混合動力與電動汽車(10)

1、混合動力與電動汽車混合動力與電動汽車授課教師： 陳黎明 高工郵 箱： 教材（講義）教材（講義）電動汽車結構、原理與故障診斷編著：陳黎明參考資料參考資料參考書：電動汽車概論編 著：麻友良、嚴云兵參考書：混合動力汽車結構原理與維修主 編：李慶彪第一章第一章 概概 論論一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策二、純電動汽車的歷史與現狀三、混合動力汽車的歷史與現狀四、燃料電池電動汽車的歷史與現狀一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策 1、汽車工業(yè)的發(fā)展 2013年全國汽車產銷2211.68 萬輛和2198.41 萬輛一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策2、汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)能源： 國際能源署

2、(IEA)的統計數據表明，2001年全球57%的石油消費在交通領域（其中美國達到67%）,預計到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。 BP公司(英國石油公司)預測按照目前的開采速度，可支配的石化能源僅可供開采41年。一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策2、汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)能源： 2009年，我國石油消耗量達3. 93億噸，成為世界第二大石油消費國。 同年國內原油產量為1. 89億噸，石油進口量2. 04億噸，對外依存度達到52%。 2013年，我國石油消耗量5.14億噸（預計），進口量2. 82億噸。 按目前發(fā)展趨勢，我國2020年車用燃油消費量將超過3億噸，石油

3、對外依存度超過70%。一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策2、汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)環(huán)境：1、空氣質量 我國大城市60%的C0、50%的NOx、30%的CH污染均來源于機動車的尾氣排放。2、熱島效應 近年來，機動車尾氣排放集聚引起的一熱島效應一已導致城市溫度平均升高2-4。3、噪聲污染 在城市中，80%的噪聲污染由車輛造成，我國有56個城市的交通噪聲平均值達到74db，遠遠超過國家規(guī)定的標準。一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策2、汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 氣候變化： 世界化石能源消耗所產生的溫室氣體(主要為CO2)排放量持續(xù)增長，導致的全球氣候變化嚴重危及了生態(tài)安全，成

4、為當今世界以及今后長時期內人類所面臨的最嚴峻的環(huán)境與發(fā)展挑戰(zhàn)。 我國政府于2009年11月26日向世界宣布，到2020年中國單位國內生產總值COZ排放比2005年下降40%45% 電動汽車定義：電動汽車定義： 指指全部或部分全部或部分采用采用電能驅動電動機電能驅動電動機 作為動力系統的汽車。作為動力系統的汽車。一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策3、電動汽車的分類、電動汽車的分類（一）蓄電池電動汽車（ Battery Electric Vehicle），簡稱BEV或EV 三、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle），簡稱HEV四、燃料電池電動汽車（Fuel

5、 Cell Electric Vehicle ），簡稱FCEV3、電動汽車的分類、電動汽車的分類一、一、汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策汽車面臨的挑戰(zhàn)與對策電動汽車的技術特征電動汽車的技術特征類類 型型蓄電池電動汽車蓄電池電動汽車混合動力電動汽車混合動力電動汽車燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車驅動方式驅動方式電動機驅動電動機驅動內燃機驅動內燃機驅動電動機驅動電動機驅動電動機驅動電動機驅動能量系統能量系統蓄電池蓄電池超級電容器超級電容器蓄電池蓄電池超級電容器超級電容器內燃機發(fā)電單元內燃機發(fā)電單元燃料電池燃料電池能源和基礎能源和基礎設施設施電網充電設備電網充電設備加油站加油站電網充電設備電網充電設備氫氣氫氣甲

6、醇甲醇乙醇乙醇主要特點主要特點零排放零排放不依賴原油不依賴原油初期成本高初期成本高已經銷售已經銷售很低排放很低排放行駛里程長行駛里程長依賴原油依賴原油結構復雜結構復雜已有銷售已有銷售零排放或超低排放零排放或超低排放能源效率高能源效率高不依賴原油不依賴原油行駛里程長行駛里程長成本高成本高研發(fā)中研發(fā)中主要問題主要問題蓄電池和管理系統蓄電池和管理系統高的驅動性能高的驅動性能充電設施充電設施 多能源管理與優(yōu)化控制多能源管理與優(yōu)化控制依賴行駛周期依賴行駛周期蓄電池評估與管理蓄電池評估與管理燃料電池燃料電池燃料處理器燃料處理器燃料系統燃料系統二、純電動汽車的歷史、現狀及特點二、純電動汽車的歷史、現狀及特點

7、1 1、純電動汽車的歷史、純電動汽車的歷史最早的純電動汽車最早的純電動汽車早在早在1919世紀后半葉的世紀后半葉的18731873年，英國人年，英國人羅伯特羅伯特戴戴維森維森制作了世界上最初的可供實用的純電動汽車。制作了世界上最初的可供實用的純電動汽車。這比德國人這比德國人戴姆勒戴姆勒和和奔馳奔馳發(fā)明汽油發(fā)動機汽車早發(fā)明汽油發(fā)動機汽車早了了1010年以上。年以上。 這是一輛載貨車，長這是一輛載貨車，長4800mm4800mm，寬，寬1800mm1800mm，使用鐵、，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池一次電池。18801880年開始，應用了可以充放電的二次電池

8、，純年開始，應用了可以充放電的二次電池，純電動汽車需求量有了很大提高。電動汽車需求量有了很大提高。 1 1、純電動汽車的歷史、純電動汽車的歷史純電動汽車的輝煌純電動汽車的輝煌在在1919世紀下半葉成為重要交通運輸工具，寫世紀下半葉成為重要交通運輸工具，寫下了純電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。下了純電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。 18901890年法國和英倫敦的街道上行駛的多為電年法國和英倫敦的街道上行駛的多為電動大客車，當時車用內燃機技術還相當落后，動大客車，當時車用內燃機技術還相當落后，行駛里程短，故障多，維修困難，而純電動行駛里程短，故障多，維修困難，而純電動汽車卻維修方便。汽車卻維

9、修方便。 1 1、純電動汽車的歷史、純電動汽車的歷史純電動汽車的輝煌純電動汽車的輝煌在歐美，純電動汽車最盛期是在在歐美，純電動汽車最盛期是在1919世紀末。世紀末。18991899年法國人考門年法國人考門吉納駕駛一輛吉納駕駛一輛44kW44kW雙電雙電動機動機為動力的后輪驅動純電動汽車，創(chuàng)造了為動力的后輪驅動純電動汽車，創(chuàng)造了時速時速106km106km的記錄。的記錄。 19001900年美國制造的汽車中，純電動汽車為年美國制造的汽車中，純電動汽車為1575515755輛，蒸汽機汽車輛，蒸汽機汽車16841684輛，而汽油機汽車輛，而汽油機汽車只有只有936936輛。輛。 早期的純電動汽車早期

10、的純電動汽車1 1、純電動汽車的歷史、純電動汽車的歷史純電動汽車的衰退純電動汽車的衰退進入進入2020世紀以后，內燃機技術的不斷進步世紀以后，內燃機技術的不斷進步19081908年美國福特汽車公司年美國福特汽車公司T T型車問世，以流水型車問世，以流水線生產方式大規(guī)模批量制造汽車使汽油機汽線生產方式大規(guī)模批量制造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中車開始普及，致使在市場競爭中蒸汽機汽車蒸汽機汽車與與純電動汽車純電動汽車由于存在著技術及經濟性能上由于存在著技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲月的不足，使前者被無情的歲月淘汰淘汰，后者則，后者則呈呈萎縮萎縮狀態(tài)。狀態(tài)。 1 1、純電動汽車

11、的歷史、純電動汽車的歷史三次重大機遇三次重大機遇第一次發(fā)生在一百余年前。當時電池和電機的發(fā)展較內第一次發(fā)生在一百余年前。當時電池和電機的發(fā)展較內燃機成熟，且石油的運用還沒有普及，使純電動汽車在燃機成熟，且石油的運用還沒有普及，使純電動汽車在早期的汽車領域中占有舉足輕重地位。早期的汽車領域中占有舉足輕重地位。第二次機遇上世紀第二次機遇上世紀7070年代石油危機的爆發(fā)，給世界各國年代石油危機的爆發(fā)，給世界各國巨大沖擊，人們開始考慮替代石油的其他能源，包括風巨大沖擊，人們開始考慮替代石油的其他能源，包括風能、太陽能、電能等可再生能源。能、太陽能、電能等可再生能源。第三次機遇開始于環(huán)境保護日益成為人們

12、所關注的重大第三次機遇開始于環(huán)境保護日益成為人們所關注的重大課題，開發(fā)生產零污染交通工具成為各國所追求的目標，課題，開發(fā)生產零污染交通工具成為各國所追求的目標，使純電動汽車成為當代汽車發(fā)展的主流。使純電動汽車成為當代汽車發(fā)展的主流。2 2、純電動汽車的現狀、純電動汽車的現狀再度興起的緣由再度興起的緣由自汽車發(fā)明以來，汽車的動力主要依賴于石油，由此燃自汽車發(fā)明以來，汽車的動力主要依賴于石油，由此燃燒產生的廢氣對大氣的污染日益嚴重，越來越嚴格的汽燒產生的廢氣對大氣的污染日益嚴重，越來越嚴格的汽車廢氣排放控制法規(guī)正在頒布和實施。車廢氣排放控制法規(guī)正在頒布和實施。在能源方面，世界石油儲量占能源總儲量的

13、在能源方面，世界石油儲量占能源總儲量的1313，據世，據世界能源理事會預測，按目前的石油開采速度，世界石油界能源理事會預測，按目前的石油開采速度，世界石油的開采只能支撐的開采只能支撐3030多年。顯然，汽車制造業(yè)必須由利用多年。顯然，汽車制造業(yè)必須由利用危害生態(tài)環(huán)境的單一能源向開發(fā)使用多種能源、加強環(huán)危害生態(tài)環(huán)境的單一能源向開發(fā)使用多種能源、加強環(huán)境保護方面轉變。境保護方面轉變。2 2、純電動汽車的現狀、純電動汽車的現狀再度興起的緣由再度興起的緣由20002000年世界人口大約年世界人口大約6060億，但億，但20502050年人口將增加到年人口將增加到100100億，億，從而汽車數量將從從而

14、汽車數量將從7 7億增加到億增加到2525億。億。 如果車輛都使用內燃機，如果車輛都使用內燃機，石油哪里來？排氣污染如何處理？迫使人們去尋找可持續(xù)發(fā)石油哪里來？排氣污染如何處理？迫使人們去尋找可持續(xù)發(fā)展的交通工具。展的交通工具。面對節(jié)能與環(huán)保的雙重壓力，近幾年，國內外各國主要將研面對節(jié)能與環(huán)保的雙重壓力，近幾年，國內外各國主要將研究方向鎖定在替代燃料汽車（醇類、天然氣、氫氣等）和純究方向鎖定在替代燃料汽車（醇類、天然氣、氫氣等）和純電動汽車兩個主要方向。電動汽車兩個主要方向。3 3、純電動汽車的特點、純電動汽車的特點可以改善能源結構、解決汽車的替代能源問題可以改善能源結構、解決汽車的替代能源問

15、題良好的環(huán)境保護效果良好的環(huán)境保護效果可回收利用的能量多可回收利用的能量多噪聲低噪聲低熱效率高熱效率高排放廢熱少排放廢熱少優(yōu)點：優(yōu)點：3 3、純電動汽車的特點、純電動汽車的特點續(xù)行里程短，載貨質量小續(xù)行里程短，載貨質量小制造成本高制造成本高基礎設施不足，氫成本高基礎設施不足，氫成本高缺點：缺點：（1）日產LEAF 類型：純電動車功率（KW）：90kW(以上)電池類型：鋰離子蓄電池，容量（Ah）：24千瓦時最大時速(Km/h）：140km/h(以上)最大行駛距離（Km）：不小于160km（US LA4模式）4 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 （1 1）日產）日產LEAFLEAF4

16、 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 （1 1）日產）日產LEAFLEAF4 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 （2）BYD E6比亞迪e6是比亞迪自主研發(fā)的一款純電動汽車，它兼容了SUV和MPV的設計理念，是一款性能良好的跨界車。它的續(xù)駛里程超過300Km，為同類車型之冠。百公里能耗為20度電左右，只相當于燃油車1/3至1/4的消費價格；在安全上，車上搭載的鐵電池經過高溫、高壓、撞擊等試驗測試，安全性能非常好，絕不會爆炸。4 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 （2 2）BYD E6BYD E64 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 4 4、

17、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 3）奇瑞M1EV 最高車速 120km/h，續(xù)行里程125km。 電池:種類為磷酸鐵鋰電池,單體標稱電壓為3.2V,容量為6.8Ah,總電壓為345V,總容量為47Ah,型號為36800MP-Fe； 電動汽車驅動電機:類型為永磁同步,型號為2103AAC、額定功率為29kw,峰值功率為40kw； 電機控制器:型號為S18-2142010；（3 3）奇瑞）奇瑞M1EVM1EV4 4、世界上典型純、世界上典型純電動汽車電動汽車 燃料電池混合動力燃料電池混合動力油電混合動力油電混合動力由一種以上的動力驅動的車輛我們稱之為混合動力車輛由一種以上的動力驅動的車

18、輛我們稱之為混合動力車輛三、混合三、混合動力汽車動力汽車- -混合動力車輛的概念混合動力車輛的概念電動汽車電動汽車內燃機內燃機電動汽車電動汽車內燃機內燃機內燃機內燃機混合動力混合動力混合動力混合動力其他動力其他動力19世紀晚期世紀晚期20世紀初世紀初20世紀世紀20年代年代20世紀世紀80年代年代蒸汽動力蒸汽動力18-19世紀世紀蒸汽動力蒸汽動力三、混合三、混合動力汽車動力汽車-發(fā)展歷史發(fā)展歷史1905年，美國工程師年，美國工程師HPiper申請了混合動力車輛專利申請了混合動力車輛專利并聯結構混合動力并聯結構混合動力三、三、混合混合動力汽車動力汽車 混合動力分類混合動力分類從驅動形式分從驅動形

19、式分串聯結構混合動力串聯結構混合動力從驅動形式分從驅動形式分三、混合三、混合動力汽車動力汽車 混合動力分類混合動力分類串并聯混合動力串并聯混合動力從驅動形式分從驅動形式分三、三、混合混合動力汽車動力汽車 混合動力分類混合動力分類從混合程度分從混合程度分04電動輔助混合動力（電動輔助混合動力（Power Assist Hybrid）Integrated Starter Generator（ISG）02全混合動力（全混合動力（Full Hybrid）01輕混合動力（輕混合動力（Mild Hybrid）Belt Integrated Starter Generator （BISG OR BSG）03

20、插電式混合動力（插電式混合動力（Plug-In Hybrid）三、三、混合混合動力汽車動力汽車 混合動力分類混合動力分類從能源性質分從能源性質分燃料電池混合動力燃料電池混合動力02油電混合動力油電混合動力01其它形式混合動力其它形式混合動力03三、三、混合混合動力汽車動力汽車 混合動力分類混合動力分類本課程中的混合動力汽車特指油電混合動力本課程中的混合動力汽車特指油電混合動力長安杰勛混合動力電動汽車 長安杰勛混合動力電動汽車是在長安的MPV杰勛的車上裝了油電混合動力的發(fā)動機。其工作原理是采用汽油發(fā)動機和電動機混合聯動模式為車輛提供動力，它具有以下特點： （1）燃油經濟性：通過實現“加速助力”、

21、“制動能量回收”、“怠速起?！比蠡旌蟿恿δ?； （2）排放限值滿足國IV要求； （3）與原汽油機汽車比較，單車成本增加不到2萬元，性價比具有卓越的競爭優(yōu)勢。三、三、混合混合動力汽車動力汽車BSGBSG混合動力汽車混合動力汽車長安杰勛混合動力電動汽車長安杰勛混合動力電動汽車 奇瑞A5混合動力電動汽車采用了雙軸并聯低度混合式（BSG）動力系統，該系統由1.6L汽油機、5速手動變速箱、2KW電動機和12鉛酸電池組成，電動機采用的是爪極電動機并帶有電動機控制系統，發(fā)動機采用的是直列四缸、四氣閥、頂置雙凸輪軸、雙可變氣門正時和多點電控汽油噴射，完全滿足歐IV法規(guī)要求的標準。 三、三、混合混合動力汽車

22、動力汽車BSGBSG混合動力汽車混合動力汽車奇瑞奇瑞A5A5混合動力電動汽車外形圖混合動力電動汽車外形圖 別克LaCROSSE君越Eco-Hybrid油電混合動力車是國內第一款中高檔量產混合動力車型。 該車采用獨立的電動機（最大功率7kW，最大扭距65Nm）-鎳氫電池組（36V ，17Ah）動力輔助系統，配合高效節(jié)能2.4L ECO智能發(fā)動機（最大功率125Kw/6400rpm，最大轉矩225Nm/4800rpm）驅動汽車，在保證充沛動力和性能的前提下，實現了更低能耗、更少排放。三、三、混合混合動力汽車動力汽車 BSGBSG混合動力汽車混合動力汽車別克君越混合動力汽車別克君越混合動力汽車 東風

23、 EQ7200HEV混合動力轎車是一款基于東風日產藍鳥平臺的油電混合動力轎車，該產品主要技術特點在于采用了混聯式的機電耦合方式、AMT自動變速箱、高效節(jié)能電控小排量汽油機、高效永磁同步驅動電動機和ISG，以及鎳氫電池及其管理系統。 三、三、混合混合動力汽車動力汽車ISGISG混合動力汽車混合動力汽車東風東風 EQ7200HEVEQ7200HEV混合動力轎車混合動力轎車 榮威750 H YBRID混合動力電動汽車是上汽集團自主研制的混合動力新能源轎車。 該車在綜合工況下節(jié)油25，達到歐洲IV排放標準。這款車也于去年進入路試階段，樣車速度可達到120 kmh以上。榮威750 H YBRID混合動力

24、電動汽車有望在2010年前實現量產。 三、三、混合混合動力汽車動力汽車ISGISG混合動力汽車混合動力汽車榮威榮威750 HYBRID750 HYBRID混合動力電動汽車混合動力電動汽車 東風本田思域混合動力車第8代思域的改進版。思域混合動力系統標準配置CVT無級變速箱，混合系統能在行車中自動控制發(fā)動機的運轉情況，在低速巡航時可關閉發(fā)動機僅由發(fā)電機提供動力。每升汽油可以行駛31km，相當于油耗為3.2 L100km，該款車的CO 2排放僅為75gkm。三、三、混合混合動力汽車動力汽車ISGISG混合動力汽車混合動力汽車思域混合動力車型思域混合動力車型 豐田混合動力系統是一種使用兩種動力組合的傳動系統，其中包括發(fā)動機動力和電動機動力：發(fā)動機采用為應用混合動力系統而研發(fā)的1NZ-FXE 1. 5 L汽油發(fā)動機；驅動橋內含MG1、MG2和行星齒輪。根據車輛行駛狀況巧妙使用這兩種動力是該系統的鮮明特點，在盡可能地發(fā)揮每種動力各自功效的同時，使它們互為補充