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电动汽车基础知识2020年6月12日Contents目录电动汽车的三种主要型式2纯电动汽车3电动汽车概述1Contents目录电动汽车的三种主要型式2纯电动汽车3电动汽车概述1城市大气污染日趋严重石油资源面临枯竭威胁1.石油资源有限,不可再生,按目前探明的储量和开采的速度还能用40~50年。2电力可从多种能源得到。电动汽车有利于节能起电能调峰作用充分利用晚间富余电能，占总容量1/2。1电动汽车概述1、电动汽车发展的必要性1电动汽车概述2、国内外电动汽车的发展状况(一)、国际电动汽车的发展现状日、美、欧三足鼎立，日本称雄，美国雄起、欧洲跟进EV、HEV、FCEV多头并进，HEV重点发展第一，日本一直以来，出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，日本十分重视电动汽车的研制与开发。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。第二，美国。美国的汽车公司在电动汽车产业化方面比来自日本的同行逊色不少，三大汽车公司仅仅小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，来自日本的混和动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。1电动汽车概述2、国内外电动汽车的发展状况公司车型投放时间现运行情况丰田公司混合动力轿车ＰＲＩＵＳ（普锐斯）1997年批量投放2000．7出口北美2000．9出口欧洲二十多个国家至目前其全球销量达到了50万辆2012年该公司要将其所有的车型全部装上混合动力发动机继ＰＲＩＵＳ混合动力轿车之后，丰田还推出了ＥＳＴＩＭＡ（大霸王）混合动力汽车和搭载软混合动力系统的ＣＲＯＷＮ（皇冠）轿车，其在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面走在了世界前列。本田公司混合动力电动汽车Ｉｎｓｉｇｈｔ混合动力汽车Ｃｉｖｉｃ（思域）2002年混合动力汽车Ａｌｔｉｍａ（阿蒂玛）2006年向美国市场销售2010年日本国内普及５万辆2、国内外电动汽车的发展状况(二)、国内电动汽车的现状政府搭台、企业唱戏，活动助推、补贴运行企业、科研院所、高校形成产学研1电动汽车概述1电动汽车概述(三)、中国政府的政策与推动《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》的总体思路，“十二五”期间将重点开展7个方面的工作。第一，坚持“三纵三横”研发布局（即以燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”）和“产业化研发”模式。第二，加大充电基础设施科技创新力度，加快基础设施建设。第三，加快技术标准研究，完善标准体系建设。第四，深化示范推广，探索商业推动模式。第五，支持组建产业技术创新联盟、承担科技计划任务。第六，完善公共平台，加强人才培养。第七，深化国际技术交流与合作，推动电动汽车国际化发展。2、国内外电动汽车的发展状况1电动汽车概述(三)、中国政府的政策与推动2013年政府补贴政策：2、国内外电动汽车的发展状况不管是哪种类型的电动汽车，均具有环保、节能的特点。汽车诞生至今，面临着能源、环保和安全的问题，电动汽车是节能和环保的现代汽车发展的主要方向。未来电动汽车发展方向：方向是燃料电池电动汽车和纯电动汽车，目前的主流是混合动力电动汽车；以政府主导扶持为主，产学研合作为模式，补贴的商业化；关键技术发展是核心，理论研究是基础，基础配套设施是保障。1电动汽车概述3、电动汽车的特点和发展方向Contents目录电动汽车的三种主要型式2纯电动汽车3电动汽车概述11、纯电动汽车（BatterypoweredEV)2、混合动力电动汽车(HybridEV)3、燃料电池电动汽车(FuelcellEV)2电动汽车的三种主要型式纯电动汽车——由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等）提供动力源的汽车。优点：零排放、无污染、结构简单。缺点：能量密度低、成本高、续航里程有限。2电动汽车的三种主要型式2.1EVEV的动力组成2电动汽车的三种主要型式2.1EV混合动力电动汽车——车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车。一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。串联、并联和混联、综合式；轻度和混合，中度混合和重度混合。优点：可实现内燃机和电动机的最佳配合；可方便回收能量；市区可零排放；可解决空调、取暖等问题；可利用现有加油站；可延长电池寿命。缺点：结构复杂、依赖原油。2电动汽车的三种主要型式2.2HEV2电动汽车的三种主要型式2.2HEV混合动力电动汽车（串联增程式）混合动力电动汽车（行星轮式并联型）发动机控制器电机变速箱主减速器辅助电池转矩合成装置2电动汽车的三种主要型式2.2HEV混合动力电动汽车（并联型-插电式）发动机电机变速箱主减速器辅助电池控制器充电器～•节约运行成本2电动汽车的三种主要型式2.2HEV混合动力汽车的发展现状1、节能减排优势明显。丰田、本田等公司的混合动力品种已超过20多个，年产量超过25万辆。燃料经济性提高（30－50）％，减排明显。2、国内企业热情很高，一汽、上汽、东风、长安等公司均在开发并联、混联等多种型式的混合动力轿车。3、混合动力正成为通用技术。汽油机、柴油机、天然气发电机、燃料电池发电机都可向混合动力发展。日本的混合动力系统水平最高。2电动汽车的三种主要型式2.2HEV氢燃料电池电动汽车——利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。优点：燃料电池汽车具有安静、高效、能量密度较高和零污染（或低污染）排放的特点，同时续驶里程完全可以和内燃机汽车相媲美，具有结束内燃机汽车百年统治地位的潜力。缺点：成本高，可靠性和寿命有待改进。2电动汽车的三种主要型式2.3FCEV电机控制器燃料电池发动机电动机单向DC/DC变换器辅助电池能量混合型结构方案1辅助电池容量大2电动汽车的三种主要型式2.3FCEV电机控制器燃料电池发动机电动机双向DC/DC变换器辅助电池结构方案2功率混合型辅助电池容量小2电动汽车的三种主要型式2.3FCEVH2阳极电解质（质子交换膜）催化剂阴极H22H++2e-2H+e-e-O2H2O2H++2e-+1/2O2质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作原理图2电动汽车的三种主要型式2.3FCEV目前使用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质子交换膜燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气中的氧气为氧化剂。燃料电池：能量转换效率高，实际效率已达45％~55％，是传统燃油发动机效率的2—3倍。加拿大的BALLABC公司目前处于世界领先水平。优点：零排放或近似零排放、效率高。目前面临的主要问题：1、氢的来源；2、氢的存储；3、核心材料成本高。推广使用需要一定的时间。2电动汽车的三种主要型式2.3FCEV燃料电池城市客车2电动汽车的三种主要型式2.3FCEV燃料电池电动汽车的发展现状但各国政府在对研发燃料电池技术上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。1、日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表，其战略目标是：到2020年,日本使用的燃料电池汽车达到500万辆；到2030年，要全面普及燃料电池汽车。2、在欧洲，欧盟把燃料电池和氢能源技术发展成为能源领域的一项战略高新技术，使欧盟在燃料电池和氢能源技术方面处于世界领先地位，欧盟将力争在２０２０年前建立一个燃料电池和氢能源的庞大市场。3、在美国，承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法，也不是中期的解决方法，而确实是远期的方法”。燃料电池的研发重点已转向了基础性研究。2电动汽车的三种主要型式2.3FCEVContents目录电动汽车的三种主要型式2纯电动汽车3电动汽车概述13.2主要的参数的确定3.1基本组成3.3总结1.车载电源及其管理系统2.驱动电机及其控制系统3.整车控制系统4.车身及底盘3纯电动汽车3.1基本组成1.车载电源及其管理系统•重要性◇动力电池组是EV的关键装备，储存的电能、质量和体积，对EV性能起决定性影响，也是发展EV的主要研究和开发对象。◇EV发展的症结在于电池，电池技术对EV的制约仍然是EV发展的瓶颈。3纯电动汽车一、铅酸电池3纯电动汽车铅酸蓄电池已有１００多年的前史，普遍用作传统燃油汽车的起动电源。它也是成熟的电动汽车动力电池。优点：它可靠性好、维护简单、原资料易得、价格比较低。但它有两大缺陷：一是比能量低，目前水平：45Wh/kg，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是循环寿命短（300-500次），运行成本过高。1.车载电源及其管理系统二、镍氢电池3纯电动汽车优点：镍氢蓄电池没有重金属污染问题。其比能量达70－80W•h/kg，比功率达160－230W／kg，镍氢电池有高倍率的放电特性，短时间可以以3C放电，瞬时脉冲放电率很大。镍氢电池的过充和过放性能很好，并且可以随充随放，在15分钟内充满60%的容量，1h内可以完全充满，在80%SOC的放电深度下，循环寿命可以达到1000次以上。未来随着其技术发展，其循环寿命可超过2000次，成本可降至150美元/Kw•h。主要不足：1、有记忆效应。2、自放电损耗大，对环境温度敏感，充电发热；3、价格仍较高，目前500－700美元/kWh。1.车载电源及其管理系统三、锂离子电池3纯电动汽车锂离子电池与铅酸电池比较：1、循环寿命长：磷酸铁锂动力电池循环寿命达到2000次以上；铅酸电池寿命短（300-500次）。2、低温度放电性能好：锂离子电池可在-25度时正常工作，其电容量可达标称容量的70%，而铅酸电池在-10度时的电容量的50%，在-25度时不：能正常工作。3、自放电率低：将充满电的锂离子电池组，放置两个月后，其电容量大于等于80%，而铅酸电池放置两个月，仅为标称容量的40%-50%。4、比能量高：由于锂离子电池的体积仅为铅酸电池的30%，因此当使用相同的空间时锂离子电池的能量储备比铅酸电池大。锂离子电池比能量的理论值为570W•h／kg，它当前到达的功能目标是：比能量为100w•h／kg，比功率200w/kg5、工作温度范围宽：锂离子电池可在-25度到55度范围内工作，而铅酸电池只能在10度到40度范围内工作。6、可以大电流放电：锂离子电池在1C倍率下大电流放电，其容量仅为额定电容量60%。7、充电时间短：由于锂离子电池具有可大电流充电的特性，因此充电时间只要4-5小时，而铅酸电池则需要8至10小时。8、绿色环保：无污染（电池材料不存在有毒物质）。与铅酸电池对人体，环境有害的重金属铅。缺点：价格高。1.车载电源及其管理系统四、超级电容3纯电动汽车.超级电容器与铅酸电池比较：.1、超级电容器是绿色能源（活性炭），不污染环境。.2、超级电容器循环寿命长（10万次）；铅酸电池寿命短（500次）。.3、超级电容器充电速度快（0.3秒~15分钟）；铅酸电池充电时间长（5~8小时），很多电池就是充电时间长。.4、超级电容器充放电效率高（98%）；铅酸电池充放电效率低（70%）；.5、超级电容器功率密度高（10.000W/kg）；铅酸电池功率密度低（300W/kg），差30多倍。.6、超级电容器工作温度范围（-40~50）；铅酸电池电动车在-40℃续驶里程减少90%，超级电容器只减少10%。.7、超级电容器电动大客车能量回收率强，紧急制动能量回收高达75%；铅酸电池能量回收仅为5%，这点对大客车很重要，可以节约大量的燃料。缺点：超级电容器价格比铅酸电池高一倍。但超级电容器的寿命比铅酸电池高10倍，这点对公共大客车产业化非常重要。比能量小。超级电容与蓄电池混合前景看好。1.车载电源及其管理系统管理系统的功能：(1)锂电池管理系统主要达成以下四个目标:①保障各个单体电池的均衡性;②及时诊断出电池出现的问题;③防止电池的过充电和过放电;④准确地获得电池的