新能源汽车结构_新能源汽车结构与原理

新能源汽车结构_新能源汽车结构与原理

       希望我能够回答您有关新能源汽车结构的问题。我将根据我的知识库和研究成果回答您的问题。

1.新能源汽车的车身结构安全要求表现在哪些方面？

2.新能源汽车系统结构特征是什么？对NVH的挑战主要体现在哪些方面？

新能源汽车的车身结构安全要求表现在哪些方面？

       车身，尤其是乘用车车身，已经成为影响整车性能的最大系统之一。人们对车辆安全性能的要求越来越高。

和传统能源汽车一样，新能源汽车的安全立足点在于车身。车身的安全性能评价主要基于车身碰撞试验。目前，全球对汽车碰撞测试的认可度比较高。在欧洲，比较受欢迎的NCAP，五星是最高标准。坚固的中间车身和带有能量吸收结构的前后车身是安全车身的基本要求。

坚硬的中段车身是司机和乘客的所处的位置。中间车身应该采用坚固的框架，防止碰撞时变形，为驾驶员和乘客提供生存空间。前后车身也需要高强度，保证车身在低速碰撞中不变形；在高速碰撞中，特殊材料和结构设计的前后车身使前后车身在碰撞中发生弯曲、变形或挤压，吸收碰撞车辆高速运动的动能。减少冲击对中段车身的影响，从而保证人员安全。

汽车碰撞有几种情况：正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞、侧翻、碰撞等。各种碰撞形式的发生率和死亡率是不同的。一般来说，正面碰撞占67%，死亡占31%，侧面碰撞占28%，死亡占34%。主动安全研究的重点是根据各种碰撞形式模拟各种事故中车辆对人员的伤害，从而设计车身结构，提高事故中驾乘人员的生存概率。所以正面碰撞的比例比较高，但死亡率比较低，安全性也可以延伸到车辆和财产的安全。在事故中，人的生命是第一位的，但汽车也是一个有价值的财物。在保证人员安全的前提下，还必须考虑车辆本身的安全，减少损失。

       在事故中，主要的的安全评价由高到低如下：1、人员和车辆都安全生存；2、车毁人亡；3、车辆安全但死亡；4、车毁人亡。

在汽车的生产中务必要保证车身结构设计的合理性，提高安全性，促进新能源汽车技术的改进。

新能源汽车系统结构特征是什么？对NVH的挑战主要体现在哪些方面？

       混合动力电动汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。因为有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，所以混合动力汽车的价格也较高。混合动力汽车在发达国家已经日益成熟，有些已经进入实用阶段。

       ⑴串联式混合动力汽车Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)

       SHEV是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，发动机、发电机和驱动电动机采用“串联”的方式组成SHEV的驱动系统。SHEV用发动机－发电机组均衡地发电，电能供应驱动电动机或动力电池组，使SHEV的行驶里程得到延长。实际上SHEV的发动机－发电机组只能看作一种电能供应系统，发动机并不直接参与SHEV的驱动、

       SHEV的发动机，可采用四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和燃气轮机。发动机、发电机组，发动机的转速控制在一定范围内，不受SHEV运行工况的影响，经常保持在低能耗、高效率和低污染的状态下运转。

       SHEV驱动系统的结构比较简单，动力电池组、发动机－发电机组和驱动电动机在底盘上的布置有较大的自由度，控制系统也比较简单，因为只有唯一的电动机驱动模式，其特点是动力特性更加趋近于EV。SHEV必须装置在一个大功率的发动机－发电机组，再用驱动电动机来驱动车辆。发动机、发电机和驱动电动机的功率都要求等于或接近于SHEV的最大驱动功率，在热能→电能→机械能之间的转换过程中，总效率低于内燃机汽车。三大动力总成的体积较大，质量也较重，还有庞大的动力电池组，使得在中小型汽车上布置有一定的困难，一般适合大型客车采用。

       ⑵并联式混合动力电动汽车 Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV)

       PHEV是由发动机、电动/发电机或驱动电动机两大动力总成组成，发动机、电动/发电机或驱动电动机采用“并联”的方式组成PHEV的驱动系统。从PHEV的动力系统组成，可大致分为发动机－驱动系统（变速器和驱动桥）－驱动轮等，电动机的动力要与车辆驱动系统相组合。PHEV的驱动力组合有以下不同的组合模式：

       ①发动机轴动力组合式PHEV

       发动机轴动力组合式 PHEV只有发动机和电动/发电机两大动力设备，发动机和电动/发电机的动力在发动机输出轴上进行组合，然后通过由离合器、变速器、驱动桥和半轴组成的传统的驱动系统带动车轮行驶，称为发动机轴动力组合式PHEV。

       ②动力组合器动力组合式PHEV

       动力组合器动力组合式PHEV只有发动机和驱动电动机两大动力设备，发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，称为动力组合器动力组合式PHEV。

       ③驱动轮动力组合式PHEV

       驱动轮动力组合式PHEV的发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PHEV的后驱动轮（前轮），驱动电动机通过减速器独立地驱动PHEV前驱动轮（后轮）。在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时，发动机和驱动电动机的动力（牵引力）在驱动轮上组合，因此成为驱动轮动力组合式PHEV。

       虽然PHEV有不同的结构模型，但都是以发动机为主要驱动模式。发动机控制在低油耗、高效率和低污染的转速范围内稳定地运转。发动机直接带动PHEV的驱动系统驱动PHEV行驶，采用传动效率高的机械传动系统，没有SHEV在热能→电能→机械能的转换过程中的能量损耗。

       PHEV的发动机和驱动电动机两大动力总成都是驱动动力装置，在PHEV上可以实现发动机驱动模式，驱动电动机驱动模式和发动机－驱动电动机混合驱动模式等三种驱动模式。发动机和发电机各自的功率，可以是PHEV的最大驱动功率的0.5～1倍，两大动力总成的功率可以叠加，因此可以采用较小功率的发动机和驱动电动机，使得整个动力总成的尺寸较小，质量较轻，造价也较低，可以应用在中小型PHEV上。由于是以发动机驱动模式为主要驱动模式，其特点是动力特性更加趋近于内燃机汽车。

       ⑶混联式（串、并联式）混合动力电动汽车Split Hybrid Electric Vehicle (PSHEV)

       混联式混合动力电动汽车（PSHEV）是综合SHEV和PHEV结构特点组成的PSHEV，由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。由于电动/发电机必然是装在发动机的输出轴上，才能起发动机飞轮和起动机的作用，也才能保持发动机稳定运转并进行发电。因此电动机的动力要与车辆驱动系统相组合，PSHEV的驱动力组合有以下不同的组合模式：

       ①动力组合器动力组合式PSHEV

       动力组合器动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成，在发动机的输出轴上，装有一个电动/发电机，电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，称为动力组合器组合式PSHEV。

       ②轮动力组合式PSHEV

       驱动轮动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成，在发动机的输出轴上，装有一个电动/发电机，电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PSHEV的后驱动轮（前轮），驱动电动机通过减速器独立地驱动PSHEV前驱动轮（后轮）。在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时，发动机和驱动电动机的动力（牵引力）在驱动轮上组合，因此称为驱动轮动力组合式PSHEV。

       PSHEV兼有SHEV和PHEV的优点，可以组合成更多种形式的混合驱动的驱动模式，发动机、电动/发电机和驱动电动机的功率可以是PSHEV总功率的1/3～1倍，车辆的整备质量可以降低，而且性能更加完善，经济性更好，在动力性能方面接近和达到内燃机汽车的水平，有害气体的排放更少，达到“超低污染”的标准要求。

       与传统汽车相比，新能源汽车在结构上增加了许多新的部件。其动力系统、制动系统、气候控制系统等结构有很大不同。同时，背景噪声变化带来的突出的道路噪声、风噪声和异常噪声也有别于传统车辆。新能源汽车NVH将从以下几个方面进行分析。

一、车身系统及其NVH性能

       随着能源危机和传统燃油车带来的污染日益加剧，新能源汽车替代传统燃油车已成为汽车行业未来的发展趋势。同时，新能源汽车的NVH性能发展也面临着新的挑战。在车身结构上，驾驶舱、动力传动系统、电池组的安装布局与传统汽车不同；在质量方面，由于增加了多条电池线，新能源汽车的质量也得到了提升。车身材料方面，为了减轻车身重量，铝合金、碳纤维等材料的使用也会给NVH带来一些挑战。在声学封装方面，电动车车厢声源减少，需要重新设计声音平衡；电池放在地板上，地板抬高，压缩地毯等声学封装空间。

二、底盘系统及其NVH性能

       随着电动汽车车身质量的增加，在设计中必须增加底盘的刚性。衬套刚度的增加对NVH影响较大，会引起轰鸣声；此外，轮电机与轮电机的汽笛声，或者轮电机与底盘结构的汽笛声，都会造成结构声与空气声的耦合；动能回收系统和电动真空泵也会产生一定的高频啸叫和高频噪音。因此，在设计底盘时，应考虑其承载能力。

三、电机系统及其非NVH性能

       电机系统噪声主要包括三部分：电磁噪声、机械噪声和冷却噪声。电磁系统包括电机本身的噪声和控制系统的噪声。电机噪声的主要来源是径向电磁力和切向电磁力、转矩波动、动静偏心和齿槽噪声；控制系统的噪声包括两部分：脉宽调制噪声和谐波失真。轴承噪声、动不平衡噪声和结构共振噪声是机械噪声的主要来源。新能源汽车的液冷系统也会有一些噪音。基于电磁力(密度)和验证后的电机结构模型，可以模拟电机的振动和噪声，利用声学分析工具进行结构-声学-振动耦合分析，预测电机的辐射噪声。

四、电控系统及其NVH性能

       新能源汽车电控系统复杂，能源和介质一体化，工况和控制变量多，难以协调控制。特别是在驱动模式切换时，控制系统复杂，难以控制性能平衡，即兼顾供电、可靠性和舒适性控制。在低速、高扭矩和驱动模式切换等动力分离和合流条件下，NVH较差。在能量转换方面，扭矩协调和卸载扭矩会带来振动和冲击问题，热管理和冷却系统带来的噪音问题，制动能量回收带来的电鸣笛问题，以及NVH与动态性能和可靠性之间的冲突。

       好了，今天关于“新能源汽车结构”的话题就讲到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“新能源汽车结构”有更全面、深入的了解，并且能够在今后的学习中更好地运用所学知识。