電動汽車結(jié)構(gòu)與原理 第1章__電動汽車緒論

1、電動汽車結(jié)構(gòu)與原理電動汽車結(jié)構(gòu)與原理 主講：劉奕貫主講：劉奕貫 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第第1章章 緒論緒論 1.1 電動汽車的發(fā)展背景電動汽車的發(fā)展背景 1.2 電動汽車的發(fā)展歷史電動汽車的發(fā)展歷史 1.3 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 1.4 電動汽車的發(fā)展前景電動汽車的發(fā)展前景 1.1 電動汽車的發(fā)展背景電動汽車的發(fā)展背景 1.1.1 能源危機能源危機 目前世界能源目前世界能源 1. 石油石油：使用率高，如在航空、鐵路、汽運、冶金、使用率高，如在航空、鐵路、汽運、冶金、 國防、化工等方面。按目前石油消耗水平，全球石油國防、化工等方面。按目前石油消耗水平，全球石油

2、 儲備據(jù)預(yù)測可以維持儲備據(jù)預(yù)測可以維持60-10060-100年。年。 2. 天然氣：天然氣：可以直接作為發(fā)動機的原料?？梢灾苯幼鳛榘l(fā)動機的原料。 3. 煤炭煤炭：需先轉(zhuǎn)化為電能，從而加以利用或再轉(zhuǎn)化。：需先轉(zhuǎn)化為電能，從而加以利用或再轉(zhuǎn)化。 為什么要 發(fā)展電動 汽車？ 圖1-1 國際原油價格（美元/桶） 1.1.2 環(huán)境問題環(huán)境問題 1. 霧霾天氣霧霾天氣：PM2.5PM2.5，主要源自汽車尾氣。，主要源自汽車尾氣。 2. 溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)：CO2氣體。氣體。 3. 尾氣排放尾氣排放：全球大氣污染的：全球大氣污染的42%源于交通車輛的源于交通車輛的 污染。歐污染。歐IV歐歐V歐歐VI，國，

3、國III國國IV國國V（2013 年年1月月1日起生產(chǎn)日起生產(chǎn)） 汽車尾氣：汽車尾氣：CO、HC、NOx、Pb、PM及硫化物及硫化物 圖1-2 世界主要國家CO2排放比例 圖1-3 各國汽車減排目標(biāo) 1.1.3 電動汽車的優(yōu)勢電動汽車的優(yōu)勢 1. 電動汽車與能源電動汽車與能源 （1）能量利用率比傳統(tǒng)燃油汽車高；）能量利用率比傳統(tǒng)燃油汽車高； （2）核能、煤炭、水力、太陽能、風(fēng)能、地?zé)幔┖四堋⒚禾?、水力、太陽能、風(fēng)能、地?zé)犭娔?；電能?（3）比燃油汽車節(jié)能）比燃油汽車節(jié)能70%左右，能源費用可節(jié)省左右，能源費用可節(jié)省50%左左 右。右。 （4）夜間充電，合理使用）夜間充電，合理使用“谷電谷電”，

4、解決峰谷不平衡。，解決峰谷不平衡。 電動汽車電動汽車：至少以一種動力源為車載電源，全部或部分至少以一種動力源為車載電源，全部或部分 由電機驅(qū)動，符合道路交通安全法規(guī)的汽車。由電機驅(qū)動，符合道路交通安全法規(guī)的汽車。 2. 電動汽車與環(huán)境電動汽車與環(huán)境 （1）PM2.5和和CO2排放比燃油汽車少；排放比燃油汽車少； （2）噪聲和散熱量比燃油汽車小。）噪聲和散熱量比燃油汽車小。 1873年，英國人羅伯特、戴維森（Robert Davidsson） 制作了世界上最初的可供實用可供實用的電動汽車。 1.2 電動汽車的發(fā)展歷史電動汽車的發(fā)展歷史 19世紀(jì)末期到1920年是電動汽車發(fā)展的一個高峰一個高峰。

5、隨著美國德州石油的開發(fā)和內(nèi)燃機技術(shù)提高，電動汽 車在1920年之后漸漸地失去了優(yōu)勢。 1990以后，石油資源的日益減少、大氣環(huán)境的污染嚴(yán) 重，人們開始重新關(guān)注重新關(guān)注電動車。 21世紀(jì)初，在中國、日本、美國及歐洲，電動汽車進 入了第三輪更大規(guī)模第三輪更大規(guī)模的研發(fā)探索階段。重點是延長續(xù) 駛里程、縮短充電時間，解決充電基礎(chǔ)設(shè)施問題。 1.3 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1. 國外電動汽車的發(fā)展概況國外電動汽車的發(fā)展概況 表1-1 國外電動汽車發(fā)展情況表 公司公司車型車型投放時間投放時間現(xiàn)運行情況現(xiàn)運行情況 豐田公司 混合動力轎車Prius 1997年批量投放 2000.7出口北美

6、2000.9出口歐洲二十多個國家 至目前其全球銷量達到了50萬輛 2012年 該公司要將其所有的車型全部裝 上混合動力發(fā)動機 繼Prius混合動力轎車之后，豐田還推出了Estima（大霸王）混合動力汽車和 搭載軟混合動力系統(tǒng)的Crown（皇冠）轎車，其在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、 低排放和改進行駛性能方面走在了世界前列。 本田公司 混合動力電動汽車Insight 混合動力汽車Civiv2002年 混合動力汽車Altima 2006年向美國市場銷售 2010年日本國內(nèi)普及萬輛 2.2.國內(nèi)電動汽車發(fā)展情況國內(nèi)電動汽車發(fā)展情況 圖1-4 我國對電動汽車發(fā)展的政策的支持 產(chǎn)業(yè)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 研發(fā)政策研

7、發(fā)政策 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 示范運營規(guī)劃示范運營規(guī)劃 n汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策 n汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策 n汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興 規(guī)劃 n國家重大科技產(chǎn) 業(yè)工程電動汽車項目 n863計劃電動汽車重 大專項 n863計劃節(jié)能與新 能源汽車重大專項 n新能源汽車生 產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入 管理規(guī)則 n節(jié)能與新能源汽 車示范與推廣項目 n節(jié)能與新能源汽車 示范推廣財政補助資 金管理暫行辦法 n對 1 3 城 公 共 領(lǐng) 域 HEV/HV/FC車型補貼 政府推動政府推動 圖1-5武漢示范運營的混合動力客車（單車運營里程近13萬公里） 電動汽車的分類電動汽車的分類 （1）純電動汽車）純電動汽車 （2）混合動力電動汽車）混合動

8、力電動汽車 （3）燃料電池電動汽車）燃料電池電動汽車 1.3.2 純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 電力驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成與工作原理如下圖所示： 按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅(qū)動 模塊和輔助模塊三大部分。 蓄電池的類型 1、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池：使用最廣泛，最成熟，成本售價最低 廉的蓄電池。缺點是必能量低，自放電率高，循 環(huán)次數(shù)少。 2、鎳氫電池鎳氫電池：可快速充電，比能量、比功率較高，已 經(jīng)商品化，無污染。缺點是自放電高、成本較高、 高溫起動。 3、鎳鋅電池鎳鋅電池：高比能量、高比功率和大電流放電。 4、鋰蓄電池鋰蓄電池：體積小、質(zhì)量比能量和質(zhì)量比功率高、電 壓高、無污染等優(yōu)點，

9、缺點是不能快速充電，可靠性、 安全性差，成本高，技術(shù)不成熟。 5、飛輪電池飛輪電池：90年代才提出的新概念電池，它突破了化 學(xué)電池 的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。眾所周知，當(dāng) 飛輪以一定角速度 旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛 輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電 能的。高技術(shù)型的飛輪 用于儲存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。 2012年年11月月5日，中國首款量產(chǎn)純?nèi)眨袊卓盍慨a(chǎn)純 電動汽車上汽榮威電動汽車上汽榮威E50于上海世博于上海世博 會議中心橫空出世，這款基于全會議中心橫空出世，這款基于全 新平臺自主開發(fā)的純電動汽車實新平臺自主開發(fā)的純電動汽車實 現(xiàn)了國內(nèi)純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的一現(xiàn)了國內(nèi)純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的一

10、次重大突破。次重大突破。 2021-6-19 這款純電動輕型車，4 門4座設(shè)計，采用鋰離子動 力電池，永磁同步直流電 機，百公里耗電10度。電 池可以2000次的滿充滿放 ，使用壽命為5年，一次充 電續(xù)駛里程160Km，最高 時速130Km/h，最大功率 50kW。在快速充電情況下 ，15分鐘即可充滿電池容 量的80%。 2008年北京車 展，2009年上海車展 長城自主電動小型車歐拉 力帆320首款純電動車EV亮相上海 海馬并聯(lián)純電動轎車Mpe 吉利EK-2 豐田FT-EV 海馬Me 于2009年上海車展正式推出?？崴票捡YSmart,又與比亞迪F0 有幾分相像。采用兩門設(shè)計，電力驅(qū)動由大功率

11、、高能量的錳 酸鋰電池組提供電能。電能費用只有同級別汽油機汽車燃油費 用的1/5，使用方便快捷、一次電池充電時間4-5小時；目前一 次充電續(xù)航能力在120公里以上，時速超過80公里。 純電動微型轎車 比亞迪比亞迪E6純電動車純電動車 四驅(qū)轎車，外觀融合了SUV 和MPV的特點。尺寸為 4554*1822*1630mm，軸距達 到2830mm。內(nèi)部設(shè)五座。E6 的動力電池和啟動電池均采用 比亞迪自主研發(fā)生產(chǎn)的ET- POWER鐵電池，可使用220V 民用電源慢充，快充為3C充電， 15分鐘左右可充滿電池80%。 續(xù)駛里程超過300公里，2010年在世界上續(xù)駛里程最長。百 公里加速時間在10秒以內(nèi)

12、，最高車速可達160km/h以上，而百公 里能耗為18度電以內(nèi)，只相當(dāng)于燃油車1/3至1/4的消費價格。 1.3.3 混合動力電動汽車混合動力電動汽車 1、串聯(lián)式串聯(lián)式混合動力電動汽車（SHEV）的主要特征是車 輛的驅(qū)動力只來源于電動機。 串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖 2、并聯(lián)式并聯(lián)式混合動力電動汽車（PHEV）的主要特征是 車輛的驅(qū)動力可由電動機及發(fā)電機同時或單獨供給。 并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖 3、混聯(lián)式混聯(lián)式混合動力電動汽車的主要特征是同時具有串聯(lián) 式和并聯(lián)式兩種驅(qū)動方式，與串聯(lián)相比，主要增加了 機械動力傳遞線路；與并聯(lián)相比，增加了電力驅(qū)動傳 輸線路。 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖 2010年北京車展上長安

13、 在微型客車上還將首次推出 混合動力車-長安微面S460。 具備比傳統(tǒng)微車節(jié)油15%的 最優(yōu)油耗性。 此外長安還將帶來志翔 和悅翔的混合動力車型。長 安表示將在2012年前全部裝 備混合動力技術(shù)，實現(xiàn)微車 低碳化。 和悅，采用雙動力系統(tǒng)，將控制發(fā)電機和電動機兩種混合力量相和悅，采用雙動力系統(tǒng)，將控制發(fā)電機和電動機兩種混合力量相 結(jié)合的先進技術(shù)，降低了油耗及排放，極大地提高了動力和操縱性，結(jié)合的先進技術(shù)，降低了油耗及排放，極大地提高了動力和操縱性， 既可充電又可加油，實現(xiàn)了真正意義上的雙動力混合系統(tǒng)。既可充電又可加油，實現(xiàn)了真正意義上的雙動力混合系統(tǒng)。 在動力上以電為主，以油為輔，當(dāng)動力電池電量

14、低于某一定值后，在動力上以電為主，以油為輔，當(dāng)動力電池電量低于某一定值后， 內(nèi)燃機起動發(fā)電機發(fā)電，與同類型燃油車相比可降低燃油消耗內(nèi)燃機起動發(fā)電機發(fā)電，與同類型燃油車相比可降低燃油消耗30%。 當(dāng)內(nèi)燃機工作時可驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，從而滿足整車高速行駛時的電量當(dāng)內(nèi)燃機工作時可驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，從而滿足整車高速行駛時的電量 平衡。平衡。 在動力方面，和悅混合動力車最高車速能達到每小時在動力方面，和悅混合動力車最高車速能達到每小時120公里，公里， 最大爬坡度大于最大爬坡度大于30度，如果純電力行駛，可駛里程超過度，如果純電力行駛，可駛里程超過50公里。公里。 大眾新途銳混合動力版 使用了一臺使用了一臺2

15、45kw的的3.3升升 V6發(fā)動機，配合一臺可以產(chǎn)發(fā)動機，配合一臺可以產(chǎn) 生生34kw的電動馬達，總共產(chǎn)的電動馬達，總共產(chǎn) 生生280kw的功率和的功率和580N.m的的 扭矩，百公里加速時間扭矩，百公里加速時間6.5秒秒 ，百公里油耗為，百公里油耗為6.8升。而大升。而大 眾宣稱其可以在純電力驅(qū)動眾宣稱其可以在純電力驅(qū)動 模式下，幫助車子加速到模式下，幫助車子加速到 48km/h 。 奔馳奔馳S400hybrid 搭載一款搭載一款275馬力的馬力的3.5升升V6汽汽 油發(fā)動機與一款油發(fā)動機與一款20馬力的電動機，馬力的電動機， 這是一款這是一款 “輕型輕型”混合動力車的車混合動力車的車 型。

16、該車能夠獲得型。該車能夠獲得19 mpg（英里每（英里每 加侖）市區(qū)加侖）市區(qū)/24 mpg高速路的高速路的EPA燃燃 油經(jīng)濟性。而油經(jīng)濟性。而S級車型陣容中的另一級車型陣容中的另一 款車型款車型S550的燃油經(jīng)濟性為的燃油經(jīng)濟性為14 mpg 市區(qū)市區(qū)/21 mpg高速路的燃油經(jīng)濟性。高速路的燃油經(jīng)濟性。 裝備裝備7G-Tronic 7速自動變速箱速自動變速箱 ，2010款奔馳款奔馳S400混合動力車還能混合動力車還能 夠在夠在7.2秒的時間內(nèi)完成秒的時間內(nèi)完成0-62英里英里/小小 時的提速過程。最高時速被電子限時的提速過程。最高時速被電子限 定在定在156英里英里/小時。小時。 采用串聯(lián)式插入混合動力技術(shù)的帝豪采用串聯(lián)式插入混合動力技術(shù)的帝豪EC7 采用并聯(lián)式插入