第一讲-新能源汽车绪论

机械与运载工程学院电动车辆设计周维助理教授车辆工程系Contacts:[e-mail],18822087106机械与运载工程学院教学大纲机械与运载工程学院参考教材MehrdadEhsani等,倪光正等（译）.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车：基本原理、理论和设计.机械工业出版社.何洪文等，电动汽车原理与构造，机械工业出版社学习资源微信公众号第一电动网电车汇机械与运载工程学院考查方式课堂表现：30%（到课率、活跃度）大作业（1次）40%：presentation（学硕）学习总结和心得30%（专硕占70%）注：学硕既需要做presentation，也需要交总结专硕只需要交总结机械与运载工程学院汽车百年回顾电动汽车时代1770年法国人尼古拉斯古诺将蒸汽机装在板车上，制造出第一辆蒸汽汽车，并成为世界上第一辆利用机器为动力的车辆；1834年，ThomasDavenport制造了一辆电动三轮车；1838年，RobertDavidson制造了一辆用干电池驱动的电动汽车；1881年在法国巴黎出现了世界上第一辆以可充电电池为动力的电动汽车(古斯塔夫.特鲁夫)；1886年，FrankSprague设计生产了有轨电车。机械与运载工程学院汽车百年回顾铅酸蓄电池20V；0.5马力直流电机；电机的一端是12个齿的小齿轮，与一个240个齿的大轮啮合，电机的旋转速度通过串联的蓄电池数来决定，并由操作人员通过电压转换技术控制。左轮圈摩擦垫块用于刹车，右边手柄操纵方向；左灯照亮电压表，右灯照亮安培表，灯光由两节动力蓄电池供电。车速9miles/h电动汽车时代阿顿和培里的电动三轮车(1882年)机械与运载工程学院汽车百年回顾电动汽车时代在19世纪末，20世纪初的美国，每年销售的4200辆汽车中有38%是电动汽车，22%是燃油汽车，40%是蒸汽机汽车。在当时，电动汽车是金融巨头的代步工具及财富的象征，到1912年，美国有34000辆电动汽车注册。19世纪末，美国、英国、法国公司开始量产电动汽车，如最早由Morris和Salom拥有的电动客车和货车公司。法国生产电池BGS公司电动汽车在1900年之前保持着电动汽车续驶里程最长290km的记录。第一辆时速超过100km的汽车为电动汽车在1899年5月创造,为一辆子弹头式的电动赛车，达110km/h。机械与运载工程学院汽车百年回顾内燃发动机汽车时代1860年,法国人艾蒂安·勒努瓦发明了汽油发动机。1898年，法国人狄塞尔(Deisel)首次在慕尼黑展览会上展出了他研制的柴油内燃机.1885年，德国工程师卡尔·奔驰在曼海姆制造成一辆装有0.85马力汽油机的三轮车。德国另一位工程师戈特利布·戴姆勒也同时造出了一辆用1.1马力汽油发动机作动力的四轮汽车，这便是现代意义上的汽车。他们俩被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者，1886年1月29日也被公认为汽车的诞生日。1896年，美国亨利福特在底特律完成了他的第一部四轮汽车，并于深夜试车成功。机械与运载工程学院汽车百年回顾内燃发动机汽车时代车架；带与链传动驱动后轮；三个实心橡胶轮胎的车轮；装有差速器的后轴；(第一个)行驶方向靠操纵杆控制;在车架和车轴间装有钢板弹簧悬架.机械与运载工程学院汽车百年回顾内燃发动机汽车时代1903年，福特汽车公司正式成立，1908年推出T型车，成为一款价格能为大众所接受的车型并开始大量生产，标志着世界汽车工业革命就此开始；1911年，Kettering发明了汽车起动机，使得燃油汽车比依赖于方便驾驶的电动汽车更具吸引力，从此打破了了电动汽车在市场的主导地位；1913年，福特汽车公司开发出了世界上第一条汽车装配流水线，使得大批量、低成本生产成为可能，1915年，第100万辆福特T型车下线，1927年，完成1500万辆T型车的生产；燃油汽车时代正式到来。机械与运载工程学院汽车百年回顾内燃机汽车时代蓬勃发展现在世界汽车保有量达7.5亿辆。中国汽车保有量从1978年的不足百万辆到2001年的1610万辆，2006年的2200万辆,2007年末的5697辆,2010年将突破7000万辆。以中国为代表的发展中国家汽车工业蓬勃发展，专家预测，2015年发展中国家的汽车产量占全球的份额将由25%增长到48%,发展中国家汽车产业面临发展机遇；中国正在成为汽车工业生产和销售大国。2009年产量1350万辆，成为世界汽车产销第一大国。207.7450507.1570.87198501600020040060080010001200140016002000年2004年2006年2010年产量：万辆机械与运载工程学院汽车百年回顾21世纪的汽车“电动汽车－21世纪重要的交通工具”；各种各样的节能与新能源汽车出现在现代汽车展览会上，并成为各种概念车的主题，2008北京国际车展上，几乎每个整车厂商都有自己的电动汽车推出。1997年，日本丰田成功推出THS混合动力系统和Prius混合动力汽车并成功实现商业化推广，目前市场占有量已达150余万辆；2002年9月26日，通用“AUTO-nomy”概念车在巴黎车展上成功亮相，采用了Hy-Wire技术，“通用公司展示的革命性设计，很可能就是未来将要使用的汽车”机械与运载工程学院汽车百年回顾三类底盘（标准底盘+四轮驱动底盘+运动车底盘）=如今13种底盘。车身和底盘之间没有任何机械杆件和液压管路连接，容易实现DIY设计。新能源+混合动力+线控技术+电传动机械与运载工程学院汽车百年回顾机械与运载工程学院汽车百年回顾燃料电池混合动力系统：80kW燃料电池＋30kW锂离子动力电池70Mpa压力气瓶储3kg氢气。3860×1750×1550轴距2850，1200kg;500kmRANGE+200km/hPERFORMANCE;25kW×4轮毂电机驱动。翅形车门；4轮主动转向机械与运载工程学院WhyEVs?OilCrisis机械与运载工程学院机械与运载工程学院传统汽车燃油经济性近20年都没有太大的提升，传统发动机和变速箱技术对燃油经济性的提升似乎已经逐渐接近极限机械与运载工程学院WhyEVs?AirPollution机械与运载工程学院机械与运载工程学院WhyEVs?GlobalWarming能源的大量消耗带来温室气体排放问题，是造成气候变化的主要原因，其中交通领域对二氧化塘排放量的贡献占到32%以上机械与运载工程学院汽车发展面临的问题汽车工业的可持续发展面临合理权衡和解决矛盾的困境机械与运载工程学院汽车发展面临的问题汽车工业的可持续发展面临日趋严格的能耗法规的约束1997年12月联合国气候大会在日本京都通过了《联合国气候变化框架公约》，第一阶段为2008～2012年对主要工业发达国家的排放削减量比例，第二阶段为2012年后，对发展中国家的排放削减量比例，中国为签约的发展中国家。2009年哥本哈根世界气候大会，提出《哥本哈根协议》，制定了2020年减排目标。1L汽油=2.254kg二氧化碳机械与运载工程学院汽车发展面临的问题汽车工业的可持续发展面临日趋严格的排放法规的约束机械与运载工程学院汽车发展面临的问题TheOnlySolution发展和推广使用节能与新能源车辆。机械与运载工程学院节能与新能源汽车！！！电动汽车：良好的环保特征！内燃机汽车：良好的基础设施条件！新一代能源汽车：氢燃料电池汽车和新一代电池电动汽车！混合动力汽车未来的汽车技术机械与运载工程学院机械与运载工程学院热能发电核能发电水力发电风力发电潮汐发电太阳能发电地热发电化学能发电波浪能发电生物能发电机械与运载工程学院改善电网峰谷负荷北京市电网峰谷负荷差已超过40%(上海更是达到60%);抽水蓄能电站效率约70%；采用电动车辆夜间充电蓄能避免了电能的二次回收消耗。抽水蓄能电站电动客车蓄能机械与运载工程学院可再生能源的短板间歇性、不确定性、不平稳机械与运载工程学院将储能系统纳入电网规划机械与运载工程学院HowaboutthefutureofEVs?政府政策支持：1.财政补贴2.免费牌照、免摇号、享受更高优先级的路权、停车权利等机械与运载工程学院加州“零排放汽车（ZEV）计划”政策在加州销售的汽车中，至少2.5%为ZEV我国到2020年时，汽车企业所生产汽车的平均燃油消耗率要达到5L/100km以下，这对于大部分自主品牌来说，都有很大的压力“碳配额”政策的推行机械与运载工程学院国家战略七大“战略性新兴产业”之一节能环保新一代信息技术生物高端装备制造新能源新材料新能源汽车节能与新能源汽车。继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨。中国制造2025机械与运载工程学院徐和谊，北汽集团董事长，新能源车，尤其是纯电动车的零排放，则对优化空气质量贡献极大，所以发展新能源汽车迫在眉睫HowaboutthefutureofEVs?机械与运载工程学院HowaboutthefutureofEVs?零部件成本下降机械与运载工程学院电动汽车发展的技术瓶颈续驶里程短充电不方便充电时间长零部件成本高电池寿命短动力电池安全性问题有待提高机械与运载工程学院电动汽车驱动和制动基础周维车辆工程系机械与运载工程学院车辆运动的一般描述trFFdVdtM机械与运载工程学院滚动阻力cosrrdPaFPfr2.50()100rsVfff轿车：机械与运载工程学院空气阻力22()1()221.15DfwwfDwCAVVFACVV机械与运载工程学院坡道阻力singFMgtan/gFMgHL小坡度：机械与运载工程学院纵向动力学方程()()tftrrfrrwgdVMFFFFFFdt机械与运载工程学院最大牵引力计算机械与运载工程学院前驱车辆后驱车辆机械与运载工程学院汽车动力系的组成动力装置（发动机或电动机）、离合器或液力变矩器、变速箱、主减、差速器、驱动轴、驱动轮机械与运载工程学院主要组件的典型效率数据离合器：99%每对齿轮：95%~97%轴承和万向节：98%~99%手动变速箱：90%~93%含液力变矩器的自动变速箱：75%~80%机械与运载工程学院车辆的理想驱动特性机械与运载工程学院机械与运载工程学院电机的外特性符合理想特性机械与运载工程学院手动变速箱车辆牵引力-车速特性自动变速箱车辆牵引力-车速特性机械与运载工程学院传统车和电动车的牵引力-阻力特性机械与运载工程学院车辆动力性能-最高车速0212pgtraDfdTiiMgfCAVrmaxmax0min30pdgnrVii最高车速：30min最高车速，1km最高车速驱动力与阻力平衡：机械与运载工程学院车辆动力性能-最大爬坡度021cossin2pgtraDfdTiiMgfCAVMgr驱动力与阻力平衡：对应于某一定车速下的最大爬坡度。对于重型货车或越野车，为车辆全速度范围内的最大爬坡度机械与运载工程学院车辆动力性能-加速时间20(/)(1/2)pgtdraDfTiirMgfCAVdVadtM加速度：车辆由零车速加速到某一确定车速（100km/h）的时间加速时间：200(/)(1/2)fVapgtdraDfMtdVTiirMgfCAV机械与运载工程学院机械与运载工程学院机械与运载工程学院电动汽车是否需要配备变速箱？永磁同步电机：1~2.几异步电机：=4开关磁阻电机：=6机械与运载工程学院扩速比为2，三挡变速箱机械与运载工程学院扩速比为4，配两挡变速箱机械与运载工程学院扩速比为6，无变速箱机械与运载工程学院变速箱可以优化电机的工作效率0