新能源汽車結(jié)構(gòu)與原理 復(fù)習(xí)

1、東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院 楊勝兵電動(dòng)汽車概述研究方向 ： 新能源汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電話：q： 149184028email： ; 1 時(shí)間:12月4日,周四下午16:0018:002 地點(diǎn):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(diǎn)事實(shí)：1834年， Thomas Davenport發(fā)明（不可充電）蓄電池電動(dòng)車1859年，Gaston Plante發(fā)明可充電鉛酸蓄電池電動(dòng)車18

3、95年，第一次機(jī)動(dòng)車輛比賽，電動(dòng)車獲勝1896年第一次銷售電動(dòng)車東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心混聯(lián)式混合動(dòng)力TOYOTA混合動(dòng)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(shí)，或是將天然氣加壓，或是將天然氣液化。天然氣壓縮后儲(chǔ)存在高壓氣瓶中放在車上相當(dāng)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(shí)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(shí)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(dòng)力的汽車叫液化石油氣汽車，英文縮寫為L(zhǎng)PGV，習(xí)慣上也將LPGV作為天然氣汽車的一種。燃料電池用于FCEV時(shí)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(dòng)或下坡時(shí)所反饋的再生制動(dòng)電能，需要配備其它形式的蓄電池來存儲(chǔ)燃料電池的多余電能和制動(dòng)或下坡時(shí)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(shí)電壓特性的專業(yè)術(shù)語(yǔ)有以下幾個(gè): a、額定電壓(或稱公稱電壓)，系指該電化學(xué)體系的電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓:b、工作電壓，系指電池在某負(fù)載下實(shí)際的放電電壓，通常是指一個(gè)電壓范圍;c

6、、中點(diǎn)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(shí)的電壓值，視負(fù)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(jiǎn)稱為容量，單位為庫(kù)侖(C)或安時(shí)(Ah)。表征電池容量特性的專用術(shù)語(yǔ)有以下三個(gè): a、理論容量 理論容量系指根據(jù)參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)電化學(xué)當(dāng)量數(shù)計(jì)算得到的電量。通常，理論上1電化當(dāng)量物質(zhì)(1電化當(dāng)量物質(zhì)的量，等于活性物質(zhì)的原子量或分子量除以反應(yīng)物的電子數(shù))將放出1法拉第電量，即96500C或26.8Ah。 b、實(shí)際容量 實(shí)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時(shí)，規(guī)定或保證在指定的放電條件下電池應(yīng)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(guān)。 電池的放電電流強(qiáng)度用放電倍率(簡(jiǎn)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(shí)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(shí)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(shí)，我們說用2小時(shí)率放電，用符號(hào)“C/2”或“0.5C”表示。 若用1小時(shí)率的恒流放電，放完100Ah的電量，放電電流為100A，用符號(hào)“1C”表示。

8、所以放電倍率所表示的放電時(shí)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(chǔ)是如何確定鋰離子電池的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)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(guān)系的結(jié)果上得到的。比如： 100Ah的容量，用了20Ah，簡(jiǎn)單認(rèn)為soc=0.8電池放電至不能再放的時(shí)候，放電深度DOD達(dá)到 100%鋰離子動(dòng)力電池的兩個(gè)基本特性: 1、電池的容量與放電電流有關(guān)，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(jiǎn)稱容量特性2、電池的工作電壓與放電的深度有關(guān)，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(jiǎn)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(jī)械充電方式;d:僅供參考;NA:沒有數(shù)據(jù)比較：特點(diǎn)比較：特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本性能比較啟動(dòng)/正常行駛/加速模式 發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪。輕載模式 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)給蓄電池充電直到SOC達(dá)到預(yù)定的限值。減速/制動(dòng)模式 電動(dòng)機(jī)把驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。蓄電池充電模式 停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過發(fā)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。）發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛）適合一般公路工況）發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)速度與車速相關(guān)，控制復(fù)雜）

10、發(fā)動(dòng)機(jī)不僅滿足車輛能量需求，還要起驅(qū)動(dòng)作用、電機(jī)起系統(tǒng)動(dòng)力和能量調(diào)節(jié)作用）電池配備較少，系統(tǒng)尺寸和重量?。┫到y(tǒng)機(jī)電耦合方案較為復(fù)雜優(yōu)點(diǎn) 高效：無燃燒，能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)的限制，效率高達(dá)50%60%，通過對(duì)余熱的二次利用，總效率可高達(dá)80%85%，能量利用效率是普通內(nèi)燃機(jī)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(shí)） 安靜：無振動(dòng)與噪聲。 可靠性高：無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，工作時(shí)僅有氣體和水的流動(dòng)。 燃料補(bǔ)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(nèi)燃機(jī)更適合于汽車的實(shí)際運(yùn)行。燃料電池的效率在額定功率附近可達(dá)60，部分功率下運(yùn)行時(shí)

11、效率會(huì)高于額定功率下的效率，可達(dá)約70%，過載功率下運(yùn)行時(shí)效率略低于額定功率的效率，可達(dá)5055。 過載能力強(qiáng)，更適合于汽車的加速、爬坡等工況。燃料電池的短時(shí)過載能力可達(dá)200的額定功率。燃料電池與普通蓄電池的區(qū)別 本質(zhì)區(qū)別 燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在工作時(shí)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?jī)?chǔ)存裝置，必須先將電能儲(chǔ)存到電池中，在工作時(shí)只能輸出電能，在工作時(shí)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(fù)充電后才可重復(fù)使用，放電是間斷的。 燃料電池需要一套燃料儲(chǔ)存裝置或燃料轉(zhuǎn)換裝置和附屬設(shè)備，才能獲得氫氣，燃料會(huì)隨著電能的產(chǎn)生逐漸消

12、耗，質(zhì)量逐漸減輕。 普通蓄電池沒有其它輔助設(shè)備，不論是充滿電還是放完電，其質(zhì)量和體積基本不變。 燃料電池產(chǎn)生電能時(shí)，反應(yīng)物質(zhì)不斷地消耗不再重復(fù)使用，要不斷地輸入反應(yīng)物質(zhì)。 普通蓄電池充放電時(shí)，活性物質(zhì)反復(fù)進(jìn)行可逆性化學(xué)變化，活性物質(zhì)并不消耗。FCEV對(duì)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(dá)到或超過美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體(USABC)提出的電池性能指標(biāo)水平。 各種輔助裝備的外形尺寸和質(zhì)量應(yīng)盡可能地減少，實(shí)現(xiàn)FC發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行電極、電解質(zhì)和催化劑的維護(hù)和更換。 可在常溫條件下工作，不會(huì)發(fā)生燃料氣體和電解液的泄漏或結(jié)冰，有可靠的安全性能。 可在負(fù)荷變化情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，能對(duì)FCEV行駛工況的變化快速響應(yīng)。 各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度和可靠性，能耐受FCEV行駛時(shí)的振動(dòng)和沖擊。爬坡時(shí)速度不能用最大車速，最大車速為100KM/H時(shí)，爬坡時(shí)應(yīng)為1