電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與原理-第1章--電動(dòng)汽車緒論

1、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與原理電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與原理主講：劉奕貫主講：劉奕貫?zāi)暇┙煌殬I(yè)技術(shù)學(xué)院南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院第第1章章 緒論緒論 1.1 電動(dòng)汽車的發(fā)展背景電動(dòng)汽車的發(fā)展背景 1.2 電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史 1.3 電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 1.4 電動(dòng)汽車的發(fā)展前景電動(dòng)汽車的發(fā)展前景1.1 電動(dòng)汽車的發(fā)展背景電動(dòng)汽車的發(fā)展背景1.1.1 能源危機(jī)能源危機(jī)目前世界能源目前世界能源1. 石油石油：使用率高，如在航空、鐵路、汽運(yùn)、冶金、使用率高，如在航空、鐵路、汽運(yùn)、冶金、國(guó)防、化工等方面。按目前石油消耗水平，全球石油國(guó)防、化工等方面。按目前石油消耗水平，全球石油儲(chǔ)備據(jù)預(yù)測(cè)可以維

2、持儲(chǔ)備據(jù)預(yù)測(cè)可以維持60-10060-100年。年。2. 天然氣：天然氣：可以直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)的原料。可以直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)的原料。3. 煤炭煤炭：需先轉(zhuǎn)化為電能，從而加以利用或再轉(zhuǎn)化。：需先轉(zhuǎn)化為電能，從而加以利用或再轉(zhuǎn)化。為什么要發(fā)展電動(dòng)汽車？圖1-1 國(guó)際原油價(jià)格（美元/桶） 1.1.2 環(huán)境問題環(huán)境問題1. 霧霾天氣霧霾天氣：PM2.5PM2.5，主要源自汽車尾氣。，主要源自汽車尾氣。2. 溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)：CO2氣體。氣體。3. 尾氣排放尾氣排放：全球大氣污染的：全球大氣污染的42%源于交通車輛的源于交通車輛的污染。歐污染。歐IV歐歐V歐歐VI，國(guó)，國(guó)III國(guó)國(guó)IV國(guó)國(guó)V（2013年年1

3、月月1日起生產(chǎn)日起生產(chǎn)）汽車尾氣：汽車尾氣：CO、HC、NOx、Pb、PM及硫化物及硫化物圖1-2 世界主要國(guó)家CO2排放比例圖1-3 各國(guó)汽車減排目標(biāo)1.1.3 電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)1. 電動(dòng)汽車與能源電動(dòng)汽車與能源（1）能量利用率比傳統(tǒng)燃油汽車高；）能量利用率比傳統(tǒng)燃油汽車高；（2）核能、煤炭、水力、太陽能、風(fēng)能、地?zé)幔┖四?、煤炭、水力、太陽能、風(fēng)能、地?zé)犭娔?；電能；?）比燃油汽車節(jié)能）比燃油汽車節(jié)能70%左右，能源費(fèi)用可節(jié)省左右，能源費(fèi)用可節(jié)省50%左左右。右。（4）夜間充電，合理使用）夜間充電，合理使用“谷電谷電”，解決峰谷不平衡。，解決峰谷不平衡。電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車：至少以一

4、種動(dòng)力源為車載電源，全部或部分至少以一種動(dòng)力源為車載電源，全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，符合道路交通安全法規(guī)的汽車。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，符合道路交通安全法規(guī)的汽車。2. 電動(dòng)汽車與環(huán)境電動(dòng)汽車與環(huán)境（1）PM2.5和和CO2排放比燃油汽車少；排放比燃油汽車少；（2）噪聲和散熱量比燃油汽車小。）噪聲和散熱量比燃油汽車小。1873年，英國(guó)人羅伯特、戴維森（Robert Davidsson）制作了世界上最初的可供實(shí)用可供實(shí)用的電動(dòng)汽車。1.2 電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史 19世紀(jì)末期到1920年是電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)高峰一個(gè)高峰。 隨著美國(guó)德州石油的開發(fā)和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)提高，電動(dòng)汽車在1920年之后漸漸地失去了

5、優(yōu)勢(shì)。 1990以后，石油資源的日益減少、大氣環(huán)境的污染嚴(yán)重，人們開始重新關(guān)注重新關(guān)注電動(dòng)車。 21世紀(jì)初，在中國(guó)、日本、美國(guó)及歐洲，電動(dòng)汽車進(jìn)入了第三輪更大規(guī)模第三輪更大規(guī)模的研發(fā)探索階段。重點(diǎn)是延長(zhǎng)續(xù)駛里程、縮短充電時(shí)間，解決充電基礎(chǔ)設(shè)施問題。1.3 電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1.1. 國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展概況國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展概況表1-1 國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展情況表公司公司車型車型投放時(shí)間投放時(shí)間現(xiàn)運(yùn)行情況現(xiàn)運(yùn)行情況豐田公司混合動(dòng)力轎車Prius 1997年批量投放2000.7出口北美2000.9出口歐洲二十多個(gè)國(guó)家至目前其全球銷量達(dá)到了50萬輛2012年該公司要將其所有的車型全部裝

6、上混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)繼Prius混合動(dòng)力轎車之后，豐田還推出了Estima（大霸王）混合動(dòng)力汽車和搭載軟混合動(dòng)力系統(tǒng)的Crown（皇冠）轎車，其在普及混合動(dòng)力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面走在了世界前列。本田公司混合動(dòng)力電動(dòng)汽車Insight 混合動(dòng)力汽車Civiv2002年 混合動(dòng)力汽車Altima2006年向美國(guó)市場(chǎng)銷售2010年日本國(guó)內(nèi)普及萬輛2.2.國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展情況國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展情況圖1-4 我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的政策的支持產(chǎn)業(yè)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研發(fā)政策研發(fā)政策標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范示范運(yùn)營(yíng)規(guī)劃示范運(yùn)營(yíng)規(guī)劃 n汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策n汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策n汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃n國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程

7、電動(dòng)汽車項(xiàng)目n863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)n863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大專項(xiàng)n新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則n節(jié)能與新能源汽車示范與推廣項(xiàng)目n節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法 n對(duì) 1 3 城 公 共 領(lǐng) 域HEV/HV/FC車型補(bǔ)貼政府推動(dòng)政府推動(dòng)圖1-5武漢示范運(yùn)營(yíng)的混合動(dòng)力客車（單車運(yùn)營(yíng)里程近13萬公里）電動(dòng)汽車的分類電動(dòng)汽車的分類（1）純電動(dòng)汽車）純電動(dòng)汽車（2）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（3）燃料電池電動(dòng)汽車）燃料電池電動(dòng)汽車1.3.2 純電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀純電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀 電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理如下圖所示：按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力

8、驅(qū)動(dòng)模塊和輔助模塊三大部分。蓄電池的類型1、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池：使用最廣泛，最成熟，成本售價(jià)最低廉的蓄電池。缺點(diǎn)是必能量低，自放電率高，循環(huán)次數(shù)少。2、鎳氫電池鎳氫電池：可快速充電，比能量、比功率較高，已經(jīng)商品化，無污染。缺點(diǎn)是自放電高、成本較高、高溫起動(dòng)。3、鎳鋅電池鎳鋅電池：高比能量、高比功率和大電流放電。4、鋰蓄電池鋰蓄電池：體積小、質(zhì)量比能量和質(zhì)量比功率高、電壓高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是不能快速充電，可靠性、安全性差，成本高，技術(shù)不成熟。5、飛輪電池飛輪電池：90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池 的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。眾所周知，當(dāng)飛輪以一定角速度 旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)

9、能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電 能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲(chǔ)存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。 2012年年11月月5日，中國(guó)首款量產(chǎn)純?nèi)?，中?guó)首款量產(chǎn)純電動(dòng)汽車上汽榮威電動(dòng)汽車上汽榮威E50于上海世博于上海世博會(huì)議中心橫空出世，這款基于全會(huì)議中心橫空出世，這款基于全新平臺(tái)自主開發(fā)的純電動(dòng)汽車實(shí)新平臺(tái)自主開發(fā)的純電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的一現(xiàn)了國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的一次重大突破。次重大突破。2021-6-19 這款純電動(dòng)輕型車，4門4座設(shè)計(jì)，采用鋰離子動(dòng)力電池，永磁同步直流電機(jī)，百公里耗電10度。電池可以2000次的滿充滿放，使用壽命為5年，一次充電續(xù)駛里程160Km，最高時(shí)速130Km/h，

10、最大功率50kW。在快速充電情況下，15分鐘即可充滿電池容量的80%。 2008年北京車展，2009年上海車展長(zhǎng)城自主電動(dòng)小型車歐拉力帆320首款純電動(dòng)車EV亮相上海海馬并聯(lián)純電動(dòng)轎車Mpe吉利EK-2豐田FT-EV海馬Me 于2009年上海車展正式推出?？崴票捡YSmart,又與比亞迪F0 有幾分相像。采用兩門設(shè)計(jì)，電力驅(qū)動(dòng)由大功率、高能量的錳酸鋰電池組提供電能。電能費(fèi)用只有同級(jí)別汽油機(jī)汽車燃油費(fèi)用的1/5，使用方便快捷、一次電池充電時(shí)間4-5小時(shí)；目前一次充電續(xù)航能力在120公里以上，時(shí)速超過80公里。純電動(dòng)微型轎車比亞迪比亞迪E6純電動(dòng)車純電動(dòng)車 四驅(qū)轎車，外觀融合了SUV和MPV的特點(diǎn)。

11、尺寸為4554*1822*1630mm，軸距達(dá)到2830mm。內(nèi)部設(shè)五座。E6的動(dòng)力電池和啟動(dòng)電池均采用比亞迪自主研發(fā)生產(chǎn)的ET-POWER鐵電池，可使用220V民用電源慢充，快充為3C充電，15分鐘左右可充滿電池80%。 續(xù)駛里程超過300公里，2010年在世界上續(xù)駛里程最長(zhǎng)。百公里加速時(shí)間在10秒以內(nèi)，最高車速可達(dá)160km/h以上，而百公里能耗為18度電以內(nèi)，只相當(dāng)于燃油車1/3至1/4的消費(fèi)價(jià)格。 1.3.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1、串聯(lián)式串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）的主要特征是車輛的驅(qū)動(dòng)力只來源于電動(dòng)機(jī)。串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖2、并聯(lián)式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV

12、）的主要特征是車輛的驅(qū)動(dòng)力可由電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖3、混聯(lián)式混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要特征是同時(shí)具有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種驅(qū)動(dòng)方式，與串聯(lián)相比，主要增加了機(jī)械動(dòng)力傳遞線路；與并聯(lián)相比，增加了電力驅(qū)動(dòng)傳輸線路?；炻?lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖 2010年北京車展上長(zhǎng)安在微型客車上還將首次推出混合動(dòng)力車-長(zhǎng)安微面S460。具備比傳統(tǒng)微車節(jié)油15%的最優(yōu)油耗性。此外長(zhǎng)安還將帶來志翔和悅翔的混合動(dòng)力車型。長(zhǎng)安表示將在2012年前全部裝備混合動(dòng)力技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微車低碳化。 和悅，采用雙動(dòng)力系統(tǒng)，將控制發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種混合力量相和悅，采用雙動(dòng)力系統(tǒng)，將控制發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種混合力量相結(jié)合的先

13、進(jìn)技術(shù)，降低了油耗及排放，極大地提高了動(dòng)力和操縱性，結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)，降低了油耗及排放，極大地提高了動(dòng)力和操縱性，既可充電又可加油，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙動(dòng)力混合系統(tǒng)。既可充電又可加油，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙動(dòng)力混合系統(tǒng)。在動(dòng)力上以電為主，以油為輔，當(dāng)動(dòng)力電池電量低于某一定值后，在動(dòng)力上以電為主，以油為輔，當(dāng)動(dòng)力電池電量低于某一定值后，內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與同類型燃油車相比可降低燃油消耗內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與同類型燃油車相比可降低燃油消耗30%。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而滿足整車高速行駛時(shí)的電量當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而滿足整車高速行駛時(shí)的電量平衡。平衡。 在動(dòng)力方面，和悅混

14、合動(dòng)力車最高車速能達(dá)到每小時(shí)在動(dòng)力方面，和悅混合動(dòng)力車最高車速能達(dá)到每小時(shí)120公里，公里，最大爬坡度大于最大爬坡度大于30度，如果純電力行駛，可駛里程超過度，如果純電力行駛，可駛里程超過50公里。公里。大眾新途銳混合動(dòng)力版 使用了一臺(tái)使用了一臺(tái)245kw的的3.3升升V6發(fā)動(dòng)機(jī)，配合一臺(tái)可以產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，配合一臺(tái)可以產(chǎn)生生34kw的電動(dòng)馬達(dá)，總共產(chǎn)的電動(dòng)馬達(dá)，總共產(chǎn)生生280kw的功率和的功率和580N.m的的扭矩，百公里加速時(shí)間扭矩，百公里加速時(shí)間6.5秒秒，百公里油耗為，百公里油耗為6.8升。而大升。而大眾宣稱其可以在純電力驅(qū)動(dòng)眾宣稱其可以在純電力驅(qū)動(dòng)模式下，幫助車子加速到模式下，幫助車子加

15、速到48km/h 。奔馳奔馳S400hybrid 搭載一款搭載一款275馬力的馬力的3.5升升V6汽汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與一款油發(fā)動(dòng)機(jī)與一款20馬力的電動(dòng)機(jī)，馬力的電動(dòng)機(jī)，這是一款這是一款 “輕型輕型”混合動(dòng)力車的車混合動(dòng)力車的車型。該車能夠獲得型。該車能夠獲得19 mpg（英里每（英里每加侖）市區(qū)加侖）市區(qū)/24 mpg高速路的高速路的EPA燃燃油經(jīng)濟(jì)性。而油經(jīng)濟(jì)性。而S級(jí)車型陣容中的另一級(jí)車型陣容中的另一款車型款車型S550的燃油經(jīng)濟(jì)性為的燃油經(jīng)濟(jì)性為14 mpg市區(qū)市區(qū)/21 mpg高速路的燃油經(jīng)濟(jì)性。高速路的燃油經(jīng)濟(jì)性。 裝備裝備7G-Tronic 7速自動(dòng)變速箱速自動(dòng)變速箱，2010款奔馳款奔馳S400混合動(dòng)力車還能混合動(dòng)力車還能夠在夠在7.2秒的時(shí)間內(nèi)完成秒的時(shí)間內(nèi)完成0-62英里英里/小小時(shí)的提速過程。最高時(shí)速被電子限時(shí)的提速過程。最高時(shí)速被電子限定在定在156英里英里/小時(shí)。小時(shí)。 采用串聯(lián)式插入混合動(dòng)力技術(shù)的帝豪采用串聯(lián)式插入混合動(dòng)力技術(shù)的帝豪EC7 采用并聯(lián)式插入混合