汽車概論課件第7章

新能源汽車第七章教學提示：隨著全球石油短缺、環(huán)境污染、氣候變暖等一系列的問題的產(chǎn)生，人們對汽車帶來的環(huán)境問題越來越重視。進入21世紀以來，新能源汽車得到了快速發(fā)展。通過對新能源汽車的基本介紹，了解新能源汽車的種類以及結構特點，通過與傳統(tǒng)汽車進行對比，結合當前新能源汽車車型，加深對新能源汽車的理解認知。教學要求：通過本章的學習，了解新能源汽車的新能源汽車的定義和類型。能夠掌握純電動汽車的結構、特點、工作原理，熟悉純電動汽車的電池、電機驅(qū)動以及電子控制相關知識。熟悉混合動力汽車的分類和結構原理；了解燃料電池電動汽車的特點和基本工作原理；了解新能源汽車的充電方式。重點與難點：新能源汽車的類型；純電動汽車的結構、特點、工作原理；混合動力汽車的分類及特點；燃料電池電動汽車的基本原理。第一節(jié)

純電動汽車一、純電動汽車的定義與特點1.純電動汽車的定義純電動汽車（BEV）是指由車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置提供電能、由電機驅(qū)動的汽車。增程式電動汽車是一種配有地面充電和車載供電功能的純電驅(qū)動的電動汽車，其運行模式可以根據(jù)需要處于純電動模式、增程模式或混合動力模式，具有純電動汽車和混合動力電動汽車的特征。2.純電動汽車的特點1）無污染，噪聲低。2）能源效率高，多樣化。3）結構簡單，使用維修方便。4）動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短。二、純電動汽車的結構1.電力驅(qū)動主模塊（1）功用電力驅(qū)動主模塊主要作用是將蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為動能，并能夠在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。（2）組成

主要包括中央控制單元、驅(qū)動電機控制器、驅(qū)動電機、機械傳動裝置、車輪等組件。2.車載電源模塊（1）功用

車載電源模塊主要作用是向驅(qū)動電機提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向動力電池充電。（2）組成

主要包括動力電池、能量管理系統(tǒng)、充電控制器等組件。3.輔助模塊輔助模塊包括輔助動力源、輔助裝置等。輔助動力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成，功用是供給電動汽車其他各種輔助裝置所需要的動力電源，一般為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動力轉(zhuǎn)向、制動力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。輔助裝置主要有照明、各種聲光信號裝置、車載音箱設備、空調(diào)、刮水器、風窗除霜清洗器、電動門窗、電控玻璃升降器、電控后視鏡調(diào)節(jié)器、電動座椅調(diào)節(jié)器、車身安全防護裝置控制器等。三、純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式1.傳統(tǒng)的驅(qū)動模式與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器，只是將發(fā)動機換成電機，屬于改造型電動汽車2.電機-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動模式取消了離合器和變速器，但具有減速差速機構，由1臺電機驅(qū)動兩車輪旋轉(zhuǎn)3.電機-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動模式將電機裝到驅(qū)動軸上，直接由電機實現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換4.輪轂電機驅(qū)動模式同電機-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動模式布置方式比較接近，將電機直接裝到了驅(qū)動輪上，由電機直接驅(qū)動車輪行駛。第二節(jié)

混合動力汽車一、混合動力汽車的定義與分類1．定義混合動力汽車是指能夠從至少兩類車載儲能裝置（如熱動力源：傳統(tǒng)的汽油機或柴油機，電動力源：電池與電動機）中獲得動力的汽車。其驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成，汽車的行駛功率依據(jù)實際的汽車行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系統(tǒng)或多個驅(qū)動系統(tǒng)共同提供。2.類型二、混合動力汽車的結構與工作原理1.串聯(lián)式混合動力電動汽車（SHEV）串聯(lián)式混合動力電動汽車主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電動機和蓄電池組等部件組成。2.并聯(lián)式混合動力電動汽車（PHEV）并聯(lián)式混合動力電動汽車主要是由發(fā)動機、電動機/發(fā)電機和蓄電池等部件組成，有多種組合型式，可以根據(jù)使用要求選用。3.混聯(lián)式混合動力電動汽車（PSHEV）混聯(lián)式混合動力電動汽車是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，主要由發(fā)動機、發(fā)電機、電動機、行星齒輪機構和蓄電池組等部件組成。市區(qū)低速行駛時，采用串聯(lián)方式工作；高速行駛時，采用并聯(lián)方式工作。

4.插電式混合動力汽車又稱為外接充電式混合動力汽車。插電式（含增程式）混合動力汽車是指汽車的驅(qū)動力由驅(qū)動電機及發(fā)動機同時或單獨供給，并且可由外部提供電能進行充電，純電動模式下續(xù)駛里程符合我國相關標準規(guī)定的汽車。第三節(jié)

燃料電池電動汽車一、燃料電池電動汽車的特點采用燃料電池作電源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車（FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV）。一般以質(zhì)子交換膜燃料電池作為車載能量源。燃料電池電動汽車是以車載燃料電池提供電能，由電動機驅(qū)動的電動汽車。其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)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。1.燃料電池電動汽車的優(yōu)點（1）效率高（2）續(xù)駛里程長

（3）綠色環(huán)保

（4）過載能力（5）低噪聲

（6）設計方便靈活

2.燃料電池電動汽車的缺點主要缺點有：1）燃料電池汽車的制造成本和使用成本過高。

2）輔助設備復雜，且質(zhì)量和體積較大。

3）系統(tǒng)抗振能力有待進一步提高。

二、燃料電池電動汽車的結構原理混合式燃料電池汽車的動力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動機（燃料電池反應堆）、輔助動力源、DC/DC變流器、驅(qū)動電機和動力控制單元、高壓儲氫罐等組成1.

燃料電池發(fā)動機

又稱為燃料電池反應堆，在燃料電池汽車所采用的燃料電池發(fā)動機中，為保證質(zhì)子交換膜燃料電池組的正常工作。燃料電池是一種化學電池，它直接把物質(zhì)發(fā)生化學反應時釋放的能量變換為電能，工作時需要連續(xù)地向其供給活物質(zhì)（起反應的物質(zhì)）——燃料和氧化劑。2.輔助動力源在FCEV上，燃料電池發(fā)動機是主要電源，另外還配備有輔助動力源。根據(jù)FCEV的設計方案不同，其所采用的輔助動力源也有所不同，可以用蓄電池組、飛輪儲能器或超大容量電容器等共同組成雙電源系統(tǒng)。3.DC/DC變流器FCEV采用的電源有各自的特性，燃料電池只提供直流電，電壓和電流隨輸出電流的變化而變化。燃料電池不可能接受外電源的充電，電流的方向只是單向的。燃料電池汽車采用的輔助電源（蓄電池和超級電容器）在充電和放電時，也是以直流電的形式流動，但電流的方向是可逆性流動。FCEV上的各種電源的電壓和電流受工況變化的影響呈不穩(wěn)定狀態(tài)。4.驅(qū)動電機燃料電池汽車用的驅(qū)動電機主要有直流電機、交流電機、永磁電機和開關磁阻電機等。5.動力控制單元

燃料電池汽車的動力電控系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動機管理系統(tǒng)、蓄電池管理系統(tǒng)、動力控制系統(tǒng)及整車控制系統(tǒng)組成。6.高壓儲氫罐用于儲存燃料電池汽車所需要的高壓氣態(tài)氫氣。第四節(jié)

新能源汽車的充電技術一、充電方式1.常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動汽車進行充電，相應的充電器的工作和安裝成本相對比較低。2.快速充電方式是以150～400A的高充電電流在短時間內(nèi)為蓄電池充電，其目的是在短時間內(nèi)給電動汽車充滿電，充電時間應該與燃油車的加油時間接近。3.電池更換方式采用動力電池更換迅速補充汽車電能，電池更換可在10min以內(nèi)完成，理論上無限提升汽車續(xù)駛里程4.無線充電方式是利用無線電能傳輸技術對蓄電池進行充電的一種新型充電方式。主要有3種形式：感應式、諧振式和微波無線電能傳輸。5.移動式充電方式對電動汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時充電，即所謂的移動式充電（MAC）。二、充電設施新能源汽車充電設施由兩部分組成：車外充電裝置、車內(nèi)充電裝置。1.車外充電裝置主要由充電樁（或家用220V16A插座），以及充電線組成，其核心部件是充電樁。充電樁又叫充電栓、充電柜等，其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的新能源汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭，通過充電線與新能源汽車的充電口聯(lián)結，給新能源汽車充電。充電樁是能實現(xiàn)計時、計電量、計金額充電的裝置，可以作為車主購電終端。充電樁有多種類型，也有多種分類