混合动力与电动汽车(10)

混合动力与电动汽车授课教师：陈黎明高工邮箱：[e-mail]教材（讲义）电动汽车结构、原理与故障诊断编著：陈黎明参考资料参考书：电动汽车概论编著：麻友良、严云兵参考书：混合动力汽车结构原理与维修主编：李庆彪第一章概论一、汽车面临的挑战与对策二、纯电动汽车的历史与现状三、混合动力汽车的历史与现状四、燃料电池电动汽车的历史与现状一、汽车面临的挑战与对策1、汽车工业的发展2013年全国汽车产销2211.68万辆和2198.41万辆一、汽车面临的挑战与对策2、汽车工业发展面临的挑战能源：国际能源署(IEA)的统计数据表明，2001年全球57%的石油消费在交通领域（其中美国达到67%）,预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。BP公司(英国石油公司)预测按照目前的开采速度，可支配的石化能源仅可供开采41年。一、汽车面临的挑战与对策2、汽车工业发展面临的挑战能源：2009年，我国石油消耗量达3.93亿吨，成为世界第二大石油消费国。同年国内原油产量为1.89亿吨，石油进口量2.04亿吨，对外依存度达到52%。2013年，我国石油消耗量5.14亿吨（预计），进口量2.82亿吨。按目前发展趋势，我国2020年车用燃油消费量将超过3亿吨，石油对外依存度超过70%。一、汽车面临的挑战与对策2、汽车工业发展面临的挑战环境：1、空气质量我国大城市60%的C0、50%的NOx、30%的CH污染均来源于机动车的尾气排放。2、热岛效应近年来，机动车尾气排放集聚引起的一热岛效应一已导致城市温度平均升高2-4℃。3、噪声污染在城市中，80%的噪声污染由车辆造成，我国有56个城市的交通噪声平均值达到74db，远远超过国家规定的标准。一、汽车面临的挑战与对策2、汽车工业发展面临的挑战气候变化：世界化石能源消耗所产生的温室气体(主要为CO2)排放量持续增长，导致的全球气候变化严重危及了生态安全，成为当今世界以及今后长时期内人类所面临的最严峻的环境与发展挑战。我国政府于2009年11月26日向世界宣布，到2020年中国单位国内生产总值COZ排放比2005年下降40%～45%电动汽车定义：指全部或部分采用电能驱动电动机作为动力系统的汽车。一、汽车面临的挑战与对策3、电动汽车的分类（一）蓄电池电动汽车（BatteryElectricVehicle），简称BEV或EV三、混合动力电动汽车（HybridElectricVehicle），简称HEV四、燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle），简称FCEV3、电动汽车的分类一、汽车面临的挑战与对策电动汽车的技术特征类型蓄电池电动汽车混合动力电动汽车燃料电池电动汽车驱动方式电动机驱动内燃机驱动电动机驱动电动机驱动能量系统蓄电池超级电容器蓄电池超级电容器内燃机发电单元燃料电池能源和基础设施电网充电设备加油站电网充电设备氢气甲醇乙醇主要特点零排放不依赖原油初期成本高已经销售很低排放行驶里程长依赖原油结构复杂已有销售零排放或超低排放能源效率高不依赖原油行驶里程长成本高研发中主要问题蓄电池和管理系统高的驱动性能充电设施多能源管理与优化控制依赖行驶周期蓄电池评估与管理燃料电池燃料处理器燃料系统二、纯电动汽车的历史、现状及特点1、纯电动汽车的历史—最早的纯电动汽车早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森制作了世界上最初的可供实用的纯电动汽车。这比德国人戴姆勒和奔驰发明汽油发动机汽车早了10年以上。这是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。1880年开始，应用了可以充放电的二次电池，纯电动汽车需求量有了很大提高。1、纯电动汽车的历史—纯电动汽车的辉煌在19世纪下半叶成为重要交通运输工具，写下了纯电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶的多为电动大客车，当时车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而纯电动汽车却维修方便。1、纯电动汽车的历史—纯电动汽车的辉煌在欧美，纯电动汽车最盛期是在19世纪末。1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动纯电动汽车，创造了时速106km的记录。1900年美国制造的汽车中，纯电动汽车为15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。早期的纯电动汽车1、纯电动汽车的历史—纯电动汽车的衰退进入20世纪以后，内燃机技术的不断进步1908年美国福特汽车公司T型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与纯电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使前者被无情的岁月淘汰，后者则呈萎缩状态。1、纯电动汽车的历史—三次重大机遇第一次发生在一百余年前。当时电池和电机的发展较内燃机成熟，且石油的运用还没有普及，使纯电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重地位。第二次机遇上世纪70年代石油危机的爆发，给世界各国巨大冲击，人们开始考虑替代石油的其他能源，包括风能、太阳能、电能等可再生能源。第三次机遇开始于环境保护日益成为人们所关注的重大课题，开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标，使纯电动汽车成为当代汽车发展的主流。2、纯电动汽车的现状—再度兴起的缘由自汽车发明以来，汽车的动力主要依赖于石油，由此燃烧产生的废气对大气的污染日益严重，越来越严格的汽车废气排放控制法规正在颁布和实施。在能源方面，世界石油储量占能源总储量的13％，据世界能源理事会预测，按目前的石油开采速度，世界石油的开采只能支撑30多年。显然，汽车制造业必须由利用危害生态环境的单一能源向开发使用多种能源、加强环境保护方面转变。2、纯电动汽车的现状—再度兴起的缘由2000年世界人口大约60亿，但2050年人口将增加到100亿，从而汽车数量将从7亿增加到25亿。如果车辆都使用内燃机，石油哪里来？排气污染如何处理？迫使人们去寻找可持续发展的交通工具。面对节能与环保的双重压力，近几年，国内外各国主要将研究方向锁定在替代燃料汽车（醇类、天然气、氢气等）和纯电动汽车两个主要方向。3、纯电动汽车的特点可以改善能源结构、解决汽车的替代能源问题良好的环境保护效果可回收利用的能量多噪声低热效率高排放废热少优点：3、纯电动汽车的特点续行里程短，载货质量小制造成本高基础设施不足，氢成本高缺点：（1）日产LEAF类型：纯电动车功率（KW）：90kW(以上)电池类型：锂离子蓄电池，容量（Ah）：24千瓦时最大时速(Km/h）：140km/h(以上)最大行驶距离（Km）：不小于160km（USLA4模式）4、世界上典型纯电动汽车（1）日产LEAF4、世界上典型纯电动汽车（1）日产LEAF4、世界上典型纯电动汽车（2）BYDE6比亚迪e6是比亚迪自主研发的一款纯电动汽车，它兼容了SUV和MPV的设计理念，是一款性能良好的跨界车。它的续驶里程超过300Km，为同类车型之冠。百公里能耗为20度电左右，只相当于燃油车1/3至1/4的消费价格；在安全上，车上搭载的铁电池经过高温、高压、撞击等试验测试，安全性能非常好，绝不会爆炸。4、世界上典型纯电动汽车（2）BYDE64、世界上典型纯电动汽车4、世界上典型纯电动汽车3）奇瑞M1EV最高车速120km/h，续行里程125km。电池:种类为磷酸铁锂电池,单体标称电压为3.2V,容量为6.8Ah,总电压为345V,总容量为47Ah,型号为36800MP-Fe；电动汽车驱动电机:类型为永磁同步,型号为2103AAC、额定功率为29kw,峰值功率为40kw；电机控制器:型号为S18-2142010；（3）奇瑞M1EV4、世界上典型纯电动汽车燃料电池混合动力油电混合动力由一种以上的动力驱动的车辆我们称之为混合动力车辆三、混合动力汽车-混合动力车辆的概念电动汽车内燃机电动汽车内燃机内燃机混合动力混合动力其他动力19世纪晚期20世纪初20世纪20年代20世纪80年代蒸汽动力18-19世纪蒸汽动力三、混合动力汽车-发展历史1905年，美国工程师H·Piper申请了混合动力车辆专利并联结构混合动力三、混合动力汽车—混合动力分类从驱动形式分串联结构混合动力从驱动形式分三、混合动力汽车—混合动力分类串并联混合动力从驱动形式分三、混合动力汽车—混合动力分类从混合程度分04电动辅助混合动力（PowerAssistHybrid）IntegratedStarterGenerator（ISG）02全混合动力（FullHybrid）01轻混合动力（MildHybrid）BeltIntegratedStarterGenerator（BISGORBSG）03插电式混合动力（Plug-InHybrid）三、混合动力汽车—混合动力分类从能源性质分燃料电池混合动力02油电混合动力01其它形式混合动力03三、混合动力汽车—混合动力分类本课程中的混合动力汽车特指油电混合动力长安杰勋混合动力电动汽车长安杰勋混合动力电动汽车是在长安的MPV杰勋的车上装了油电混合动力的发动机。其工作原理是采用汽油发动机和电动机混合联动模式为车辆提供动力，它具有以下特点：（1）燃油经济性：通过实现“加速助力”、“制动能量回收”、“怠速起停”三大混合动力功能；（2）排放限值满足国IV要求；（3）与原汽油机汽车比较，单车成本增加不到2万元，性价比具有卓越的竞争优势。三、混合动力汽车—BSG混合动力汽车长安杰勋混合动力电动汽车奇瑞A5混合动力电动汽车采用了双轴并联低度混合式（BSG）动力系统，该系统由1.6L汽油机、5速手动变速箱、2KW电动机和12铅酸电池组成，电动机采用的是爪极电动机并带有电动机控制系统，发动机采用的是直列四缸、四气阀、顶置双凸轮轴、双可变气门正时和多点电控汽油喷射，完全满足欧IV法规要求的标准。三、混合动力汽车—BSG混合动力汽车奇瑞A5混合动力电动汽车外形图别克LaCROSSE君越Eco-Hybrid油电混合动力车是国内第一款中高档量产混合动力车型。该车采用独立的电动机（最大功率7kW，最大扭距65Nm）-镍氢电池组（36V，17Ah）动力辅助系统，配合高效节能2.4LECO智能发动机（最大功率125Kw/6400rpm，最大转矩225Nm/4800rpm）驱动汽车，在保证充沛动力和性能的前提下，实现了更低能耗、更少排放。三、混合动力汽车—BSG混合动力汽车别克君越混合动力汽车东风EQ7200HEV混合动力轿车是一款基于东风日产蓝鸟平台的油电混合动力轿车，该产品主要技术特点在于采用了混联式的机电耦合方式、AMT自动变速箱、高效节能电控小排量汽油机、高效永磁同步驱动电动机和ISG，以及镍氢电池及其管理系统。三、混合动力汽车—ISG混合动力汽车东风EQ7200HEV混合动力轿车荣威750HYBRID混合动力电动汽车是上汽集团自主研制的混合动力新能源轿车。该车在综合工况下节油25％，达到欧洲IV排放标准。这款车也于去年进入路试阶段，样车速度可达到120km／h以上。荣威750HYBRID混合动力电动汽车有望在2010年前实现量产。三、混合动力汽车—ISG混合动力汽车荣威750HYBRID混合动力电动汽车东风本田思域混合动力车第8代思域的改进版。思域混合动力系统标准配置CVT无级变速箱，混合系统能在行车中自动控制发动机的运转情况，在低速巡航时可关闭发动机仅由发电机提供动力。每升汽油可以行驶31km，相当于油耗为3.2L／100km，该款车的CO2排放仅为75g／km。三、混合动力汽车—ISG混合动力汽车思域混合动力车型丰田混合动力系统是一种使用两种动力组合的传动系统，其中包括发动机动力和电动机动力：发动机采用为应用混合动力系统而研发的1NZ-FXE1.5L汽油发动机；驱动桥内含MG1、MG2和行星齿轮。根据车辆行驶状况巧妙使用这两种动力是该系统的鲜明特点，在尽可能地发挥每种动力各自功效的同时，使它们互为补充，取长补短，混合动力的工作模式如图所示。三、混合动力汽车—全混合动力汽车丰田PRIUS混合动力汽车雪佛兰VOLT引