新能源汽車結構與原理 復習

1、東風汽車公司技術中心武漢理工大學汽車工程學院 楊勝兵電動汽車概述研究方向 ： 新能源汽車動力驅動系統(tǒng)電話：q： 149184028email： ; 1 時間:12月4日,周四下午16:0018:002 地點:車輛1101-1103新1-203,車輛1104-1106新1-204,車輛1107、車輛zy1101、車輛zm1101新1-205In the late 1881 electric vehicles (EVs) outsold gasoline cars ten to one. EVs dominated theroads and dealer showroom

2、s. Some automobile companies, like Oldsmobile and Studebakeractually started out as successful EV companies, only later transitioning to gasoline-poweredvehicles. In fact, the first car dealerships were exclusively for EVs. 幾點事實：1834年， Thomas Davenport發(fā)明（不可充電）蓄電池電動車1859年，Gaston Plante發(fā)明可充電鉛酸蓄電池電動車18

3、95年，第一次機動車輛比賽，電動車獲勝1896年第一次銷售電動車東風汽車公司技術中心混聯(lián)式混合動力TOYOTA混合動力轎車PRIUS為提高氣體燃料的能量密度，在汽車上使用天然氣時，或是將天然氣加壓，或是將天然氣液化。天然氣壓縮后儲存在高壓氣瓶中放在車上相當于普通汽車的油箱，氣瓶中氣體的壓力一般為20MPa，這就是所謂的CNGV (Compressed Natural Gas Vehicle)，即壓縮天然氣汽車。將天然氣在常壓下-162時液化后裝入低壓保溫容器中放在汽車上作為燃料，就是所謂的LNGV(Liquid Natural Gas Vehiele)，即液化天然氣汽車。在油田輕烴回收裝置中處

4、理天然氣時和在石油煉制過程中都有一種以丙烷和丁烷為主的副產(chǎn)品。它們也是天然氣組成的一部分，較易液化，在常壓下是氣態(tài)，也可做汽車燃料，這就是液化石油氣LPG(Liquefied Petroleum Gas)?？咳紵齃PG獲取動力的汽車叫液化石油氣汽車，英文縮寫為LPGV，習慣上也將LPGV作為天然氣汽車的一種。燃料電池用于FCEV時的不足 燃料電池可持續(xù)發(fā)電，但不能開開停停。 不能被充電，不能接受FCEV制動或下坡時所反饋的再生制動電能，需要配備其它形式的蓄電池來存儲燃料電池的多余電能和制動或下坡時所反饋的電能。性能使用甲醇燃料的PEMFC組成 鉛酸電池 閥控鉛酸電池(VRLA) (2V)鎳基電

5、池 鎳鎘電池(Ni-Cd) (1.2V) 鎳鋅電池(Ni-Zn) (1.6V) 鎳氫電池(Ni-MH) (1.2V) 金屬空氣電池 鋅空氣電池(Zn/Air) (1.2V) 鋁空氣電池(Al/Air) (1.4V) 鈉-電池 鈉硫電池(Na/S) (2V) 鈉鎳氯化物電池(Na/NiCl2) (2.5V) 常溫鋰電池 鋰聚合物電池(Li-Polymer) (3V) 鋰離子電池(Li-Ion ) (4V) 表征電池放電時電壓特性的專業(yè)術語有以下幾個: a、額定電壓(或稱公稱電壓)，系指該電化學體系的電池工作時公認的標準電壓:b、工作電壓，系指電池在某負載下實際的放電電壓，通常是指一個電壓范圍;c

6、、中點電壓，系指電池放電期間的平均電壓或中心電壓:d、終止電壓，系指放電終止時的電壓值，視負載和使用要求不同而異。5、電池容量及其影響因素 電池的電容量，簡稱為容量，單位為庫侖(C)或安時(Ah)。表征電池容量特性的專用術語有以下三個: a、理論容量 理論容量系指根據(jù)參加電化學反應的活性物質電化學當量數(shù)計算得到的電量。通常，理論上1電化當量物質(1電化當量物質的量，等于活性物質的原子量或分子量除以反應物的電子數(shù))將放出1法拉第電量，即96500C或26.8Ah。 b、實際容量 實際容量系指在一定的放電條件下，即在一定的放電電流和溫度下，電池在終止電壓前所能放出的電量。 c.額定容量 額定容量系

7、指在設計和生產(chǎn)電池時，規(guī)定或保證在指定的放電條件下電池應該放出的最低限度的電量。 電池的容量與電池的放電倍率、放電形式、放電終止電壓和放電溫度等放電條件有關。 電池的放電電流強度用放電倍率(簡稱放電率)來表示。定義: 電倍率=額定容量(Ah)/放電電流(A)也就是說，電池的放電倍率用放電時間來表示，或者說以一定的放電電流放完額定容量的電量所需的小時數(shù)來衡量。例如: 某電池的額定容量為100Ah，若用50A的恒流放電，則放完100Ah的電量需要2小時，我們說用2小時率放電，用符號“C/2”或“0.5C”表示。 若用1小時率的恒流放電，放完100Ah的電量，放電電流為100A，用符號“1C”表示。

8、所以放電倍率所表示的放電時間越短，即放電倍率就越高，放電電流越大。鋰離子電池建模的基礎是如何確定鋰離子電池的電動勢、內阻的特性函數(shù)。這些特性函數(shù)的確定是基于電池荷電狀態(tài)值SOC (State of Capacity)變化關系的結果上得到的。比如： 100Ah的容量，用了20Ah，簡單認為soc=0.8電池放電至不能再放的時候，放電深度DOD達到 100%鋰離子動力電池的兩個基本特性: 1、電池的容量與放電電流有關，放電電流越大，則在該電流下所能放出的有效容量就越少，這種特性簡稱容量特性2、電池的工作電壓與放電的深度有關，放電電流及放電深度越大，電池的工作電壓下降得越多，這種特性我們簡稱為電壓特

9、性比較:性能參數(shù) a:C/3放電率;b:80%DOD;c:機械充電方式;d:僅供參考;NA:沒有數(shù)據(jù)比較：特點比較：特點驅動電機的基本性能比較啟動/正常行駛/加速模式 發(fā)動機通過發(fā)電機和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率轉換器，然后驅動電動機，通過機械傳動裝置驅動車輪。輕載模式 發(fā)動機發(fā)出的功率大于車輛所需功率，多余的能量通過發(fā)電機給蓄電池充電直到SOC達到預定的限值。減速/制動模式 電動機把驅動輪的動能轉化為電能，并通過功率轉換器給蓄電池充電。蓄電池充電模式 停車時，發(fā)動機可通過發(fā)電機和功率轉換器給蓄電池充電。）發(fā)動機、電機能同時驅動車輛）適合一般公路工況）發(fā)動機、電機速度與車速相關，控制復雜）

10、發(fā)動機不僅滿足車輛能量需求，還要起驅動作用、電機起系統(tǒng)動力和能量調節(jié)作用）電池配備較少，系統(tǒng)尺寸和重量小）系統(tǒng)機電耦合方案較為復雜優(yōu)點 高效：無燃燒，能量轉換不受卡諾循環(huán)的限制，效率高達50%60%，通過對余熱的二次利用，總效率可高達80%85%，能量利用效率是普通內燃機的23倍。 環(huán)境友好：清潔無污染，氫/氧燃料電池的產(chǎn)物只有水，屬于零排放或接近零排放（考慮到燃料重整時） 安靜：無振動與噪聲。 可靠性高：無機械運動部件，工作時僅有氣體和水的流動。 燃料補充迅速、易于獲得。 燃料電池的效率隨輸出功率變化的特性比內燃機更適合于汽車的實際運行。燃料電池的效率在額定功率附近可達60，部分功率下運行時

11、效率會高于額定功率下的效率，可達約70%，過載功率下運行時效率略低于額定功率的效率，可達5055。 過載能力強，更適合于汽車的加速、爬坡等工況。燃料電池的短時過載能力可達200的額定功率。燃料電池與普通蓄電池的區(qū)別 本質區(qū)別 燃料電池是一種能量轉換裝置，在工作時必須有燃料輸入，才能產(chǎn)出電能，不存在充電問題。 普通蓄電池是一種能量儲存裝置，必須先將電能儲存到電池中，在工作時只能輸出電能，在工作時不需輸入燃料。 燃料電池通過不斷供給燃料，可連續(xù)放電。 普通蓄電池必須重復充電后才可重復使用，放電是間斷的。 燃料電池需要一套燃料儲存裝置或燃料轉換裝置和附屬設備，才能獲得氫氣，燃料會隨著電能的產(chǎn)生逐漸消

12、耗，質量逐漸減輕。 普通蓄電池沒有其它輔助設備，不論是充滿電還是放完電，其質量和體積基本不變。 燃料電池產(chǎn)生電能時，反應物質不斷地消耗不再重復使用，要不斷地輸入反應物質。 普通蓄電池充放電時，活性物質反復進行可逆性化學變化，活性物質并不消耗。FCEV對燃料電池的要求 由單元電池組成的燃料電池組的比能量不低于150200Wh/kg，比功率不低300400W/kg。達到或超過美國先進電池聯(lián)合體(USABC)提出的電池性能指標水平。 各種輔助裝備的外形尺寸和質量應盡可能地減少，實現(xiàn)FC發(fā)動機小型化和輕量化，符合FCEV裝車的要求。 燃料充添方便迅速，燃料電池能打開進行電極、電解質和催化劑的維護和更換。 可在常溫條件下工作，不會發(fā)生燃料氣體和電解液的泄漏或結冰，有可靠的安全性能。 可在負荷變化情況下正常運轉，能對FCEV行駛工況的變化快速響應。 各種結構件有足夠的強度和可靠性，能耐受FCEV行駛時的振動和沖擊。爬坡時速度不能用最大車速，最大車速為100KM/H時，爬坡時應為1