混合动力与电动汽车概论

混合动力与电动汽车,邮 箱：,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,、汽车工业的开展,2023,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,、汽车工业开展面临的挑战,能源：,国际能源署,(IEA),的统计数据说明，,2001,年全球,57%,的石油消费在交通领域（其中 到达,67%,）,预计到,2023,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,、汽车工业开展面临的挑战,能源：,2023,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，对外依存度到达,52%,。,2023,年，我国石油消耗量,5.14,亿吨（预计），进口量,2. 82,亿吨。,按目前开展趋势，我国,2023,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,、汽车工业开展面临的挑战,环境：,1,、空气质量,我国大城市,60%,的,C0,、,50%,的,NO,x,、,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到达,74db,，远远超过国家规定的标准。,一、,汽车面临的挑战与对策,2,、汽车工业开展面临的挑战,气候变化：,世界化石能源消耗所产生的温室气体,(,主要为,CO,2,),排放量持续增长，导致的全球气候变化严峻危及了生态平安，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开展挑战。,我国政府于,2023,年,11,月,26,日向世界宣布，到,2023,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：,指全部或局部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（,Battery Electric Vehicle,），简称,BEV,或,EV,三、,混合动力电动汽车（,Hybrid Electric Vehicle,），简称,HEV,四、,燃料电池电动汽车（,Fuel Cell Electric Vehicle,），简称,FCEV,3,、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,初期本钱高,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,本钱高,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,多能源管理与优化操作,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有用的纯电动汽车。这比德国人戴姆勒和奔驰创造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响的一次电池。,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 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 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缺乏，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。当时电池和电机的开展较内燃机成熟，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，开辟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开展的主流。,2,、纯电动汽车的现状,再度兴起的缘由,自汽车创造以来，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峻，越来越严格的汽车废气排放操作法规正在公布和实施。,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辟使用多种能源、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开展的交通工具。,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,制造本钱高,基础设施缺乏，氢本钱高,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,（,US LA4,模式）,4,、世界上典型纯,电动汽车,（,1,）日产,LEAF,4,、世界上典型纯,电动汽车,（,1,）日产,LEAF,4,、世界上典型纯,电动汽车,（,2,）,BYD E6,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；在平安上，车上搭载的铁电池经过高温、高压、撞击等试验测试，平安性能非常好，绝不会爆炸。,4,、世界上典型纯,电动汽车,（,2,）,BYD E6,4,、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,；,电机操作器,:,型号为,S18-2142023,；,（,3,）奇瑞,M1EV,4,、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,-,开展历史,1905,年，美国工程师,HPiper,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（,Power Assist Hybrid,）,Integrated Starter Generator,（,ISG,）,02,全混合动力（,Full Hybrid,）,01,轻混合动力（,Mild Hybrid,）,Belt Integrated Starter Generator,（,BISG OR BSG,）,03,插电式混合动力（,Plug-In Hybrid,）,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，单车本钱增加不到,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操作系统，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,2.4L ECO,智能发动机（最大功率,125Kw/6400rpm,，最大转矩,225Nm/4800rpm,）驱动汽车，在保证充分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,750 H YBRID,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,，到达欧洲,IV,排放标准。这款车也于去年进入路试阶段，样车速度可到达,120 km,h,以上。荣威,750 H YBRID,混合动力电动汽车有望在,2023,年前实现量产。,三、,混合,动力汽车,ISG,混合动力汽车,荣威,750 HYBRID,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操作发动机的运转情况，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,3.2 L,100km,，该款车的,CO 2,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-FXE,1. 5 L,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成效的同时，使它们互为补充，取长补短，混合动力的工作模式如下图。,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,引领了汽车界的一个新的纪元，它创造出一个新的车系，且这个车系对于未来极为重要，,Extended-Range Electric Vehicle,，或简称之为,E-REV,车型类别,E-REV,电动车型,纯电能行驶里程,40,英里,最大马力,150,匹,最大扭距,370N.M,极速,160km/h,三、,混合,动力汽车,增程型电动汽车,雪佛兰,VOLT,可以完全用电力来操作车轮。电能情况下可以行驶,40,英里，它通过一个,16KWH,的锂电池来储存电能。,当电池中的电能耗光时，汽油或是,E85,型的发动时机开动起来扮演发电机的角色为电池充电。这种方式一下子使得,VOLT,的可持续行驶里程到达数百英里。,雪佛兰,VOLT,在家庭中时既可以用,120,伏的电源为其充也可以使用,240,伏的电源。车子的智能充电技术可以确保如果在,240,伏的外接电压下只用时不到,3,小时。,三、,混合,动力汽车,增程型电动汽车,通用,VOLT,增程型电动汽车,通用,VOLT,增程型电动汽车,四、燃料电池,汽车,氢燃料电池,四、,燃料电池,汽车,-,结构,四、,燃料电池,汽车,-,典型车型,BMW,氢燃料电池混合动力汽车,驱动系统将包括一台汽油引擎和一个,5,千瓦,/7,马力燃料电池以及一台,82,千瓦,/111,马力电动机。,在车辆低速行驶时，氢燃料电池为电动机提供动力驱动后轮转动。当需要更高速度时，汽油引擎为前轮提供动力。,更重要的是，这两个动力系统可以一起工作以提高车辆加速性。,四、,燃料电池,汽车,-,典型车型,四、,燃料电池,汽车,-,典型车型,电动汽车的技术经济比照,演讲完毕，谢谢观看！,