同,以及每个电池箱的容量和数量不同,因此系统应具有标定车型、车号、电池类型、电池模式等信息的功能。

● 后记

纯电动卡车已成为新能源的代表。 纯电动卡车的三大组成部分是电机、电池和电控系统。 这三者是纯电动卡车的重要组成部分。 目前,以比亚迪为主导的中国新能源技术已经日趋成熟,在乘用车方面甚至领先于其他国家。

尽管锂电池已经在纯电动卡车上大规模使用,但纯电动卡车的瓶颈仍然是电池技术。 但由于技术问题,成本、续航能力、充电时间等问题一直是电池的短板,成为纯电动卡车发展的绊脚石。

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