学习情境三纯电动汽车
单元一纯电动汽车结构与工作原理
一、告知
学习目标
了解纯电动汽车的定义及优缺点；
重点理解纯电动汽车的关键参数及其计算方法；
熟悉纯电动汽车的整体结构；
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理解纯电动汽车各部件的功能，了解其结构。
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二、引入
引入问题1：什么是纯电动汽车？
引入问题2：纯电动汽车有何优缺点？
引入问题3：纯电动汽车的续驶里程？
引入问题4：纯电动汽车的整体结构？
引入问题5：纯电动汽车的主要组成？
三、操练
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分组观察纯电动汽车，讨论纯电动汽车的结构及工作过程四、深化
深化讲解问题1：纯电动汽车的基础知识
纯电动汽车（Blade Electric Vehicles，BEV），是一种完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。
以车载电源为动力，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进，使之符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
根据纯电动汽车当前的发展情况，纯电动汽车必须符合以下几个条件：
纯电动车辆研发制造运营必须符合国家各项相关法规。整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各
项具体要求。
纯电动车辆是以电为能源，由电动机驱动行驶的，不再产生新的污染，不再产生易燃、易爆之隐患。
纯电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。且具有耐久的寿命，具备超快充电的功能。车辆根据用途确定一次充电之续行里程，以此装置够用电量的电池组，充分利用公用充电站超快充电以延长续行里程。
电动机组应有高效率的能量转换。刹车、减速之能量的直接利用和回收，力求车辆之综合能源利用的高效率。
根据车辆用途和行驶场合设定最高车速，且不得超过交通法规的限定值，以合理选择电动机的功率和配置电池组容量。
车辆驾驶操作，控制简单有效、工作可靠，确保行车安全。
机械、电气装置耐用少维修。车辆运营之费用低廉。
深化讲解问题2：纯电动汽车有哪些优缺点？
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纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于传统的油箱，通常采用高效能的充电电池。
纯电动汽车因其取消传统燃油发动机，可避免传统燃油汽车对石油资源的依赖，以及对环境的污染，是未来新能源汽车发展的必然趋势。
优点分析
纯电动汽车有以下优点：零排放；电动汽车比汽油机驱动汽车的能源利用率要高；因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，所以结构较简单；噪声小；可在用电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。
1）环境污染小
2）无噪音，噪声低
3）能源利用率高、高效率
4）结构简单，使用维修方便，经久耐用
5）使用范围广，不受所处环境影响
6）能源来源广泛
7）移峰填谷
缺点分析
纯电动汽车主要有以下缺点：续驶里程较短、采用蓄电池及电机控制器使成本较高、充电时间长、维护成本较高、蓄电池寿命短等。
1）续驶里程短
2）成本高
3）充电时间长
4）维护费用较高
5）蓄电池寿命短
深化讲解问题3：纯电动汽车的关键参数
影响纯电动汽车发展的主要因素之一是续驶里程短。根据不同的使用里程，纯电动汽车的续驶里程的计算有所不同。
按照国家标准，通常采用工况法和等速法进行试验测定，等速法根据车型采用或两种速度进行等速测试。
等速法和工况法在某一状态时的计算方法是相同的，主要根据电池输出能量与车辆行驶消耗的能量相等的原则进行计算。
1  纯电动汽车的续驶里程？
1）等速行驶续驶里程的计算
汽车在良好的水平路面电池充满电后等速行驶直至消耗掉全部携带的电能为止所行驶的里程，称为等速行驶的续驶里程。它是电动汽车的经济性指标之一，汽车以速度等速行驶时续驶里程的计算式如下。其中，是等速行驶至能量消耗完所需要的时间。
2）多工况行驶续驶里程的计算
多工况续驶里程如下，式中，为每个状态行驶距离（Km ）；为车辆能够完成的状态总数。
3）纯电动汽车续驶里程影响因素
①滚动阻力系数对续驶里程的影响
②空气阻力系数对续驶里程的影响
③机械效率对续驶里程的影响
④整车质量对续驶里程的影响
⑤蓄电池参数对电动汽车续驶里程的影响
2  电动汽车的能量消耗
纯电动汽车的研究大多是基于传统汽车的架构改造或优化，将发动机和油箱用蓄电池和电机代替，仍保留了变速器等传统部件。所以其能耗计算可以借鉴传统汽车的能耗计算方式。
纯电动汽车的能量消耗指标采用单位里程的能耗、吨公里的能耗和百公里综合耗电量进行评价。
1）单位里程的能耗
中国轰9单位里程的能耗定义为单位里程消耗的电池组能量，设计阶段可采用等速法或工况法进行计算。单位里程的能耗可表示为：
式中为驱动循环的时间。该指标可以考虑电动汽车的整车重量、驱动系统效率、造型以及轮胎等结构等因素对能耗的影响。
2）吨公里的能耗
采用吨公里的能耗主要是为了比较不同重量的电动汽车能耗情况，表示为：
式中，为整车重量。
3）百公里综合能耗
百公里综合能耗为标称续驶里程和标称电能的比值，计算公式如下：
式中，为动力电池的额定容量，为动力电池的额定电压，为电动汽车的续驶里程。
单位里程的能耗和吨公里的能耗两个指标需要确定车辆的许多参数，不便于车辆之间的能耗比较，而百公里综合能耗指标的计算在设计阶段和整车试制后都非常方便，且对电动汽车的实际应用具有较强的指导作用。
深化讲解问题4：纯电动汽车的整体汽车结构
纯电动汽车主要由电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等组成。
电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点，汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。
根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：
1）配置多档传动装置和离合器的传统驱动系统
与传统汽车驱动系统的布置方式一致，带有变速器和离合器。只是将发动机换成电动机，属于改造型电动汽车。这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。
根据电动汽车传动形式不同，纯电动汽车的传动方式也有不同：
1）配置多档传动装置和离合器的传统驱动系统
从宝马Active E的结构，可以看出，除保留传统汽车所有驱动结构部件，完全由电力发动机及相关动力部件取代了传统的发动机和油箱。
2）无离合器需求的单档传动装置
此种方式取消了离合器和变速器。但继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。这种结构依赖于电动机在大范围转速变化中所具有的恒功率特性，可用固定档的齿轮传动装置替代多档变速箱，并缩减了对离合器的需要。减小机械传动装置的尺寸和重量，且不需要换挡，简化驱动系的控制。
3）固定档的传动装置和差速器的集成
这种布置方式将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。
4）两个独立的电动机和带有驱动轴的固定档传动装置
400在这种布置方案中，差速器被两个牵引电动机所替代，双侧独立驱动，转向则通过控制两个电机以不同的转速运转来实现。
5）配置两个独立电动机和固定档传动装置的直接驱动，电机安装在车轮内--轮式驱动。
一个薄型的行星齿轮组可用以降低电机转速，增大转矩。该薄型行星齿轮组具有高减速比，以及输入输出轴纵向配置的优点。
6）两个分离的轮式驱动形式
除上述结构设计外，部件汽车公司采取在驱动轮上设置电动机及传动装置实现动力驱动。
从能量管理的角度而言，整车控制器是纯电动汽车运行的核心单元，担负着整车驱动控制、能量管理、整车安全及故障诊断和信息处理等功能，是实现纯电动汽车安全、高效运行的必要保障。