电动汽车安全技术

第五章电动汽车安全技术
电动汽车的发展史
电动汽车的结构
电动汽车的安全
事故模式
安全防护与设计要求电电电电动动动动汽汽汽汽车车车车电动汽车(ElectricVehicle，简称EV)指的是纯电动汽车、混合动力（电动）汽车和燃料电池电动汽车的总称。奔驰smartED纯电动车（1）纯电动汽车指由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他易携带能源储存的装置。（2）混合动力汽车，能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车:(1)可消耗的燃料;(2)可再充电能\能量储存装置,包括串联式、并联式和混连式。（3）燃料电池电动汽车，以燃料电池为电源的电动汽车。丰田普锐斯油电混合动力车上海世博会燃料电池观光车三种类型的电动汽车比较三种类型的电动汽车比较三种类型的电动汽车比较三种类型的电动汽车比较电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史兴起兴起兴起兴起：：：：1881年，第一辆电动汽车由法国人GustaveTrouve制造问世，它是采用铅酸蓄电池供电、由74.57W的直流电动机驱动的三轮电动汽车,整车及其驾驶员的重量约160kg。1899年，最早的混合动力电动汽车出现在巴黎美术展览馆，它们分别由比利时Pieper研究院和法国的Vendovelli与Priestly电动车公司制造。1932年FrancisBacon成功研制了第一台氢氧燃料电池装置，由于一些实质性的技术困难，直到1959年Bacon才首次示范其实用的5kw燃料电池系统。HarryKarlIhrig在同一年展示了当时令人满意的装有20hp燃料电池的牵引车。罗尼尔-保时捷串联式混合动力汽车电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史兴起兴起兴起兴起：：：：第一辆电动车出现后的随后20年，是一个电动汽车与相应的内燃机车竞争的年代，这在美国特别明确，美国1900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。1912早期电动汽车发展到鼎盛,仅美国电动汽车即达3.4万辆。1915年美国电动汽车的产量达5000辆。罗尼尔-保时捷串联式混合动力汽车电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—衰落衰落衰落衰落当燃油汽车变得功率更大、更灵活，尤其是更易于操纵时，电动汽车开始消失。电动汽车的高成本无助于与燃油汽车大的对峙，而其有限的续航里程和性能确实削弱了它对燃油汽车的竞争力。在近60年间，所销售的电动车仅是一般的高尔夫球车和运送货车。电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—复兴复兴复兴复兴20世纪80年代人们日益关注空气质量和温室效应所产生的影响，电动汽车的发展再次获得生机。20世纪90年代，一些国家和城市开始实施更严格的排放法规。1990年，美国加州大气资源管理局颁布了一项法规，规定1998年在加州出售的汽车中2％必须是零排放车辆(Z2VS)，到2003年零排放车辆应达到10％。受加州法规的影响，美国其他州及世界上其他国家开始制订类似的法规。电动汽车被认为符合零排放标准的唯一可用的技术，所以电动汽车迅速发展起来。电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—复兴复兴复兴复兴1975年出现第一辆现代汽油—电动混合动力车辆。1981年出现第一辆飞轮—电动混合动力车辆。1981年英国太阳能车辆诞生。1986年福特和通用电气公司开发ETX-I型Ⅱ型电动汽车。80年代通用汽车公司研制出甲醉燃料电池X型样车。1990年通用汽车公司开发出“冲击牌”电动汽车，据悉这是第一辆为批量生产而设计的现代电动汽车。其车身材料采用玻璃纤维，动力系统为32块铅酸蓄电池和两台42kw三相感应电机，最高车速为128km/h，从静止加速到96km/h的时间小于9s，一次充电可行驶144km。电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—复兴复兴复兴复兴1994年克莱斯勒汽车公司的甲醇燃料电池汽车Necar3问世。1996年通用、丰田联合研制的EVl蓄电池电动汽车进入市场。1996年日本推出RAV4-EV四人乘电动汽车，该车采用镍氢电池、永磁交流同步电动机，最大功率为45kw，最高车速为125km/h，续驶里程215km。电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—复兴复兴复兴复兴1997年丰图汽车公司研制的复合动力轿车Prius进入日本市场。1998年加拿大巴拉德电力公司开发出高功率密度的燃料电池，将燃料电池的功率密度从1立方英尺(0.027m3)3kw提高到350kW。1999年3月戴姆勒-克莱斯勒汽车公司在华盛顿为其投资11亿美元开发的Necar4燃料电池电动轿车揭牌。Necar燃料电池汽车丰田普锐斯油电混合动力汽车电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史电动汽车发展史—复兴复兴复兴复兴1999年福特汽车公司研制的燃料电池汽车P2000在北京、上海展出。2002-2005年法国雷诺、日本日产、韩国现代等汽车公司将自己研制的电动汽车投放市场。2004年通用在欧洲的欧宝公司将甲醇燃料电动汽车投放市场。电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车与传统汽车一样也是由动力装置电动汽车与传统汽车一样也是由动力装置电动汽车与传统汽车一样也是由动力装置电动汽车与传统汽车一样也是由动力装置、、、、底盘底盘底盘底盘、、、、车身和电器设备等四个部分组成车身和电器设备等四个部分组成车身和电器设备等四个部分组成车身和电器设备等四个部分组成。电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的车身和电器设备大部分与传统汽车基本相同电动汽车的车身和电器设备大部分与传统汽车基本相同电动汽车的车身和电器设备大部分与传统汽车基本相同电动汽车的车身和电器设备大部分与传统汽车基本相同，，，，专门没计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础专门没计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础专门没计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础专门没计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础，，，，满满满满足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性。。。。因此电动汽车具有以下独特的特点因此电动汽车具有以下独特的特点因此电动汽车具有以下独特的特点因此电动汽车具有以下独特的特点；；；；电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车系统电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电力驱动子系统电子控制器功率转换器电动机机械传动装置驱动车轮电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电力驱动子系统电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电力驱动子系统1.串联式是混合动力电动汽车中最简单的一种，发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮。电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电力驱动子系统2.并联式混合动力电动汽车采用发动机和电动机两套独立的驱动系统驱动车轮。发动机和电动机通常通过不同的离合器来驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电力单独驱动或者发动机和电动机混合驱动三种工作模式。电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电动汽车的结构电力驱动子系统3.混联式混合动力电动汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式相比，它增加了机械动力的传递路线；与并联式相比，它增加了电能的传输路线。尽管混联式混合动力电动汽车同时具有串联式和并联式的优点，但其结构复杂，成本高。不过，随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混合动力电动汽车更倾向于选择这种结构。4.复合式混合动力电动汽车结构更复杂，似乎与混联式混合动力电动汽车相似，因为它们都有起发电机和电动机作用的电动机，两者的主要区别在于复合型中的电动机允许功率流双向流动，而混联式中的发电机只允许功率流单向流动。电动汽车常用动力电池特性研究电动汽车对动力电池的要求：☼1．高能量密度；☼2．制造成本低；☼3．寿命长，维修少；☼4．活性物质存放长，自放电自衰减小；☼5．充放电性能好；☼6．效率高，设备简单；☼7．尺寸小；☼8．安全性能好；☼9．更换快捷；☼10．少量或无需特殊维护设备；在国内外开发的电动汽车中，通常使用的动力电池有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池等。电池性能合理评价问题及解决方案电动汽车动力电池技术是电动车发展的关键,目前在电动汽车上使用较为广泛的是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池等。建立一套较完善的电池综合性能评价方法体系势必加快整个电动汽车用动力电池技术的发展和电动汽车实用步伐。目前,国内对动力电池性能的研究和评价只是停留在对电池单独进行试验的层面上,即在对电池进行恒流放电的情况下对其性能进行研究和评价。电池性能合理评价问题及解决方案有研究表明,这种评价和研究方法所得到的电池性能参数曲线和车辆在运行工况下电池实际工作性能曲线的相关性较差。比如,在实车实验中,铅酸电池因负极硫酸盐化程度来决定其寿命。但在一般恒流放电实验中,影响电池寿命的原因是正极板栅腐蚀变形,负极活性物质(海绵铅)收缩。按目前采用的恒流放电方式对电池性能进行评价可能会影响对动力电池性能研究工作的针对性,从而导致研究工作失去意义或意义不大。电池性能合理评价问题及解决方案纯电动汽车用动力电池性能评价新方案：按ECE循环运行工况对电动汽车用动力电池放电特性进行仿真分析和实验研究,以其取代目前普遍采用的恒流放电评价方式的有效方法。电动汽车用动力电池所涉及的性能参数很多。模拟车辆实际运行工况,对电池性能的评价不可能做到面面俱到,也没有必要做到面面俱到。选择适当的性能参数来对动力电池进行评价不仅可以节约评价时间,降低评价费用,而且可以做到抓大放小,提高评价的准确性。电池性能合理评价问题及解决方案对电池性能的评价主要包括:(1)对电池的内压进行检测和评价,从而得到电池的比功率。(2)对电池的储存容量进行检测和评价,以获得电池组能够提供的持续行驶里程。(3)对电池放电性能的检测和评价,采用行驶工况模式放电实验,以得到电池在车辆行驶过程中能够提供最大动力性能以及持续运行时间(4)对电池使用循环寿命的评价,按照行驶工况电流模式进行充放电实验,以评价电池的使用寿命。(5)对电池内部工作温度的检测。(6)对动力电池组不一致性能的评价,通过在充放电循环寿命实验中监测各个电池组的电压、电流和容量的变化,监测电池组的不一致性能。相对于传统内燃机汽车而言，由于采用高电压驱动电机，电动汽车其安全性问题更为突出。这是因为电动汽车为了达到较好的能量利用，动力电压不断提高，由以往的几十伏已经提高至目前的100-600V，甚至更高，远远超过安全电压，一旦发生触电事故，对人体的伤害将十分严重。因此在传统汽车结构安全的基础上，其动力系统的安全性问题更不容忽视。此外，由于动力蓄电池充放特性，容易造成燃烧、爆炸、可燃气体聚集等问题。随着市面上电动汽车越来越多，电动汽车事故也随之增加，因此,进行电动汽车安全性研究具有极为重大的意义。电动汽车安全电动汽车安全相对于传统内燃机汽车而言,由于采用高电压驱动电机,电动汽车其安全性问题更为突出。这是因为电动汽车为了达到较好的能量利用,动力电压不断提高,由以往的几十伏已经提高至目前的100～600伏,甚至更高,远远超过安全电压,一旦发生触电事故,对人体的伤害将十分严重。在传统汽车结构安全的基础上,其动力系统电动汽车安全电动汽车安全事故模式电动汽车安全防护要求电动汽车安全设计要求1.车载储能装置安全需求电动汽车可能安全事故模式及防护体系建立电动汽车动力系统短路时的安全事故模式电动汽车发生碰撞时的安全事故模式短路时的安全事故模式当电动汽车动力系统短路时，将导致动力