《新能源汽車結(jié)構(gòu)與原理》課件 項(xiàng)目一 任務(wù)一新能源汽車概念與分類

《新能源汽車結(jié)構(gòu)與原理》目錄CONTENTS

項(xiàng)目一新能源汽車概述0102項(xiàng)目二動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)04項(xiàng)目四充電系統(tǒng)03項(xiàng)目三驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)05項(xiàng)目五電動(dòng)輔助系統(tǒng)項(xiàng)目一新能源汽車概述01項(xiàng)目一新能源汽車概述

新能源汽車概述任務(wù)一新能源汽車概念與分類任務(wù)二純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)任務(wù)三新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)任務(wù)一新能源汽車概述與分類學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解新能源汽車的概念；2.掌握新能源汽車的分類；3.了解混合動(dòng)力汽車；4.了解燃料電池電動(dòng)汽車。任務(wù)一新能源汽車概述與分類一、新能源汽車的概念

新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有其它能源汽車，包括燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車、氫能源動(dòng)力汽車和太陽(yáng)能汽車等。目前中國(guó)市場(chǎng)上在售的新能源汽車多是混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車。按照中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)公告定義，新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)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。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類

新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源汽車等。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類1.純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車(BladeElectricVehicles，BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車，它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過(guò)電池向電動(dòng)機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車行駛。優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)簡(jiǎn)單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。缺點(diǎn)：蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的能量太少，還因電動(dòng)車的電池較貴，又沒(méi)形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購(gòu)買價(jià)格較貴；至于使用成本，有些使用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1/7~1/3，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠?、電價(jià)格。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類2.混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車(HybridElectricVehicle，HEV)是指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系單獨(dú)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)系共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同，混合動(dòng)力汽車有多種形式。優(yōu)點(diǎn)：（1）采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)較?。╠ownsize），此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。（2）可方便地回收下坡時(shí)的動(dòng)能。（3）在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放。（4）有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題。（5）可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。（6）可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過(guò)充、過(guò)放，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。（7）整車由于多個(gè)動(dòng)力源，可同時(shí)工作，整車的動(dòng)力性優(yōu)良。缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜；長(zhǎng)距離高速行駛省油效果不明顯。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類3.燃料電池汽車燃料電池電動(dòng)汽車(FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV)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)生的電能作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。優(yōu)點(diǎn)：（1）零排放或近似零排放。（2）減少了機(jī)油泄露帶來(lái)的水污染。（3）降低了溫室氣體的排放。（4）燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟(jì)性良好。（5）運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲。缺點(diǎn)：燃料電池成本高昂，同時(shí)使用成本（氫）也昂貴。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類4.氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是以氫發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的汽車。一般發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是柴油或汽油，氫發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是氣體氫。氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無(wú)污染、零排放、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)：排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物。缺點(diǎn)：氫燃料成本過(guò)高，而且氫燃料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸按照技術(shù)條件來(lái)說(shuō)非常困難，因?yàn)闅浞肿臃浅Ｐ?，極易透過(guò)儲(chǔ)藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問(wèn)題，氫氣的提取需要通過(guò)電解水或者利用天然氣，如此一來(lái)同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來(lái)提取，否則無(wú)法從根本上降低二氧化碳排放。任務(wù)一新能源汽車概述與分類二、新能源汽車的分類5.超級(jí)電容汽車優(yōu)點(diǎn)：充電時(shí)間短、功率密度大、容量大、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等。缺點(diǎn)：能量密度低，很難滿足整車需求，故一般作為輔助蓄能器；功率輸出隨著行駛里程加長(zhǎng)而衰減等。任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)，是指能夠至少?gòu)南率鰞深愜囕d儲(chǔ)能中獲得動(dòng)力的汽車：一是可消耗的燃料，二是可再充電能/能量?jī)?chǔ)存裝置。（一）按照動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式1.串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2.并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3.混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（CHEV）任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（二）按照動(dòng)力混合程度1.微度混合型。微度混合型又稱起-?；旌蟿?dòng)力汽車，電動(dòng)機(jī)僅作為內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)使用，不具備純電動(dòng)行駛模式。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)(一般為12V)上加裝傳動(dòng)帶，形成發(fā)電-起動(dòng)一體式電機(jī)(BSG)，用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)和停止。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比≤5%，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率一般為5%～10%。任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（二）按照動(dòng)力混合程度2.輕度混合型。輕度混合型汽車中，電池、電動(dòng)機(jī)功率所占的比例增大。采用集成起動(dòng)電動(dòng)機(jī)(ISG)，仍以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?。電?dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力源被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間并與主動(dòng)力相連，提供輔助驅(qū)動(dòng)力矩，但不能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，被用作起動(dòng)機(jī)；在減速和下坡時(shí)，進(jìn)行能量回收時(shí)，被用作發(fā)電機(jī)。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比為10%～15%。任務(wù)一新能源汽車概述與分類三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（二）按照動(dòng)力混合程度3.中度混合型。中度混合型同樣采用了ISG系統(tǒng)，以發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。與輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不同之處在于：采用的是高壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在汽車加速或者大負(fù)荷工況時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)能夠輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足，提高整車性能。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比為15%～40%，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可以達(dá)到20%～30%。如：本田Insight、Accord和Civic。任務(wù)一新能源汽車概述與分類四、燃料電池汽車

燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV),又稱燃料電池汽車,是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經(jīng)重整所得到的高含氫重整氣。與通常的純電動(dòng)汽車比較，其動(dòng)力方面的不同在于燃料電池電動(dòng)汽車的電力來(lái)自車載燃料電池裝置，純電動(dòng)汽車所用的電力來(lái)自由電網(wǎng)充電的動(dòng)力蓄電池。任務(wù)一新能源汽車概述與分類四、燃料電池汽車

（一）燃料電池電動(dòng)汽車的分類1.按燃料的來(lái)源方式（1）直接燃料式燃料電池汽車：直接燃料式燃料電池汽車中的車載燃料（主要為純氫，少數(shù)使用甲醇等其他燃料）作為燃料電池組的陽(yáng)極燃料。采用純氫作為燃料的燃料電池汽車，氫燃料的儲(chǔ)存方式有高壓儲(chǔ)氫、液氫儲(chǔ)存和金屬儲(chǔ)氫等。（2）重整式燃料電池汽車：重整式燃料電池汽車使用甲醇、汽油、天然氣、液化石油氣等燃料，在汽車上通過(guò)重整器生成氫氣，再將氫提供給燃料電池組作為陽(yáng)極燃料。任務(wù)一新能源汽車概述與分類四、燃料電池汽車

2.按有無(wú)輔助源（1）純?nèi)剂想姵厝剂想姵仄嚕杭內(nèi)剂想姵厝剂想姵仄囈匀剂想姵刈鳛槲ㄒ粍?dòng)力源，汽車所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)，下圖為純?nèi)剂想姵厝剂想姵仄嚨膭?dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（2）燃料電池/輔助源混合驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車：燃料電池/輔助源混合驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車上除了燃料電池外，還配備了輔助源(常用的為蓄電池和超級(jí)電容)，車輛驅(qū)動(dòng)功率由燃料電池和輔助源共同承擔(dān)。當(dāng)前的燃料電池汽車多數(shù)采用混合驅(qū)動(dòng)型結(jié)構(gòu)。任務(wù)一新能源汽車概述與分類四、燃料電池汽車

（二）燃料電池電動(dòng)汽車的的優(yōu)缺點(diǎn)1.燃料電池/輔助源混合驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車的優(yōu)點(diǎn)（1）輔助源的加入提高了燃料電池汽車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和低溫起動(dòng)性能，降低了對(duì)燃料電池的動(dòng)態(tài)性能要求。（2）通過(guò)調(diào)節(jié)輔助源功率，可將燃料電池設(shè)定在最佳的負(fù)荷條件下工作，提高燃料電池的工作效率，有利于提高整車的能量效率。（3）目前燃料電池的成本還很高，輔助源的加入使整車可選用功率小一些的燃料電池組，可以在一定程度上降低燃料電池組和整車成本。（4）輔助源可以回收汽車制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能，增加整車的能量效率。2.燃料電池/輔助源混合驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車的缺點(diǎn)（1）動(dòng)力電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性受到一定影響。（2）系統(tǒng)比較復(fù)雜，系統(tǒng)的控制以及各部件布置的難度較大。任務(wù)一新能源汽車概述與分類四、燃料電池汽車

（三）燃料電池電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1.綠色環(huán)保。燃料電池沒(méi)有化學(xué)燃燒過(guò)程，當(dāng)使用氫作燃料時(shí)，排放物只有水，屬于零排放，當(dāng)使用甲醇、汽油等作為直接燃料或用于重整制氫時(shí)，生產(chǎn)物除水之外只有少量的CO2，排放很低。2.能量效率高。燃料電池的工作過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換效率較高，可以達(dá)到50％以上。3.車輛的續(xù)駛里程長(zhǎng)。采用燃料電池系統(tǒng)作為能量源，克服了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短的缺點(diǎn)，燃料電池汽車的長(zhǎng)途行駛能力接近于傳統(tǒng)燃油汽車。4.低噪聲。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，除了空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)以外無(wú)其他運(yùn)動(dòng)部件，因此與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，運(yùn)行過(guò)程中噪聲和振動(dòng)都較小。5.部件布置靈活。在空間和重量上都可對(duì)燃料電池組、電動(dòng)機(jī)、輔助設(shè)備等部件進(jìn)行靈活的布置。任務(wù)一新能源汽車概述與分類任務(wù)一作業(yè)1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車按動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分類為哪幾種？（）A.串聯(lián)型B.并聯(lián)型C.混聯(lián)型