新能源汽车的结构组成和工作原理是什么？
新能源汽车的结构组成是：电力驱动系统、电源系统和辅助系统。新能源汽车的工作原理是：利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。新能源汽车车型有：比亚迪汉、欧拉黑猫、特斯拉model3、长安奔奔ev、蔚来es6等。以2021款特斯拉model3为例，其车身尺寸是：长4694mm、宽1850mm、高1443mm，轴距为2875mm，行李箱容积为425l。
新能源汽车由电驱动系统、供电系统和辅助系统三部分组成。新能源汽车的原理和组成如下:
新能源汽车原理:
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力源(或采用常规车用燃料和新型车用动力装置)，集成了车辆动力控制和驱动等先进技术，具有先进技术原理、新技术和新结构的汽车。
新能源汽车的构成:
电驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电机、机械传动装置和车轮。供电系统包括电源、能量管理系统和充电器。辅助系统包括辅助电源、动力 转向系统 、导航系统、空调节器、照明和除霜装置、刮水器和收音机等。
比较常见的新能源汽车有 纯电动 汽车、增程式汽车和插电式 混合动力 汽车。每种新能源汽车的结构和原理都不一样。由于篇幅的限制，下面以纯电动汽车为例进行说明。
纯电动汽车是一种使用单一电池作为储能动力源的车辆。它以电池为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而驱动车辆。
纯电动汽车最重要的部分；电动机、电池组、电控系统。
电动机相当于纯电动汽车的心脏，因为纯电动汽车完全由电动机驱动，而不是发动机。
电池组相当于普通汽车的油箱。目前最常用的电池组是镍氢电池和锂电池。包括锂电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池等。
电控系统相当于纯电动汽车的神经中枢。它负责连接和控制电机、电池和其他辅助系统。
新能源汽车工作原理是蓄电池，电流，电力调节器，电动机，动力传动系统，驱动汽车行驶。电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。
新能源汽车的优势
新能源汽车采用的主要是非燃油动力装置，不需要燃烧汽油、柴油等，而是采用清洁能源，比如电力、太阳能、氢气等。这样，就减少了二氧化碳等气体的排放，从而达到保护环境的目的。
燃油车每公里油费大概0.6-0.8元，但是使用电只需要0.2元。另外，电机结构非常简单不易坏，不需要频繁保养。因为环境污染严重，为了减轻环境压力，很多城市都采用汽车限号的方式，限制私家车的出行。但是，新能源汽车几乎是零污染、零排放，所以也就不在限号范围内，更方便出行。
新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏：电动机
新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏：电动机
纯电动汽车是完全用电动机来取代发动机驱动的，不少人认为电动机的动力没有发动机好，然而在先进的交流电机的驱动下，现代电动汽车的动力性甚至远远超过了不少大排量内燃机。
电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。
事实上，电动机驱动与发动机相比有两大技术优势：首先，发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内(即经济运行区)，因此需要变速器适应这一特性。而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。其次，由于高度电气化的控制系统引入，电动机实现动力输出的快速响应能力远高于发动机，这意味着电动机的响应比发动机更加灵敏。
新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”：电池组
新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”：电池组
制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高，充电时间长，续驶里程较短。近年来，不少汽车公司和研究机构的最新研究正在逐渐弥补电动汽车的这些先天缺陷。目前镍氢电池和锂电池为不少电动车和混合动力车所使用，其中镍氢电池可快速充电，循环寿命长，同时它不存在重金属污染，也被称为“绿色电池”，但是比能量没有锂电池高。锂电池有很多种类，例如锂离子电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池，其具备较高的能量密度，等比功率大、比能量高，非常适合作为电动车车载电池。近年来，锂电池的研究使其在寿命和稳定性方面有大幅提升，因此锂电池是未来电动车的主力电池类型。
新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢：电控系统
新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢：电控系统
电力驱动控制系统是电动车的神经中枢，它将电动机，电池和其他辅助系统互为连接并且加以控制。电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。
电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。
中央控
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电动汽车的组成包括：1.电力驱动及控制系统；2.驱动力传动等机械系统；3.完成既定任务的工作装置等。
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。
电力驱动及控制系统由：1.驱动电动机；2.电源；3.电动机的调速控制装置等组成。
电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
1. 电源。电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发辟了广阔的前景。
2. 驱动电动机。驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。
3. 电动机调速控制装置。电动汽车充电电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得孔子哈电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。
4. 传动装置。电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
5. 行驶装置。行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车电动汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。
6. 转向装置。转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
7. 制动装置。电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。
8. 工作装置。工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。
电动汽车的优点是：它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。
有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。电动汽车的困难是：目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。
作者: 瑞佩尔
出版年: 2019-01-01
页数: 247
ISBN: 9787122324511
http://www.txtepub.com/13303.html
1.1 新能源汽车概述
1.1.1 新能源汽车的定义
目前，传统燃料（汽油或柴油）汽车作为消耗和排放大户，加剧了全球能源和环境的挑战。因此，世界各国就新能源汽车发展形成了共识，包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要发展方向，插电式混合动力车型将是重要的补充形式。
我国工业和信息化部2017年发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》对新能源汽车的定义是：采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。考虑到我国目前的实际情况，本书中的混合动力汽车既包含插电式混合动力汽车，也包含不插电式混合动力汽车。
纯电动汽车是指主要以电池为动力源，全部或部分由电机驱动，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。纯电动汽车是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品，是与燃油汽车相对应的。纯电动汽车最早出现在英国，1834年Thomas Dwenport在布兰顿演示了采用不可充电的玻璃封装蓄电池的蓄电池车，此车的出现比世界上第一辆内燃机汽车早半个世纪。电动汽车在20世纪20年代达到鼎盛时期，然而在燃油汽车出现后，纯电动汽车无论在整车质量、动力性能、行驶里程、机动性和灵活性方面越来越落后于燃油汽车。但在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国政府的重视下，各国的污染法规渐趋严格，因此对低污染车辆的需求势必增加。随着各种高性能电池和高效率电机的不断出现，人们又把目光转向了零污染或超低污染排放的电动汽车。20世纪70年代，新一代纯电动汽车脱颖而出，而后出现了各种高性能的纯电动汽车。例如，比亚迪e6纯电动汽车可续驶300km，最高车速160km/h；长安奔奔纯电动汽车续驶里程150km，最高车速120km/h；宝马Mini纯电动汽车可续驶240km，最高车速160km/h；三菱iMiEV纯电动汽车可续驶150km，最高车速130km/h；日产Leaf纯电动汽车可续驶160km，最高车速140km/h，只需30min可充电80%，而10min充电可行驶50km；奔驰Smart Fortwo纯电动汽车可续驶121km，最高车速135km/h。
传统汽车只有内燃机一种动力源，纯电动汽车或纯燃料电池电动汽车也只有电机一种动力源，混合动力汽车则至少有两种动力源，动力电池和氢燃料电池技术的发展将最终导致不同类型的汽车向纯电动汽车和纯燃料电池电动汽车方向发展。电动汽车的发展不但是动力系统的变化，其传动系统等也将随之发生变化。
由于一次石化能源的日趋缺乏，纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。纯电动汽车是完全由蓄电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供能量，由电机驱动的汽车。动力蓄电池组输出电能驱动电机，从而推动车辆行驶。动力蓄电池的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程后进行补充。纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、车载电源控制系统和辅助控制系统构成。电力驱动控制系统包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置；车载电源控制系统包括充电控制器（能量源）、动力蓄电池（能量单元）及能量管理单元；辅助控制系统包括助力转向单元、温控单元和辅助动力源等（不同车型会有所差别）。
纯电动汽车的特点是用户端真正实现了“零排放”，不依赖石油，只要有电力供应的地方都能够充电，但是由于动力蓄电池的能量密度和功率密度比汽油或柴油低很多，因此纯电动汽车的连续行驶里程有限。新能源汽车的技术特点见表1-1。
表1-1 新能源汽车的技术特点
1.1.2 新能源汽车与传统燃油汽车的区别
新能源汽车与传统燃油汽车的区别如下。
1）购车成本：新能源汽车免征车辆购置税，并享受国家和地方财政补助；传统汽车需缴纳车辆购置税，只能享受商家提供的优惠政策。当然这一点将随着国家和地方政策的改变而改变。
2）使用成本：新能源汽车每行驶100km使用成本为传统燃油汽车的1/9。
3）维修保养：新能源汽车保修期为5年或10万km（并非所有品牌），首保以及二次保养免费，在保修期内，如果零部件出现质量问题，绝大部分品牌的客户都将享受全免费维修。传统燃油汽车首保免费，保养价格跟车辆售价相关，且在使用中燃油滤芯、空气滤芯、空调滤芯、火花塞等部件须定期检查或更换。因此在维修保养方面，新能源汽车费用明显低于传统燃油汽车。
4）结构与原理：传统燃油汽车主要由发动机、底盘、车身和电器四大部分组成。新能源汽车除以上系统（纯电动汽车没有发动机）外还有电力驱动系统、主能源系统和辅助控制系统，其中电力驱动系统由电控系统、电机、传动系统和驱动车轮等部分组成；主能源系统由动力电池为核心的能量管理系统构成，能量管理系统能实现能源利用监控、能量再生、协调控制等作用；而辅助控制系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、其他辅助装置等。
5）排放性：纯电动汽车无内燃机，可以实现零排放；混合动力汽车上搭载的传统燃油发动机工作在最佳工况下，排放大大降低。传统内燃机汽车虽然有比较完善的尾气处理装置，但其排放仍含CO和HC，而CO和HC是大气污染中危害最大的。对比排放废气中的CO 2 纯电动汽车排放量减少了约30%，这对缓解温室效应引起的全球变暖及气候异常有较大的作用。另外，纯电动汽车无内燃机产生的噪声。
6）能源效率：电动汽车能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行工况，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。
1.1.3 新能源汽车研发概况
2001年，我国将新能源汽车研发列入了“十五”国家863计划重大专项，形成了以纯电动、插电式混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以动力蓄电池、驱动电机、动力总成控制系统三种共性技术为“三横”的新能源汽车研发格局，共计200多家整车及零部件企业、高校和科研院所，以及3000多名科技人员直接参加了电动汽车专项研发。2017年共有280余款新能源汽车进入我国汽车产品公告，建成数十个电动汽车国家重点实验室等国家级技术创新平台。
目前，世界各国虽然都很重视新能源汽车的发展，但是各有侧重。美国侧重解决石油依赖，保证石油安全；欧洲侧重温室气体的减排；日本侧重既保证能源安全，又提高产业的竞争力。在技术路线的选择方面，欧、美、日在早期主要以替代燃料为主，如欧洲、美国发展生物燃料，但近期基本都转向发展纯电动汽车，把长期发展纯电动汽车、短期内发展插电式混合动力汽车作为发展新能源汽车规划的重要组成部分。
