終稿-新能源汽車概論

目錄項目2新能源汽車的類型與電池概述項目5新能源汽車功能操作項目1國內(nèi)外新能源汽車現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢項目3混合動力汽車的技術(shù)特點和驅(qū)動方式項目4純電動汽車的技術(shù)特點和驅(qū)動方式任務(wù)1新能源汽車的類型與技術(shù)特征汽車節(jié)能技術(shù)主要包括傳統(tǒng)動力優(yōu)化、混合動力技術(shù)、整車節(jié)能技術(shù)三大方面。（1）節(jié)能技術(shù)一、相關(guān)知識1.節(jié)能汽車項目1國內(nèi)外新能源汽車現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢汽車節(jié)能發(fā)展趨勢（2）節(jié)能汽車類型節(jié)能汽車大致可分為兩種。第一種是在傳統(tǒng)動力總成基礎(chǔ)上進行動力優(yōu)化，降低油耗，使得內(nèi)燃發(fā)動機的性能持續(xù)提升，通過進排氣優(yōu)化、燃燒優(yōu)化、提高壓縮比、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、降低發(fā)動機內(nèi)阻等技術(shù)的應(yīng)用，讓內(nèi)燃機熱效率持續(xù)提升，如下左圖所示。與此同時，與發(fā)動機協(xié)調(diào)配合的自動變速器技術(shù)同樣發(fā)展迅猛，AT、DCT多檔化和CVT寬速比趨勢日益明顯，高性能齒輪軸承等共性關(guān)鍵技術(shù)不斷提升，進一步降低車輛油耗，如下右圖所示。第二種是混合動力汽車。混合動力的核心技術(shù)主要是專用發(fā)動機開發(fā)、機電耦合裝置的設(shè)計與應(yīng)用，而機電耦合方面，已有多種可行的技術(shù)路線，并應(yīng)用在不同的整車產(chǎn)品上。不同技術(shù)路線和混合度的各種混合動力技術(shù)，具有不同的節(jié)油效果和成本代價。在混合動力方面代表車型有豐田普銳斯混合動力汽車。（1）新能源技術(shù)2.新能源汽車1代表整車平臺技術(shù)，作為新能源技術(shù)的綜合載體，可通過傳統(tǒng)汽車平臺、傳統(tǒng)平臺的電氣化改進以及開發(fā)電動汽車專用平臺來實現(xiàn)。2代表充電技術(shù)和智能技術(shù)，分別是新能源汽車發(fā)展的保障和未來發(fā)展方向。3代表動力電池技術(shù)、驅(qū)動電機技術(shù)和電控技術(shù)（即“三電”）。新能源汽車技術(shù)發(fā)展體系可總結(jié)為“1+2+3”。其中最為核心的是動力電池技術(shù)，提高其能量密度和循環(huán)壽命是當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)域研究的重中之重。新能源汽車技術(shù)發(fā)展體系從產(chǎn)品角度看，新能源汽車包括純電動汽車、插電式混合動力汽車以及氫燃料電池汽車。（2）新能源汽車類型插電式混合動力汽車插電式混合動力汽車屬于混合動力的一種類型，它理論上以電能驅(qū)動為主，發(fā)動機只在純電行駛里程不足時起補充保障作用，故歸入新能源汽車中。氫燃料電池汽車氫燃料電池汽車目前處于基礎(chǔ)研發(fā)及小批量試營運階段，它是以氫燃料電池作為動力源的電動汽車，是一種真正意義上的“零排放、無污染”的載運工具。。純電動汽車純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。豐田Miral寶馬530Le比亞迪e5國家對新能源乘用車補貼的對象依然是純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車，但對車輛的技術(shù)要求進一步提高。（1）新能源汽車補貼3.國家對新能源汽車政策新能源汽車號牌按照不同車輛類型實行分段管理，字母“D”代表純電動汽車，字母“F”代表非純電動汽車（包括插電式混合動力和燃料電池汽車等）。（2）新能源汽車號牌任務(wù)2發(fā)展新能源汽車的必要性我國是一個能源生產(chǎn)大國和消費大國，擁有豐富的化石能源資源，但是人均能源資源擁有量較低，煤炭和水力資源人均擁有量僅相當(dāng)于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均資源擁有量僅為世界平均水平的1/15左右。在經(jīng)濟高速增長的條件下，能源的消耗速度更快，能源枯竭的威脅可能來得更早、更嚴(yán)重。因而，日益增長的能源壓力迫使我們不得不尋找解決能源危機的突圍之路。（1）能源危機迫在眉睫一、相關(guān)知識1.發(fā)展新能源汽車的背景汽車是依靠發(fā)動機燃燒燃料產(chǎn)生驅(qū)動力而行駛的，在發(fā)動機燃燒燃料做功后排放的尾氣中，含有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物以及對人體產(chǎn)生不良影響的其他一些固體細微顆粒物。（2）汽車對環(huán)境的影響（1）發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是推動經(jīng)濟發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，促進經(jīng)濟增長的戰(zhàn)略需要。電動汽車產(chǎn)業(yè)化和運營商業(yè)化的發(fā)展，也為發(fā)展電動汽車關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)、電池和材料產(chǎn)業(yè)以及電力資源的合理利用提供了發(fā)展機會。另外，電動汽車的生產(chǎn)和推廣使用將提供數(shù)以萬計的就業(yè)機會，為城市帶來新的經(jīng)濟增長點，同時還能推進下游行業(yè)的轉(zhuǎn)型，帶動一大批相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，進而推動整個經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。2.發(fā)展新能源汽車的必要性（2）發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。電動汽車作為分布式的儲能裝置，可以通過協(xié)調(diào)控制其充放電過程，使電動車不僅能通過電網(wǎng)充電，還能將電反饋給電網(wǎng)，使之在系統(tǒng)負荷高峰時放電、低谷時充電，實現(xiàn)系統(tǒng)的削峰填谷。同時通過電動汽車充放電優(yōu)化控制，可以平抑風(fēng)力和太陽能發(fā)電的波動，提高新能源發(fā)電的利用效益和電網(wǎng)接納新能源發(fā)電接入的能力。（3）發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是降低環(huán)境污染的有效途徑。電動汽車在本質(zhì)上是一種零排放汽車，一般無直接排放污染物，間接的污染物主要產(chǎn)生于發(fā)電環(huán)節(jié)以及電池廢棄物。如果從發(fā)電環(huán)節(jié)來看，風(fēng)能、水能、核能的大力發(fā)展均可以給我們帶來可觀的清潔能源。單從污染嚴(yán)重的火力發(fā)電來看，其對大氣污染的控制難度也大大低于燃油汽車。對于電池廢棄物，目前回收技術(shù)日益成熟，并且當(dāng)前也逐漸開發(fā)出了污染低、安全性好的新型蓄電池。（4）發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是汽車工業(yè)發(fā)展的必由之路汽車尾氣排放是造成環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的主要來源之一，隨著汽車排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)汽車將無法滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求，汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型已是大勢所趨。中國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)選擇一種“過渡”和“轉(zhuǎn)型”并行互動、協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略，全面提升傳統(tǒng)汽車技術(shù)水平，發(fā)展節(jié)能汽車，解決近中期能源和環(huán)境問題，同時為新能源汽車發(fā)展奠定基礎(chǔ)；同時，積極開發(fā)新一代能源動力系統(tǒng)，瞄準(zhǔn)未來汽車競爭制高點，大力發(fā)展新能源汽車，加速能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型進程。重點突破動力電池、驅(qū)動電機、電控等核心技術(shù)，推動純電動汽車、插電式混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展。（1）發(fā)展新能源汽車對調(diào)節(jié)、優(yōu)化道路交通領(lǐng)域能源結(jié)構(gòu)，緩解我國對進口石油的高度依賴，保障國家能源安全，具有非常重要的戰(zhàn)略意義，同時也是汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)較快增長的根本保障。（2）環(huán)境與發(fā)展是世界各國普遍關(guān)注的焦點問題。（3）新能源汽車產(chǎn)業(yè)是我國確定的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，是未來國際汽車競爭的焦點。同時更是我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)汽車強國夢想的必經(jīng)之路和難得的戰(zhàn)略機遇。（4）新能源汽車尤其是純電動汽車和插電式混合動力汽車既是交通工具，同時又是分布式電能儲備裝置，它與智能電網(wǎng)的有機融合，具有實現(xiàn)削峰填谷的重要作用，可以提升發(fā)電設(shè)備的利用效率，同時在重大災(zāi)害期間還可以作為電力供給的重要補充。（5）充電技術(shù)和充電基礎(chǔ)設(shè)施是支撐純電動汽車和混合動力汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要條件。3.發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略意義任務(wù)3新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢美國現(xiàn)狀（1）整車國際發(fā)展現(xiàn)狀一、相關(guān)知識1.純電動汽車和插電式混合動力汽車國際發(fā)展現(xiàn)狀美國政府將較為成熟的混合動力汽車技術(shù)作為目前電動汽車的主流技術(shù)大力推廣，其本土企業(yè)特斯拉、通用和福特的新能源汽車發(fā)展強勁。這其中，部分車企如特斯拉針對高端消費人群，主攻純電動汽車領(lǐng)域；另一方面，像通用和福特則針對中等收入家庭市場主打插電式混合動力汽車。日本現(xiàn)狀日本在2011年前擁有世界上最大的純電動汽車消費群，日產(chǎn)的Leaf和三菱的iMiEV電動車是純電動汽車的代表車型。2016款Leaf搭載單體比能量約157W·h/kg的30kW·h電池組，采用峰值功率80kW、最大轉(zhuǎn)矩254N·m的電機，續(xù)航里程達到172km。歐洲現(xiàn)狀歐洲的純電動汽車以德國車型為代表。大眾E-Golf采用一臺峰值功率為85kW、峰值轉(zhuǎn)矩為270N·m的永磁同步電機，0~100km/h加速時間為10.4s，最高車速為140km/h，采用24.2kW·h鋰離子電池組，整車質(zhì)量1510kg，續(xù)航里程為190km；寶馬i3則采用全新的車身設(shè)計，車身采用全碳纖維材質(zhì)，鋰離子電池組與底盤一體化設(shè)計，底盤由鋁合金材質(zhì)制造，整車質(zhì)量僅為1255kg，電機峰值功率為125kW，峰值轉(zhuǎn)矩為250N·m，最高車速150km/h，0~100km/h加速時間7.2s，電池容量為19kW·h，續(xù)航里程為160km。電機與電機控制器（2）關(guān)鍵零部件國際發(fā)展現(xiàn)狀從用于分布驅(qū)動的輪轂/輪邊電機來看，米其林開發(fā)出集成懸浮驅(qū)動電機及減速機構(gòu)的電動輪；英國Protean輪轂電機采用一體化結(jié)構(gòu)，電機輸出能力也能達到80kW/800N·m；德國raunhofer將輪轂電機與電力電子控制器實施一體化集成。但是，至今搭載輪轂電機的量產(chǎn)車為數(shù)不多，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化面臨諸多挑戰(zhàn)。從控制器來看，國際先進水平控制器的密度為12~16kW/L，近年來隨著碳化硅和氮化鎵為代表的第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展，國外企業(yè)（特別是日本和美國）不斷推出碳化硅電力電子集成控制器或充電產(chǎn)品樣機，全碳化硅半導(dǎo)體控制器功率密度比硅基半導(dǎo)體控制器提升數(shù)倍以上，國外某些碳化硅半導(dǎo)體控制器產(chǎn)品樣機已經(jīng)處于裝車試運行狀態(tài)。動力電池與電池管理系統(tǒng)基于新材料、新結(jié)構(gòu)的高比能動力電池技術(shù)已經(jīng)成為國際競爭的焦點。在美國、日本、德國、韓國及歐盟其他成員國等國家的科技規(guī)劃以及重點企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃中，高性能電池材料、高性能鋰離子動力電池、高性能電池包、電池管理系統(tǒng)、熱管理技術(shù)、電池標(biāo)準(zhǔn)體系、下一代鋰離子動力電池、電池梯級利用及回收技術(shù)、電池生產(chǎn)制造技術(shù)及裝備技術(shù)等都是關(guān)注的內(nèi)容。美國現(xiàn)狀（3）充電基礎(chǔ)設(shè)施國際發(fā)展現(xiàn)狀美國已經(jīng)啟動了多項充電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃。2009年10月，美國國家能源部啟動了大規(guī)模充電基礎(chǔ)設(shè)施完善項目，由充電樁生產(chǎn)商和日產(chǎn)汽車公司合作，三年內(nèi)在五個州試點推廣4700輛日產(chǎn)Leaf轎車，并建成11210個充電樁。2013年1月，美國發(fā)布了《電動汽車普及大挑戰(zhàn)藍圖》，力圖在十年內(nèi)，使美國成為世界上第一個能夠生產(chǎn)每戶家庭都能夠負擔(dān)得起的插電式電動汽車的國家，同時該計劃也提出了發(fā)展充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目標(biāo)是在未來五年，使工作場所的充電設(shè)施數(shù)量增長10倍。日本現(xiàn)狀日本指定了《下一代汽車戰(zhàn)略2010》發(fā)展規(guī)劃，其中“國家、地方政府及產(chǎn)業(yè)界合作共同推進充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”是日本推進的總體思路。歐洲現(xiàn)狀歐盟在2010年發(fā)布的“清潔與節(jié)能汽車發(fā)展歐洲戰(zhàn)略”中提出，歐洲發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略是推動歐盟統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)所有的電動汽車在歐洲任何地方實現(xiàn)無障礙充電。

在充電技術(shù)方面，國外充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)型、新型充電模式、協(xié)同控制方式、網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通應(yīng)用等方面正處在由分體機向一體機、由單機控制向集群控制、由固定模塊向靈活組合動態(tài)適配、由孤立向移動物聯(lián)信息感知和智能化應(yīng)用的技術(shù)演變過程中，充電技術(shù)整體上正趨向更安全、便捷、節(jié)能高效、高比功率及智能靈活服務(wù)模式。（1）關(guān)鍵技術(shù)和研發(fā)能力發(fā)展現(xiàn)狀2.我國純電動汽車、插電式混合動力汽車及汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀“十五”國家新能源汽車技術(shù)體系“十五”期間是我國電動汽車打基礎(chǔ)的階段?！笆晃濉逼陂g是我國電動汽車的考核階段?！笆晃濉眹倚履茉雌嚰夹g(shù)體系“十二五”期間是我國電動汽車從示范考核到產(chǎn)業(yè)化啟動階段?！笆濉眹倚履茉雌嚰夹g(shù)體系（2）純電動車發(fā)展現(xiàn)狀純電動汽車是我國新能源汽車的主要類型之一。在整車集成方面，目前我國已基本掌握純電動汽車動力系統(tǒng)和車身結(jié)構(gòu)設(shè)計與評價技術(shù)、基于整車性能提升及硬點優(yōu)化的底盤匹配技術(shù)、高壓系統(tǒng)安全設(shè)計、電驅(qū)動系統(tǒng)的集成與標(biāo)定、電氣系統(tǒng)總線架構(gòu)、儀表等關(guān)鍵零部件的匹配控制，以及整車總體布置與性能集成優(yōu)化技術(shù)。同時我國已經(jīng)基本掌握了純電動汽車產(chǎn)品性能優(yōu)化和評價技術(shù)，包括整車及關(guān)鍵零部件的性能、耐久性、可靠性試驗與評價技術(shù)，還有基于計算機輔助工程方法的碰撞安全技術(shù)、NVH優(yōu)化技術(shù)、EMC優(yōu)化技術(shù)。此外，鋁合金、碳纖維等復(fù)合材料，鎂合金等也開始在電動汽車整車及其零部件上得到應(yīng)用。（3）插電式混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀進入“十二五”以來，國內(nèi)企業(yè)加大了插電式混合動力汽車關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)力度，部分企業(yè)的車型整車主要技術(shù)指標(biāo)與國際先進水平基本相當(dāng)并已批量上市。在商用車方面，國內(nèi)自主掌握了插電式混合動力汽車多能源動力系統(tǒng)的整車控制、高功率電機系統(tǒng)、混合動力自動變速器、增程式輔助功率發(fā)電單元等關(guān)鍵技術(shù)，雙電機串并聯(lián)、AMT并聯(lián)等不同技術(shù)路線具有不俗的市場表現(xiàn)。（4）關(guān)鍵零部件驅(qū)動電機及控制器動力電池與電池管理系統(tǒng)整車電控系統(tǒng)車載充電機我國在純電動汽車和插電式混合動力汽車整車、關(guān)鍵零部件核心技術(shù)領(lǐng)域取得了長足進步，并逐步形成國際競爭能力；然而，在高速軸承、耐電暈絕緣材料、數(shù)字信號處理、汽車級功率半導(dǎo)體以及稀土深加工工藝技術(shù)和產(chǎn)品等方面亟待取得突破，擺脫對國外進口的依賴。（5）充電基礎(chǔ)設(shè)施我國已經(jīng)開展電動汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運營平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究，實現(xiàn)了同一運營平臺下電動汽車路徑導(dǎo)航、預(yù)約充電、掃碼充電、計費結(jié)算和資產(chǎn)管理等服務(wù)功能，但目前對跨車與外部電網(wǎng)互動技術(shù)、電動車之間充放電技術(shù)研究，以及基于應(yīng)急充電車的電動汽車充電技術(shù)研究還有欠缺。在國家密集出臺的購置補貼、免征購置稅、政府采購、充電設(shè)施建設(shè)獎勵等力度空前的政策支持和相關(guān)規(guī)劃引導(dǎo)下，整個產(chǎn)業(yè)鏈——整車、零部件、上游原材料企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入逐年加大，產(chǎn)品公告數(shù)量、投放市場產(chǎn)品種類迅速增多，產(chǎn)銷規(guī)模飛速增長。（6）純電動與插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展現(xiàn)狀（1）與傳統(tǒng)動力汽車發(fā)展趨勢的差異3.純電動、插電式混合動力汽車發(fā)展趨勢動力系統(tǒng)高效化。車身及零部件設(shè)計輕量化。電動車輛的網(wǎng)聯(lián)化與智能化。（2）純電動汽車和插電式混合動力汽車發(fā)展愿景保障能源安全。保護大氣環(huán)境。保障國民經(jīng)濟綠色可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)“汽車強國夢”的必由之路全面掌握純電動汽車、插電式（含增程式）混合動力汽車整車、零部件的核心關(guān)鍵技術(shù)，科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)品技術(shù)能力達到國際一流水平；建成具有國際較強競爭力的、國際一流水平的完整的產(chǎn)業(yè)體系；形成若干具有國際影響力的整車、關(guān)鍵零部件企業(yè)品牌。全面掌握智能電網(wǎng)、充電裝備核心關(guān)鍵技術(shù)，科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)品技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先水平，形成若干個具有國際影響力的企業(yè)品牌。純電動汽車、插電式混合動力汽車產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進水平，基本實現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級；整車企業(yè)走出國門，整車產(chǎn)品規(guī)模化進入發(fā)達國家市場，核心關(guān)鍵零部件全面融入國際高端整車品牌的全球采購體系中并占據(jù)相當(dāng)份額。充電系統(tǒng)、關(guān)鍵裝備企業(yè)走出國門，進入發(fā)達國家市場，成套裝備全面融入頂級品牌系統(tǒng)集成商的全球采購體系并占據(jù)相當(dāng)份額。（3）純電動汽車和插電式混合動力汽車發(fā)展總目標(biāo)（1）氫燃料電池汽車發(fā)展階段氫燃料電池汽車發(fā)展大致可分為四個階段：2000年之前主要完成了氫燃料電池汽車的概念設(shè)計和原理性驗證；2000年之后開始大力投入開展氫燃料電池技術(shù)攻關(guān)研究，并陸續(xù)進行了技術(shù)驗證性示范考核；2010年開始在特定用途領(lǐng)域商業(yè)化并取得成功；2015年之后乘用車開始面向部分區(qū)域的私人用戶銷售，初步進入商業(yè)化階段。4.氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀（2）氫燃料電池汽車研究現(xiàn)狀氫燃料電池汽車整車性能基本滿足商業(yè)化示范需要。燃料電池堆技術(shù)基本滿足車用要求。氫能基礎(chǔ)設(shè)施與車輛同步實施，超前部署滿足商業(yè)化發(fā)展需求。（3）氫燃料電池汽車發(fā)展趨勢燃料電池模塊化和系列化。氫燃料電池汽車動力系統(tǒng)混合化。車載能源載體氫氣化，來源多樣化。氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟化（4）我國氫燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀氫燃料電池汽車我國基于氫燃料電池轎車和客車動力技術(shù)平臺，開發(fā)出三款氫燃料電池客車、五款氫燃料電池轎車。車用燃料電池動力系統(tǒng)我國攻克了車用燃料電池動力系統(tǒng)集成、控制盒適配等關(guān)鍵技術(shù)難點，形成了燃料電池系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系，實現(xiàn)了綜合技術(shù)跨越，總體技術(shù)接近國際先進水平。燃料電池堆我國在車用燃料電池堆技術(shù)方面，初步掌握了燃料電池材料、部件及電池堆的關(guān)鍵技術(shù)，建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車用燃料電池技術(shù)平臺。（5）制約我國氫燃料電池汽車的關(guān)鍵因素目前，制約我國氫燃料電池汽車發(fā)展的瓶頸包括燃料電池耐久性問題、關(guān)鍵材料及核心部件薄弱的問題，以及氫供給難題等技術(shù)性因素。（6）我國氫燃料電池汽車發(fā)展愿景與目標(biāo)發(fā)展愿景：到2030年實現(xiàn)百萬輛的氫燃料電池汽車上路行駛，到2050年與純電動汽車技術(shù)共同實現(xiàn)汽車零排放。發(fā)展目標(biāo)：到2020年，實現(xiàn)氫燃料電池汽車技術(shù)規(guī)?；痉哆\行。到2025年，實現(xiàn)氫燃料電池汽車技術(shù)推廣應(yīng)用。到2030年，實現(xiàn)氫燃料電池汽車的大規(guī)模推廣應(yīng)用。2015年國務(wù)院四部門印發(fā)了《關(guān)于2016—2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策的通知》，明確了2016年的補貼標(biāo)準(zhǔn)，以及2017—2020年除燃料電池汽車外其他車型補助標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)退坡。5.新能源汽車發(fā)展的政策支持2013—2020年新能源乘用車國家補貼標(biāo)準(zhǔn)表（單位：萬元）新能源汽車概論2018混合動力汽車指同時裝備兩種或兩種以上動力來源的車輛，是使用發(fā)動機驅(qū)動和電力驅(qū)動兩種驅(qū)動方式的汽車。通常所說的混合動力一般是指油電混合動力，即燃料（汽油、柴油等）和電能的混合。混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性能高，而且行駛性能優(yōu)越?；旌蟿恿ζ嚨陌l(fā)動機要使用燃油，而且在起步、加速時，因為有電動機的輔助，所以可以降低油耗。簡單地說，就是與同樣大小的汽車相比，燃油費用更低。而且，輔助發(fā)動機的電動機可以在起動的瞬間產(chǎn)生強大的動力，因此，起步、加速更強勁。項目2

新能源汽車的類型與電池概述任務(wù)1

新能源汽車的類型與主流車型一、相關(guān)知識（一）混合動力汽車類型及對應(yīng)的主流車型這種汽油機、發(fā)電機和電動機串在一起的方式也稱為電傳動系統(tǒng)，費迪南·保時捷非?？春眠@種電傳動機構(gòu)，他在1900年設(shè)計的第一輛油電混合動力車被廣為人知。在第二次世界大戰(zhàn)中他參與競標(biāo)的“虎”式坦克方案也是這種動力結(jié)構(gòu)，如右圖所示。由于制造成本高，電傳動技術(shù)后來廣泛用于鐵路機車和一些船舶的傳動系統(tǒng)，其中最著名的是1918年服役的美國“新墨西哥”號戰(zhàn)列艦（排水量3.2萬t），如右圖所示。“虎”式坦克美國“新墨西哥”號戰(zhàn)列艦1.混合動力汽車的發(fā)展1916年，美國WOOD汽車公司推出DualPowerModel44Coupe雙動力汽車（如下圖）。這款車當(dāng)車速在24km/h以下時用電動機驅(qū)動，在24km/h以上時用汽油機驅(qū)動。但是這種動力最終沒有流行，表面上它擁有了兩種動力的優(yōu)點，實際上也結(jié)合了兩種動力的缺點，同時令整個動力系統(tǒng)非常笨重。這種雙動力組合系統(tǒng)很快就被人遺忘了。DualPowerModel44Coupe雙動力汽車第一代普銳斯混合動力轎車1989年，奧迪推出了AudiDuo概念車，1997年推出的AudiA4DuoIII是奧迪的第一款量產(chǎn)的雙動力車，如右圖。1997年，豐田推出了第一代普銳斯混合動力轎車，如右圖。它的阿特金斯循環(huán)汽油機和雙電機動力傳動組合是完全創(chuàng)新的，動力系統(tǒng)的燃料利用效率遠遠領(lǐng)先普通動力轎車，百公里綜合油耗只有4.9L。AudiA4DuoIII雙動力車在混合動力開發(fā)方面，本田則走了另一條相對穩(wěn)健的道路，它開發(fā)以內(nèi)燃發(fā)動機作為主動力、電動機作為輔助動力的并聯(lián)式混動系統(tǒng)，簡稱IMA系統(tǒng)。它主要以內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動行駛，利用電動機具有的在起動時產(chǎn)生巨大轉(zhuǎn)矩的特性，在汽車起步、加速等內(nèi)燃發(fā)動機燃料消耗較大時，用電動機輔助驅(qū)動來降低內(nèi)燃機的油耗。這種混合動力的結(jié)構(gòu)比較簡單，只是在動力系統(tǒng)中增加了電動機和電池組，電動機的功率比較小，在節(jié)能效果上不如豐田混聯(lián)方式混合動力系統(tǒng)。1999年應(yīng)用這項技術(shù)的Insight轎車正式上市，如下圖所示。本田Insight混合動力汽車（1）根據(jù)是否能外接充電電源特點分類按照這種方式混合動力汽車可分為插電式混合動力和非插電式混合動力兩種。插電式混合動力汽車（簡稱PHEV）是新型的混合動力電動汽車。區(qū)別于傳統(tǒng)汽油動力與電驅(qū)動結(jié)合的混合動力，插電式混合動力驅(qū)動原理、驅(qū)動單元與電動車相同，唯一不同的是車上裝備有一臺發(fā)動機。插電式混合動力汽車的電池相對比較大，可以外部充電，可以用純電模式行駛，電池電量耗盡后再以混合動力模式（以內(nèi)燃機為主）行駛，并適時向動力電池充電（如右圖）?；旌蟿恿Ψ诸惖姆绞接腥N，一種是根據(jù)有無外接充電電源分類，第二種是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分類，還有一種是根據(jù)混合度的不同分類。2.混合動力汽車的分類充電接口①美國主流車型

通用公司的Volt②日本主流車型豐田普銳斯③歐洲主流車型寶馬530Le

④中國主流車型比亞迪-秦①串聯(lián)式混合動力該系統(tǒng)是由發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，由此產(chǎn)生的電力再用來驅(qū)動電動機，從而驅(qū)動車輪。動力通過串聯(lián)的方式傳輸?shù)杰囕啞Ｓ捎诎l(fā)動機通過串聯(lián)方式經(jīng)過電動機驅(qū)動車輪，該系統(tǒng)被稱為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（如下圖）。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分類②并聯(lián)式混合動力并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)，大多是在傳統(tǒng)燃油車的基礎(chǔ)上增加電機、電池、控制單元而成，電機與發(fā)動機共同驅(qū)動車輪。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，發(fā)動機是主動力源，電機可以用來輔助加速過程中所需的動力。但是，無法僅依靠電機來驅(qū)動汽車（如下圖）。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖③混聯(lián)式混合動力混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、大功率電動機、發(fā)電機、動力分配裝置和動力控制單元（轉(zhuǎn)換器）組成。動力分配裝置將發(fā)動機產(chǎn)生的動力一部分用來驅(qū)動車輪，剩下的一部分動力傳遞給發(fā)電機發(fā)電，以提供電力給電動機或給蓄電池再充電。當(dāng)汽車運行在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)時，可以僅依靠低速大轉(zhuǎn)矩的電動機驅(qū)動汽車，而當(dāng)汽車在更高的速度范圍內(nèi)運行時，可以由高效率的發(fā)動機來驅(qū)動。豐田的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)可以在任何駕駛條件下智能地控制發(fā)動機和電動機，在最佳的節(jié)能效率下進行工作（如下圖）?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（3）根據(jù)混合度的不同分類根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類：①微混合動力系統(tǒng)代表的車型是雪鐵龍的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz。微混合型混合動力的BSG系統(tǒng)②輕度混合動力系統(tǒng)代表車型是通用的混合動力車。輕度混合動力汽車透視圖③中度混合動力系統(tǒng)本田旗下混合動力的Insight、雅閣和思域都屬于這種系統(tǒng)。中度混合動力汽車透視圖④完全混合動力系統(tǒng)豐田的普銳斯和寶馬i8屬于完全混合動力系統(tǒng)。完全混合動力汽車透視圖純電動汽車（簡稱EV）是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。它對環(huán)境的影響相對傳統(tǒng)汽車較小。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)由驅(qū)動電機、電源和電機的調(diào)速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與傳統(tǒng)汽車相同。（二）純電動汽車主流車型特斯拉（Tesla），是一家美國電動車及能源公司，主要產(chǎn)品有電動車、太陽能板及儲能設(shè)備。特斯拉的傳動技術(shù)來自ACPropulsion公司；它的電池采購自松下生產(chǎn)的18650電池；它的電機采購自臺灣富田電機。其代表車型是ModelS和ModelX，如下圖所示。特斯拉ModelS和ModelX純電動汽車1.美國主流車型日本在2011年前擁有世界上最大的純電動汽車消費群，日產(chǎn)的Leaf和三菱的iMiEV電動車是純電動汽車的代表車型。2016款Leaf搭載單體比能量約157W·h/kg的30kW·h電池組，采用峰值功率80kW、最大轉(zhuǎn)矩254N·m的電機，續(xù)航里程達到172kM（如下圖所示）。日產(chǎn)的Leaf和三菱的iMiEV電動車2.日本主流車型歐洲的純電動汽車以德國產(chǎn)車型為代表。大眾E-Golf采用一臺峰值功率為85kW、峰值轉(zhuǎn)矩為270N·m的永磁同步電機，0~100km/h加速時間為10.4s，最高車速為140km/h，采用24.2kW·h鋰離子電池組，整車質(zhì)量1510kg，續(xù)航里程為190km；寶馬i3的車身采用全碳纖維材質(zhì)，鋰離子電池組與底盤一體化設(shè)計，底盤由鋁合金材質(zhì)制造，整車質(zhì)量僅為1255kg，電機峰值功率為125kW，峰值轉(zhuǎn)矩為250N·m，最高車速為150km/h，0~100km/h加速時間7.2s，電池容量為19kW·h，續(xù)航里程為160km，如下圖所示。大眾E-Golf和寶馬i3純電動汽車3.歐洲主流車型我國生產(chǎn)純電動汽車的企業(yè)較多，但就目前市場銷售及技術(shù)水平來看，比亞迪及北汽系列純電動汽車排在前列。比亞迪E6整備質(zhì)量為2380kg，續(xù)航里程為400km，采用82kW·h鋰離子電池組，能耗為19.5kW·h/100km，0~100km/h加速時間為14.62s，最高車速為140km/h。北汽EV160整備質(zhì)量為1295kg，續(xù)航里程為200km，采用30.4kW·h鋰離子電池組，能耗為15kW·h/100km，0~100km/h加速時間為13s，最高車速為125km/h，如下圖所示。比亞迪E6和北汽EV200純電動汽車4.中國主流車型（二）純電動汽車主流車型氫燃料電池汽車作為一種真正意義上的“零排放，無污染”載運工具，是未來新能源清潔動力汽車的主要發(fā)展方向之一。其結(jié)構(gòu)主要包括:動力源、電機以及傳動系。它與純電動汽車相似，只不過動力源不是鋰電池，而是采用氫燃料電池。氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用還不夠成熟，因此目前市場上氫燃料汽車的應(yīng)用推廣還很少，代表車型為豐田Mirai（如下圖）。豐田Mirai氫燃料電池汽車豐田Mirai是一款氫燃料電池車，于2014年12月15日在日本正式上市。Mirai使用了液態(tài)氫作為動力能源，液態(tài)氫被儲存在位于車身后半部分的高壓儲氫罐中。（三）氫燃料電池汽車主流車型我國企業(yè)基于氫燃料電池汽車技術(shù)平臺，開發(fā)出了一系列氫燃料電池汽車。由上汽生產(chǎn)的榮威950氫燃料電池車（右圖）最大的亮點在于其搭載有動力電池和氫燃料電池雙動力源系統(tǒng)。新車行駛以氫燃料電池為主，動力電池為輔，基于車載的On-board充電器，新車可通過市網(wǎng)電力系統(tǒng)為動力電池充電。

榮威950氫燃料電池汽車

2.實施步驟二、任務(wù)實施

1.任務(wù)準(zhǔn)備安全防護：注意人身安全。工具設(shè)備：無。臺架車輛：無。輔助資料：各種類型的新能源汽車照片、教材、展板。任務(wù)2新能源汽車電池的類型與應(yīng)用車型一、相關(guān)知識動力電池類型特點及應(yīng)用車型汽車動力電池發(fā)展現(xiàn)狀新型鋰離子電池123電池是指裝有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。在車輛上使用的電池的主要類型如圖所示。（一）

動力電池特點及應(yīng)用車型1.動力電池類型動力電池的類型（1）鎳氫電池鎳氫電池主要由氫離子和金屬鎳合成，每一個單元電池的額定電壓為1.2V。電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環(huán)境無污染。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。在新能源汽車中，大功率的鎳氫電池主要使用在油電混合動力車輛中，其最有代表性的車輛就是豐田的普銳斯。普銳斯鎳氫動力電池2.動力電池特點及應(yīng)用車型目前，鋰離子電池主要用于純電動汽車及插電式混合動力汽車，但純電動汽車?yán)m(xù)航里程相對于常規(guī)燃油車較短，動力電池的成本依然較高，安全性能有待進一步改善與提升。常見的鋰離子電池主要有磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其他鋰離子電池的正極材料還有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料等。在新能源汽車中，其動力電池采用磷酸鐵鋰電池的主流車型為比亞迪，其電池為自主研發(fā)生產(chǎn)（右圖）。比亞迪-唐裝備的磷酸鐵鋰動力電池組（2）鋰離子電池在新能源汽車中，使用三元鋰電池作為動力電池的車型主要有北汽純電動系列，如北汽EV200（下圖），其電池為韓國廠家生產(chǎn)。其他主流車型應(yīng)用的電池類型見下表。北汽EV200三元鋰電池電動汽車動力電池類型1.正極材料高比容量、高比功率、高安全性和長循環(huán)壽命的正極材料已成為研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點，一般應(yīng)滿足以下條件：①在要求的充放電電位范圍內(nèi)，與電解液具有良好的相容性。②溫和的電極過程動力學(xué)。③可逆性好。④在全鋰化狀態(tài)下穩(wěn)定性好。動力電池的性能提升離不開電池材料的進步，同時材料技術(shù)水平的提升又極大地推動動力電池技術(shù)的發(fā)展，二者相輔相成，相互促進。（二）汽車動力電池發(fā)展現(xiàn)狀從正極材料來看，2015年全球正極材料的產(chǎn)量達到17萬t（包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷鋁和鎳鈷錳三元材料），我國正極材料產(chǎn)量接近10萬t，在鎳鈷錳和鎳鈷鋁材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面已進入世界前列，可滿足動力電池對正極材料的需求，見下表。動力電池正極材料發(fā)展現(xiàn)狀具備高比容量、高充放電效率、高循環(huán)性能以及低成本等特點的負極材料已經(jīng)成為研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點，一般應(yīng)滿足以下條件：①良好的電子電導(dǎo)率。②鋰離子擴散系數(shù)大。③嵌鋰前后體積變化小。④嵌鋰可逆容量高。⑤反應(yīng)自由能變化小，嵌鋰電位低。⑥高度可逆性。⑦與電解液相容性好。2.負極材料目前，以規(guī)?；a(chǎn)的負極材料主要包括層狀結(jié)構(gòu)的碳材料（包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、軟碳及硬碳等）、合金類材料和氧化物材料，其發(fā)展現(xiàn)狀見下表。動力電池負極材料發(fā)展現(xiàn)狀4.動力電池發(fā)展存在的問題3.動力電池技術(shù)國內(nèi)外對比總體而言，我國鋰離子動力電池技術(shù)與國外先進技術(shù)水平差距不大，但電池基礎(chǔ)性和支撐性的研究與開發(fā)工作相對薄弱，規(guī)模生產(chǎn)動力電池均勻一致性等指標(biāo)與國外有比較大的差距，電池系統(tǒng)集成技術(shù)水平不高，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足。從動力電池的材料來看，國外動力電池的正極材料普遍采用鎳鈷錳或鎳鈷鋁材料，或與尖晶石錳酸鋰材料混合使用。而國內(nèi)動力電池正極材料目前采用磷酸鐵鋰材料居多，負極材料普遍采用石墨類材料。在規(guī)模生產(chǎn)制造方面，國外動力電池企業(yè)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程全自動化管理運營體系，保證了產(chǎn)品質(zhì)量及一致性；國內(nèi)動力電池企業(yè)基本上以單機自動化為主，部分企業(yè)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的全自動化管理。以高容量/高電壓正極材料、高容量負極材料、高安全性的功能性電解液材料和高安全性的復(fù)合隔膜材料為主要方向，開展正極、負極、隔膜及電解液的匹配技術(shù)研究，開展多孔極片模型設(shè)計研究，發(fā)展高負載電極、表面涂層電極、電池仿真及設(shè)計等先進技術(shù)和工藝，開發(fā)新型鋰離子動力電池。還要研究發(fā)展鋰硫電池、金屬空氣電池、固態(tài)電池等新體系電池，大力發(fā)展金屬鋰、硫/碳復(fù)合電極、空氣電極、固態(tài)電解液等新材料，解決相關(guān)的科學(xué)基礎(chǔ)問題、工程基礎(chǔ)問題，基于新體系電池的動力電池產(chǎn)品實現(xiàn)實用化，讓純電動汽車具有與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)?shù)男旭偩嚯x，經(jīng)濟性具有競爭力。（三）新型鋰離子電池2.實施步驟二、任務(wù)實施1.任務(wù)準(zhǔn)備安全防護：注意人身安全。工具設(shè)備：無。臺架車輛：無。輔助資料：各種類型的新能源汽車照片、教材、展板。新能源汽車概論2018項目3混合動力汽車的技術(shù)特點和驅(qū)動方式任務(wù)1混合動力汽車的技術(shù)特點一、相關(guān)知識1.微混合自動起停技術(shù)的由來汽車行駛在擁擠的城市道路中，總免不了停車等紅綠燈，而發(fā)動機怠速消耗的能源是毫無意義的。自動起停技術(shù)就是致力于最大限度減少發(fā)動機怠速時燃油的損耗，避免這部分能源的浪費，對節(jié)省能源與減低排放有著重要的意義。（一）微混合自動起停技術(shù)特點2.自動起停技術(shù)自動起停技術(shù)是一套控制發(fā)動機起動和停止的系統(tǒng)：當(dāng)車輛在紅燈、堵塞等停滯狀態(tài)下，ECU可以控制發(fā)動機自動停止運行，從而大大減少油耗和廢氣排放。在停止運行階段，音響等設(shè)備可以正常使用，如右圖。當(dāng)整車需要再起步時，如右圖，起動機快速起動發(fā)動機，瞬時銜接，保障行車過程和駕駛習(xí)慣不受影響。車輛起步車輛靜止車輛靜止3.工作模式對于手動檔的車輛來說，當(dāng)遇到紅燈或塞車時，駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ迨管囕v停下來后，將檔位換入空檔并完全釋放離合踏板，這時控制系統(tǒng)會自動將發(fā)動機熄火，節(jié)省了怠速運轉(zhuǎn)而浪費的燃油。當(dāng)綠燈放行后，駕駛?cè)瞬认码x合器，發(fā)動機則自動重新起動，掛入適當(dāng)檔位后即可前行，如下圖。手動擋工作模式4.自動起停技術(shù)的類型目前市面上車型使用的自動起停技術(shù)主要有BSG、IDLESTOP和馬自達的SISS三種。BSG采用發(fā)電機起動機一體化（BSG）電機來實現(xiàn)起停功能。IDLESTOP系統(tǒng)采用分離式起動機/發(fā)電機起停系統(tǒng)。SISS系統(tǒng)則通過燃油在氣缸內(nèi)噴射燃燒產(chǎn)生膨脹力來起動發(fā)動機。（1）集成起動機/發(fā)電機（BSG）起停系統(tǒng)集成起動機/發(fā)電機（BSG）起停系統(tǒng)集成起動機/發(fā)電機是一個通過永磁體內(nèi)轉(zhuǎn)子和單齒定子來激勵的同步電機，能將驅(qū)動單元集成到混合動力傳動系統(tǒng)中。法雷奧研發(fā)的i-Start系統(tǒng)是其中的代表，它首先應(yīng)用于PSA（標(biāo)致—雪鐵龍集團）的e-HDi車型上，如下圖。集成起動機/發(fā)電機（BSG）起停系統(tǒng)i-Start系統(tǒng)的電控裝置集成在發(fā)電機內(nèi)部，在遇紅燈停車時發(fā)動機停轉(zhuǎn)，只要一掛檔或松開制動踏板，汽車會立即自動起動發(fā)動機，如下圖。i-Start系統(tǒng)工作過程（2）分離起動機/發(fā)電機（IDLESTOP）起停系統(tǒng)采用分離起動機/發(fā)電機（IDLESTOP）起停系統(tǒng)很常見。這種系統(tǒng)的起動機和發(fā)電機是獨立設(shè)計的，發(fā)動機起動所需的功率由增強型起動機提供，而發(fā)電機則為起動機提供電能，如下圖。分離起動機/發(fā)電機（IDLESTOP）起停系統(tǒng)（3）馬自達SISS智能起停系統(tǒng)馬自達的SISS智能起停系統(tǒng)（現(xiàn)在稱為i-stop技術(shù)），主要是通過在氣缸內(nèi)進行燃油直噴，燃油燃燒產(chǎn)生的膨脹力來重新起動發(fā)動機的，發(fā)動機上的傳統(tǒng)起動機在發(fā)動機起動時起到輔助作用，如下圖。馬自達SISS智能起停系統(tǒng)自動起停技術(shù)可以在車輛暫時停車時自動停止發(fā)動機工作，從而減少燃油消耗，減低排放，尤其在那些交通擁擠的大城市運用這種技術(shù)對節(jié)能減排有著不錯的效果。5.自動起停系統(tǒng)的技術(shù)特點以應(yīng)用最為廣泛的分離起動機/發(fā)電機（IDLESTOP）起停系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要由AGM蓄電池、蓄電池監(jiān)控傳感器、交流發(fā)電機、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DC-DC轉(zhuǎn)換器）、起動機控制盒、增強型起動機、各類傳感器等部件組成，如下圖。自動起停系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（1）AGM蓄電池分離起動機/發(fā)電機（IDLESTOP）起停系統(tǒng)使用的蓄電池是AGM（玻璃纖維隔板技術(shù)）的VRLA鉛酸密封蓄電池，如下圖。AGM蓄電池（2）蓄電池監(jiān)控傳感器蓄電池監(jiān)控傳感器集成在蓄電池負極電纜上，如下圖。蓄電池監(jiān)控傳感器（3）交流發(fā)電機交流發(fā)電機和傳統(tǒng)車輛使用的發(fā)電機結(jié)構(gòu)一樣，主要由定子、轉(zhuǎn)子、換向器、調(diào)節(jié)器、擋圈等部件組成，如下圖。交流發(fā)電機（4）增強型起動機通過加強機械部分，起動機可以支撐自動起停功能起動、重新起動的連貫性，能承受重負荷周期，保證起動和重新起動功能。增強型起動機（5）起動機控制盒起動機控制盒的作用是對起動機的運行進行控制，由發(fā)動機控制單元來對它進行控制，如上圖。起動機控制盒（6）網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DC-DC轉(zhuǎn)換器）DC-DC轉(zhuǎn)換器由發(fā)動機控制單元發(fā)出的起動信號激活，如下圖。它主要用于日常的12V供電模式（電源）、重新起動階段和首次起動階段的12V支持模式（電壓轉(zhuǎn)換器）。DC-DC轉(zhuǎn)換器工作原理在發(fā)動機處于停止模式的時候，DC-DC轉(zhuǎn)換器使用蓄電池的能源來把部分控制單元維持在蘇醒狀態(tài)。但是，為了限制電力消耗，它就不給電動助力轉(zhuǎn)向以及穩(wěn)定性控制單元供電了。把部分控制單元維持在蘇醒狀態(tài)能夠維持車輛的一些功能（照明、收音機、通風(fēng)等）繼續(xù)運行。必須要重新起動發(fā)動機以便讓電動助力轉(zhuǎn)向和穩(wěn)定性控制單元運行起來。（7）自動起停開關(guān)自動起停開關(guān)用于禁止停車起動功能。依據(jù)車型設(shè)備的不同，可以通過一個禁止按鈕或者借助觸摸屏來操作它，如右上圖。自動起停開關(guān)1.高電壓蓄電池組高電壓蓄電池組的用途是可以將以后某一時刻需要使用的能量存儲起來。通常將能量以另外一種能量形式進行存儲，需要使用時再進行轉(zhuǎn)換，以便能夠?qū)㈧o態(tài)損失的缺點降至最低。例如存儲在燃油箱內(nèi)的化學(xué)能（燃油）可以在內(nèi)燃機中轉(zhuǎn)換為熱能和機械能。在能量存儲和能量轉(zhuǎn)換的過程中始終會出現(xiàn)能量損失。高電壓蓄電池組種類繁多，包括機械式、熱敏式、化學(xué)式、磁場式和靜電式。（二）混合動力汽車（HEV）的技術(shù)特點（1）鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池在車輛中被作為起動內(nèi)燃機的起動電源使用。此外，也可以在發(fā)動機處于靜止?fàn)顟B(tài)時的有限時間內(nèi)為用電器提供電流。電解槽主要由正負極板、隔板和組裝所需部件構(gòu)成。每個電解槽都輸出2V電壓。6個電解槽串聯(lián)在一起可以提供12V的蓄電池電壓。鉛酸蓄電池1—密封塞2—電眼3—提手4—蓄電池的正極接線柱5—蓄電池殼體6—用于固定蓄電池的底部滑軌7—由正極板組和負極板組構(gòu)成的極板組8—蓄電池的負極接線柱（2）鎳鎘蓄電池鎳鎘蓄電池（NiCd）經(jīng)過100年的發(fā)展直至今日仍然還在使用。它與鉛酸蓄電池的主要區(qū)別是在充電和放電期間電解液保持不變。已充電情況下鎳鎘電池槽的正極板為鎘，負極板則為氫氧化鎳，使用氫氧化鉀作為電解液。這種組合方式可提供1.2V的電壓。其能量密度與鉛酸蓄電池基本相同。（3）鎳氫混合動力蓄電池鎳氫混合動力蓄電池（NiMH蓄電池），電池槽可以提供1.2V的電壓。NiMH蓄電池的能量密度約為80W·h/kg，幾乎是NiCd蓄電池能量密度的兩倍。這種蓄電池可以在短時間內(nèi)以幾乎恒定的電壓釋放存儲的電能。NiMH蓄電池對過度充放電、過熱和電極錯誤的反應(yīng)較為敏感，此外對溫度也比較敏感。（4）鋰離子蓄電池當(dāng)今能量需求較高的便攜設(shè)備（移動電話、數(shù)碼相機、筆記本電腦等）基本都采用了鋰離子電池為其提供能量。因為其能量密度較高，所以對電動和混合動力車輛尤為有益。此外它在放電時可提供恒定的電壓且沒有記憶效應(yīng)。常見鋰離子電池的正極由多層鋰金屬氧化物制成（例如LiCoO2或LiNiO2），負極則由多層石墨制成，兩個電極都位于無水電解液中，隔板安裝在兩個電極之間。鋰離子的移動使鋰離子電池產(chǎn)生一個源電壓。鋰離子蓄電池的自放電較小，且因為鋰離子的移動力較高所以其效率可達96%。該效率的大小取決于溫度，在低溫下將會大幅下降。使用鋰離子蓄電池時應(yīng)注意它的一些特點。蓄電池的機械損傷可能會導(dǎo)致電池槽短路。高強度電流會導(dǎo)致殼體熔化和起火。鋰離子蓄電池的外殼雖然是密封的，但不要將它放入水中。2.電機電機既可以將電能轉(zhuǎn)換為機械能，也可以將機械能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)轉(zhuǎn)換能量的不同，被稱為電動機（將電能轉(zhuǎn)換為機械能）或發(fā)電機（將機械能轉(zhuǎn)換為電能）。豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)采用了交流同步電機，如右圖。MG1電機采用三相交流方式，為高電壓蓄電池充電并為MG2電機供電。通過調(diào)節(jié)發(fā)電量（改變電機的轉(zhuǎn)速），MG1有效地控制變速驅(qū)動橋的連續(xù)可變變速器的功能。豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)的電機豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)中采用了“再生制動器”，它利用MG2電機的發(fā)電來再次利用動能。MG2電機通常在通電后開始轉(zhuǎn)動，但是當(dāng)外界力量帶動MG2電機旋轉(zhuǎn)時，它又可作為發(fā)電機來發(fā)電。因此，該車可利用驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)力帶動MG2電機發(fā)電，在給高電壓蓄電池充電的同時，又可利用發(fā)電時的電阻來減速。行星齒輪機構(gòu)將發(fā)動機產(chǎn)生的動力分配給驅(qū)動輪和電機。采用由齒環(huán)、小齒輪、太陽齒輪、行星支架組成的行星齒輪，高效率地分配動力。3.動力控制單元使用電動機行駛的豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)中安裝有由變頻器、增壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器組成的動力控制單元，安裝在發(fā)動機艙內(nèi)，如右圖。動力控制單元變頻器變頻器總成內(nèi)部為多層結(jié)構(gòu)，主要由電容、智能動力模塊、反應(yīng)器、MGECU、DC/DC轉(zhuǎn)換器等組成，如下圖。（1）變頻器增壓轉(zhuǎn)換器增壓轉(zhuǎn)換器包括增壓IPM（集成功率模塊）、內(nèi)置的IGBT（絕緣二極管）進行轉(zhuǎn)換控制、反應(yīng)器存儲能量，如下圖。（2）增壓轉(zhuǎn)換器+變頻器系統(tǒng)DC/DC轉(zhuǎn)換器將高電壓蓄電池和發(fā)電機發(fā)出的DC201.6V減壓至DC12V，以供車輛的輔助設(shè)備（如車燈、音響設(shè)備）、電子部件ECU作為電源使用（見下圖），一般安裝在變頻器的下方。（3）DC/DC轉(zhuǎn)換器作用示意圖4.輔助蓄電池混合動力車輛一般都有一只輔助蓄電池，給車輛的車燈、音響等輔助設(shè)備，以及電子部件ECU供電。豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)中的輔助蓄電池安裝在行李箱右側(cè)，如上下圖。輔助蓄電池（三）插電式混合動力汽車（PHEV）技術(shù)特點比亞迪-秦動力原理圖由圖可看出，其發(fā)動機動力系統(tǒng)與電動機動力系統(tǒng)是孤立分開的，也就是說插電式混合動力驅(qū)動原理及驅(qū)動單元與電動車相同，唯一不同的是車上裝備有一臺發(fā)動機。1.動力電池組動力電池組的作用是為電動機提供動力電源，如下圖。比亞迪—秦動力電池組2.高壓配電箱高壓配電箱將電池包的高壓直流電分配給整車高壓電器使用，其上游是電池包，下游包括驅(qū)動電機控制器及DC總成、PTC加熱器、電動壓縮機、漏電傳感器；也將車載充電器的高壓直流電分配給電池，如下圖。比亞迪—秦高壓配電箱3.電池管理控制器（BCM）電池管理控制器負責(zé)總電壓監(jiān)測、總電流監(jiān)測、SOC計算、充放電管理、接觸器控制、功率控制、電池異常狀態(tài)報警和保護、漏電報警、碰撞保護、自檢以及通信功能等，如右圖。電池管理控制器4.驅(qū)動電機控制器與DC總成驅(qū)動電機控制器與DC總成的安裝位置，如右圖。驅(qū)動電機控制器與DC總成驅(qū)動電機控制器的作用：作為動力系統(tǒng)的總控中心，根據(jù)工況控制電機的正反轉(zhuǎn)、功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等；協(xié)調(diào)發(fā)動機管理系統(tǒng)工作；硬件采集電機的旋變、溫度、制動及加速踏板開關(guān)信號；通過CAN通信采集制動深度、檔位信號、駐車開關(guān)信號、起動命令、電池管理控制器相關(guān)數(shù)據(jù)、控制器的故障信息；內(nèi)部處理的信號有直流側(cè)母線電壓、交流側(cè)三相電流、IGBT溫度、電機的三相繞組阻值。5.交流充電口總成車輛外部通過充電連接裝置連接到交流充電設(shè)備，車輛內(nèi)部通過高壓電纜連接到車載充電器上，如右圖。比亞迪—秦交流充電口總成6.車載充電器車載充電器的作用是將交流充電口傳遞過來的交流電源轉(zhuǎn)換為直流高壓電為動力電池充電，如下圖比亞迪—秦車載充電器二、任務(wù)實施任務(wù)1.請根據(jù)自身的認知寫下你認為的混合動力汽車技術(shù)特點2.請列舉出不同混合動力汽車之間的區(qū)別3.請寫出不同混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點筆記任務(wù)2混合動力汽車的驅(qū)動方式為了實現(xiàn)最高水準(zhǔn)的低油耗，普銳斯混合動力系統(tǒng)分別發(fā)揮電動機和發(fā)動機各自特長的行駛模式如下圖。一、相關(guān)知識普銳斯混合動力系統(tǒng)（一）混合動力汽車的幾種行駛狀態(tài)1.停車時當(dāng)發(fā)動機處于運行溫度停車時（例如紅燈等待時），動力系統(tǒng)全部停止。在停車時，發(fā)動機、電動機、發(fā)電機全部自動停止運轉(zhuǎn)，如右圖，不會因怠速而浪費能量。停車時2.起動時這時系統(tǒng)充分利用電動機起動時的低速轉(zhuǎn)矩。當(dāng)汽車起動時，普銳斯混合動力系統(tǒng)僅使用由高壓蓄電池提供能量的電動機的動力起動，這時發(fā)動機并不運轉(zhuǎn)，如右圖。起動時3.正常行駛時這時由高效利用能量的電動機繼續(xù)驅(qū)動行駛。對于發(fā)動機而言，在正常行駛時的效率并不理想，而電動機在正常行駛時性能優(yōu)越。因此，在正常行駛時，普銳斯混合動力系統(tǒng)使用高壓蓄電池的電力，驅(qū)動電動機行駛，如右圖所示。正常行駛時4.加速行駛時這時車輛利用雙動力來獲得更高一級的加速性能。在需要強勁加速力（如爬陡坡及超車）時，高壓蓄電池也提供電力，來加大電動機的驅(qū)動力，如右圖。加速行駛時5.高速行駛時在低油耗的速度區(qū)間，普銳斯混合動力系統(tǒng)采用發(fā)動機作為主要動力源，使它產(chǎn)生最高的效率。由發(fā)動機產(chǎn)生的動力直接驅(qū)動車輪，依照駕駛狀況部分動力被分配給發(fā)電機，由發(fā)電機產(chǎn)生的動力用來驅(qū)動電動機和輔助發(fā)動機，如右圖。高速行駛時6.減速/能量再生時這時系統(tǒng)將減速時的能量回收到高壓蓄電池中用于再利用。在踩制動踏板和松加速踏板時，普銳斯混合動力系統(tǒng)使車輪的旋轉(zhuǎn)力帶動電動機運轉(zhuǎn)，將其作為發(fā)電機使用，如右圖。減速/能量再生時發(fā)動機起動控制發(fā)動機起動控制順序如下：點火開關(guān)接通，需要增加驅(qū)動力時燃油泵運行，高壓蓄電池通過電機控制器使電機起動并提高轉(zhuǎn)速，電液式分離離合器平穩(wěn)接合，接著電機起動發(fā)動機，如下圖。1.（二）混合動力汽車驅(qū)動控制策略發(fā)動機起動控制起步和低速行駛控制（EV模式）在混合動力系統(tǒng)上，如果車速低于10m/h，發(fā)動機將停止運轉(zhuǎn)。此時發(fā)動機離合器分離，這樣發(fā)動機不會反作用倒拖。車輛由高壓蓄電池通過電機控制器使電機起動，電機通過電機離合器的接合來單獨驅(qū)動驅(qū)動輪，如下圖。2.起步和低速行駛控制（EV模式）加速行駛控制（混合模式）如果完全踩下加速踏板，此時發(fā)動機和電機離合器均閉合，由燃油泵和高壓蓄電池作為動力源，發(fā)動機和電機共同驅(qū)動混合動力車輛（如下圖）。電機主要按照駕駛?cè)说囊庠负透邏盒铍姵氐碾娏克絹磔o助加速車輛。3.加速行駛控制（混合模式）高速行駛控制（發(fā)動機模式）當(dāng)在高速行駛時，混合動力車輛由發(fā)動機單獨驅(qū)動，電機處于發(fā)電機模式，類似于傳統(tǒng)車輛的驅(qū)動方式。高壓蓄電池和車輛蓄電池同時在充電，如下圖。車輛蓄電池按照需要進行充電，這種充電需求是根據(jù)監(jiān)控單元提供的直流/直流變壓器輸出電壓參數(shù)來判斷的。4.高速行駛控制（發(fā)動機模式）5.D位或制動減速滑行控制混合動力車輛以D位或制動減速滑行時，發(fā)動機離合器打開，發(fā)動機關(guān)閉。電機離合器完全閉合，作為發(fā)電機的電機進入完全發(fā)電模式，如下圖。D位或制動減速滑行控制車輛滑行時，由于發(fā)動機離合器未打開，發(fā)動機在切斷燃油供給的情況下處于倒拖狀態(tài)（如上圖）。由于發(fā)動機被倒拖消耗了能量，造成回收的動能減少。除此之外，這種運行模式還受車速和發(fā)動機運行狀態(tài)影響。制動滑行時發(fā)動機倒拖狀態(tài)6.停車時充電控制在READY指示燈打開、變速器處于P位或倒檔時，如果監(jiān)視項目滿足條件，則能順利起動發(fā)動機。發(fā)動機離合器閉合帶動電機運轉(zhuǎn)（作為發(fā)電機使用），通過電機控制器為高壓蓄電池和輔助蓄電池充電。為了防止電機驅(qū)動驅(qū)動輪，電機離合器分離，如下圖。停車時充電控制二、任務(wù)實施任務(wù)1.請列舉出混合動力汽車的幾種行駛狀態(tài)的特點2.請列舉出混合動力汽車不同的控制策略筆記任務(wù)3混合動力汽車結(jié)構(gòu)認知

一、相關(guān)知識1.豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)組成豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)組成如右圖。（一）油電混合動力汽車（HEV）結(jié)構(gòu)組成豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)組成2.豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)組件安裝位置豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)車身及發(fā)動機艙組件如下圖。車身及發(fā)動機艙組件豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)駕駛室內(nèi)組件如下圖。豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)高壓蓄電池組件如下圖。駕駛室內(nèi)組件高壓蓄電池組件（二）插電式混合動力汽車（PHEV）結(jié)構(gòu)組成1.比亞迪-秦插電式混合動力系統(tǒng)組成比亞迪-秦混合動力系統(tǒng)主要由1.5T渦輪增壓發(fā)動機、6速雙離合變速器、主減速器、電動機、動力電池組、高壓配電箱、電池管理控制器、電機控制器與DC總成、充電器及外接充電插頭等部件組成。發(fā)動機艙主要組件比亞迪-秦插電式混合動力系統(tǒng)駕駛室內(nèi)部高壓組件如右圖所示。比亞迪-秦插電式混合動力系統(tǒng)行李箱內(nèi)部高壓組件如左圖所示。2.比亞迪—秦插電式混合動力系統(tǒng)各組件安裝位置比亞迪-秦插電式混合動力系統(tǒng)整車高壓線路分布圖如下圖。整車高壓線路分布圖二、任務(wù)實施1.任務(wù)準(zhǔn)備安全防護：注意車輛或臺架電壓保護。工具設(shè)備：作業(yè)保護設(shè)備（車外、車內(nèi)三件套）；安全設(shè)施（車輪擋塊、警示隔離帶等）。臺架車輛：普銳斯整車或臺架，比亞迪-秦整車或臺架。輔助資料：教材、卡片、噴膠、水彩筆。2.實施步驟任務(wù)1.請列舉出豐田普銳斯的結(jié)構(gòu)組件，并在整車或臺架上用卡片進行標(biāo)注2.請列舉出比亞迪秦的結(jié)構(gòu)組件，并在整車或臺架上用卡片進行標(biāo)注筆記新能源汽車概論2018純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。純電動汽車與插電式混合動力汽車相比，工作電壓更高、行駛噪聲很低，充電器可以和轉(zhuǎn)換器集成在同一個殼體中。車輛電氣系統(tǒng)的所有用電器（包括加熱器和空調(diào)系統(tǒng)），都可以在車輛靜止情況下由電動機驅(qū)動。下面以比亞迪e5為例介紹純電動汽車的技術(shù)特點。項目4純電動汽車的技術(shù)特點和驅(qū)動方式任務(wù)1