汽車概論課件第7章

新能源汽車第七章教學(xué)提示：隨著全球石油短缺、環(huán)境污染、氣候變暖等一系列的問(wèn)題的產(chǎn)生，人們對(duì)汽車帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，新能源汽車得到了快速發(fā)展。通過(guò)對(duì)新能源汽車的基本介紹，了解新能源汽車的種類以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)與傳統(tǒng)汽車進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合當(dāng)前新能源汽車車型，加深對(duì)新能源汽車的理解認(rèn)知。教學(xué)要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解新能源汽車的新能源汽車的定義和類型。能夠掌握純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理，熟悉純電動(dòng)汽車的電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及電子控制相關(guān)知識(shí)。熟悉混合動(dòng)力汽車的分類和結(jié)構(gòu)原理；了解燃料電池電動(dòng)汽車的特點(diǎn)和基本工作原理；了解新能源汽車的充電方式。重點(diǎn)與難點(diǎn)：新能源汽車的類型；純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理；混合動(dòng)力汽車的分類及特點(diǎn)；燃料電池電動(dòng)汽車的基本原理。第一節(jié)

純電動(dòng)汽車一、純電動(dòng)汽車的定義與特點(diǎn)1.純電動(dòng)汽車的定義純電動(dòng)汽車（BEV）是指由車載可充電蓄電池或其他能量?jī)?chǔ)存裝置提供電能、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。增程式電動(dòng)汽車是一種配有地面充電和車載供電功能的純電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，其運(yùn)行模式可以根據(jù)需要處于純電動(dòng)模式、增程模式或混合動(dòng)力模式，具有純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特征。2.純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1）無(wú)污染，噪聲低。2）能源效率高，多樣化。3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便。4）動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短。二、純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)1.電力驅(qū)動(dòng)主模塊（1）功用電力驅(qū)動(dòng)主模塊主要作用是將蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。（2）組成

主要包括中央控制單元、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、車輪等組件。2.車載電源模塊（1）功用

車載電源模塊主要作用是向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向動(dòng)力電池充電。（2）組成

主要包括動(dòng)力電池、能量管理系統(tǒng)、充電控制器等組件。3.輔助模塊輔助模塊包括輔助動(dòng)力源、輔助裝置等。輔助動(dòng)力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成，功用是供給電動(dòng)汽車其他各種輔助裝置所需要的動(dòng)力電源，一般為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動(dòng)窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。輔助裝置主要有照明、各種聲光信號(hào)裝置、車載音箱設(shè)備、空調(diào)、刮水器、風(fēng)窗除霜清洗器、電動(dòng)門窗、電控玻璃升降器、電控后視鏡調(diào)節(jié)器、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)器、車身安全防護(hù)裝置控制器等。三、純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置形式1.傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器，只是將發(fā)動(dòng)機(jī)換成電機(jī)，屬于改造型電動(dòng)汽車2.電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)模式取消了離合器和變速器，但具有減速差速機(jī)構(gòu)，由1臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩車輪旋轉(zhuǎn)3.電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)模式將電機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換4.輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式同電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)模式布置方式比較接近，將電機(jī)直接裝到了驅(qū)動(dòng)輪上，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪行駛。第二節(jié)

混合動(dòng)力汽車一、混合動(dòng)力汽車的定義與分類1．定義混合動(dòng)力汽車是指能夠從至少兩類車載儲(chǔ)能裝置（如熱動(dòng)力源：傳統(tǒng)的汽油機(jī)或柴油機(jī)，電動(dòng)力源：電池與電動(dòng)機(jī)）中獲得動(dòng)力的汽車。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成，汽車的行駛功率依據(jù)實(shí)際的汽車行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同提供。2.類型二、混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理1.串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和蓄電池組等部件組成。2.并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和蓄電池等部件組成，有多種組合型式，可以根據(jù)使用要求選用。3.混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PSHEV）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)和蓄電池組等部件組成。市區(qū)低速行駛時(shí)，采用串聯(lián)方式工作；高速行駛時(shí)，采用并聯(lián)方式工作。

4.插電式混合動(dòng)力汽車又稱為外接充電式混合動(dòng)力汽車。插電式（含增程式）混合動(dòng)力汽車是指汽車的驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給，并且可由外部提供電能進(jìn)行充電，純電動(dòng)模式下續(xù)駛里程符合我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的汽車。第三節(jié)

燃料電池電動(dòng)汽車一、燃料電池電動(dòng)汽車的特點(diǎn)采用燃料電池作電源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車（FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV）。一般以質(zhì)子交換膜燃料電池作為車載能量源。燃料電池電動(dòng)汽車是以車載燃料電池提供電能，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車。其利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下，在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。1.燃料電池電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)（1）效率高（2）續(xù)駛里程長(zhǎng)

（3）綠色環(huán)保

（4）過(guò)載能力（5）低噪聲

（6）設(shè)計(jì)方便靈活

2.燃料電池電動(dòng)汽車的缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)有：1）燃料電池汽車的制造成本和使用成本過(guò)高。

2）輔助設(shè)備復(fù)雜，且質(zhì)量和體積較大。

3）系統(tǒng)抗振能力有待進(jìn)一步提高。

二、燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理混合式燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)（燃料電池反應(yīng)堆）、輔助動(dòng)力源、DC/DC變流器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力控制單元、高壓儲(chǔ)氫罐等組成1.

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)

又稱為燃料電池反應(yīng)堆，在燃料電池汽車所采用的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)中，為保證質(zhì)子交換膜燃料電池組的正常工作。燃料電池是一種化學(xué)電池，它直接把物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放的能量變換為電能，工作時(shí)需要連續(xù)地向其供給活物質(zhì)（起反應(yīng)的物質(zhì)）——燃料和氧化劑。2.輔助動(dòng)力源在FCEV上，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是主要電源，另外還配備有輔助動(dòng)力源。根據(jù)FCEV的設(shè)計(jì)方案不同，其所采用的輔助動(dòng)力源也有所不同，可以用蓄電池組、飛輪儲(chǔ)能器或超大容量電容器等共同組成雙電源系統(tǒng)。3.DC/DC變流器FCEV采用的電源有各自的特性，燃料電池只提供直流電，電壓和電流隨輸出電流的變化而變化。燃料電池不可能接受外電源的充電，電流的方向只是單向的。燃料電池汽車采用的輔助電源（蓄電池和超級(jí)電容器）在充電和放電時(shí)，也是以直流電的形式流動(dòng)，但電流的方向是可逆性流動(dòng)。FCEV上的各種電源的電壓和電流受工況變化的影響呈不穩(wěn)定狀態(tài)。4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)燃料電池汽車用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有直流電機(jī)、交流電機(jī)、永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等。5.動(dòng)力控制單元

燃料電池汽車的動(dòng)力電控系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、蓄電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力控制系統(tǒng)及整車控制系統(tǒng)組成。6.高壓儲(chǔ)氫罐用于儲(chǔ)存燃料電池汽車所需要的高壓氣態(tài)氫氣。第四節(jié)

新能源汽車的充電技術(shù)一、充電方式1.常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對(duì)比較低。2.快速充電方式是以150～400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。3.電池更換方式采用動(dòng)力電池更換迅速補(bǔ)充汽車電能，電池更換可在10min以內(nèi)完成，理論上無(wú)限提升汽車?yán)m(xù)駛里程4.無(wú)線充電方式是利用無(wú)線電能傳輸技術(shù)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的一種新型充電方式。主要有3種形式：感應(yīng)式、諧振式和微波無(wú)線電能傳輸。5.移動(dòng)式充電方式對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電（MAC）。二、充電設(shè)施新能源汽車充電設(shè)施由兩部分組成：車外充電裝置、車內(nèi)充電裝置。1.車外充電裝置主要由充電樁（或家用220V16A插座），以及充電線組成，其核心部件是充電樁。充電樁又叫充電栓、充電柜等，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等）和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的新能源汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭，通過(guò)充電線與新能源汽車的充電口聯(lián)結(jié)，給新能源汽車充電。充電樁是能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、計(jì)電量、計(jì)金額充電的裝置，可以作為車主購(gòu)電終端。充電樁有多種類型，也有多種分類