模块八 特斯拉纯电动汽车的工作原理与故障诊断.ppt

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1、知识目标1.了解特斯拉纯电动汽车的结构和工作原理。2.理解特斯拉纯电动汽车的故障诊断方法。能力目标1.能在现场掌握特斯拉纯电动汽车的结构及工作原理。2.能在现场掌握特斯拉纯电动汽车故障的诊断方法。模块八特斯拉纯电动汽车的工作原理与故障诊断内容：一、特斯拉纯电动汽车动力系统的组成及运行二、特斯拉纯电动汽车高压电池系统故障诊断三、特斯拉纯电动汽车行驶不正常故障诊断四、特斯拉纯电动汽车其他故障诊断为解决日益突出的环境问题，很多传统车企都在尽其所能地改进技术，一方面继续改进传统燃油汽车的各项技术，力争提高燃油燃烧效率，减少

2、有害物质排放；另一方面，大力发展新能源汽车，包括采用纯电驱动的汽车、混合使用多种不同种类能源的汽车等。特斯拉是一家成立于2003年、总部位于美国硅谷的电动车公司，主营业务为纯电动汽车。与传统车企不同的是，在特斯拉成立之前，人们所面临的环境问题已经十分严峻，因而，特斯拉成立之时就已经将环保理念融入品牌之中。自2008年发布第一款两门运动型跑车Roadster之后，特斯拉已经陆续发布了ModelS、ModelX和Model3等多款车型，续航里程不断增加。下面以型号为ModelS，电池电量为85kWh的特斯拉纯电动汽车为

3、例，详细介绍特斯拉纯电动汽车。一、特斯拉纯电动汽车动力系统的组成及运行作为纯电动汽车，特斯拉的整车可以分为电池、动力总成（电机）和电控系统3个主要部分。图8-1所示为特斯拉整车分解示意图。高压电池作为整车的能量来源，安装于车身底部，负责能量的输出和储存。由于电池本身质量较大，因而可以显著降低整车的重心，增强车辆的稳定性。驱动单元包括三相交流感应电机、单级变速箱、逆变器。其中电机作为整车的动力来源，安装于车辆的后悬挂上，为车辆的行驶提供动力；单级变速箱将电机的旋转传输到驱动轴；逆变器可以使电流在直流和交流之间进行转换

4、，从而满足不同用电器的需求。图8-1特斯拉整车分解示意图1—车身；2—前悬挂；3—驱动电机；4—空气弹簧；5—后悬挂；6—电池包1.高压电池1）特斯拉电池的优点纯电动汽车使用的电池多为锂电池，使用较为主流的有圆柱形的三元锂电池和方形的磷酸铁锂电池。特斯拉使用的是18650三元锂电池。其中，18650是型号，18表示直径为18mm，65表示高度为65mm，0表示为圆柱形电池。尽管特斯拉使用的18650锂电池有诸多不足，但特斯拉仍然采用了这种电池，其理由如下：（1）成熟的工艺。此类电池作为消费级的产品已经有了15年的使

5、用经验，这种先进技术的积累能够满足汽车电池领域中的使用，可以推动需求、提高能量密度以及降低成本。松下的电池技术领先全球，其生产规模也是首屈一指的，产品缺陷率控制得较好。（2）较高的性价比。18650电池有大量的生产商，加之特斯拉对该电池的大量需求，使其对电池生产厂商有较强的议价能力，在同等性能下能够较好地控制成本。（3）可控的安全性能。电池单体的尺寸较小，一方面每节单体能量可控，另一方面很多节电池之间的关系都是并联的，因而个别电池单体出了问题不会影响到其他电池单体，可以减弱故障可能带来的影响。相比而言，使用方形大容

6、量电池的车辆，其电池单体之间往往都是串联关系，因而如果某一节单体出现了问题，就会影响到整个电池包，从而给整车的运行带来较严重的影响。2）电池的性能特斯拉公司是使用圆柱形三元锂电池的代表，使用由7000节左右的电池单体组成的电池包，该电池组的基本参数见表8-1。车型ModelS动力电池包电压356.4V动力电池包总电量85Wh动力电池包总质量544kg普通充电时间10.5h快速充电时间4.5h能量密度156Wh/kg表8-1特斯拉高压电池组的基本参数特斯拉完整的电池包内部结构实物图如图8-2所示，可以看出，其电池排列

7、得非常紧密，这有利于加大空间利用率。图8-2特斯拉完整的电池包内部结构实物图特斯拉电池单体如图8-3所示，目前使用的型号主要为18650锂电池，平均电压约3.6V，由日本松下公司生产，其正极材料为钴酸锂，负极材料为金属锂，具有良好的一致性。特斯拉电池砖由77个单体通过并联组成，每个电池砖对外输出电压为3.6V。特斯拉电池模块如图8-4所示，9个电池砖通过串联组成了电池模块，其对外输出电压为3.6×9=32.4V。特斯拉电池包如图8-5所示，11个电池模块通过串联组成了整个高压电池包，其对外输出的电压约为32.4×1

8、1=356.4V。在特斯拉高压电池包的组装形式里，串联提高了电池的电压，并联提高了电池的容量。特斯拉通过特定的组装形式，使电池组达到最终所需的电压和容量。图8-3特斯拉电池单体图8-5特斯拉电池包图8-4特斯拉电池模块3）电池安全性电池排列紧凑虽然可以最大化减少空间占用，然而，这也给如何为数量巨大的电池提供有效的保护措施，为排列紧密的电池提供良好的散热提出了