新能源汽車分析

1、電能在汽車上的應(yīng)用電能在汽車上的應(yīng)用概述電動汽車蓄電池電動汽車燃料電池電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車管理系統(tǒng)概論電動汽車輔助動力電動汽車若干性能分析電動汽車電動汽車電動汽車電動汽車電動汽車雅閣混合動力車“雅閣混合動力車”引擎罩透視圖 概述 電動汽車的發(fā)展概況電動汽車與傳統(tǒng)汽車的主要區(qū)別電動汽車的類型電動汽車的總體結(jié)構(gòu)與工作原理電動汽車的發(fā)展概況初期孕育階段（17691859）電動汽車誕生電動汽車的黃金時代（18951915）電動汽車相對沉寂（19151960）電動汽車蓄勢待發(fā)（20世紀(jì)6070年代）電動汽車的發(fā)展概況1873年英國人Robert Davidson首次在馬車的基礎(chǔ)上制造出一輛電動三

2、輪車;它由鐵鋅電池（一次電池）提供電力，由電機(jī)驅(qū)動;它比內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車發(fā)明早13年。 電動汽車的發(fā)展概況進(jìn)入20世紀(jì)，電動汽車由于電池技術(shù)進(jìn)步緩慢，在性能、價格等方面都難以與燃油汽車競爭。1966年和1967年，美國通用（GM）、福特（Ford）等汽車公司分別開發(fā)了新型電動汽車，電動汽車進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展時期。電動汽車的發(fā)展概況上世紀(jì)90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動車的研究開發(fā)再次進(jìn)入一個活躍期。新材料、新技術(shù)的發(fā)展，為電動車的發(fā)展注入了新的活力。電動汽車的發(fā)展概況美國通用汽車公司于90年代初開發(fā)的EV1電動車，車身結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料制成，32塊鉛酸電池作為主能源，車體自重1000kg，

3、三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動。EV1的最高時速可達(dá)到128km/h，一次充電可以行駛144km，已成為90年代電動車的經(jīng)典之作。電動汽車的發(fā)展概況TOYOTA公司推出的5座城市用舒適型電汽車 電動汽車的發(fā)展概況我國研制的四座電動輕型客車我國研制的十六座輕型電動客車鉛酸電池的電動汽車 電動汽車的發(fā)展概況 電動汽車與傳統(tǒng)汽車的主要區(qū)別 汽車類別項(xiàng)目 內(nèi)燃機(jī)汽車 電動汽車 裝載能源 汽油、柴油 電能、燃料 儲能裝置燃料箱、儲氣瓶蓄電池、燃料箱 動力裝置內(nèi)燃機(jī) 電動機(jī) 傳動系離合器、變速器、萬向傳動裝置、驅(qū)動橋。 部件減少電動汽車的類型按用途分類：電動運(yùn)輸汽車（轎車、客車、貨車、牽引車）、特種用途車（娛樂、競賽）

4、按動力源分：純電動汽車、燃料電池電動汽 車、混合動力電動汽車。按傳動系分：傳統(tǒng)驅(qū)動式電動汽車、簡化傳統(tǒng)驅(qū)動式電動汽車、電動輪驅(qū)動式電動汽車。電動汽車的總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu):動力裝置,底盤,車身和電器設(shè)備.控制系統(tǒng)電機(jī)控制系統(tǒng)的原理電動汽車控制系統(tǒng)的基本功能就是實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的控制，對于不同的電機(jī)，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，它主要由電動機(jī)和減速器構(gòu)成，其主要功能是使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并將能量傳遞到車輪使車輛行駛。目前，電動汽車常用的驅(qū)動電機(jī)有：交流異步電動機(jī)，永磁無刷電機(jī)，直流永磁有刷電機(jī)，直流它勵電機(jī)，直流串勵電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)等。目前比較流行的電機(jī)有：交

5、流異步電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)和直流永磁有刷電動機(jī) 動力傳動系統(tǒng)動力傳動系統(tǒng)構(gòu)成:離合器后面擺放的是馬達(dá)和5速自動變速箱電動汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的品質(zhì)典型的驅(qū)動電機(jī)Z2系列直流電動機(jī)交流異步電動機(jī)永磁無刷電機(jī)交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)主要由逆變器和中央控制器等部分組成，其原理如下圖所示 永磁無刷電機(jī)控制器四種電驅(qū)動系統(tǒng)的性能比較 電機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速簡單，調(diào)速性能優(yōu)異控制器功率開關(guān)器件少調(diào)速系統(tǒng)不需要轉(zhuǎn)速或位置傳感器采用永磁結(jié)構(gòu)，節(jié)省勵磁功率，提高電機(jī)效率。 運(yùn)行時電刷和換向器之間的摩擦?xí)a(chǎn)生磨損和火花，需要定期維護(hù)。 最高轉(zhuǎn)速比較低，體積大，重量

6、重，價格貴 永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)無刷結(jié)構(gòu)，效率高運(yùn)行于高速，免維護(hù)調(diào)速控制較異步電機(jī)簡單運(yùn)行時電機(jī)溫度高到一定程度會導(dǎo)致永磁體退磁現(xiàn)象。 需要轉(zhuǎn)子位置傳感器弱磁調(diào)速比較困難 異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)適合于高速運(yùn)行，免維護(hù)控制復(fù)雜，控制器價格高，需要速度傳感器 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，適合于高速運(yùn)行調(diào)速控制容易電磁噪聲轉(zhuǎn)矩脈動電動汽車驅(qū)動電機(jī)優(yōu)化過程前輪驅(qū)動系統(tǒng)后輪驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車的蓄電池電池組是電動汽車的能源，電池性能的優(yōu)劣直接影響電動汽車的行駛性能，目前電動汽車廣泛應(yīng)用的電池有：鉛酸蓄電池，鎳氫蓄電池，鎳鎘蓄電池等。其中鎳氫蓄電池性能最優(yōu)，但價格昂貴；鉛酸蓄電池性能最差，但價格低廉，目前為

7、電動汽車廣泛應(yīng)用。電動汽車的蓄電池蓄電池的基本概念動力型鋰電池單體組 動力型鋰電池組蓄電池的主要性能和指標(biāo)容量 Q=It能量 W=QV比能量 W/M 或者 W/V循環(huán)使用壽命功率和比功率輸出效率=Id*Td/Ic*Tc自放電率=(Qa-Qb)/Qa*T充放電特性電動汽車蓄電池的分類鉛酸電池鎳鎘電池 鎳氫電池鈉硫電池鋅-空氣電池鋰電池電動汽車用動力鎳氫電池 鉛酸電池全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池2V1000AH優(yōu)點(diǎn):電能釋放耐力持久，從不間斷，抗過放電,使用壽命長.廣泛應(yīng)用于UPS系統(tǒng)、電信、電力、發(fā)電廠、變電站、通訊、航空、機(jī)場、太陽能系統(tǒng)、電動車、安防應(yīng)急系統(tǒng)等.密封式鉛酸蓄電池鉛酸電池電池的充電曲

8、線鎳鎘電池鎳鎘電池密封鎳鎘電池效率高、循環(huán)壽命長、能量密度大、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，并且不需要維護(hù)，因此在工業(yè)和消費(fèi)產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。蓄電池的五個主要參數(shù)為：電池的容量、標(biāo)稱電壓、內(nèi)阻、放電終止電壓和充電終止電壓放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)（1）負(fù)極反應(yīng) 2）正極反應(yīng) 鈉硫電池鈉硫電池是近期普遍看好的電動汽車電池.美國福特汽車公司的Minivan就是用鈉硫電池作為儲能動力源.鈉硫電池的陽極是350度的熔融鈉,陰極是熔融硫磺.鈉硫電池目前達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為:比能量 118w*h/kg, 153wh/L比功率 243W/kg, 315w/L.鈉硫電池的缺點(diǎn):價格昂貴,1KW*h高于1000美元;高

9、溫腐蝕嚴(yán)重,電池壽命短.鎳氫電池鎳氫電池的工作原理充電過程與充電方法隨著空間技術(shù)的發(fā)展，人們對電源的要求越來越高。70年代中期，美國研制成功了功率大、重量輕、壽命長、成本低的鎳氫電池，并且于1978年成功地將這種電池應(yīng)用在導(dǎo)航衛(wèi)星上，鎳氫電池與同體積鎳鎘電池相比，容量可提高一倍，而且沒有重金屬鎘帶來的污染問題。它的工作電壓與鎳鎘電池完全相同，工作壽命也大體相當(dāng)，但它具有良好的過充電和過放電性能。鋰電池充電過程如 所示。從一個階段進(jìn)入到另一個階段的準(zhǔn)確標(biāo)志如下：預(yù)充電階段(當(dāng)需要時)：如果Vbat3.0(1%，則設(shè)置Iout=10%；Ireg=65mA ；快速充電階段(恒定電流充電)：當(dāng)Vbat

10、=4.00+-1%V 時，設(shè)置Iout=Ireg=350mA；計時器控制充電階段(恒定電壓充電)：當(dāng)Ibat60mA 時，設(shè)置Vout=Vreg=4.23V(50 分鐘)以保證電池充分充電，但使充電電流小于30mA。充電在4 小時內(nèi)完成。考慮到最終用戶，設(shè)計中采用了LED 狀態(tài)指示燈，以提供有關(guān)充電序列狀態(tài)的信息。鋰電池充電過程:鋰電池充電過程鋰離子充電電池的電動汽車“藍(lán)瑟Evolution MIEV”。該車配備了24個電流容量95Ah、電壓14.8V的電池模塊。電池的能量密度為130Wh/kg。 車用電池性能比較在傳統(tǒng)汽車上，蓄電池用于起動供電、儲存多余電能、補(bǔ)充供電。在前景看好的電動汽車上

11、，蓄電池作為動力源是電動汽車的基本型式。如果不考慮電能的來源，電動汽車是目前唯一能達(dá)到零排放的機(jī)動車。蓄電池主要鎳鎘型、鉛酸型、鎳鋅型、鋰型、鈉鎳型、鈉硫型、鎳氫型等。目前，各型蓄電池程度不同地存在一些問題，即成本高、壽命短、比能量低、比功率小、體積和重量大、充電時間長。目前還沒有一種電池全面適合電動汽車，這使得蓄電池成為電動汽車發(fā)展和普及的瓶頸。必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題還有電機(jī)及其控制器、充電站、整車設(shè)計等。提示防蓄電池冬季怠工冬季車輛長時間不用，應(yīng)拆下蓄電池清潔蓄電池防止短路維護(hù)蓄電池要注意充電減少蓄電池致命傷及時排除蓄電池的故障，既利于行車也可延長蓄電池壽命燃料電池電動汽車電動汽車的燃料電

12、池燃料電池的發(fā)展和應(yīng)用情況燃料電池動力裝置的組成與工作原理燃料電池的類型燃料電池的優(yōu)點(diǎn)和問題燃料電池 燃料電池特點(diǎn) 效率高， 排氣清潔，對環(huán)境污染少。過載能力強(qiáng)構(gòu)造簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，容易實(shí)現(xiàn)模塊化。 噪聲小、振動少，對機(jī)械加工要求不高。燃料電池具有如下缺點(diǎn)： 價格高 貴金屬催化劑 燃料儲運(yùn)困難 功能密度小 燃料電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：燃料電池的比較 燃料電池燃料電池車的工作原理 燃料電池車的動力系統(tǒng)與混和動力車大體相似，主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成，其中輔助動力為燃料電池。在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，燃料電池動力系統(tǒng)不需要工作；

13、電池電量低于60時，燃料電池動力系統(tǒng)起動： 當(dāng)車輛能量需求較大時，燃料電池動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車輛能量需求較小時，燃料電池動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進(jìn)行充電。 燃料電池車工作原理奔馳發(fā)布以B級車為原型的燃料電池車燃料電池車“B-Cell”車內(nèi)配備兩個儲氣罐 “中國造”燃料電池游覽車首次投入試運(yùn)行 2005年2月11日，上海神力科技研制一輛綠色燃料電池游覽車開始上海市工業(yè)綜合開發(fā)區(qū)內(nèi)投入試運(yùn)行，這是我國自行研制的燃料電池車輛首次投入試運(yùn)行. 石油公司工作人員在美國舊金山市政廳廣場展示為燃料電池汽車加氫的裝置美國通用汽車公司的工程師在舊金山介紹一款燃料

14、電池汽車的動力單元混合動力電動汽車混合動力電動汽車東風(fēng)混合動力城市公交車（EQ6110HEV）,其驅(qū)動系統(tǒng)裝載康明斯電控柴油發(fā)動機(jī)，風(fēng)冷式開關(guān)磁阻電機(jī)和高性能鎳氫電池作為輔助動力，以并聯(lián)方式參與驅(qū)動。東風(fēng)混合動力轎車（EQ7200HEV）,其驅(qū)動系統(tǒng)裝載電控汽油機(jī)，以永磁同步ISG和驅(qū)動電機(jī)、高性能鎳氫電池作為輔助動力，以混聯(lián)方式參與驅(qū)動。TOYOTA公司推出的這一款混和動力汽車混合動力電動汽車在電動汽車上加入輔助動力單元。這個輔助動力單元實(shí)際上是一個動力發(fā)電機(jī)組或某種原動機(jī);原動機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等熱機(jī),這就構(gòu)成了目前所說的混合動力電動汽車;混合動力電動汽車按其能量耦合方式的不同可分為

15、：串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種方式?；旌蛣恿嚢l(fā)展背景經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展對汽車工業(yè)提出了高標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些要求中最重要的部分可以分為三類:混合動力電動汽車的工作原理 在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作； 電池電量低于60時，輔助動力系統(tǒng)起動： 當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進(jìn)行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機(jī)工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。 混合動力電動車的工作原理Tribute混合動力車的鎳氫充電電池XL-2電動汽車的動力

16、及控制裝置 混合動力車本田雅閣混合動力車 混合動力SUV前、后分別配備123kW和50kW的馬達(dá)，前馬達(dá)從配件到組裝全部由豐田自已完成。而后馬達(dá)的轉(zhuǎn)子（Rotor）及定子（Stator）將從日立制作所訂購，然后由豐田汽車進(jìn)行整機(jī)組裝。Tribute混合動力車的發(fā)動機(jī)Tribute混合動力車的發(fā)動機(jī)混合動力車前馬達(dá)混合動力車前馬達(dá) 混合動力車后馬達(dá) 混合動力后馬達(dá)“S級”奔馳配備的油電混合裝置 由2臺馬達(dá)與7檔自動變速器組成。在2004年的展示階段采用的是5檔自動變速器 電動汽車的輔助動力-超級電容以超級電容器為唯一能源的電動汽車的特點(diǎn)及存在的問題 ： 充電時間短，超級電容車一次充電時間只需要1

17、215min；循環(huán)使用壽命長，其充電循環(huán)次數(shù)可達(dá)50萬次； 適用溫度范圍寬，可以在低溫條件下使用，溫度范圍為-4050，超級電容車尤其適合在我國北方寒冷地區(qū)使用； 能量回收效率高，在需要頻繁制動的城市交通條件下，其能量回收率可達(dá)70%； 續(xù)駛里程短，超級電容器比能量低，導(dǎo)致超級電容電動公交車?yán)m(xù)駛里程較短，一般為2030km。 超級電容器電動公交車?yán)m(xù)駛里程短，跑不遠(yuǎn)，但充電速度快，可以彌補(bǔ)續(xù)駛里程短的缺陷。補(bǔ)救的方法是在城市交通線路的兩端建立充電站。超級電容組電動汽車管理系統(tǒng)概論能量管理系統(tǒng)是電動汽車的智能核心。一輛設(shè)計優(yōu)良的電動汽車，除了有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動性能、適當(dāng)?shù)哪芰吭?即電池)外，還應(yīng)該有一套維持電動車所