電動汽車課件

電動汽車汽車工程系課程簡介《電動汽車》是一門考察課理論學(xué)時36，實(shí)驗(yàn)學(xué)時4考試方式：大作業(yè)本章問題為什么要開展電動汽車？電動汽車有哪幾種？國家863方案中的“三縱、三橫〞分別指什么？第一章緒論1.121世紀(jì)汽車工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)1.2電動車輛1.3我國的電動車輛的研發(fā)情況1.4道路工況模擬1.121世紀(jì)汽車工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)能源短缺環(huán)境保護(hù)1.1.1能源短缺

目前世界范圍內(nèi)使用的主要能源有：石油、煤、核能、水能、風(fēng)能、潮汐、太陽能、人工合成燃料以及可再生能源等。1.石油使用率高，例如在航空、鐵路、汽運(yùn)、冶金、國防、化工等方面。按目前石油消耗水平，全球石油儲藏?fù)?jù)預(yù)測可以維持60-100年。而其自身再生周期長，造成了石油匱乏的局面，世界范圍內(nèi)因搶奪石油而引發(fā)的戰(zhàn)爭也在逐日遞增。2.人工合成材料：天然氣、氫氣、甲醇等。是可以直接作為發(fā)動機(jī)的原料。3.其他能源：煤、核能、水能、風(fēng)能、潮汐、太陽能、等。都需要先轉(zhuǎn)化為電能，從而加以利用或再轉(zhuǎn)化。1.1.2環(huán)境保護(hù)

二氧化碳〔CO2〕→溫室效應(yīng)一氧化碳〔CO〕→損害精神系統(tǒng)，引發(fā)“煤氣中毒〞氮氧化物〔NOx〕→刺激呼吸系統(tǒng)，形成酸雨碳?xì)浠衔铩睭C〕→刺激視覺和聽力，產(chǎn)生癌變二氧化硫〔SO2〕→刺激呼吸系統(tǒng)，形成酸雨光化學(xué)煙霧→刺激眼睛和粘膜、引發(fā)頭痛、呼吸障礙等鉛微粒〔Pb〕→〔鉛是有毒金屬〕損害精神系統(tǒng)，引發(fā)鉛中毒碳微粒〔C〕→多由柴油汽車排出，刺激呼吸系統(tǒng)噪音光化學(xué)煙霧定義氮氧化物和碳?xì)浠衔?HC)在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈的太陽紫外線照射后發(fā)生光化學(xué)反響而產(chǎn)生二次污染物，這種又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。

鉛微粒在汽車內(nèi)添加鉛的化合物，能夠改善汽油的品質(zhì)，提高汽油的“辛烷值〞，增加汽油的抗爆性能。辛烷值：衡量汽油在氣汽缸內(nèi)抗爆震燃燒能力的一種數(shù)字指標(biāo)，其值高表示抗爆性好。

噪音汽車噪音的主要來源有：發(fā)動機(jī)工作中產(chǎn)生的噪音排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音汽笛噪音1.2電動車輛

電動車輛的種類各國電動汽車的進(jìn)展情況1.電動車輛的種類廣義上分為：外供電源式，自攜電源式自攜電源式電動車輛分：EV、蓄電池電動汽車〔純電動汽車〕FCEV、燃料電池汽車HEV、混合動力電動汽車〔復(fù)合動力電動汽車〕混合動力電動汽車指由兩種和兩種以上的儲能器、能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動能源，至少有一種提供電能的車輛。4.氫發(fā)動機(jī)汽車EV優(yōu)點(diǎn)：零污染，噪音小，特性穩(wěn)定，易于控制，可實(shí)現(xiàn)再生制動，無復(fù)雜轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。缺點(diǎn)：比功率低，比能量低，充電時間長，蓄電池組體積大，續(xù)駛里程低。EV

EV-1FCHV

優(yōu)點(diǎn)：比功率較大，比能量較大，能量轉(zhuǎn)換效率高，體積小。循環(huán)壽命長。缺點(diǎn)：氫燃料的制取、儲存和運(yùn)輸困難。FCEV

-----豐田FCHV-adv混合動力系統(tǒng)由燃料電池和鎳氫蓄電池組成.采用燃料電池組的功率為90kW，鎳氫蓄電池的輸出功率為21kW.HEV

優(yōu)點(diǎn)：油耗，噪音，污染、較傳統(tǒng)燃料汽車低缺點(diǎn)：依然消耗石油，有污染。HEV

通用雪佛蘭VOLT已上市的小型混合動力汽車200620042002200036V216V273.6V201.6V346V300VGMCSierraDodgeRamToyotaCrownToyotaAlphardNissanTinoLexusRX400hToyotaPriusHondaInsightHondaCivicFordEscapeSaturnVueToyotaPrius2007GM800UtilitiesHondaAccord電池電壓(V)氫發(fā)動機(jī)汽車1.3我國的電動車輛的研發(fā)情況電動汽車的三縱開展電動汽車的三橫開展電動汽車的三縱開展燃料電池汽車，純電動汽車，混合動力汽車目標(biāo)：表1-2電動汽車的三橫開展動力控制系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，電池及其管理系統(tǒng)1.4道路工況模擬參看圖1-5第二章電動車輛2.1概論2.2純電動車2.3燃料電池電動車2.3混合動力電動車2.1概述2.1.1電動汽車的類型1.多電源電力混合驅(qū)動模式2.多動力源動力混合驅(qū)動模式1.多電源電力混合驅(qū)動模式EV和FCEV的區(qū)別2.多動力源動力混合驅(qū)動模式HEV與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)不同電動汽車產(chǎn)業(yè)化國家電動汽車產(chǎn)業(yè)化情況河南電動汽車產(chǎn)業(yè)化情況電動汽車標(biāo)準(zhǔn)制定情況長城歐拉純電動轎車眾泰純電動轎車日產(chǎn)NUVU純電動轎車豐田FT-EV純電動轎車雪佛蘭VOLT純電動轎車奇瑞A5混合動力車上海群眾途安混合動力車純電動汽車—三菱MIEV

一汽混合動力車長安混合動力車比亞迪F6DM2奔馳S400混合動力車豐田FCHV-adv豐田Hi-CT4途銳混合動力車凱迪拉克雷德HYbrid燃料電池大巴一汽混合動力大巴雷天純電動大巴東風(fēng)混合動力大巴純電動旅游客車超級電容客車南京依維柯純電動輕客國家電動汽車產(chǎn)業(yè)化情況“十城千輛〞方案城市名單財(cái)政部聯(lián)合科技部推行的“十城千輛〞節(jié)能和新能源車方案，準(zhǔn)備用3至4年時間，每年開展10個城市，每個城市推出不少于1000輛新能源汽車開展示范運(yùn)行。一年后的今天，參與“十城千輛〞方案的城市名單已經(jīng)增至13個，分別為：北京、上海、、長春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明和南昌.補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)2023年2月份財(cái)政部和科技部聯(lián)合發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行方法》，被納入《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型目錄》中的車型將按以下標(biāo)準(zhǔn)享受財(cái)政補(bǔ)貼：對乘用車和輕型商用車，混合動力汽車根據(jù)混合程度和燃油經(jīng)濟(jì)性分為5檔，最高每輛補(bǔ)貼5萬元；純電動汽車每輛補(bǔ)貼6萬元；燃料電池汽車每輛補(bǔ)貼25萬元；長度10米以上的城市公交客車、混合動力客車每輛補(bǔ)貼5萬-42萬元，純電動和燃料電池客車每輛分別補(bǔ)貼50萬元和60萬元。參與示范的13個城市的地方財(cái)政也要安排配套資金，對節(jié)能與新能源汽車購置、配套設(shè)施建設(shè)及維護(hù)保養(yǎng)等相關(guān)支出給予適當(dāng)補(bǔ)助。列入十城千輛工程推薦目錄的車型截至目前，工業(yè)和信息化部公布了兩批《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型目錄》，涉及24種車型。第一批推薦車型于2023年8月確定的第一批節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型共有4款商用車、1款乘用車共5款車型入選，分別為：南京汽車集團(tuán)生產(chǎn)的依維柯純電動效勞車〔產(chǎn)品型號：NJ5056XFWD〕；安徽江淮汽車股份生產(chǎn)的江淮純電動電力工程車〔產(chǎn)品型號：HFC5040XGCEVR〕；湖南江南汽車制造生產(chǎn)的眾泰電動輕型客車〔產(chǎn)品型號：JNJ6400EVL〕；江西江鈴汽車集團(tuán)改裝車生產(chǎn)的江鈴全順純電動效勞車〔產(chǎn)品型號：JX5041XEV-LI〕；比亞迪汽車生產(chǎn)的比亞迪混合動力轎車〔產(chǎn)品型號：QCJ7100ADM〕。

第二批推薦車型

于2023年9月確定的第二批節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型共有19種。北京北京：率先到達(dá)千輛規(guī)模，作為首都，北京在新能源示范運(yùn)行方面走在其他城市前面。北京市政府在新能源汽車采購方面給予了政策性資金傾斜，2023年用于純電動汽車、混合動力汽車的市場財(cái)政經(jīng)費(fèi)達(dá)5.5億元，已全部撥付到位。2023年，北京交付使用新能源汽車1000輛。

上海上海：新能源公交線達(dá)30多條，上海以2023年世博會為契機(jī)，圍繞“世博園區(qū)零排放，周邊低排放〞的目標(biāo)，推廣使用新能源汽車。2023年，上海已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營的新能源汽車公交線路有30多條。2023年，上海新能源汽車示范運(yùn)行規(guī)模將已經(jīng)超過1000輛。

杭州杭州：上路運(yùn)營新能源汽車近300輛杭州示范推廣試點(diǎn)起步早、根底好。政府大力支持，民營企業(yè)積極性高，投入大。2023年，已上路運(yùn)營的新能源汽車近300輛。根據(jù)杭州市的規(guī)劃，到2023年將到達(dá)3000輛以上的新能源汽車應(yīng)用規(guī)模。

深圳深圳：投入101輛混合動力公交車。2023年，深圳已經(jīng)投入使用了101輛混合動力公交車。根據(jù)《深圳市節(jié)能與新能源汽車示范推廣實(shí)施方案》，到2023年，深圳全市公交、公務(wù)、私家車三個重點(diǎn)領(lǐng)域，將累計(jì)示范推廣各類新能源汽車2.4萬輛。為推廣新能源汽車，深圳市政府投入20億元以上，并將家用車納入了示范推廣方案，每輛補(bǔ)貼5萬元。大連大連：投入77輛新能源公交車。2023年，大連市已投入使用92輛混合動力公交車和15輛純電動客車。根據(jù)方案，到2023年，大連將實(shí)現(xiàn)超過2400輛。

長春長春：主推一汽混合動力客車。在2023年初，長春已有100輛氣電混合動力公交車投放在人民大街6路公交線上。2023年以前，長春市將有1000輛新能源公交車上線運(yùn)營。

長株潭長株潭：聯(lián)動推廣新能源汽車。2023年—2023年，在湖南長沙、株洲、湘潭的城市公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)、郵政、電力等公共效勞領(lǐng)域，將推廣混合動力公交車2000輛，混合動力出租車1200輛，混合動力專用車輛和旅游觀光車輛800輛，合計(jì)4000輛。重慶重慶：新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立。重慶方案在2023年底前推廣示范1150輛，具體組成簡稱“3721〞。3即公務(wù)車推廣300輛；7即出租車推廣700輛；2即示范運(yùn)行公交線路2條，示范推廣公交車50輛；1即私家車100輛，組建1個重慶新能源汽車產(chǎn)業(yè)化基地。

武漢武漢：400輛混合動力公交車上路

2023年底，武漢有1000輛混合動力公交車上路運(yùn)營。合肥合肥：電動公交車充電站初步建成。2023年12月28日，30輛純電動公交車在合肥下線，投入18路公交線路運(yùn)營。目前，合肥市電動汽車充電站已初步建成，充電站設(shè)計(jì)供電容量1260千瓦時，設(shè)置20個充電臺位，可實(shí)現(xiàn)對20輛電動公交車同時充電。河南電動汽車產(chǎn)業(yè)化情況河南省政府出臺10項(xiàng)電動汽車方案2023年11月12日，河南省電動汽車產(chǎn)業(yè)開展會提出，2023年-2023年兩年，河南省已近在電動汽車產(chǎn)業(yè)方面實(shí)施10項(xiàng)方案，包括在鄭州市區(qū)再開2條混合電動汽車公交示范線路、推出中原城市群城際公交電動汽車示范線路、在省內(nèi)3家5A級旅游景區(qū)開展電動汽車示范運(yùn)營等。

10項(xiàng)行動方案分別是：1、鄭州在現(xiàn)有的K6、215兩條線路混合動力客車示范運(yùn)行、34路純電動客車進(jìn)行封閉性實(shí)驗(yàn)根底上，再開辟2條混合電動汽車公交示范線路，2023年下半年開通投入30臺車輛。2、在新鄉(xiāng)市推廣電動汽車示范運(yùn)營，范圍包括城市公交、出租車和民用電動汽車等，由鄭州海馬提供小轎車100臺，宇通客車和少林客車投入15臺，2023年下半年已經(jīng)投入運(yùn)行。同時，2023年9月新能集團(tuán)成立，標(biāo)志著新鄉(xiāng)市開始買入電動汽車生產(chǎn)行列。3、以鄭州為中心，以鄭開、鄭新城際公交電動化為重點(diǎn)，推出中原城市群城際公交電動汽車示范線路。今明兩年先開通2條試運(yùn)行，方案投入電動客車20臺。4、在少林寺、云臺山、龍門石窟3家5A級景區(qū)開展電動汽車示范運(yùn)營；在鄭州、洛陽高新技術(shù)開發(fā)區(qū)和鄭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)區(qū)內(nèi)開展封閉運(yùn)營。5、分別以鄭州日產(chǎn)、宇通客車、海馬鄭州公司為依托，推動有實(shí)力關(guān)鍵零部件生產(chǎn)企業(yè)加盟，分別建立商用純電動、混合動力、微型純電動汽車產(chǎn)業(yè)化實(shí)體平臺。6、推動鄭州、新鄉(xiāng)進(jìn)入國家第二批“十城千輛〞試點(diǎn)城市。鄭州、新鄉(xiāng)市政府按國家有關(guān)部門要求上報材料、開展申報。7、以省政府《關(guān)于加快電動汽車產(chǎn)業(yè)開展的意見》為依據(jù)，2023年年底前完成征求意見稿，2023年初已編制完成《河南省電動汽車產(chǎn)業(yè)開展規(guī)劃》。8、在開封、商丘、鶴壁、南陽、許昌、三門峽等，選擇具有一定生產(chǎn)技術(shù)條件和能力的企業(yè)，研制、標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)微型、超微型電動汽車。2023年年底前完成根本情況調(diào)研。目標(biāo)2023年全省推廣電動汽車四項(xiàng)電動汽車國家標(biāo)準(zhǔn)通過審查2023年4月28日，《電動汽車傳導(dǎo)式充電接口》、《電動汽車充電站通用要求》、《電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通訊協(xié)議》、《輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗(yàn)方法》四項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，通過全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會電動車輛分技術(shù)委員會審查。上述標(biāo)準(zhǔn)的制定，為建立健全中國新能源汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)一步推進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)開展奠定了根底。2.2EV2.2.1EV類型我國和國外的EV內(nèi)燃機(jī)汽車動力系統(tǒng)特點(diǎn)電動汽車動力系統(tǒng)特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)車與蓄電池電動汽車的差異表達(dá)在以下三個方面：1控制系統(tǒng)電動汽車控制系統(tǒng)的根本功能就是實(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。2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)，開關(guān)磁阻電機(jī)等。目前比較流行的電機(jī)有：交流異步電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)和直流永磁有刷電動機(jī)。3電池組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，鋰離子電池等。其中鋰離子電池性能最優(yōu)，但價格昂貴；鉛酸蓄電池性能最差，但價格低廉，目前仍為電動客車廣泛應(yīng)用。EV的類型第一種分類方法根據(jù)動力〔傳輸〕系統(tǒng)組件的多少和布置形式分類第二種分類方法根據(jù)動力驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分類第三種分類方法根據(jù)蓄電池種類分類根據(jù)動力系統(tǒng)組件的多少和布置形式分類常規(guī)型EV無變速器型EV無差速器型EV電動輪型EV常規(guī)型EV無變速器型EV無差速器型EV電動輪型EV根據(jù)動力驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分類直流電動機(jī)驅(qū)動的電動汽車交流電動機(jī)驅(qū)動的電動汽車雙電動機(jī)驅(qū)動的電動汽車〔電動輪電動汽車〕根據(jù)蓄電池種類分類鉛酸蓄電池電動汽車鎳氫蓄電池電動汽車鋰離子蓄電池電動汽車電動汽車用蓄電池的主要性能指標(biāo)能量密度比功率比能量功率密度可靠性壽命

價格電動汽車可能采用的蓄電池概況續(xù)表我國與國外的EV2.3燃料電池電動車輛2.3.1FCEV與傳動內(nèi)燃機(jī)車的區(qū)別2.3.2FCEV的類型2.3.3燃料電池的工作原理2.3.4國內(nèi)外FCEV的開展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車〔FCEV〕

采用燃料電池作電源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車即FuelCellElectricVehicle(FCEV)。其動力源是用燃料電池發(fā)動機(jī)-電動機(jī)系統(tǒng)。燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)是FCEV的核心局部，不同燃料作為動力源，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成是有差異的。目前，多以壓縮氫氣或液化氫氣及作為根本燃料。2.3.1FCEV與傳動內(nèi)燃機(jī)車的區(qū)別燃料電池汽車的根本構(gòu)造實(shí)例：豐田FCX系列

圖一圖二圖三圖四

2.3.2FCEV的類型

1)以氫氣直接為燃料的FCEV

2〕以甲醇或汽油等經(jīng)過改質(zhì)的產(chǎn)生氫氣為燃料的FCEV

以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)氫氣儲存罐氫氣壓力調(diào)節(jié)器熱交換器氫氣循環(huán)泵5冷凝器、汽水別離器水箱水泵空氣壓縮機(jī)空氣加濕、去離子過濾器燃料電池組11電源開關(guān)12DC/DC轉(zhuǎn)換器13逆變器驅(qū)動電機(jī)以甲醇為燃料的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)甲醇儲存罐重整器帶燃燒氣H凈化器氫氣凈化泵2.3.3燃料電池的工作原理燃料電池的根本結(jié)構(gòu)

通用Hy-wire

氫動三號由200塊相互串聯(lián)在一起的燃料電池塊組成的電池組產(chǎn)生電力，通過68升的氫氣儲存罐向燃料電池組提供氫氣。電池組所產(chǎn)生的電能輸入電動機(jī)后，通過功率為60千瓦/82馬力三相異步電機(jī)驅(qū)動車輛行駛，并幾乎不產(chǎn)生任何噪音。氫儲存罐分為兩種，一種罐內(nèi)儲存的是溫度為-253°C的液態(tài)氫，另一種罐內(nèi)儲存的是承受最高壓力可達(dá)700Pa的高壓氫氣。一次充氣行駛里程分別可達(dá)400公里和270公里。

2.3.4國內(nèi)外FCEV的開展現(xiàn)狀通用Hy-wire氫動三號的電池組燃料電池電動汽車總結(jié)燃料電池電動汽車的種類燃料電池電動轎車的平安系統(tǒng)燃料電池電動汽車的工作模式燃料電池電動汽車的性能燃料電池電動汽車應(yīng)用中存在的主要問題燃料電池電動汽車的種類

三種分類方法根據(jù)儲能設(shè)備分類根據(jù)燃料特點(diǎn)分類根據(jù)燃料氫的儲存方式分類根據(jù)儲能設(shè)備分類純?nèi)剂想姵仄噺?fù)合式燃料電池汽車根據(jù)燃料特點(diǎn)分類直接燃料電池汽車重整燃料電池汽車根據(jù)燃料氫的儲存方式分類壓縮氫燃料電池汽車液氫燃料電池汽車合金〔碳納米管〕吸附氫燃料電池汽車燃料電池電動轎車的平安系統(tǒng)FCEV的氫氣監(jiān)測系統(tǒng)FCEV的撞車保護(hù)裝置FCEV的撞車保護(hù)裝置燃料電池電動汽車的工作模式燃料電池模式蓄電池模式蓄電池+燃料電池模式能量回饋模式燃料電池電動汽車的性能汽車的性能指標(biāo)動力性、油耗、制動性能、通過性、操控穩(wěn)定性、平順性、可靠性、噪音等級等FCEV關(guān)注指標(biāo)續(xù)駛里程、最高速度、輸出功率、最大轉(zhuǎn)矩最高功率、燃料儲存方式、儲能裝置等燃料電池電動汽車應(yīng)用中存在的主要問題FCEV根本性能有待提高制造本錢過高燃料供給體系的建成尚需要時間氫氣的有效制取與儲存2.4混合動力電動車輛定義和根本原理混合動力電動汽車的種類及主要組成混合動力電動汽車的工作過程典型混合動力系統(tǒng)簡介混和動力車的定義混合動力汽車的根本原理混合動力電動汽車的種類及主要組成HEV分類串聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車HEV分類根據(jù)混合動力電動汽車驅(qū)動橋的多少分〔單驅(qū)動橋式，雙驅(qū)動橋式〕根據(jù)HEV動力系統(tǒng)特點(diǎn)分〔SHEV,PHEV,PSHEV〕根據(jù)電動機(jī)所起的作用分〔起動電機(jī)式，驅(qū)動電機(jī)式〕串聯(lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)組成局部工作原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)串聯(lián)式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。

并聯(lián)式混合動力電動汽車定義工作原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)混聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式(fuelcell)混聯(lián)式單軸驅(qū)動混聯(lián)式雙軸驅(qū)動混合動力電動汽車的工作過程單軸驅(qū)動的混合動力汽車的工作過程雙軸驅(qū)動的混合動力汽車的工作過程單軸驅(qū)動的混合動力汽車的工作過程ＴＨＳ系統(tǒng)雙軸驅(qū)動的混合動力汽車的工作過程典型混合動力系統(tǒng)簡介豐田汽車公司的Prius〔THS〕日本富士重工業(yè)公司的SHEV

影子RST-V混合動力偵察車THS車低油耗的3個原因Prius發(fā)動機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)豐田汽車公司的Prius〔THS〕THS車低油耗的三個原因THS采用的發(fā)動機(jī)有效熱效率高于TVTHS發(fā)動機(jī)不在高油耗的低功率工況區(qū)域工作ＨＶ采取了能量回收系統(tǒng)Cd值=0.26卓越的空氣動力特性采用輕型化設(shè)計(jì)，與以往相比，車輛整體重量約減輕140kg。Prius發(fā)動機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)最高轉(zhuǎn)速規(guī)定在4000r/min-減少摩擦VVT-i可變氣門定時系統(tǒng)-發(fā)動機(jī)高效率工作高膨脹比循環(huán)-燃燒能量有效利用日本富士重工業(yè)公司的SHEV

影子RST-V混合動力偵察車動力局部優(yōu)勢節(jié)油噪音小，熱特征不明顯備用電源結(jié)構(gòu)優(yōu)勢無機(jī)械傳動裝置雙系統(tǒng)保障裝配空氣彈簧混合動力汽車—HondaCivic輕度混合動力汽車-別克君越ECO—Hybrid、雪佛蘭Malibu輕混的實(shí)質(zhì)：在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)根底上，替換更大功率的起動機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉后，可以依靠這臺起動電機(jī)快速將發(fā)動機(jī)拉到較高轉(zhuǎn)速下重新啟動發(fā)動機(jī)，這樣可以令內(nèi)燃機(jī)的起動更有效及節(jié)省汽油，同時這種車輛可以在減速、短時停車時關(guān)閉發(fā)動機(jī)以節(jié)省燃油。紅色局部為發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，綠色局部為發(fā)動機(jī)斷油狀態(tài)，黃色局部為電動機(jī)介入工作局部。在實(shí)際行駛中，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)占絕大多數(shù)運(yùn)行時間，電動機(jī)僅在起步，加速等狀態(tài)時短暫介入。輕混動力汽車的工作過程：本章重點(diǎn)傳統(tǒng)汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、混合動力電動汽車之間的區(qū)別和聯(lián)系？純電動汽車、燃料電池電動汽車、混合動力電動汽車的各個動力系統(tǒng)布局方式有哪些？在不同布局方式下是怎樣工作的？電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)動力蓄電池組(2)超級電容器(3)燃料電池發(fā)動機(jī)(4)電流變換器(5)電機(jī)及其控制系統(tǒng)第3章電動車輛共性關(guān)鍵技術(shù)裝備動力蓄電池組目前已在電動汽車上應(yīng)用的動力蓄電池主要包括：閥控鉛酸電池〔VRLA〕、鎳-鎘電池〔Ni-Cd〕、鎳-鋅電池〔Ni-Zn〕、鎳氫電池〔Ni-H〕、鋅空氣電池〔Zn/Air〕、鋁空氣電池、鈉硫電池、鈉鎳氯化物電池〔Na-NiCl2〕、鋰聚合物電池〔Li-Polymer〕和鋰離子電池。超級電容器在電動汽車或混合動力汽車停車時，超級電容器由外接電源充電，充電時電容器積聚大量的電荷。然后在車輛行駛時，其釋放電能來驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)。在這個過程中沒有熱和化學(xué)反響，不存在對周邊環(huán)境的污染，也沒有任何噪聲，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，是一種更加理想的儲能器。電機(jī)及其控制系統(tǒng)電動汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)目前主要有3種類型：〔1〕異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)——由于轉(zhuǎn)子十分鞏固，適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)?！?〕永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)——由于運(yùn)行效率高，控制相對容易而被廣泛應(yīng)用。〔3〕開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)——具有一些很有特色的優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、鞏固、免維護(hù)，起動及低速時轉(zhuǎn)矩大電流小，高速恒功率區(qū)范圍寬、性能好，使系統(tǒng)總調(diào)速范圍寬，在寬廣的轉(zhuǎn)速及功率范圍內(nèi)均有高效率〔在汽車運(yùn)行工況下的總體效率高〕3.1電動汽車動力蓄電池電池的分類化學(xué)電池的組成及分類電池的工作原理電池主要性能指標(biāo)電動汽車用理想能源應(yīng)該是:有持續(xù)穩(wěn)定的大電流放電,能夠保證汽車保持一定的行駛速度;有短暫大電流放電能力,保證汽車在加速、上坡時有足夠的動力；能一次性提供足夠的能源，保證汽車有一定的行駛里程。電池的分類：物理電池：利用物理原理制成的電池。如太陽能電池、核能電池、溫差電池等；生物電池：利用生物酶、微生物或葉綠素做成的電池。如微生物電池、生物太陽能電池；化學(xué)電池：是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。化學(xué)電池的組成及分類化學(xué)電池的組成：電極〔正極、負(fù)極〕、電解質(zhì)、隔膜、容器〔外殼〕四局部。電極活性物質(zhì)+電骨架〔活性物質(zhì)是能夠通過化學(xué)變化釋放出電能的物質(zhì)。〕電解質(zhì)傳遞帶電離子隔膜防止短路外殼保護(hù)組件分類電池主要性能指標(biāo)開路電壓電池的內(nèi)阻電池的工作電壓、終止電壓和放電曲線電池容量能量功率壽命本錢3.1.1鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池的構(gòu)造蓄電池的容量及其影響因素鉛酸蓄電池的特性及充放電特性鉛酸蓄電池的使用與維護(hù)鉛酸蓄電池的工作原理工作原理：鉛酸蓄電池中的活性物質(zhì)進(jìn)行的可逆化學(xué)變化充放電化學(xué)反響方程式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電時：生成硫酸鉛，硫酸含量減少，電解液變稀，電壓降低充電時：硫酸鉛分解，硫酸含量增加，電解液變濃，電壓升高鉛酸蓄電池的構(gòu)造極板結(jié)構(gòu)單體蓄電池

是由正負(fù)極板和將他們分開的隔板組成。蓄電池的容量及其影響因素蓄電池容量的定義蓄電池容量的影響因素蓄電池的容量定義：蓄電池在一定放電條件下所能放出的電量稱為蓄電池的容量。它等于放電電流I與放電時間T的乘積。Ct=IT

它表示了蓄電池的供電能力。蓄電池容量的影響因素容量與極板結(jié)構(gòu)、放電電流、溫度及電解液的密度等因素有關(guān)。極板機(jī)構(gòu)的影響參加電化學(xué)反響的活性物質(zhì)越多，容量越大。改進(jìn)方法：再不改變體積大小的根底上采用薄形極板，增加極板片數(shù)。放電電流的影響放電電流-消耗H2SO4–生成PbSO4–電解液密度–端電壓–參加反響的活性物質(zhì)–電池容量SOC與放電電流的關(guān)系解決方法：防止長時間大電流放電電解液溫度的影響電解液溫度-粘度–電池容量電解液密度的影響密度過低，離子數(shù)量少，導(dǎo)致容量下降密度過高，粘度過大，滲透能力降低，內(nèi)阻增大，極板硫化，容量下降鉛酸蓄電池的特性及充放電特性鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓鉛酸蓄電池的放電特性鉛酸蓄電池的充電特性鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓與其電解液的濃度成正比放電特性〔恒流放電〕

A-B〔放電開始〕極板內(nèi)硫酸減少-極板外硫酸緩慢向活性物質(zhì)外表擴(kuò)散-導(dǎo)致端電壓下降B-C極板外硫酸補(bǔ)充-導(dǎo)致端電壓下降平穩(wěn)C-D〔繼續(xù)放電〕整體硫酸較少-導(dǎo)致端電壓再次下降D—〔放電的末端〕產(chǎn)生PbSO4〔不良導(dǎo)體〕-活性物質(zhì)空隙率降低-內(nèi)阻增大-端電壓急速下降不穩(wěn)定電流放電特性大電流由于消耗硫酸速度加快，所以B-C段斜率加大，放電時間縮短。小電流

與大電流特征相反，放電時間延長。充電特性〔一〕A-B〔充電開始〕極板內(nèi)PbSO4轉(zhuǎn)換為Pb和硫酸－由于空隙率增大－內(nèi)阻減少－導(dǎo)致端電壓上升B-C極板內(nèi)硫酸平穩(wěn)增加-端電壓平穩(wěn)上升C-D〔充電到９０％〕反響的極化增加-端電壓明顯上升D—進(jìn)行水的電解〔能量損耗〕－端電壓到達(dá)平衡充電特性〔二〕蓄電池端電壓隨電流的強(qiáng)度變化。充電電流大，端電壓大，反之亦然。注意：較大的電流可以加快充電速度，但能量損失也大，在充電終期大局部的電能用于產(chǎn)生熱量和分解水。鉛酸蓄電池的使用與維護(hù)初充電新蓄電池和新修復(fù)的蓄電池。以恢復(fù)蓄電池在存放期間極板上局部活性物質(zhì)緩慢硫化和自放電而失去的電量。電池在使用過程中的充電方法正常充電、快速充電、恒壓充電鉛酸蓄電池的維護(hù)〔1〕保持蓄電池外表清潔〔2〕使電池始終保持充滿狀態(tài)。充電缺乏不使用。完全放電后，確保24內(nèi)充電。〔3〕定期檢查電池電解液液面高度鎳氫及鎳金屬氫化物電池反響成份：正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫或氫合金制成的一種堿性蓄電池。鎳氫電池優(yōu)點(diǎn)：比能量較高、壽命長、耐過充放性能好。缺點(diǎn)：需用較重耐壓容器、自放電較大，本錢高。鎳金屬氫化物優(yōu)點(diǎn)：能量密度高，壽命長、可快速充放電、低溫性能好、耐過放電能力強(qiáng)、無毒、無記憶效應(yīng)。3.1.3鎳鎘及鎳鋅電池反響成份：鎳鎘電池正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反響，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。鎳鎘電池優(yōu)點(diǎn)：壽命長、維護(hù)方便缺點(diǎn)：污染嚴(yán)重、開路電壓低鎳鋅電池優(yōu)點(diǎn)：比能量、能量密度高、低溫放電性好、價格低缺點(diǎn)：壽命一般3.1.4鈉硫電池和鈉氯化鎳電池反響成份：金屬鈉作為負(fù)極活性物質(zhì)，溶化的硫作為正極活性物質(zhì)，以三氧化鋁和少量氧化鈉形成陶瓷固態(tài)電解質(zhì)。鈉硫電池缺點(diǎn)：平安性低鈉氯化鎳優(yōu)點(diǎn)：能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高、開路電壓高、工作范圍寬〔溫度〕、無自放電、平安性高于鈉硫電池3.1.5二次鋰電池一、金屬鋰蓄電池二、鋰離子電池三、鋰聚合物電池一、金屬鋰蓄電池優(yōu)點(diǎn)：高工作電壓、高比能量、高倍率放電、再充電能力好、鋰負(fù)極制作簡單、工作溫度較寬缺點(diǎn)：壽命短。平安性差二、鋰離子電池1、鋰離子電池的特點(diǎn)2、鋰離子電池的負(fù)極材料-碳材料3、鋰離子電池正極材料-鈷酸鋰〔鎳、錳〕4、鋰離子電池的電解質(zhì)-含有鋰鹽的凝膠聚合物5、鋰離子電池的工作原理6、對電動道路車輛用鋰離子蓄電池的規(guī)定1、鋰離子電池的特點(diǎn)能量密度高端電壓高無污染壽命長負(fù)載能力大平安性好三、鋰聚合物電池1、鋰聚合物電池的工作原理2、鋰聚合物電池的結(jié)構(gòu)3、鋰聚合物電池的技術(shù)性能4、鋰聚合物電池的特點(diǎn)4、鋰聚合物電池的特點(diǎn)自身特點(diǎn)：能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高平安性和低本錢等多種明顯優(yōu)勢，是一種新型電池。在形狀上，鋰聚合物電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。該類電池可以到達(dá)的最小厚度可達(dá)0.5mm。

相對于鋰離子電池，鋰聚合物電池的特點(diǎn)如下：

1.無電池漏液問題,其電池內(nèi)部不含液態(tài)電解液,使用膠態(tài)的固體。

2.可制成薄型電池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。

3.電池可設(shè)計(jì)成多種形狀。

4.電池可彎曲變形：高分子電池最大可彎曲90°左右。

5.可制成單顆高電壓：液態(tài)電解質(zhì)的電池僅能以數(shù)顆電池串聯(lián)得到高電壓,而高分子電池由于本身無液體，可在單顆內(nèi)做成多層組合來到達(dá)高電壓。

6.容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍。3.1.6空氣電池一、鋅空氣電池二、鋁空氣電池一、鋅空氣電池1、鋅空氣電池的工作原理2、鋅空氣電池的構(gòu)造3、鋅空氣電池的放電特性-大電流持續(xù)放電性4、鋅空氣電池的特點(diǎn)5、各國鋅空氣電池開發(fā)情況6、對電動道路車輛用鋅空氣蓄電池的規(guī)定1、鋅空氣電池的工作原理

2、鋅空氣電池的構(gòu)造

組成：鋅為負(fù)極、氧為正極、氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)。工作原理：氧化復(fù)原反響特點(diǎn)：充電緩慢4、鋅空氣電池的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：比能量大、性能穩(wěn)定、平安、機(jī)械充電模式，縮短了充電時間。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電池效率低、空氣極和管理難度大、比功率低。鋁空氣電池1、鋁空氣電池的工作原理2、鋁空氣電池的特點(diǎn)

比能量高、機(jī)械充電模式、質(zhì)量輕、無毒、可循環(huán)使用3.2超級電容器一、超級電容器的特點(diǎn)及其在電動汽車上的作用二、超級電容器的組成及原理三、超級電容器的開發(fā)及應(yīng)用情況四、燃料電池汽車輔助動力源的比較比能量/(w.h/kg)比功率/(w/kg)循環(huán)壽命/次工作原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鉛酸蓄電池35-40400-500400-1000氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)價格便宜、比功率大能量密度低、壽命一般高壓鎳氫電池比較高500-13501000以上氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量較高，壽命長儲氫容器價格昂貴鎳金屬氧化物75-80160-2301000以上氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量較高，價格較低充放電受電流和溫度影響較大鎳鎘電池55＞5001000以上氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)壽命長鎘污染嚴(yán)重鎳鋅電池55138600-1000氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)價格便宜壽命一般鎳鐵電池55175500以上氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)低溫放電性能好價格較高鈉硫電池1091501000以上氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量較高充電過程復(fù)雜而緩慢鈉氯化鎳電池1001501000氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)理論比能量高，轉(zhuǎn)換效率高/金屬鋰蓄電池較高較高200-300嵌入嵌出反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量，比功率較大壽命短，安全性差鋰離子電池110＞13001000以上嵌入嵌出反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量、比功率大、壽命長改進(jìn)：改善負(fù)極，以提高比能量鋰聚合物電池115315300嵌入嵌出反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量高，體積多變、價格低壽命短鋅空氣電池160小短氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量極高、安全性好、價格便宜、機(jī)械充電模式比功率低、壽命短鋁空氣電池30040短氧化還原反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)比能量極高、安全性好、質(zhì)量輕、機(jī)械充電模式比功率低、壽命短飛輪儲能器1505000-10000（維護(hù)得當(dāng)可達(dá)25年）機(jī)械儲能器比能量高、比功率極高如果出現(xiàn)故障、能量瞬間消失超級電容器5100010000以上電化學(xué)電容器比功率高、壽命長比功率極低第十節(jié)電池性能的檢測方法一、電池充放電性能測試二、電池容量的測定三、電池壽命的測試四、電池內(nèi)阻、內(nèi)壓的測定五、高、低環(huán)境溫度下電池性能的測定六、自放電及儲存性能的測試七、平安性能測試電池的性能充放電特性電池容量電壓特性內(nèi)阻自放電儲存性能上下溫性循環(huán)性能〔壽命〕內(nèi)壓一、電池充放電性能測試〔1〕1.電池充電性能測試測試參數(shù)：充電效率，充電最高電壓充電效率：電池在充電時充入電池的電能與所消耗的總電能之比。充電電壓越低，電池極化越小，從點(diǎn)效率越高，壽命越長測試電路組成：電源、電流電壓檢查設(shè)備、控制設(shè)備、記錄設(shè)備一、電池充放電性能測試〔2〕2.電池的放電性能測試測試參數(shù)放電時間電流大小環(huán)境溫度終止電壓主要放電方法：恒流放電和恒阻放電測試電路組成：恒流源/恒阻設(shè)備電流電壓檢查設(shè)備二、電池容量的測定電池理論容量：指活性物質(zhì)全部參加電池成流反響時所給出的電量。(成流反響：電池放電時，正、負(fù)極上發(fā)生的形成放電電流的主導(dǎo)的電化學(xué)反響。)額定容量：制造電池時，規(guī)定在一定條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量。檢測方法與電池放電性能檢測方法相同三、電池壽命的測試循環(huán)壽命：在一定的充放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值前，其所能承受的循環(huán)次數(shù)。影響壽命的因素：電極材料，電解液，隔膜，制造工藝，環(huán)境溫度，充電電壓大小。測試方法與容量測試根本相同由于壽命測試時間較長，需要有斷電保護(hù)功能，通電自動恢復(fù)功能，以減少人工干預(yù)。四、電池內(nèi)阻、內(nèi)壓的測定1.電池內(nèi)阻的測定定義：電流通過電池時所受到的阻力。電池內(nèi)阻包括〔極化電阻〕和〔歐姆電阻〕歐姆電阻主要由電極材料、電解液、隔膜電阻及各局部零件的接觸電阻構(gòu)成。測量方法：方波電流法、交流電橋法。2.電池內(nèi)壓測定破壞性與非破壞性測量五、高、低環(huán)境溫度下電池性能的測定其測量方法與充放電性能測試根本一致。但需要在恒溫箱中以不同溫度進(jìn)行測量。六、自放電及儲存性能的測試儲存性能在一定溫度，濕度條件下容量下降率的大小。自放電原因：電極腐蝕，活性物質(zhì)的溶解，電極上發(fā)生的歧化反響，活性物質(zhì)鈍化，電池內(nèi)部材料的分解變質(zhì)七、平安性能測試1.耐過充，過放能力測試2.短路測試3.耐高溫測試4.鉆孔實(shí)驗(yàn)5.機(jī)械性能6.抗腐蝕性能測試第四章燃料電池

第一節(jié)概述一、燃料電池二、燃料電池的組成三、燃料電池的分類四、燃料電池的效率五、車用燃料電池的要求一、燃料電池燃料電池：一種不經(jīng)過燃燒過程直接以電化學(xué)反響方式將燃料和氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。二、燃料電池的組成單節(jié)燃料電池組成陽極、陰極、電解質(zhì)、隔膜。根本原理在陽極上連續(xù)供給氫氣，在陰極上連續(xù)供給氧氣，就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學(xué)反響，產(chǎn)生電流。燃料電池的燃料和氧化劑是儲存在電池外部的儲罐中，工作方式類似汽有發(fā)動機(jī)。三、燃料電池的分類11.根據(jù)燃料的來源分三類〔1〕直接式燃料電池〔氫或甲醇〕〔2〕間接式〔通過蒸汽，局部氧化和自熱重整，把某種化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闅浜笤偬峁┌l(fā)電〕〔3〕再生燃料電池〔水的分解循環(huán)〕三、燃料電池的分類22.根據(jù)采用的電解質(zhì)分類堿水溶液型磷酸電解質(zhì)型熔融碳酸鹽型固體氧化物型質(zhì)子交換膜型直接甲醇型四、燃料電池的效率電化學(xué)根本方程熱力學(xué)效率方程五、車用燃料電池的要求能在常溫下工作，電流密度高，免維護(hù)性好，耐振性與耐沖擊性好，能夠從低負(fù)荷到高負(fù)荷進(jìn)行高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，可以放在冰點(diǎn)一下。研究燃料重整技術(shù)的原因〔1〕各種燃料電池對氫燃料的依賴。除直接甲醇燃料電池DMFC外，常見的燃料電池使用的燃料都是氫。〔2〕氫自身的優(yōu)勢，而不用甲醇。氫是世界上最多的元素，來源廣泛，可再生。〔3〕本錢和平安上的考慮，不直接利用氫氣。制氫技術(shù)和氫氣的完整運(yùn)輸和供給體系還不成熟。車載重整器技術(shù)被認(rèn)為是較理想方法之一。第八節(jié)燃料電池的燃料及其重整技術(shù)一、烴類燃料重整技術(shù)二、甲醇重整技術(shù)三、汽油重整技術(shù)四、二甲醚重整技術(shù)五、制氫的新方法六、儲存氫的新方法七、燃料電池汽車的燃料供給設(shè)施一、烴類燃料重整技術(shù)1.重整燃料電池系統(tǒng)〔1〕燃料重整器作用：把燃料通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚沓蛇m合燃料電池使用要求的形式〔2〕電池組作用：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽奢敵鰩追綆装俜闹绷麟姟?〕電源調(diào)節(jié)器作用：把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供用戶使用2.燃料的重整方法裂解、水蒸氣重整、局部氧化和自生熱重整水蒸氣重整制氫反響：同時伴有以下兩個副反響：

粗氫中各組分含量因素受溫度、壓力、水蒸氣和烴類的比例影響?！?〕.溫度的影響低溫有利于把生成的CO轉(zhuǎn)換成CO2和CH4，減少催化劑中毒。高溫反之，但是高溫使平衡向生成氫的方向移動，雖有CO產(chǎn)生可當(dāng)利用鈀-銀擴(kuò)散膜提純氫氣。〔2〕.壓力的影響增大壓力，氫氣減少，CH4增多。反之亦然。原因：加大壓力使平衡向氣體摩爾數(shù)較少的方向移動。氣體摩爾數(shù)=氣體質(zhì)量/分子量H2分子量為2.013，CH4分子量為16.04〔3〕.水-烴比例的影響一般把H2O和CnH2m的摩爾比控制在之間。增大H2O和CnH2m的比值，H2增多，CH4減少，但如果比值過大，也會減少氫氣的相對含量。3.獲得可用重整氣體的四步處理〔1〕脫硫〔2〕水蒸氣重整，得到含有10%體積分?jǐn)?shù)的CO重整氣體。〔3〕CO轉(zhuǎn)換，使其含量下降到0.5%體積分?jǐn)?shù)左右〔4〕除去CO過程，下降到10-5體積分?jǐn)?shù)以下

二、甲醇重整技術(shù)重整制氫的方法與烴類完全相同，有分解法、水蒸氣重整、局部氧化法和自生熱重整法由于伴有多個副反響，產(chǎn)生很多不穩(wěn)定產(chǎn)物和CO，因此甲醇重整技術(shù)在燃料電池重整器中應(yīng)用較少。三、汽油重整技術(shù)汽油燃料的兩個突出優(yōu)勢：能量密度高，儲運(yùn)根底設(shè)施完善。汽油重整制氫的方法：水蒸氣重整，無催化劑局部氧化法，接觸局部氧化法。存在的問題：比功率和效率較低，啟動時間較長。四、二甲醚重整制氫技術(shù)優(yōu)勢：〔１〕其重整裝置體積小于汽油重整器〔２〕與甲醇水蒸汽重整制氫相比無毒性和腐蝕性?！玻场撑c天然氣、輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫相比投資省，能耗低，工藝條件要求低，處理過程簡單。五、制取氫的新方法1.水分解制氫的新方法〔1〕電能電解制氫優(yōu)點(diǎn)：工藝最成熟，應(yīng)用最廣泛，效率可達(dá)74%-84%，工藝簡單，無污染?！?〕光能光解制氫〔3〕熱能熱解制氫2.生物制氫技術(shù)〔1〕細(xì)菌制取氫氣〔2〕綠藻生產(chǎn)氫氣〔3〕酶制取氫氣六、儲存氫的新方法-納米碳管儲氫法理想納米碳管是由碳原子形成的石墨烯片層卷成的無縫、中空的管體。由于碳納米管的管道結(jié)構(gòu)及多壁碳管之間的類石墨層空隙，使它成為最有潛力的儲氫材料。七、燃料電池汽車的燃料供給設(shè)施高壓氫氣瓶：氣態(tài)氫多以高壓和超高壓形式儲存液態(tài)氫罐：液態(tài)氫那么以超低溫液罐儲存高壓氫氣瓶和液態(tài)氫罐復(fù)合材料構(gòu)成的新型液態(tài)氫儲存罐新型儲氫罐相比傳統(tǒng)的圓柱型鋼儲氫罐重量減少了三分之二。儲氫罐的附屬系統(tǒng)被集成在罐體內(nèi)部，占用的空間少。新型儲氫罐的內(nèi)罐是模塊化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝得到簡化。燃料電池

1839年，Wi11iamGrove爵士通過將水的電解過程逆轉(zhuǎn)而發(fā)現(xiàn)了燃料電他的原理。他能夠從氫氣和氧氣中獲取電能。由于氫氣在自然界不能自由地得到，在隨后的幾年中，人們一直試圖用煤氣作為燃料，但均未獲得成功。1866年，WernervonSiemens先生發(fā)現(xiàn)了機(jī)一電效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)啟動了發(fā)電機(jī)的開展，并使燃料電池技術(shù)黯然失色。直到20世紀(jì)60年代，宇宙飛行的開展，才使燃料電池技術(shù)重又提到議事日程上來。出于對能保護(hù)環(huán)境的能源供給的需求，激發(fā)了人們對燃料電池技術(shù)的興趣。燃料電池的原理燃料電池是一個電化學(xué)系統(tǒng)。它將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能且廢物排放量很低。燃料電池由3個主要局部組成：電能且廢物排放量很低。燃料電池由3個主要局部組成：

燃料電極〔正極〕

電解液

空氣／氧氣電極〔負(fù)極〕

其工作原理是：從正極處的氫氣中抽取電子〔氫氣被電化學(xué)氧化掉，或稱“燃燒掉了〞〕。這些負(fù)電子流到導(dǎo)電的正極，同時，余下的正原子〔氫離子〕通過電解液被送到負(fù)極。

在負(fù)極，離于與氧氣發(fā)生反響并從負(fù)極吸收電子。這一反響的產(chǎn)品是電流、熱量和水。燃料電池的分類〔1〕堿性燃料電池〔AFC〕〔2〕質(zhì)子交換膜燃料電池〔PEMFC〕〔3〕磷酸燃料電池〔PAFC〕〔4〕熔融碳酸燃料電池〔MCFC〕〔5〕固態(tài)氧燃料電池〔SOFC〕質(zhì)子交換膜燃料電池〔PEMFC〕質(zhì)子交換膜燃料電池以磺酸型質(zhì)子交換膜為固體電解質(zhì),無電解質(zhì)腐蝕問題，能量轉(zhuǎn)換效率高，無污染，可室溫快速啟動。質(zhì)子交換膜燃料電池在固定電站、電動車、軍用特種電源、可移動電源等方面都有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是電動車的最正確驅(qū)動電源。它已成功地用于載人的公共汽車和奔馳轎車上。再生氫氧電池〔AFC〕再生氫氧燃料電池將水電解技術(shù)(電能+2H2O→2H2+O2)與氫氧燃料電池技術(shù)(2H2+O2→H20+電能)相結(jié)合,氫氧燃料電池的燃料H2、氧化劑O2可通過水電解過程得以“再生〞,起到蓄能作用?？梢杂米骺臻g站電源。熔融碳酸燃料電池〔MCFC〕熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。其電解質(zhì)是熔融態(tài)碳酸鹽。

反響原理示意圖如下：

陰極：O2+2CO2+4e-→2CO32-

陽極：2H2+2CO32-→2CO2+2H2O+4e–

總反響：O2＋2H2→2H2O固態(tài)氧燃料電池〔SOFC〕固體氧化物燃料電池采用固體氧化物作為電解質(zhì)，除了高效，環(huán)境友好的特點(diǎn)外，它無材料腐蝕和電解液腐蝕等問題；在高的工作溫度下電池排出的高質(zhì)量余熱可以充分利用，使其綜合效率可由50%提高到70%以上；它的燃料適用范圍廣，不僅能用H2，還可直接用CO、天然氣〔甲烷〕、煤汽化氣，碳?xì)浠衔?、NH3、H2S等作燃料。這類電池最適合于分散和集中發(fā)電。

燃料電池汽車最有前途

嚴(yán)格說來，新能源汽車應(yīng)該是可以使用新的可再生能源的汽車，其中就有電動汽車和燃料電池汽車，這些汽車使用的能源可以由太陽能等其他可再生資源轉(zhuǎn)化來，而且能量的轉(zhuǎn)化效率高?，F(xiàn)在有一些技術(shù)問題需要克服，但是人類必將克服這些技術(shù)問題。所以燃料電池汽車和電動汽車是未來最有前途的汽車。

而可再生的生物燃料，如乙醇或生物柴油也可以用在汽車上，而且由于可以與現(xiàn)有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)有較好的兼容性，所以是非常有前途的燃料。同樣的還有使用氫氣內(nèi)燃機(jī)的汽車，由于仍然要通過燃燒來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，所以能量轉(zhuǎn)化效率較低

第五章電動汽車的電動機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)

第一節(jié)概述一、電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成、種類及特點(diǎn)二、電動汽車對驅(qū)動電動機(jī)性能的根本要求三、電動汽車驅(qū)動電動機(jī)的分類一、電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成、種類及特點(diǎn)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的種類電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)1.電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成其系統(tǒng)一般由電氣和機(jī)械兩大局部組成。電器組成局部：電動機(jī)，功率轉(zhuǎn)換器，電子控制器傳感器，中間電路，處理器組成電子控制器。電流、電壓、溫度、速度、轉(zhuǎn)矩傳感器中間電路功率轉(zhuǎn)換器測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗糯笮盘栻?qū)動功率轉(zhuǎn)換器作用：調(diào)節(jié)能量源與電動機(jī)之間的能量流動。2.電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的種類根據(jù)系統(tǒng)的根本布置方式分：機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)，半機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)，純電氣驅(qū)動系統(tǒng)輪轂電動機(jī)式驅(qū)動系統(tǒng)〔米其林新技術(shù)〕米其林活動車輪除了提供牽引，該車輪還能當(dāng)作懸掛裝置用，因此在動力裝置和車輪之間不再需要任何連接。這樣就不必使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械組件，如離合器、變速箱、垂直傳動軸、萬向節(jié)、懸掛橫向穩(wěn)定桿和減震器。裝有四個這種類型車輪的汽車就能以兩輪或四輪驅(qū)動去行駛。

米其林活動車輪重要優(yōu)勢是重量輕且傳動系統(tǒng)更簡單

米其林活動車輪可將汽車重心調(diào)節(jié)到適宜的駕駛條件〔1〕受電池輸出功率的限制及行駛阻力曲線的制約，車輛必須在牽引力-車速曲線制定的范圍內(nèi)運(yùn)行。〔2〕電力驅(qū)動車輛與內(nèi)燃機(jī)車輛不同之處是它必須區(qū)分短期工作性能和長期工作性能。電動機(jī)的短期最大輸出性能取決于控制元件。長期工作性能是按半小時輸出來確定的。溫度是主要限制因素。3.電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)二、電動汽車對驅(qū)動電動機(jī)性能的根本要求1.汽車行駛中的特點(diǎn)：頻繁啟動、加速、減速、爬坡、停車等。低速或爬坡時需要高轉(zhuǎn)矩。高速行駛時需要低轉(zhuǎn)矩。處于對加速和起步速度的要求，需要高的比功率。2.電動汽車電動機(jī)應(yīng)滿足的10個要求：〔1〕高電壓提高電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與額定功率〔2〕高轉(zhuǎn)速〔3〕質(zhì)量輕，體積小〔4〕較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能〔5〕需要有4~5倍的過載保護(hù)〔6〕高可靠性，穩(wěn)態(tài)精度，動態(tài)性能?！?〕高效率，低損耗，制動能量回收性能〔8〕標(biāo)準(zhǔn)平安性〔9〕能在惡劣條件可靠工作?！?0〕結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價格廉價，適合量產(chǎn)。三、電動汽車驅(qū)動電動機(jī)的分類適用于電力驅(qū)動的電動機(jī)有：直/交流電動兩種在汽車上已應(yīng)用和有應(yīng)用前景的有：直流電動機(jī)，交流感應(yīng)電動機(jī)，永磁無刷電動機(jī)，開關(guān)磁阻電動機(jī)等。第六章電動汽車的能源管理與供給系統(tǒng)各種電動汽車的能量來源組成純電動汽車PEV電網(wǎng)電源+回收動能〔剎車、減速和下坡〕混合動力汽車HEV燃料的化學(xué)能+儲存裝置的能量〔電源、燃料發(fā)動機(jī)、回收系統(tǒng)〕+回收動能燃料電池混合動力汽車FCHEV燃料電池的熱能+儲存裝置的能量〔電源、燃料電池、回收系統(tǒng)〕+回收動能能量管理系統(tǒng)的重要性高效、節(jié)能

使EV具有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動性能及合理的能量分配。以實(shí)現(xiàn)最大限度的利用能量，提高汽車的經(jīng)濟(jì)性能。

第一節(jié)電動汽車的能量管理系統(tǒng)一、能量管理系統(tǒng)的簡介二、各種EV的能源轉(zhuǎn)換裝置三、純電動汽車的能源管理系統(tǒng)四、能量管理系統(tǒng)與車輛其他系統(tǒng)的關(guān)系五、混合動力汽車的能量管理系統(tǒng)一、能量管理系統(tǒng)簡介定義指對EV動力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換裝置的工作能量進(jìn)行協(xié)調(diào)、分配和控制的系統(tǒng)。組成

各種傳感器、ECU和執(zhí)行元件功用

對傳感器的信號分析處理，對能源轉(zhuǎn)換裝置的工作能量優(yōu)化分析，并向執(zhí)行元件發(fā)出指令。二、各種EV的能源系統(tǒng)〔1〕純電池電動汽車和純?nèi)剂想姵仉妱悠嚱M成：電動機(jī)/發(fā)電機(jī)〔燃料電池〕、蓄電池、功率變換模塊以及動力傳遞裝置。能源傳遞路線和管理系統(tǒng)所起到的作用使最有效的利用蓄電池蓄電池車輪使減速和制動能量最大限度回收二、各種EV的能源系統(tǒng)〔2〕混合動力燃料電池汽車和混合動力電動汽車組成：發(fā)電裝置、能量儲存裝置、功率變換模塊、動力傳遞裝置、充放電裝置。能量傳遞路線四條：〔1〕發(fā)電裝置到車輪〔2〕能量儲存裝置到車輪〔3〕發(fā)電裝置到能量儲存裝置〔4〕車輪到能量儲存裝置三、純電動汽車的能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)電池充電狀態(tài)指示器實(shí)際電量測試?yán)щy3.電池管理系統(tǒng)作用:保持電動汽車蓄電池性能良好，優(yōu)化各蓄電池的電性能和保存、顯示測試數(shù)據(jù)等。四、能量管理系統(tǒng)與車輛其他系統(tǒng)的關(guān)系五、混合動力汽車的能量管理系統(tǒng)1.恒溫器型優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，有害排放少。缺點(diǎn)：蓄電池工作頻繁，加上發(fā)動機(jī)啟停的動態(tài)損耗，系統(tǒng)總損失功率增大。2.功率跟蹤型優(yōu)點(diǎn)：可采用小容量蓄電池，總質(zhì)量減輕，行駛阻力減小。缺點(diǎn)：大局部時間在由發(fā)動機(jī)工作。平均熱效率較低，有害排放多。學(xué)習(xí)充電原理與充電器的原因

研究發(fā)現(xiàn)：電池充電過程對電池壽命影響最大，放電過程的影響較少。也就是說，絕大多數(shù)的蓄電池不是用壞的，而是“充壞〞的。由此可見，一個好的充電器對蓄電池的使用壽命具有舉足輕重的作用。第二節(jié)蓄電池充電原理與充電器一、蓄電池充電理論根底二、充電的方法三、快速充電技術(shù)四、電動汽車的蓄電池充電器一、蓄電池充電理論根底

美國科學(xué)家馬斯對蓄電池的充電過程作了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的，蓄電池可接受的充電曲線。實(shí)驗(yàn)說明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電時間，并且對電池的容量和壽命也沒有影響。原那么上把這條曲線稱為最正確充電曲線，從而奠定了快速充電方法的研究方向。由圖可以看出：初始充電電流很大，但是衰減很快。主要原因是充電過程中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象。在密封式蓄電池充電過程中，內(nèi)部產(chǎn)生氧氣和氫氣，當(dāng)氧氣不能被及時吸收時，便堆積在正極板〔正極板產(chǎn)生氧氣〕，使電池內(nèi)部壓力加大，電池溫度上升，同時縮小了正極板的面積，表現(xiàn)為內(nèi)阻上升，出現(xiàn)極化現(xiàn)象。

充電影響蓄電池壽命的3大原因〔1〕歐姆極化

充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移。在離子遷移過程中不可防止地受到一定的阻力，稱為歐姆內(nèi)阻。為了克服這個內(nèi)阻，外加電壓就必須額外施加一定的電壓，以克服阻力推動離子遷移。該電壓以熱的方式轉(zhuǎn)化給環(huán)境，出現(xiàn)所謂的歐姆極化。隨著充電電流急劇加大，歐姆極化將造成蓄電池在充電過程中的高溫?！?〕濃度極化

電流流過蓄電池時，為維持正常的反響，最理想的情況是電極外表的反響物能及時得到補(bǔ)充，生成物能及時離去。實(shí)際上，生成物和反響物的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上化學(xué)反響速度，從而造成極板附近電解質(zhì)溶液濃度發(fā)生變化。也就是說，從電極外表到中部溶液，電解液濃度分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。

〔3〕電化學(xué)極化

這種極化是由于電極上進(jìn)行的電化學(xué)反響的速度，落后于電極上電子運(yùn)動的速度造成的。例如：電池的負(fù)極放電前，電極外表帶有負(fù)電荷，其附近溶液帶有正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。放電時，立即有電子釋放給外電路。電極外表負(fù)電荷減少，而金屬溶解的氧化反響進(jìn)行緩慢，不能及時補(bǔ)充電極外表電子的減少，電極外表帶電狀態(tài)發(fā)生變化。這種外表負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開電極，金屬離子轉(zhuǎn)入溶液，加速反響進(jìn)行。總有一個時刻，到達(dá)新的動態(tài)平衡。但與放電前相比，電極外表所帶負(fù)電荷數(shù)目減少了，與此對應(yīng)的電極電勢變正。也就是電化學(xué)極化電壓變高，從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。同理，電池正極放電時，電極外表所帶正電荷數(shù)目減少，電極電勢變負(fù)。

這3種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。二、充電的方法常規(guī)充電法

常規(guī)充電制度是依據(jù)1940年前國際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法那么設(shè)計(jì)的。其中最著名的就是“安培小時規(guī)那么〞：充電電流安培數(shù)，不應(yīng)超過蓄電池待充電的安時數(shù)。實(shí)際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。這個現(xiàn)象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。

一般來說，常規(guī)充電有以下3種。

1.恒流充電法

恒流充電法是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法?？刂品椒ê唵?，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過甚，因此，常選用階段充電法。2.階段充電法此方法包括二階段充電法和三階段充電法。

〔1〕二階段法

采用恒電流和恒電壓相結(jié)合的快速充電方法。首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。

〔2〕三階段充電法

在充電開始和結(jié)束時采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。3.恒壓充電法

充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。與恒流充電法相比，其充電過程更接近于最正確充電曲線。用恒定電壓快速充電。由于充電初期蓄電池電動勢較低，充電電流很大，隨著充電的進(jìn)行，電流將逐漸減少，因此，只需簡易控制系統(tǒng)。

這種充電方法電解水很少，防止了蓄電池過充。但在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成