新能源汽車全套

1、目錄目錄第一章 總述 第一節(jié)新能源汽車的定義與分類 第二節(jié) 我國新能源汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 第三節(jié) 我國新能源汽車的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) 第四節(jié)國內(nèi)外新能源汽車一覽第二章 電動(dòng)汽車基礎(chǔ) 第一節(jié)電動(dòng)機(jī) 第二節(jié)蓄電池 第三節(jié)其他類型動(dòng)力蓄電池 第四節(jié) 逆變器與變頻器 第五節(jié) 空調(diào)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第三章 純電動(dòng)汽車 第一節(jié)純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)及其行駛性能 第二節(jié)純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 第三節(jié)純電動(dòng)汽車車型實(shí)例第四章 混合動(dòng)力汽車 第一節(jié)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu) 第二節(jié)混合動(dòng)力汽車分類和工作原理 第五章 燃料電池電動(dòng)汽車 第一節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車的類型與基本結(jié)構(gòu) 第二節(jié)燃料電池汽車的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀第六章 其他新能源汽車

2、第一節(jié)燃?xì)馄?第二節(jié)生物醇類汽車 第三節(jié)太陽能汽車第七章 電動(dòng)汽車的維修與保養(yǎng) 第一節(jié)電動(dòng)汽車的故障維修 第二節(jié)電動(dòng)汽車的維護(hù)與保養(yǎng) 第三節(jié) 電動(dòng)汽車故障維修經(jīng)典實(shí)例第一章 綜述在斷加劇的“人、車、自然”的矛盾之下，人們開始把目光從傳統(tǒng)的燃油汽車轉(zhuǎn)向新能源汽車。我國作為能源消費(fèi)大國，發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代必然的選擇。我國是一個(gè)世界汽車生產(chǎn)和銷售大國，傳統(tǒng)汽車制造業(yè)落后于國外發(fā)達(dá)國家，但是在新能源汽車研發(fā)領(lǐng)域，我們有成本和市場優(yōu)勢，在技術(shù)水平及產(chǎn)業(yè)化方面，我國與國外基本處于同一起跑線上。因此，新能源汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將成為汽車行業(yè)的新導(dǎo)向。本章主要對新能源汽車的定義、分類和發(fā)展以及相關(guān)

3、的政策法規(guī)進(jìn)行簡單的介紹。第一節(jié)新能源汽車的定義與分類第一節(jié)新能源汽車的定義與分類一、新能源汽車的定義新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。也指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源汽車（英文名稱：New energy vehicles）是指采用非常規(guī)的車用燃料（即除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外）作為動(dòng)力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。二、新能源汽車的分類1.混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時(shí)配以電動(dòng)

4、機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力兩種。2.插電式混合動(dòng)力汽車（增程式、插電式）插電式混合動(dòng)力汽車是可以在正常使用情況下從非車載裝置中獲取電能，以滿足車輛具有一定的純電動(dòng)續(xù)駛里程的混合動(dòng)力汽車，可分為增程式混合動(dòng)力和混聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車。3.純電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車顧名思義就是由車載可充電蓄電池或其他能量儲(chǔ)存裝置提供電能、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。（1）城市純電動(dòng)汽車（Urban Electric Vehicle,UEV）城市純電動(dòng)汽車的車速和續(xù)駛里程都較低，適合于城市短距離交通，主要車型是小型純電動(dòng)汽車和城市公交車。（2）全純電動(dòng)汽

5、車（All Electric Vehicle，AEV）全純電動(dòng)汽車裝有足夠容量的動(dòng)力電池，車速和續(xù)駛里程基本可滿足日常較遠(yuǎn)距離的行駛要求。4.燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。5.氫動(dòng)力汽車氫氣不含碳，燃燒后不增加大氣中溫室氣體，而且可以通過利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源電解水得到，因此被認(rèn)為是人類的終極能源。6.天然氣和甲醇汽車（1）天然氣汽車天然氣汽車是以天然氣為燃料的一種氣體燃料汽車。天然氣的甲烷含量一般在90%以上，是一種很好的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣汽車可以分為：1）壓縮天然氣（CNG）汽車。壓縮天

6、然氣是指壓縮到20.724.8 MPa的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。2）液化天然氣（LNG）汽車。液化天然氣是指常壓下、溫度為-162度的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶中。3）液化石油氣（LPG）是一種在常溫常壓下為氣態(tài)的烴類混合物，比空氣重，有較高的辛烷值，具有混合均勻、燃燒充分、不積碳、不稀釋潤滑油等優(yōu)點(diǎn)，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，而且一次載氣量大、行駛里程長。（2)甲醇汽車甲醇汽車就是以甲醇作為主要燃料的汽車，也能以汽油或汽油-甲醇混合燃料為燃料，是一種甲醇-汽油燃料靈活轉(zhuǎn)換的具有節(jié)能環(huán)保科技含量的新型汽車，也可以由普通汽車改裝而成。第二節(jié) 我國新能源汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展前景一、新能源汽車的

7、發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，已經(jīng)成為世界汽車生產(chǎn)和銷售大國。新能源汽車方面，通過自主研制，開發(fā)出混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)和燃料電池汽車等各類整車產(chǎn)品，形成了多品種、全系列的各類整車和零部件生產(chǎn)及配套體系，產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，產(chǎn)品技術(shù)水平明顯提升，初步掌握了電動(dòng)汽車整車設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)，但在總體的技術(shù)水平與國外相比尚存在較大差距，特別是產(chǎn)品工程化能力亟待加強(qiáng)。我國新能源汽車也在快速發(fā)展，對于中國這個(gè)石油資源匱乏和環(huán)境壓力大的國家來說，大力發(fā)展新能源汽車有著非常重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。圖1-8中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線全景圖二、新能源汽車的發(fā)展前景1、 混合動(dòng)

8、力汽車發(fā)展現(xiàn)狀2、插電式混合動(dòng)力汽車發(fā)展現(xiàn)狀3、純電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀4、燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀第三節(jié) 我國新能源汽車的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)從2009年2月國家科技部推出“十城千輛”計(jì)劃開始，到2013年9月國務(wù)院及財(cái)政部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部已經(jīng)發(fā)布了一系列的相關(guān)政策法規(guī)。電動(dòng)車輛現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系,自“九五”以來，組織制定并由標(biāo)準(zhǔn)化主管部門批準(zhǔn)發(fā)布電動(dòng)車輛相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)49項(xiàng)。 第四節(jié) 國內(nèi)、外新能源汽車一覽一、美國新能源汽車1.凱迪拉克Escalade-混合動(dòng)力汽車2.別克君越eAssist混合動(dòng)力汽車二、德國新能源汽車1.奔馳S400混合動(dòng)力汽車2.寶馬i8混合動(dòng)力超跑車3.大眾途銳混

9、合動(dòng)力汽車4.奧迪Q5混合動(dòng)力汽車三、日本新能源汽車1. 雷克薩斯LS 600hL混合動(dòng)力汽車2.豐田凱美瑞尊瑞混合動(dòng)力汽車3.本田Insight混合動(dòng)力汽車4.日產(chǎn)聆風(fēng)純電動(dòng)汽車四、中國新能源汽車1.上汽榮威E50純電動(dòng)汽車2.比亞迪 E6純電動(dòng)汽車3.長城哈弗M3EV純電動(dòng)汽車4.沃爾沃C30純電動(dòng)汽車五、韓國新能源汽車2013現(xiàn)代索納塔混合動(dòng)力汽車第二章 電動(dòng)汽車基礎(chǔ)蒸汽機(jī)啟動(dòng)了18世紀(jì)第一次產(chǎn)業(yè)革命以后，19世紀(jì)末到20世紀(jì)上半葉電機(jī)又引起了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。20世紀(jì)下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，是生產(chǎn)和消費(fèi)從工業(yè)化向自動(dòng)化，智能化時(shí)代轉(zhuǎn)變；推動(dòng)了新一代高

10、性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與發(fā)展。21世紀(jì)伊始，世界汽車工業(yè)又站在了革命的門檻上；電動(dòng)車（包括純電動(dòng)車，混合動(dòng)力汽車，燃料電池電動(dòng)車）概念的提出，將會(huì)是未來世界汽車工業(yè)發(fā)展的新方向。不過就當(dāng)今世界科技水平來說，電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)、蓄電池等核心的研究更具有現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)該作為新能源汽車發(fā)展新方向的第一步。第一節(jié) 電動(dòng)機(jī)一、電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)相關(guān)的概念1.電動(dòng)機(jī)的定義電動(dòng)機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式閉合鋁框形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。2.負(fù)載性質(zhì)負(fù)載性質(zhì)是指負(fù)載類型及其機(jī)械特性，是連續(xù)運(yùn)行的負(fù)載還是斷續(xù)運(yùn)行的負(fù)載，是恒定

11、的力矩，還是變化的力矩，是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行還是變速運(yùn)行等。3.負(fù)載容量負(fù)載容量是針對電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩的大小而確定，電機(jī)功率的選擇應(yīng)滿足配套機(jī)械負(fù)載必需的容量，不要過大也不可以過小。二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)分類電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)種類：三、電動(dòng)汽車常用的電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括直流電機(jī)和交流電機(jī)，目前廣泛使用的交流電機(jī)有：交流感應(yīng)電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)（包括無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)）。1.直流電動(dòng)機(jī)（DCM）1）定義：直流電動(dòng)機(jī)（direct current motor，DC motor）將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)定子提供磁場，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場

12、產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方向不變。2）特點(diǎn)（1）調(diào)速性能好。（2）起動(dòng)力矩大。（3） 高速性能不佳。3）構(gòu)造直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分為定子與轉(zhuǎn)子兩部分。2.交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（induction motor）1）交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定義交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱交流異步電動(dòng)機(jī)，由定子繞組形成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的交流電動(dòng)機(jī)。2）特點(diǎn)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和低噪音特點(diǎn)。近年來被廣泛應(yīng)用于汽車。最大缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，相對于永磁電機(jī)而言，感應(yīng)電機(jī)（異步電機(jī)）效率和功率密度偏低。3）工作原理異步電動(dòng)機(jī)定子上有三相對稱的交流繞組，三相對稱交

13、流繞組通入三相對稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，判斷感應(yīng)電動(dòng)勢方向。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)電流。異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)特別要注意標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。3.永磁無刷電動(dòng)機(jī)簡介與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)相比，永磁電動(dòng)機(jī)特別是稀土永磁電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量小、損耗少、效率高，以及電動(dòng)機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定義開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來

14、的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。2）系統(tǒng)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單；電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流低。頻繁起停；適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運(yùn)行。性能好；可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。效率高損耗?。恍矢撸瑩p耗小。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩脈沖大，噪音大，相對于永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低。5.永磁電機(jī) 永磁電機(jī)包括反電動(dòng)勢為方波的無刷直流電機(jī)和反電動(dòng)勢為正反弦波的永磁同步電機(jī)。1）無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、位置檢測和控制方法簡單、效率高優(yōu)點(diǎn)。2）永磁

15、同步電機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費(fèi)用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性；永磁同步電機(jī)有如下的特點(diǎn):（l）高起動(dòng)力矩、高過載能力（2）運(yùn)行效率高、節(jié)能效果尤為明顯四、電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的選用策略車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)滿足如下要求：1.體積小，質(zhì)量輕2.在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率。3.低速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍恒功率特性4.良好的環(huán)境適應(yīng)性和高可靠性。5.價(jià)格低第三節(jié) 蓄電池一、電池的定義與分類1、電池的定義電池（Battery）指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器

16、或復(fù)合容器的部分空間。2、電池的記憶效應(yīng)和消除方法如果電池屬鎳鎘電池，長期不徹底充、放電，會(huì)在電池內(nèi)留下痕跡，降低電池容量，這種現(xiàn)象被稱為電池記憶效應(yīng)。3、電池的分類電池的分類有不同的方法，其分類方法大體上可分為四大類 ：1）按電解液種類分類2）按工作性質(zhì)分類3）按貯存方式劃分4）按電池所用正、負(fù)極材料劃分圖 2-6化學(xué)蓄電池的分類 3.電池主要性能指標(biāo)比能量能量密度比功率功率密度壽命充放電效率自放電率按一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)律的放電二、電動(dòng)汽車常用的蓄電池1、動(dòng)力電池的定義動(dòng)力電池即為工具提供動(dòng)力來源的電源，多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車提供動(dòng)力的蓄電池。動(dòng)力電池組是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵裝備

17、，它儲(chǔ)存的電能、質(zhì)量和體積，對電動(dòng)汽車的性能起到?jīng)Q定性的影響。2、動(dòng)力電池的分類電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池可以分為二次電池、超級電容器和飛輪電池三大類。二次電池-也稱可充電電池。主要有鉛酸蓄電池、鎳-氫電池、鋰離子電池、鎳-金屬氫化物電池。超級電容器-又叫電化學(xué)電容器，是新型雙電層電容器，具有電容量大的特點(diǎn)飛輪電池-亦稱飛輪儲(chǔ)能器，利用飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)存和釋放電能的裝置。 3、電動(dòng)汽車常用的蓄電池目前，在電動(dòng)汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池（MH-Ni）和鋰離子電池，如克萊斯勒ESX2采用鉛酸電池，豐田Prius和本田Insight用鎳氫電池，日產(chǎn)Tino用鋰離子電池。1. 鉛蓄電池鉛蓄電池可

18、分為兩類：注水式鉛蓄電池和閥控式鉛蓄電池。2.鎳氫電池鎳氫電池是90年代發(fā)展起來的一種新型電池。它的正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成，是一種堿性蓄電池。3. 鋰離子電池鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池。鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、充放電壽命長、無記憶效應(yīng)、無污染、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬、安全可靠和能夠制造成任意形狀等優(yōu)點(diǎn)。主要集中在大容量、長壽命和安全性三個(gè)方面。三、蓄電池能量管理技術(shù)目前，蓄電池能量管理技術(shù)是混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常，能量管理技術(shù)決定了蓄電池的使用壽命以及充放電速度等技術(shù)指標(biāo)。蓄電池能量管理

19、系統(tǒng)直接檢測及管理電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能電池運(yùn)行全過程，包括蓄電池充放電過程管理、電池溫度檢測、電池電壓電流檢測、電量估計(jì)、單體電池故障診斷等幾個(gè)方面。第四節(jié)其他類型動(dòng)力蓄電池一、超級電容器超級電容器從儲(chǔ)能機(jī)理上面分的話，超級電容器分為雙層電容器和贗電容器。是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級電容器用途廣泛。超級電容器（supercapacitor，ultracapacitor），又叫雙電層電容器（Electrical Double-Layer Capacitor）、電化學(xué)電容器（Electrochemcial Capacitor， EC），黃金

20、電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。1）充放電時(shí)間超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。實(shí)際上決定于電容器單體大小，對于匹配負(fù)載，小單體可放10A，大單體可放1000A。2）優(yōu)點(diǎn)在很小的體積下達(dá)到法拉級的電容量；無須特別的充電電路和控制放電電路；和電池相比過充、過放都不對其壽命構(gòu)成負(fù)面影響；從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源；超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；3）缺點(diǎn)如果使用不當(dāng)會(huì)造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路；4）超級電容器與電池的比較的優(yōu)點(diǎn)超級電容器不同于電池，在某些應(yīng)用領(lǐng)域，它可能優(yōu)于電池

21、。有時(shí)將兩者結(jié)合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲(chǔ)結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。5）應(yīng)用前景二、飛輪電池技術(shù)飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。1、飛輪電池的能量傳遞模式飛輪儲(chǔ)能電池系統(tǒng)包括三個(gè)核心部分：一個(gè)飛輪，電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)和電力電子變換裝置。2、飛輪電池的基本工作原理基本工作原理：飛輪電 池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能儲(chǔ)存起來；當(dāng)外界需要電能時(shí)，又通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載。3、飛輪電池的優(yōu)點(diǎn)飛輪電池兼顧了化學(xué)電

22、池、燃料電池和超導(dǎo)電池等儲(chǔ)能裝置的諸多優(yōu)點(diǎn)，主要表如下幾個(gè)方面： （1）能量密度高（2）能量轉(zhuǎn)換效率高（3）體積小、重量輕（4）工作溫度范圍寬（5）使用壽命長（6）低損耗、低維護(hù)4、飛輪電池的應(yīng)用三、磷酸亞鐵鋰電池 磷酸亞鐵鋰（LiFeP ）為近年來新開發(fā)的鋰離子電池電極材料，人們習(xí)慣稱其為磷酸鐵鋰。作為正極活性物質(zhì)使用，主要用于動(dòng)力鋰離子電池，憑借其良好的性能，在電動(dòng)汽車上具有較好的發(fā)展前景。LiFeP 電池的工作原理是：電池充電時(shí)，正極材料中的鋰離子脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜進(jìn)入到負(fù)極材料中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極中脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。目前磷酸鐵鋰正極材料具有

23、以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）優(yōu)良的安全性（2）對環(huán)境友好（3）耐過充性能優(yōu)良（4）高的可逆容量（5）工作電壓適中（6）電壓平臺(tái)特性好，非常平穩(wěn)（7）與大多數(shù)電解液系統(tǒng)兼容性好，儲(chǔ)存性能好（8）無記憶效應(yīng)（9）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命長10）可以大電流充電（11）充電時(shí)體積略有減小，與碳基負(fù)極材料配合時(shí)的體積效應(yīng)好。第四節(jié) 逆變器與變頻器一、逆變器及其控制技術(shù)1.逆變器的概念及工作原理逆變器（inverter）是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220V，50Hz正弦波）。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。2.逆變器的分類1）按波弦性質(zhì)主要分兩類，一類是正弦波逆變器，另一類是方波逆變器。2）按照源

24、流性質(zhì)（1）有源逆變器（2）無源逆變器3.逆變器控制技術(shù)（1）開環(huán)和單電壓環(huán)控制技術(shù)1）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度緩慢:2）負(fù)載適應(yīng)性差:（2）電壓電流雙環(huán)反饋控制技術(shù)二、變頻器及其控制方式1.變頻器的概念及工作原理變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。2.變頻器的分類目前主要分為交直交變頻器和交交變頻器兩大類。（1）交一直一交變頻器1）可控整流器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻方式。2)不控整流器整流

25、、斬波器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻方式。3)不控整流器整流、脈寬調(diào)制型(WPM)逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)頻方式。（2）交一交變頻器交一交變頻器可直接將電網(wǎng)頻率交流變成頻率可調(diào)交流,無需中間直流環(huán)節(jié),從而可提高整個(gè)變頻裝置的變換效率。3.變頻器控制方式(1)正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式(2) 電壓空間矢量（SVPWM）控制方式(3) 矢量控制（VC）方式(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式第五節(jié) 空調(diào)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一、電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)汽車空調(diào)的功能就是把車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動(dòng)性保持在使人感覺舒適的狀態(tài)。（一）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀（二）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)分類和工作原理根據(jù)電動(dòng)汽車特有性質(zhì)，目前

26、電動(dòng)汽車空調(diào)可采用熱電（偶）空調(diào)系統(tǒng)和電動(dòng)熱泵型空調(diào)系統(tǒng)。1、熱電（偶）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)該項(xiàng)技術(shù)具有很多適合電動(dòng)汽車使用的特點(diǎn)，并且與傳統(tǒng)機(jī)械壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比，熱電空氣調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn):（1）熱電元件工作需要直流電源；（2）改變電流方向即可產(chǎn)生制冷、制熱的逆效果；（3）熱電制冷片熱慣性非常小，制冷時(shí)間很短，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差；（4）調(diào)節(jié)組件工作電流的大小即可調(diào)節(jié)制冷速度和溫度，溫度控制精度可達(dá)0.001，并且容易實(shí)現(xiàn)能量的連續(xù)調(diào)節(jié)；（5）在正確設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件下，其制冷效率可達(dá)90%以上，而制熱效率遠(yuǎn)大于1；（6）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，有

27、利于減小電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量;可靠性高、壽命長并且維護(hù)方便，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此無振動(dòng)、無摩擦、無噪聲且耐沖擊。2、熱泵型電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)該熱泵型空調(diào)系統(tǒng)是在原有燃油汽車上進(jìn)行改進(jìn)的，壓縮機(jī)是由永磁直流無刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)與普通的熱泵空調(diào)系統(tǒng)并無本質(zhì)區(qū)別，由于在電動(dòng)車上使用，壓縮機(jī)等主要部件有其特殊性。二、電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.PRIUS汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）轉(zhuǎn)向器（2）助力電動(dòng)機(jī)總成（3）轉(zhuǎn)矩傳感器（二）電動(dòng)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向優(yōu)點(diǎn)(1)更加節(jié)省能源和環(huán)保。(2)助力效果相對更好。(3)質(zhì)量大大減輕(4)安全性能更好。(5)提高了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正性能。第三章 純電動(dòng)汽車第一節(jié)純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)及

28、其行駛性能一、純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車的定義：純電動(dòng)汽車（BladeElectricVehicles，簡稱BEV）是指以車載電源（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。純電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。（如右圖所示）二、純電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)的典型結(jié)構(gòu)形式根據(jù)目前普遍接受的按照動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的不同進(jìn)行分類的典型結(jié)構(gòu)形式，大體分為六種。（如右圖所示） （C-離合器D-差速器G-變速器M-電動(dòng)機(jī)FG-定速比減速器 GB-變速器） 電驅(qū)動(dòng)的典型結(jié)構(gòu)形式三、純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能1）純

29、電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩M，使驅(qū)動(dòng)輪與地面間產(chǎn)生相互作用，從而地面給車輪產(chǎn)生一個(gè)反向的作用力Ft，F(xiàn)t汽車前進(jìn)方向一致，因而Ft即為驅(qū)動(dòng)力。所以有式中Ft驅(qū)動(dòng)力（N）；M電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）；ig減速器或者變速器傳動(dòng)比；i0主減速器傳動(dòng)比；電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)效率；r驅(qū)動(dòng)輪半徑（m）。四、純電動(dòng)汽車的幾個(gè)重要指標(biāo)1.比功率比功率（Kw/Kg）是衡量汽車動(dòng)力性能的一個(gè)綜合指標(biāo)，具體是指汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與汽車總質(zhì)量之比。一般來講，對同類型汽車而言，比功率越大，汽車的動(dòng)力性越好。2.比能量比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是

30、瓦、h是小時(shí)；kg是千克（重量單位），L是升（體積單位）。電池類型電池類型鋰鋰/ /亞硫酰氯電亞硫酰氯電池池鋅空氣電鋅空氣電池池鈉硫蓄電池鈉硫蓄電池鎳氫蓄電池鎳氫蓄電池鎳鎘蓄電池鎳鎘蓄電池比能量比能量200Wh/kg以上200Wh/kg109Wh/kg7580Wh/kg55Wh/kg簡要介紹幾種常見電池的比能量：五、純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展電動(dòng)汽車必須解決好4個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：電池技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及其控制技術(shù)、電動(dòng)汽車整車技術(shù)以及能量管理技術(shù)。六、純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢及存在的問題1.純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢電動(dòng)汽車較少的部件意味著維修成本?，F(xiàn)今，電機(jī)的效率在80%-95%之間，而內(nèi)燃機(jī)效率只有5%-25%，電

31、動(dòng)車提供了更高的效率。并且眾所周知電動(dòng)汽車的能源費(fèi)用也是非常的小。因而總體費(fèi)用減少了。2.純電動(dòng)汽車的不足電動(dòng)汽車最大的不足是續(xù)駛里程短，充電時(shí)間長達(dá)數(shù)小時(shí)。目前的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程在150km左右，雖然這對于90%的上班族己足夠，但傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車行駛里程一般在300-400km左右，此外，由于電機(jī)電池技術(shù)的限制，目前，電動(dòng)車的價(jià)格昂貴，因而它還不能完全取代內(nèi)燃機(jī)汽車。第二節(jié)純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一、國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基礎(chǔ)1.概述（1）交流充電樁，交流充電樁是一種安裝在電動(dòng)車外，與交流電網(wǎng)連接，通過車載充電機(jī)給電動(dòng)汽車電池提供交流電源的充電裝置。主要技術(shù)要求1）環(huán)境條件要求工作環(huán)境溫度：-20+

32、50；相對濕度：5%95%；海拔高度：1000m；抗震能力：地面水平加速度 0.3g；地面垂直加速度 0.15g；2）結(jié)構(gòu)要求交流充電樁殼體應(yīng)堅(jiān)固；結(jié)構(gòu)上須防止手輕易觸及露電部分； 交流充電樁應(yīng)選用厚度1.0cm以上鋼組合結(jié)構(gòu)，表面采用浸塑處理，并充分考慮 散熱的要求。充電樁應(yīng)有良好的防電磁干擾的屏蔽功能；充電樁應(yīng)有足夠的支撐強(qiáng)度，應(yīng)提供必要設(shè)施。3）電源要求輸入電壓：單相220V；輸出功率：單相220V/5KW；頻率：50Hz2Hz；允許電壓波動(dòng)范圍為：單相220V15%；4）電氣要求插頭與插座正確連接確認(rèn)成功后，帶負(fù)載可分合電路方可閉合，實(shí)現(xiàn)對插座的供電；漏電保護(hù)裝置應(yīng)安裝在供電電纜進(jìn)線側(cè)

33、；低壓配電設(shè)備及線路的保護(hù)應(yīng)滿足低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/50053）中的相關(guān)規(guī)定；（2）直流充電站1）充電站配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)為充電站的運(yùn)行提供電源，它不僅提供充電所需電能，而且還要滿足照明、控制設(shè)備的需要，包括變配電所有設(shè)備、配電監(jiān)控系統(tǒng)等。2）充電站充電系統(tǒng)充電系統(tǒng)是整個(gè)充電站的核心部分，根據(jù)電能補(bǔ)給方式的不同，氛圍地面單相充電和整車充電兩種充電系統(tǒng)，通常情況下，充電站采用單箱充電方式為更換下來的電池進(jìn)行充電。單箱充電方式有利于提高電池組的均衡性，延長電池使用壽命。3）充電站電池調(diào)度系統(tǒng)電池調(diào)度系統(tǒng)對所有的電池實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)量、質(zhì)量和狀態(tài)的額監(jiān)控和管理，具備電池存儲(chǔ)、電池更換、電池重新配組、電池

34、組均衡、電池組實(shí)際容量測試、電池故障的應(yīng)急處理等功能。電池更換是電池調(diào)度系統(tǒng)的核心。4）充電站監(jiān)控系統(tǒng)充電監(jiān)控系統(tǒng)是電動(dòng)汽車充電站高效安全運(yùn)行的保證，它實(shí)現(xiàn)對整個(gè)充電站的監(jiān)控、調(diào)度和管理。該系統(tǒng)包括充電機(jī)監(jiān)控、嚴(yán)肅報(bào)警監(jiān)視、配電監(jiān)控和視頻監(jiān)控等。2.基礎(chǔ)設(shè)施情況充電站采用第一次現(xiàn)場拼裝，之后像集裝箱一樣可以根據(jù)需要進(jìn)行整體移動(dòng)。偏遠(yuǎn)公路和用電無保障地域可采用太陽能和風(fēng)能等形式。 國內(nèi)充電站的典型情況2008年建成的北京奧運(yùn)電動(dòng)公交車充電站采用電池更換方式，具有國際先進(jìn)水平，是目前已建成的國際規(guī)模最大的充電站。2009年，在北京市北四環(huán)健翔橋建成了北京純電動(dòng)乘用車示范充電站。2010年初建成的上

35、海世博會(huì)充電站用于滿足120輛純電動(dòng)公交車的電能補(bǔ)充需求。二、運(yùn)營模式從目前電動(dòng)汽車充電方式及服務(wù)綜合體系情況來看，主要有以下三種運(yùn)營模式。1）電池組租賃模式即把汽車和電池區(qū)分開來，用戶不擁有電池，只需購買不含電池組的電動(dòng)汽車本體，采用租賃方式到電動(dòng)汽車能源供應(yīng)企業(yè)租賃電池組2） 現(xiàn)場直接充電模式現(xiàn)在國際上主要有慢充、快充及速充三種技術(shù)模式的充電站3）充換結(jié)合模式其主要是在電動(dòng)汽車上配備一塊基本型的電池，其充電采用慢充或快充模式，而其底盤上設(shè)置一空間可以安裝另一塊租賃電池，其采用速換模式，可以滿足電動(dòng)汽車長途出行的需求。第四節(jié)純電動(dòng)汽車車型實(shí)例1.瑞麒M1-EV純電動(dòng)汽車瑞麒M1-EV純電動(dòng)汽

36、車搭載了336V功率的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 并配備了60Ah的高性能鋰電池。此外瑞麒M1-EV還可 利用220V的民用電源進(jìn)行充電，充電時(shí)間一般在6-8 小時(shí)；2.奇瑞的S18D增程電動(dòng)汽車作為專為都市精英量身打造的“城市酷尚SUV”S18D配備 了自動(dòng)開啟的增程器，其特點(diǎn)是以純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)為主，配 備了8kW的增程器，可以解決在極端情況下的電動(dòng)汽車 續(xù)航里程問題，達(dá)到300km的長續(xù)航里程。增程器將自 動(dòng)啟動(dòng)并為其繼續(xù)提供電能或直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高 達(dá)數(shù)百km的續(xù)航能力。3.高爾夫blue-e-motion高爾夫Blue-e-Motion基于全球最暢銷的緊湊車型之一 的高爾夫所打造，是大眾汽車新能源汽

37、車技術(shù)的重要 成果。高爾夫電動(dòng)車的動(dòng)力來源于其先進(jìn)的電池系統(tǒng)， 該系統(tǒng)是由以180個(gè)鋰離子電池單元組成的30個(gè)電池模 塊所構(gòu)成，容量為26.5千瓦時(shí)。此外，駕駛者通過自動(dòng)變速器的排檔或方向盤上的換 檔撥片，分4級（D-D3）來調(diào)節(jié)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的 強(qiáng)度。4.英菲尼迪LE概念車菲尼迪LE概念車基于日產(chǎn)聆風(fēng)打造，是一款三廂造型 緊湊級車型，車頭造型來源于G37車型，由于是一臺(tái) 純電動(dòng)車型，其前進(jìn)氣格柵采用全封閉設(shè)計(jì)，英菲尼 迪的前車標(biāo)后面，則是它的充電插口。動(dòng)力系統(tǒng)是該 車最大的亮點(diǎn)，搭載了一臺(tái)由24kW鋰電池供電的電機(jī) ，最大功率達(dá)100kW，扭矩最大達(dá)到325牛米。5.福特TransitCo

38、nnect電動(dòng)汽車TransitConnect電動(dòng)車是福特推出的首款電動(dòng)車，已于2010年年末開始向北美市場交車，不過這并不是常見的轎車，而是一款商用載貨車型，最高時(shí)速可達(dá)120km/h，續(xù)駛里程為130km，擁有3.8m3的載貨空間和500kg的載重能力。6.特斯拉電動(dòng)汽車特斯拉Model S是特斯拉真正意義上的第一款完全自主研發(fā)的車型，也是目前特斯拉在售的唯一車型，而且市場表現(xiàn)還不錯(cuò)，之后還有望增加四驅(qū)版本車型。在外觀設(shè)計(jì)上，Model S采用了一種很討巧的方式，它堅(jiān)持自己的獨(dú)特路線，擁有非主流的四門轎跑造型，并且在諸如隱形門把手等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上凸顯了它的科技感。從組成來看，Model S主要

39、是由電池組、底盤懸架系統(tǒng)和車體三大部件組成。Model S的電池組提供60KWh、85KWh和85KWh Performance三個(gè)容量版本，最大輸出功率分別為225kW、270kW和310kW，因此在性能上Model S的實(shí)力不容小視。第四章 混合動(dòng)力汽車第一節(jié)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)一、混合動(dòng)力汽車的定義混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electrical Vehicle，簡稱HEV）是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車。二、混合動(dòng)力汽車的主要?jiǎng)恿偝稍?發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力汽車可以廣泛地采用四沖程內(nèi)燃機(jī)（包括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、二沖程內(nèi)燃機(jī)（包

40、括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。2驅(qū)動(dòng)電機(jī)混合動(dòng)力汽車的電機(jī)可以選擇直流電機(jī)、交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等。3電池混合動(dòng)力汽車常用的動(dòng)力電池包括飛輪電池、超級電容、電化學(xué)電池、燃料電池、儲(chǔ)能器和鋅空氣電池等。4.動(dòng)力分配裝置在并聯(lián)和混聯(lián)系統(tǒng)中，機(jī)械的動(dòng)力分配裝置是耦合發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率的關(guān)鍵部件。三、混合動(dòng)力汽車的智能控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和混合動(dòng)力系統(tǒng)都分別有各自的ECU和控制軟件，將它們集成在混合動(dòng)力車輛中后，利用CAN總線將它們連接起來，實(shí)現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一指揮。實(shí)現(xiàn)了當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)按混合動(dòng)力系統(tǒng)的指令工作。當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)閉或有故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)

41、按油門踏板指令工作。混合動(dòng)力汽車的控制系統(tǒng)有以下的功能：1）使混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性能能夠達(dá)到或接近現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。2）最大限度的發(fā)揮電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助作用，使混合動(dòng)力汽車的燃油消耗量盡量降低，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能化。3）實(shí)現(xiàn)多能源控制，混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵的控制技術(shù)，是對內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和對電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙重控制。發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行最有效的組合和實(shí)現(xiàn)最佳的匹配。4）在環(huán)保方面，達(dá)到“超低污染”的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。5）操作裝置和操縱方法上繼承或沿用內(nèi)燃機(jī)汽車主要操作裝置和操縱方法。 四、混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)又被稱為混合動(dòng)力單元。在并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，混合

42、動(dòng)力單元通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪，同時(shí)電動(dòng)機(jī)也承擔(dān)一部分功能，因而使得混合動(dòng)力單元能夠采用尺寸更小、效率更高的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)；在串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，混合動(dòng)力單元驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，由于汽車的行駛與發(fā)動(dòng)機(jī)沒有直接的聯(lián)系，因此混合動(dòng)力單元也能夠采用小型高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，且其運(yùn)行工況可以固定于較小的高功率區(qū)。1. 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的定義阿特金森循環(huán)是一種1882年由James Atkinson發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)形式。阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)提高了效率，現(xiàn)階段用在某些混合動(dòng)力車輛上。2. 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)并不需要在普通發(fā)動(dòng)機(jī)上做太大修改，只是改變氣門開閉的時(shí)機(jī)。普通汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是基于所

43、謂奧托循環(huán)的，它包括吸氣、壓縮、 做功和排氣四個(gè)沖程。在奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)里，在吸氣行程中油氣混合物被吸入汽缸，當(dāng)活塞到達(dá)下死點(diǎn)后，進(jìn)氣門關(guān)閉，油氣混合物被封閉在汽缸中；在壓縮和做功行程中分別被壓縮和點(diǎn)燃。這樣，膨脹比就幾乎等于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，很難提高。與此相對照地，在阿特金森循環(huán)中，在活塞到達(dá)下死點(diǎn)后上升時(shí)，吸氣氣門仍然開放，這樣有一部分混合氣體被推回到進(jìn)氣歧管，進(jìn)而提高了爆炸的膨脹比，利于提高燃油效率。3. 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)（1）獨(dú)特的進(jìn)氣方式讓低速扭矩很差（2）長活塞行程不利于高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)4.阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用第二節(jié)混合動(dòng)力汽車分類和工作原理一、按結(jié)構(gòu)布置形式分類根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)

44、模式、結(jié)構(gòu)布置形式及動(dòng)力傳輸路線分類，混合動(dòng)力系統(tǒng)主要分為以下三類：1）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Series Hybrid Electric Vehicle，SHEV）；2）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Parallel Hybrid Electric Vehicle，PHEV）；3）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Parallel Series Hybrid Electric Vehicle，PSHEV）。1串聯(lián)式串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（SHWV）以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力裝置，以提高行駛里程。在市區(qū)行駛時(shí)，如果電池完全充滿，則選用純電池驅(qū)動(dòng)方式。傳動(dòng)系統(tǒng)能量流如圖4-9所示。當(dāng)電池電量較低時(shí)，

45、發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)，并將其設(shè)置在最大功率工作點(diǎn)上，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率與汽車所需功率的差值將通過發(fā)電機(jī)為電池充電。如圖4-10所示。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供的最大功率低于汽車所需的功率時(shí)，電池將提供這部分差額功率。如圖4-11所示。在剎車或減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)起到發(fā)電機(jī)的作用，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池里。如圖4-12.2.并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）PHEV采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？刹捎冒l(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)3種工作模式。與串聯(lián)相比，PHEV的優(yōu)點(diǎn)是并聯(lián)僅用到電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最大功率較小。在起步、坡道或加速階段，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)只為耦合器提供總功率

46、的一部分，離合器閉合將扭矩輸入變速箱，同時(shí)動(dòng)力電池組釋放電能，經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，給動(dòng)力電機(jī)供電，動(dòng)力電機(jī)也將扭矩輸入變速箱驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同將動(dòng)力輸入變速箱、后橋從而驅(qū)動(dòng)車輛加速行駛。實(shí)現(xiàn)“功率輔助”是目的，傳動(dòng)傳統(tǒng)能量流如圖4-17所示。 當(dāng)車輛制動(dòng)、減速、停車時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋傳來的慣性扭矩，經(jīng)變速箱帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，起到發(fā)動(dòng)機(jī)的作用。所發(fā)出的交流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為直流電，對電池組進(jìn)行充電。如圖4-18所示。當(dāng)電池電量較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)，并將其設(shè)置在最大功率工作點(diǎn)上，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率與汽車所需功率的差值將通過發(fā)電機(jī)為電池充電，如圖4-19所示在市區(qū)行駛

47、時(shí)，如果電池完全充滿，則選用純電池驅(qū)動(dòng)方式，離合器分離，動(dòng)力電池組釋放電能，經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，給動(dòng)力電機(jī)供電，動(dòng)力電機(jī)將扭矩輸入變速箱、后橋，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。傳動(dòng)系統(tǒng)能量流如圖4-20所示。在高速巡航時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車運(yùn)行。當(dāng)車輛采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，離合器閉合，將扭矩輸入電機(jī)、變速箱、后橋，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。如圖4-21所示。3.混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)。 混聯(lián)混合動(dòng)力汽車HEV在結(jié)構(gòu)上綜合了SHEV和PHEV的特點(diǎn)。它主要偏向于并聯(lián)結(jié)構(gòu)，但又包含一些串聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。與SHEV相比，它增加了機(jī)械動(dòng)力傳輸路線;與PHEV相比，它增加了電能

48、的傳輸路線。在高速巡航時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。此時(shí)相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車運(yùn)行。傳動(dòng)系統(tǒng)能量流如圖4-24所示。在市區(qū)行駛時(shí)，如果電池完全充滿，則選用純電池驅(qū)動(dòng)方式。傳動(dòng)系統(tǒng)能量流如圖4-25所示。在剎車或減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)起到發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)到電池里，如圖4-26所示。在起步或加速階段，發(fā)動(dòng)機(jī)只為耦合器提供總功率的一部分，剩下的功率要由電機(jī)來提供，實(shí)現(xiàn)“功率輔助”是目的，傳動(dòng)傳統(tǒng)能量流如圖4-27所示。當(dāng)電池電量較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)，并將其設(shè)置在最大功率工作點(diǎn)上，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率與汽車所需功率的差值將通過發(fā)電機(jī)為電池充電，如圖4-28所示二、按照對電能的依賴程度分類按照對電能的依賴

49、程度分類，混合動(dòng)力汽車還可分為弱混合、中混合、強(qiáng)混合以及外插電式混合（PlugIn Hybirid）幾種1）弱混混合動(dòng)力系統(tǒng)2）輕混合動(dòng)力系統(tǒng)3）中混合動(dòng)力系統(tǒng)4）完全混合動(dòng)力系統(tǒng)5）外插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)6）不可外接充電型三、其它劃分型式1.按照行駛模式的選擇方式劃分2.按照車輛用途劃分3.按照與發(fā)動(dòng)機(jī)混合的可再充電能量儲(chǔ)存系統(tǒng)不同可以劃分為。第五章燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車第一節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車的類型與基本結(jié)構(gòu)一、燃料電池類型及其性能分析燃料電池可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。1質(zhì)子交換膜燃料電

50、池質(zhì)子交換膜燃料電池單體主要由膜電極（陽極、陰極）、 質(zhì)子交換膜和集流板組成。2堿性燃料電池堿性燃料電池的電解質(zhì)為堿性的氫氧化鉀（KOH），故稱為堿性燃料電池。堿性燃料電池一般以石墨、鎳和不銹鋼作為堿性燃料電池的結(jié)構(gòu)材料。堿性燃料電池按燃料性質(zhì)不同，化學(xué)反應(yīng)溫度為80260。3磷酸燃料電池磷酸燃料電池是以磷酸為電解質(zhì)，故稱為磷酸燃料電池。磷酸燃料電池以磷酸（100%）為電解質(zhì)。是由燃料電極、 隔板、隔膜、空氣電極氧電極和冷卻板組成。4熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）通常采用含鋰和鉀的碳酸鹽為電解質(zhì)，陰極為鎳的氧化物，陽極為鎳合金，正常工作溫度為650oC。在這樣高的溫度下，電池

51、陰陽極電化學(xué)反應(yīng)都很快，不需要使用貴金屬作催化劑，通常以氧化鎳為主。5固體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池的電解質(zhì)是固體氧化物，催化劑和電池的結(jié)構(gòu)材料，也都是固體氧化物。故稱為固體氧化物燃料電池。燃料電池的結(jié)構(gòu)材料，用Al2O3、Ca0.1Zr0.9O2固體氧化物作為結(jié)構(gòu)材料支撐管。固體氧化物燃料電池在燃燒反應(yīng)過程中的溫度可達(dá)8001000。可以直接使用甲醇和烴類燃料。二、燃料電池電動(dòng)汽車的類型與其結(jié)構(gòu)燃料電池汽車定義：燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能，并作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。1燃料電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)FCEV優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單

52、，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和整體布置；（2）系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕量化；（3）較少的部件使得整體的能量傳遞效率高。缺點(diǎn)：（1）燃料電池功率大、成本高；（2）對燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和可靠性提出了很高的要求；（3）不能進(jìn)行制動(dòng)能量回收。2燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)FCEV優(yōu)點(diǎn)：（1）由于增加了比功率價(jià)格相對低廉得多的蓄電池組，系統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式有很大的降低，從而大大地降低了整車成本；（2）燃料電池可以在比較好的設(shè)定的工作條件下工作，工作時(shí)燃料電池的效率較高；（3）制動(dòng)能量回饋的采用可以回收汽車制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能，該措施可能會(huì)增加整車的能量效率。缺點(diǎn)：（1）蓄電池的使用使得整

53、車的質(zhì)量增加，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)型受到影響，這一點(diǎn)在能量復(fù)合型混合動(dòng)力汽車上表現(xiàn)更為明顯；（2）蓄電池充放電過程會(huì)有能量損耗；（3）系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng)控制和整體布置難度增加。3燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)FCEV這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池+蓄電池結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動(dòng)能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長，但是超級電容的能量密度較小。4燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的FCEV這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)相比燃料電池+蓄電池的結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)更加明顯，尤其是在部件效率，動(dòng)態(tài)特性，制動(dòng)能量回饋等方面。而其缺點(diǎn)也一樣更加明顯：（1）

54、增加了超級電容，系統(tǒng)質(zhì)量將可能增加；（2）系統(tǒng)更加復(fù)雜化，系統(tǒng)控制和整體布置的難度也隨之增大。三、燃料電池電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)1燃料電池系統(tǒng)燃料電池是燃料電池汽車發(fā)展的最關(guān)鍵技術(shù)之一。燃料電池技術(shù)發(fā)展趨勢可用耐久性、低溫啟動(dòng)溫度、凈輸出比功率以及制造成本四個(gè)要素來評判。2車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)儲(chǔ)氫技術(shù)是氫能利用走向規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵。目前，常見的車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)有高壓儲(chǔ)氫、低溫儲(chǔ)存液氫和金屬氫化物儲(chǔ)氫三種基本方案。3車載蓄電系統(tǒng)車載蓄電系統(tǒng)包括鉛酸電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等蓄電池及電化學(xué)超級電容器。4電機(jī)及其控制技術(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是燃料電池電動(dòng)汽車的心臟，它正向著大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。5整車布置

55、燃料電池汽車在整車布置上存在以下關(guān)鍵問題：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)的相關(guān)布置動(dòng)力電池組的車身布置、氫氣瓶的安全布置高壓電安全系統(tǒng)的車身布置問題。6能源動(dòng)力系統(tǒng)的能量管理策略能量管理策略對燃料經(jīng)濟(jì)性影響很大，且受到動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)和行駛工況的雙重影響。完成能量管理策略的工況適應(yīng)性開發(fā)后，其核心問題轉(zhuǎn)變?yōu)楣β史峙鋬?yōu)化，四、燃料電池汽車的優(yōu)勢及其問題1.燃料電池汽車的獨(dú)特優(yōu)勢1）清潔無污染2）燃料補(bǔ)充方便，快捷，續(xù)航力遠(yuǎn)超普通純電動(dòng)汽車。3）效能高。4）動(dòng)力性能優(yōu)異。2.燃料電池汽車的存在的問題（1）性能與成本問題（2）燃料供應(yīng)與基礎(chǔ)設(shè)施問題第二節(jié) 燃料電池汽車的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀一、燃料電池的發(fā)展歷史燃料電池

56、在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化之前，已經(jīng)有很長的發(fā)展歷史。1839年格羅夫（WillianGrove）發(fā)明了第一個(gè)燃料電池，是把封有鉑電極的玻璃管浸在稀硫酸中，先由電解產(chǎn)生氫和氧，接著連接外部負(fù)載，這樣氫和氧就發(fā)生電池反應(yīng)，產(chǎn)生電流。20世紀(jì)30年代末，F(xiàn).T.Bacon（培根）的AFC研究工作方為燃料電池創(chuàng)立了聲名，并在60年代早期第一個(gè)應(yīng)用于太空計(jì)劃，其改進(jìn)后被作為阿波羅登月計(jì)劃的宇宙飛船用電池。Bacon電池使燃料電池由實(shí)驗(yàn)走向?qū)嵱?，具有里程碑意義。二、燃料電池電動(dòng)汽車的國外發(fā)展現(xiàn)狀國外的燃料電池技術(shù)發(fā)展比較早，20世紀(jì)六七十年代美國首先將燃料電池應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，此后燃料電池逐漸向民用領(lǐng)域發(fā)展。美國

57、能源部組織的國家燃料電池汽車研究計(jì)劃；以巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)公司的技術(shù)為依托，由戴姆勒克萊斯勒公司、福特汽車公司等跨國公司投資合作的燃料電池汽車項(xiàng)目。在1998年1月北美底特律國際汽車展上福特展出了P2000燃料電池概念車，使用了DBB公司生產(chǎn)的燃料電池堆，時(shí)速可達(dá)144.8km/h。1994年戴姆勒奔馳公司與Ballard合作推出了第一輛FCEV車型為NECAR1和NECAR1，采用MB190廂式車體，裝載Ballard生產(chǎn)的50kW質(zhì)子交換膜燃料電池，一次填充燃料續(xù)駛里程為130km，最高車速90km/h。1968年通用推出的Electrovan是世界上第一輛FCEV。2002年推出了全新的概念

58、車型HY-WIRE，該車采用線控駕駛技術(shù)，它的燃料電池、電機(jī)和控制器全部集成在11英寸厚的板狀底盤中豐田研究FCEV始于1992年，1996推出了第一款FCEV車型RAV4FCEV，該車采用金屬氫化物儲(chǔ)氫技術(shù)，一次填充燃料續(xù)駛里程250km，最高車速100km/h。三、燃料電池電動(dòng)汽車的國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國政府也非常重視燃料電池發(fā)電技術(shù)的研究，科技部1997年將燃料電池列為“九五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，“十五”國家重大科技專項(xiàng)之一的”電動(dòng)汽車專項(xiàng)”將燃料電池汽車列為重要內(nèi)容，國家投入近9億元?！笆晃濉逼陂g，國家繼續(xù)支持“節(jié)能與新能源汽車”的研究，主要包括電動(dòng)車重大專題和能源領(lǐng)域中的高溫燃料電池。小閱

59、讀：燃料電池電動(dòng)汽車典型車型1.我國研發(fā)的燃料電池汽車2002年5月，上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)公司與同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心試制成功“春暉1號(hào)”燃料電池電動(dòng)汽車。2004年，武漢理工大學(xué)與東風(fēng)公司合作研制成功25kW燃料電池電動(dòng)轎車“楚天一號(hào)”，2004年6月，由上汽集團(tuán)、同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的我國第二代燃料電池轎車“超越2號(hào)”，隨后又開發(fā)了“超越3號(hào)”和“超越4號(hào)”燃料電池汽車。2.本田FCXlarity燃料電池汽車本田FCXlarity燃料電池汽車本田獨(dú)創(chuàng)的垂直系統(tǒng)單元結(jié)構(gòu)（VFlow）燃料電池堆技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)了燃料電池車所特有的獨(dú)特外觀設(shè)計(jì)和劃時(shí)代的駕乘感覺。，與上一代FCX搭載的Hon

60、daFC燃料電池箱相比，功率由86kW提高至100kW，最大扭矩達(dá)到256N3.豐田新型燃料電池混合動(dòng)力車”FCHV-adv”豐田新型燃料電池混合動(dòng)力車”FCHV-adv”的動(dòng)力系統(tǒng)由燃料電池和鎳氫蓄電池組成。除了提高燃料電池車性能外，還降低了系統(tǒng)輔助裝置的能耗，并且改進(jìn)了再生制動(dòng)系統(tǒng)，使燃料效率比原FCHV提高25%。4.梅賽德斯-奔馳Citaro燃料電池公共汽車梅賽德斯-奔馳Citaro公共燃料電池汽車外形尺寸為11.952.553.7m，可乘坐70人。該車采用PEM氫燃料電池，以氫氣為核心燃料，并應(yīng)用600V電動(dòng)機(jī)加以驅(qū)動(dòng)，其輸出范圍可達(dá)到200千瓦（269馬力）。最高車速可達(dá)80km/