新能源汽車類型、結(jié)構(gòu)特征（課堂PPT）

1、2022-3-1312任務(wù)一任務(wù)一 新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征 提出任務(wù) 任務(wù)要求 相關(guān)知識 任務(wù)實施 學(xué)習(xí)測試3提出任務(wù)提出任務(wù) 作為一名汽車專業(yè)的學(xué)生，你知道新能源汽車有哪些類型？新能源汽車與傳統(tǒng)的汽車有什么區(qū)別嗎？新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征4任務(wù)要求任務(wù)要求知識要求知識要求 1能夠描述新能源汽車的類型； 2能夠描述新能源汽車的基本性能特征； 3能夠描述新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別。能力要求能力要求 能夠正確識別純電動及油電混合動力新能源汽車的類型。 新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征5相關(guān)知識相關(guān)知識 1新能源汽車的類型新能源汽車的

2、類型 新能源汽車有很多種分類方式，以下介紹兩種常見的分類方式。 1）按油、電的分配比例分類）按油、電的分配比例分類 根據(jù)目前市場上成熟車輛的形式，結(jié)合傳統(tǒng)汽車、純電動汽車和混合動力汽車，按照油、電的分配比例，劃分成圖2-1-1所示級別的油電類新能源汽車。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征6圖2-1-1 按油、電比例劃分的新能源汽車類型 新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征7 ICE：純內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車，100%的動力能源來自內(nèi)燃機(jī)輸出。 HEV：油電混合動力汽車，通常情況下，電力輸出能量占到電力與內(nèi)燃機(jī)總能量的25%左右。 PHEV：插電式混合動力汽車，因為此類汽車可

3、以通過外部電網(wǎng)獲取電能，電力輸出一般較高，占到45%左右。 BEV：純電動汽車，驅(qū)動車輛的動力全部是電能。 油電類新能源汽車類型如圖2-1-2所示。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征8圖2-1-2 油電類新能源汽車類型新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征9 2）按驅(qū)動系統(tǒng)獲取能源的方式分類）按驅(qū)動系統(tǒng)獲取能源的方式分類 鑒于當(dāng)前新能源汽車的技術(shù)發(fā)展，按照新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)獲取能源的方式，分為兩種類型，如圖2-1-3所示。圖2-1-3 按驅(qū)動系統(tǒng)獲取能源方式劃分的新能源汽車類型新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征10 一是以電力驅(qū)動技術(shù)為主的電動汽車；二是在

4、內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)以替代燃料技術(shù)為主的替代燃料汽車，如氫能源汽車、LPG燃料汽車等。在這里有一點(diǎn)需要特別注意的是，對于燃料電池汽車和太陽能汽車、超級電容汽車等，實際上也可以歸類到電動類型汽車中，主要原因在于此類汽車的能源最終都是轉(zhuǎn)換成電力的形式存儲在汽車或者直接通過電機(jī)驅(qū)動車輛的。 （1）電動汽車類型 電動類型的新能源汽車從動力結(jié)構(gòu)的角度可以分為純電動汽車和混合動力汽車，同時也包括燃料電池汽車及其他電動類汽車，如太陽能汽車和超級電容汽車等（圖2-1-3）。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征11 純電動汽車 純電動汽車顧名思義就是全部采用電力驅(qū)動的汽車，利用驅(qū)動電機(jī)來驅(qū)動車輛。(圖2

5、-1-4a）為吉利帝豪EV300電動轎車，(圖2-1-4b）我們看到的并非是加油口而是充電插座。圖2-1-4 吉利帝豪EV300電動轎車圖2-1-4a圖2-1-4b新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征12 純電動汽車優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。但目前作為動力的蓄電池單位質(zhì)量儲存的能量太少，而且蓄電池成本高，又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購買價格較貴。 有專家認(rèn)為，對于純電動汽車而言，目前最大的障礙就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價格影響了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，與混合動力汽車相比，純電動汽車更需要基礎(chǔ)設(shè)施的配套，而這不是一家企業(yè)能解決的，需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當(dāng)?shù)卣块T一起建設(shè)，才會

6、有大規(guī)模推廣的機(jī)會。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征13 混合動力汽車 混合動力汽車是指那些采用傳統(tǒng)燃料，同時配以電機(jī)來改善低速動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力和柴油混合動力兩種。目前國內(nèi)市場上，混合動力汽車的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。 圖2-1-5是博瑞GE混合動力汽車，其汽油、電機(jī)傳動系統(tǒng)擁有4種不同的設(shè)置，包括節(jié)能、普通、運(yùn)動和EV4種模式，特別是EV模式值得關(guān)注，允許用純電動力以60km/h的速度行駛65km，搭載1.5TD的三缸發(fā)動機(jī)，另外還配有一個大功率的直流電機(jī)，在配合汽油發(fā)動機(jī)的時候，整

7、車可以提供約（132kW）的最大功率。圖2-1-5 博瑞GE混合動力汽車新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征14 燃料電池汽車 燃料電池汽車（圖2-1-6）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)動的汽車。燃料電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，直接變成電能。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此，燃料電池汽車是無污染的汽車。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍，因此，從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的汽車。圖2-1-6 燃料電池汽車結(jié)構(gòu)示意圖新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征15 太陽能汽車 普通的電動汽車是一種以電力

8、為能源的車輛，一般使用鉛酸電池或是鋰離子電池進(jìn)行供電。而太陽能電動汽車是在此基礎(chǔ)上，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能對車進(jìn)行供電的，在很大程度上降低了電動車的使用成本，而且非常環(huán)保。圖2-1-7為太陽能電動汽車。圖2-1-7 太陽能電動汽車新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征16 太陽能電動汽車的主要優(yōu)點(diǎn)是： a以光、電代替油，可節(jié)約有限的石油資源。白天，太陽能電池把光能轉(zhuǎn)換為電能自動存儲在動力電池中。在晚間或陰雨天，可以利用家用交流電（220V）進(jìn)行充電，確保車輛照常行駛。 b無污染。因為不用燃油，不會排放污染大氣的有害氣體。 c無噪聲。沒有內(nèi)燃機(jī)，行駛時不會聽到燃油汽車的轟鳴聲。 太陽能電動

9、汽車的缺點(diǎn)是： a開發(fā)成本較高。 b受自然條件（陽光）的限制。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征17 超級電容汽車 超級電容汽車采用了超級電容儲能裝置。利用雙電層原理制成的大容量電容稱為超級電容，利用超級電容儲能的裝置就稱為超級電容儲能裝置。其動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖2-1-8所示，超級電容存儲的電能配合電池的電能，經(jīng)過逆變器加載到電機(jī)，實現(xiàn)對車輛的驅(qū)動。圖2-1-8 超級電容客車動力系統(tǒng)原理新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征18 我國第一輛超級電容公交車，2006年8月28日在上海投入運(yùn)營。使用證明，該車起步動作迅速有力，運(yùn)行時清潔、經(jīng)濟(jì)、方便，在車頂上的可伸縮受電弓

10、可快速升降，與公交車站上方的高壓饋線碰觸就可充電，中途充電30s可行駛35km。圖2-1-9是超級電容客車的電容組。圖2-1-9 超級電容客車電容組新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征19 （2）替代燃料汽車類型 燃?xì)忸惾剂掀?燃?xì)忸惾剂掀嚭喎Q燃?xì)馄?，是指用壓縮天然氣（CNG）、液化石油氣（LPG）和液化天然氣（LNG）作為燃料的汽車。燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎?，可調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)，運(yùn)行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國公認(rèn)為當(dāng)前最理想的替代燃料汽車。目前，燃?xì)馊匀皇鞘澜缙嚧萌剂系闹髁?，在我國代用燃料汽車中占?0%左右。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)

11、特征20 燃?xì)馄囈话阌址譃?種類型，即專用氣體燃料汽車、兩用燃料汽車和雙燃料汽車。專用氣體燃料汽車是以液化石油氣、天然氣或煤氣等氣體為發(fā)動機(jī)燃料的汽車，如天然氣汽車、液化石油氣汽車等，這種汽車可以充分發(fā)揮天然氣理化性能特點(diǎn)，價格低、污染少，是最清潔的汽車；兩用燃料汽車是指具有兩套相對獨(dú)立的供給系統(tǒng)，一套供給天然氣或液化石油氣，另一套供給天然氣或液化石油氣之外的燃料，兩套燃料供給系統(tǒng)可分別但不可共同向汽缸供給燃料的汽車，如汽油/壓縮天然氣兩用燃料汽車、汽油/液化石油氣兩用燃料汽車等；雙燃料汽車是指具有兩套燃料供給系統(tǒng)，一套供給天然氣或液化石油氣，另一套供給天然氣或液化石油氣之外的燃料，兩套燃料

12、供給系統(tǒng)按預(yù)定的配比同時向汽缸供給燃料，在汽缸中混合燃燒的汽車，如柴油一壓縮天然氣雙燃料汽車、柴油一液化石油氣雙燃料汽車等。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征21 圖2-1-10所示是吉利帝豪雙燃料乘用車，以93號無鉛汽油和CNG天然氣為燃料，使用1.8L汽油發(fā)動機(jī)，采用永磁減速式直流起動電機(jī)。圖2-1-10 吉利帝豪雙燃料汽車新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征22 醇類燃料汽車 乙醇俗稱酒精，因此，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。如果采用生物乙醇作為燃料，則可以稱為生物燃料或生物乙醇汽車。 用乙醇代替石油燃料的歷史已經(jīng)很長，無論是從生產(chǎn)上和應(yīng)用上的技術(shù)都已經(jīng)

13、很成熟。在汽車上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒更完全，可以降低廢氣中的有害物質(zhì)。 圖2-1-11所示為沃爾沃生物乙醇汽車。圖2-1-11 沃爾沃生物乙醇汽車新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征23 氫氣汽車 也稱氫動力汽車或氫燃料汽車，是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，具有無污染、零排放、儲量豐富等優(yōu)勢。因此，氫氣汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。但是從制造成本而言，與傳統(tǒng)動力汽車相比，氫氣動力汽車成本至少要高出20%。 中國長安汽車在2007年完成了中國第一臺高效零排放氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火汽車，并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國首款氫

14、氣動力概念跑車“氫程”，如圖2-1-12所示。圖2-1-12 “氫程”概念跑車新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征24 2新能源汽車基本性能特征新能源汽車基本性能特征 從技術(shù)的角度，新能源汽車具有傳統(tǒng)汽車無法通過改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)或變速器來獲取的基本性能。 1）如果是混合動力汽車，可以優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況，節(jié)省燃油）如果是混合動力汽車，可以優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況，節(jié)省燃油 針對汽油燃料的內(nèi)燃機(jī)，最佳的空燃比略大于14.7：1。但是如果是單一內(nèi)燃機(jī)動力的汽車，其經(jīng)常需要運(yùn)行在加速、爬坡以及冷起動等工況，此時為了追求動力性，其空燃比會偏離最佳空燃比，從而導(dǎo)致油耗增加和排放變差?；旌蟿恿ζ嚻渲幸粋€設(shè)

15、計方式就是通過驅(qū)動電機(jī)的動力輸出，來彌補(bǔ)汽車行駛工況變化時內(nèi)燃機(jī)的不足。通過對車輛驅(qū)動線路的改進(jìn)，讓驅(qū)動電機(jī)的動力根據(jù)行駛工況的改變來輸出，而讓內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，并始終工作在最佳的空燃比附近，如圖2-1-13所示。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征25圖2-1-13 內(nèi)燃機(jī)能夠在不同工況下保持穩(wěn)定和空燃比新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征26 2）非常平滑和快捷的動力輸出）非常平滑和快捷的動力輸出 如果是純電動汽車，驅(qū)動車輛的驅(qū)動部件是電機(jī)。電機(jī)具有加電后反應(yīng)快、低速輸出轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，把這一特性再通過變速器輸出到車輪上，汽車表現(xiàn)出來起步快，同時運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)流暢，

16、具備無級變速器的優(yōu)點(diǎn)。 如果是混合動力汽車，它的驅(qū)動力通常來自內(nèi)燃機(jī)輸出動力和驅(qū)動電機(jī)輸出動力，相比較于傳統(tǒng)汽車僅有一種內(nèi)燃機(jī)動力來源，混合動力汽車能夠在車輛急加速的情況下，及時通過調(diào)動電機(jī)或者增加電機(jī)的輸出功率的方式來提升輸出轉(zhuǎn)矩，增加車輛的動力性。而傳統(tǒng)汽車如果需要做到快速加速，就必須通過增加燃油供給，并經(jīng)過一個完整的吸氣、壓縮、做功、排氣的工作循環(huán)，導(dǎo)致輸出動力的滯后性。圖2-1-14所示是混合動力采用電機(jī)輔助來平滑輸出轉(zhuǎn)矩的曲線圖。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征27圖2-1-14 混合動力采用電機(jī)輔助來平滑輸出轉(zhuǎn)矩新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征28

17、任務(wù)任務(wù)1 新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征 3）輕松實現(xiàn)自動停機(jī)與自動起動）輕松實現(xiàn)自動停機(jī)與自動起動 如圖2-1-15所示，新能源汽車采用自動起停系統(tǒng)，能夠輕松實現(xiàn)自動停機(jī)與自動起動的控制。純電動汽車在停車等待紅燈時，只需要關(guān)閉供給電機(jī)的電能即可實現(xiàn)零能量消耗。采用混合動力的汽車，通常內(nèi)燃機(jī)都會取消了傳統(tǒng)的12V起動機(jī)，改由驅(qū)動電機(jī)來直接驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)的起動。因此，當(dāng)車輛控制系統(tǒng)監(jiān)測到不需要內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的情況下，例如當(dāng)車輛在等待紅燈時處于怠速運(yùn)行情況下，系統(tǒng)將會自動關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行，需要的時候再通過驅(qū)動電機(jī)快速、短時間起動內(nèi)燃機(jī)，這樣的設(shè)計能夠進(jìn)一步降低車輛在怠速時的燃油消耗和尾

18、氣排放。29圖2-1-15 自動起停工作示意圖新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征30 4）能量利用率將更高）能量利用率將更高 傳統(tǒng)汽車的能量利用率很低。內(nèi)燃機(jī)從吸入燃油和空氣到輸出動力，需要經(jīng)過4個行程，真正能夠把燃油所產(chǎn)生的能量有35%用在驅(qū)動車輛上已經(jīng)算是非常高的了。 那么為什么這么低呢？白白消耗的能量在哪里呢？ 實際上內(nèi)燃機(jī)工作時，很大一部分被作為熱量消耗掉了，如圖2-1-16所示。例如需要對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行水冷，這部分熱能量就是不能被利用的。還有就是車輛制動時，有一部分能量被制動摩擦損耗掉，如果能保持車輛勻速前進(jìn)，不踩制動踏板，要比常踩制動踏板汽車油耗要低。圖2-1-16 內(nèi)燃

19、機(jī)汽車能量消耗主要方式新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征31 但是，新能源汽車中的純電動汽車因為取消了內(nèi)燃機(jī)，因此，可以降低如熱量散失、未完全燃燒等損失，其有效利用率超過了50%以上。此外，即使是混合動力汽車，由于通過電力系統(tǒng)的輔助來優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的工作，有些混合度較高的混合動力可以大部分時間都是純電力驅(qū)動，其能量利用率也有大幅的提高。 此外，新能源汽車有一個很重要的能量利用方式就是制動能量回收。如圖2-1-17所示，制動能量回收是指通過連接車輛驅(qū)動電機(jī)。在新能源汽車需要制動時，先給電機(jī)上加載負(fù)荷讓電機(jī)利用這個負(fù)荷來發(fā)電，逆向拖動使車輛制動的一種方式。制動能量回收可以有效降低因制動導(dǎo)致的摩擦能量消耗。新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征32圖2-1-17 制動能量回收路徑新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征新能源汽車類型與結(jié)構(gòu)特征33學(xué)習(xí)測試學(xué)習(xí)測試 1填空題填空題 （1）插電式混合動力汽車可以通過_獲取電能，電力輸出一般較高，占到45%左右。 （2）新能源汽車根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)獲取能源的方式，一是