汽車概論（第2版）課件 第4章 新能源汽車認知

第4章新能源汽車認知4.1純電動汽車4.2混合動力電動汽車4.3燃油電池電動汽車4.4代用燃料汽車4.1

純電動汽車4.1.1純電動汽車的組成與原理4.1.2純電動汽車的特點純電動汽車（BatteryElectricVehicle，簡稱BEV或EV），是指以單一動力電池作為儲能動力源，用電機驅(qū)動汽車行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。從外形上看，純電動汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車并沒有什么區(qū)別，區(qū)別主要在于動力源和驅(qū)動系統(tǒng)。純電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機，動力電池相當于原來的油箱，動力電池容量越大，汽車的續(xù)駛能力越好。純電動汽車主要由電力驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。4.1

純電動汽車4.1.1純電動汽車的組成與原理純電動汽車的結構組成4.1

純電動汽車4.1.1純電動汽車的組成與原理4.1.2蓄電池電動汽車的特點：（1）環(huán)境污染?。?）結構簡單且維修方便（3）能量轉(zhuǎn)換效率高（4）動力電池使用成本高，續(xù)駛里程短4.1

純電動汽車4.2

混合動力電動汽車混合動力電動汽車（HybridElectricVehicle，簡稱HEV）是指由兩種或兩種以上的儲能器、能源或轉(zhuǎn)換器做驅(qū)動能源，其中至少有一種能提供電能的車輛。?；旌蟿恿﹄妱悠嚨姆诸惙绞接腥N，一種是根據(jù)結構形式區(qū)分，另一種是根據(jù)是否能外接充電電源區(qū)分，還有一種是根據(jù)混合度的不同分類。4.2

混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)1.根據(jù)結構形式分類串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結構圖串聯(lián)式混合動力城市客車串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的發(fā)動機的作用不是驅(qū)動車輛，而是帶動發(fā)電機給蓄電池充電。電能被儲存于蓄電池或傳給電動機以驅(qū)動車輪。負荷小時，由蓄電池驅(qū)動電動機帶動車輪轉(zhuǎn)動；負荷大時，由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機；車輛制動或減速時，電動機將驅(qū)動輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，并通過逆變器給蓄電池充電。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結構圖本田思域混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力汽車是指車輛的驅(qū)動力由電動機和發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力汽車。其特點是可以單獨使用發(fā)動機或電動機作為動力源，也可以同時使用電動機和發(fā)動機作為動力源驅(qū)動汽車行駛?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結構圖普銳斯混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力汽車是指具備串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結構的混合動力汽車，是現(xiàn)在使用比較廣泛的混合動力系統(tǒng)。4.2

混合動力電動汽車根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電動機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為四類，即微混合型混合動力汽車（混合度在10%以下）、輕度混合（弱混合）型混合動力汽車（混合度在20%以下）、中度混合型混合動力汽車（混合度可達30%）和重度（完全）混合型混合動力汽車（混合度可達到甚至超過50%）。2.根據(jù)混合度的不同分類4.2

混合動力電動汽車可分為插電式混合動力汽車和非插電式混合動力汽車。插電式混合動力汽車（簡稱PHEV）既有傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機、變速器、傳動系統(tǒng)、油路、燃油箱，也有電動車的高壓動力電池、電機、控制電路，并且有充電接口，既可充電，也可加油，使用方便。非插電式混合動力汽車既有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、變速器、傳動系統(tǒng)、油路、燃油箱，也有電動車的高壓動力電池、電機、控制電路，但動力電池容量比較小，沒有充電接口，只能加燃油。3.根據(jù)是否能外接充電電源分類4.2

混合動力電動汽車3.根據(jù)是否能外接充電電源分類4.3

燃料電池電動汽車4.3.1燃料電池的工作原理燃料電池是一種直接將儲存在燃料和氧化劑的化學能高效地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池原理圖4.3

燃料電池電動汽車4.3.1燃料電池的工作原理燃料電池的單體電池由陽極、陰極和電解質(zhì)膜構成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑。其基本工作原理是：氣體燃料被連續(xù)不斷地供入陽極，空氣（氧氣）被連續(xù)不斷地供入陰極，并在陰、陽極處發(fā)生電化學反應，從而產(chǎn)生電能。只要不斷給陽極供應氫氣，并及時將水蒸氣帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。4.3.2燃料電池電動汽車的結構原理按照驅(qū)動形式不同，燃料電池汽車可分為純?nèi)剂想姵仳?qū)動和混合驅(qū)動兩種類型。圖4-11為純?nèi)剂想姵仳?qū)動的電動汽車結構原理圖。從汽車通風口進入的空氣中的氧氣與從高壓儲氫罐輸送來的氫氣在燃料電池堆棧中發(fā)生化學反應，產(chǎn)生電流和水蒸氣。水蒸氣被排出車體。燃料電池輸出的電流經(jīng)過專用的大功率動力DC/DC轉(zhuǎn)換器，將直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電流，再經(jīng)過DC/AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電動機，驅(qū)動電動機再驅(qū)動車輛前進。4.3

燃料電池電動汽車4.3.2燃料電池電動汽車的結構原理4.3

燃料電池電動汽車4.3.2燃料電池電動汽車的結構原理由于純?nèi)剂想姵仳?qū)動的燃料電池電動汽車只有燃料電池一個動力源，汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔，因此其要求燃料電池具有較大的功率，燃料電池系統(tǒng)應具有較高的動態(tài)性能和可靠性。此外，單一動力源燃料電池電動汽車不能進行制動能量回收?；谶@些不利因素，目前的燃料電池汽車主要采用混合驅(qū)動形式，即在燃料電池基礎上，增加一組蓄電池或超級電容作為另一個動力源。根據(jù)混合驅(qū)動式燃料電池汽車中燃料電池和蓄電池的關系，可將燃料電池汽車的動力系統(tǒng)歸納為并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖4-12所示。4.3

燃料電池電動汽車4.3.2燃料電池電動汽車的結構原理4.3

燃料電池電動汽車4.3.3燃料電池電動汽車的特點（1）能量轉(zhuǎn)化效率高（2）低排放（3）續(xù)駛里程長（4）成本高，輔助設備復雜目前，燃料電池在汽車上的應用已取得了重大進展。但要開展大面積的商業(yè)運營，還必須解決燃料電池汽車的成本、可靠性、加氫基礎設施建設以及氫氣的來源等問題。4.3

燃料電池電動汽車4.4

代用燃料汽車4.4.1氫燃料汽車4.4.2天然氣汽車4.4.3液化石油氣汽車4.4.4生物燃料汽車代用燃料汽車（AlternativeFuelVehicle，簡稱AFV）所用的代用燃料分液體和氣體兩大類，氣體代用燃料主要有氫氣、二甲醚、液化石油氣和天然氣；液體代用燃料主要有甲醇、乙醇、生物柴油等。4.4.1

氫燃料汽車1.氫燃料發(fā)動機的類型

純氫作為發(fā)動機燃料

氫/汽油雙燃料發(fā)動機

氫-汽油混合燃料發(fā)動機4.4.1

氫燃料汽車2.氫燃料汽車的特點

燃料來源多樣性和接近零排放是氫燃料汽車突出的優(yōu)點。氫燃料的缺點是燃燒效率低，氫燃料發(fā)動機容易出現(xiàn)早燃、回火、敲缸、負荷高以及NOx排放偏高等情況。4.4.1

氫燃料汽車3.氫燃料汽車研發(fā)現(xiàn)狀（1）寶馬氫燃料汽車寶馬氫動力賽車H2R寶馬Hydrogen74.4.1

氫燃料汽車3.氫燃料汽車研發(fā)現(xiàn)狀（2）馬自達氫燃料汽車馬自達RX-8HydrogenRE車型4.4.2

天然氣汽車1.天然氣汽車的分類（1）壓縮天然氣汽車大眾途安TSIEcoFuel新愛麗舍CNG4.4.2

天然氣汽車1.天然氣汽車的分類（2）液化天然氣汽車將天然氣低溫液化并儲存在車載絕熱儲氣罐中作為燃料的汽車稱為液化天然氣汽車（簡稱LNG汽車）。液化天然氣客車單燃料天然氣汽車兩用燃料天然氣汽車雙燃料天然氣汽車4.4.2

天然氣汽車2.天然氣汽車的優(yōu)點（1）經(jīng)濟性好（2）排放污染?。?）噪聲低（4）發(fā)動機使用壽命長4.4.2

天然氣汽車3.天然氣汽車存在的問題（1）汽車動力性下降（2）續(xù)駛里程短（3）供氣系統(tǒng)建設成本高、難度大（4）儲氣瓶占用空間較大4.4.3

液化石油氣汽車液化石油氣（LPG）是一種在大氣溫度條件下，只要稍加壓力便成為液態(tài)的碳氫化合物的混合物。將石油氣在低壓狀態(tài)以液態(tài)儲存在車載儲氣瓶中作為燃料的汽車稱為LPG汽車。1.液化石油氣汽車的優(yōu)點（1）排放污染小（2）使用性能好（3）經(jīng)濟性好（4）安全性好4.4.3

液化石油氣汽車2.液化石油氣汽車的缺點與燃油汽車相比，改裝后的液化石油氣汽車動力性有所下降。由于我國液化石油氣加氣站較少，因而LPG在車輛方面的運用僅僅是有政府扶持的公交車。4.4.4

生物燃料汽車生物燃料（bio-fuel）就是由生物原料生產(chǎn)的燃料，這些生物原料包括農(nóng)林產(chǎn)品或其副產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物、生活垃圾等。農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)的碳水化合物是目前主要的生物原料。1.生物燃料的優(yōu)點是一種可再生燃料原料來源豐富推廣方便是一種環(huán)保燃料4.4.4

生物燃料汽車2.乙醇汽車乙醇俗稱酒精，它以玉米、小麥、薯類、糖或植物等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成。將乙醇進一步脫水再經(jīng)過不同形式的變性處理后成為燃料乙醇。乙醇汽車的燃料應用方式主要有以下幾種：第一種是摻燒，指乙醇和汽油摻合應用。第二種是純燒，即單燒乙醇，可用E100%表示，目前應用并不多，屬于試行階段。第三種是變性燃料乙醇，指乙醇脫水后，再添加變性劑而生成的乙醇，這目前也處于試驗應用階段。第四種是靈活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇與汽油比例混合的燃料，并隨時可以切換。4.4.4

生物燃料汽車3.生物柴油生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可替代石化柴油的再生性柴油燃料。4.4.4

生物燃料汽車3.生物柴油作為一種可再生燃料，生物柴油具有以下特點：首先，它以可再生的動物及植物脂肪酸單酯為原料，可降低對石化燃料的依賴，包括自產(chǎn)和進口；其次，生物柴油非常環(huán)保，使用生物柴油的汽車所排放的有害物質(zhì)僅為傳統(tǒng)柴油汽車的10%，顆粒物為普通柴油的20%；最后，生物柴油可用于現(xiàn)在普通的柴油發(fā)動機，可按任意比例與普通柴油摻用，在普通的加油站就可以獲得。4.4.4

生物燃料汽車4.太陽柴油太陽柴油是德國Choren公司的一個注冊商標，是該公司將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料的一種技術，通過邊角木料、秸稈或稻草為原料來生產(chǎn)生物燃料。太陽柴油具有以下優(yōu)點：具有高十六烷值；沒有