第2章新能源汽車

新能源汽車技術第2章新能源汽車July,2014

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page2第2章新能源汽車1.純電動汽車；2.混合動力電動汽車；3.太陽能電動汽車；4.燃料電池電動汽車；5.氣體燃料汽車；6.生物燃料汽車。

Page3第2章新能源汽車2.1純電動汽車2.1.1純電動汽車的定義和優(yōu)點1.無污染、噪聲小2.結構簡單、維修方便3.能量轉換效率高4.平抑電網的谷峰差

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page4第2章新能源汽車2.1純電動汽車1）車身2）動力源3）底盤左圖為純電動汽車底盤基本結構2.1.2純電動汽車的基本構造

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014下圖為幾款純電動汽車的車身造型第2章新能源汽車2.1純電動汽車Page5

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page6第2章新能源汽車2.1純電動汽車2.1.3純電動汽車的驅動典型的電動機動力特性

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page7第2章新能源汽車2.1純電動汽車2.1.3純電動汽車的驅動純電動汽車常見的幾種驅動方式

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page8第2章新能源汽車2.1純電動汽車2.1.3純電動汽車的驅動純電動汽車常見的幾種驅動方式

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page9第2章新能源汽車2.1純電動汽車2.1.4純電動汽車的儲能裝置——蓄電池（1）鉛酸蓄電池（2）鎳鎘蓄電池（3）鎳氫蓄電池（4）鋰離子電池

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page10第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.1混合動力電動汽車的定義和優(yōu)點定義：能量與功率傳送路線具有以下4個特點的車輛稱為混合動力車輛：（1）傳送到車輪推動車輛運動的能量，至少來自不同的能量轉換裝置（2）這些能量轉換裝置至少要從兩種不同的能量存儲裝置中吸取能量（3）從儲能裝置流向車輪的這些能量通道，至少有一條是可逆的并至少有一條是不可逆的。（4）如果可逆的儲能裝置供應的是電能，則這種混合動力車輛稱為混合動力電動汽車。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page11第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.1混合動力電動汽車的定義和優(yōu)點優(yōu)點：1）節(jié)能2）環(huán)保缺點：1）整車重量重2）結構復雜、成本高3）在某些場合存在著行駛性能下降的問題

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page12第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.2混合動力電動汽車的分類1．按照兩種能量搭配比例分類1）輕混合2）中混合3）全混合4）插電式

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page13第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.2混合動力電動汽車的分類2．按照兩種能量流配置的路徑分類1）串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)2）并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)3）混聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page14第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.3串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page15第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.3串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)能量管理的三種基本控制模式：1）恒溫器式控制模式2）負荷跟隨控制模式3）綜合控制模式

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page16第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.3串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)的優(yōu)點：1）發(fā)動機具有良好的經濟性和低排放性2）整車結構布置自由度大3）提高能量利用率串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)的缺點：1）發(fā)動機輸出的能量利用率低2）整車重量較大

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page17第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page18第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)1．并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)典型工作模式的功率流

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page19第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)2．并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)的控制策略能量管理的兩種基本模式：1）發(fā)動機輔助混合動力模式2）電動機輔助混合動力模式

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page20第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)3．并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)的特點1）發(fā)動機輸出能量的利用率高2）電動機起調峰作用時，功率可減小3）低速行駛時可以純電動方式運行4）傳動機構復雜5）適合中、高速工況下穩(wěn)定行駛

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page21第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)4．單軸式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page22第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車兩款典型的單軸式并聯(lián)混合動力汽車車型（1）奧迪DUOⅢ

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page23第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車兩款典型的單軸式并聯(lián)混合動力汽車車型圖2.11本田混合動力驅動系統(tǒng)IMA的結構簡圖（2）本田Insight

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page24第2二章新能源汽車2.2混合動力電動汽車兩款典型的單軸式并聯(lián)混合動力汽車車型（2）本田Insight圖2.12本田混合動力驅動系統(tǒng)IMA的實物圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page25第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車兩款典型的單軸式并聯(lián)混合動力汽車車型（2）本田Insight圖2.13IMA電動機與IPU的實物圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page26第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車兩款典型的單軸式并聯(lián)混合動力汽車車型（2）本田Insight圖2.14本田混合動力驅動系統(tǒng)IMA的轉矩與功率特性曲線

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page27第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)5．雙軸式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page28第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.4并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)5．雙軸式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)圖2.16前后輪分別驅動的雙軸式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的結構示意圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page29第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.5混聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)在汽車低速行駛時，驅動系統(tǒng)主要以串聯(lián)模式工作；當汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯(lián)模式工作為主。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page30第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.5混聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)圖2.18豐田Prius混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的結構示意圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page31第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車圖2.19幾種工況下混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)功率流的傳送路徑

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page32第2章新能源汽車2.2混合動力電動汽車2.2.6插電式混合動力驅動系統(tǒng)圖2.20豐田汽車的插電式混合動力系統(tǒng)的結構示意圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page33第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車車體的基本構造包括：車身外罩、車架、車輪、轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)等；太陽能電池和電動機是太陽能電動汽車的動力源；蓄電池是它的儲能裝置。2.3.1太陽能電動汽車的基本構造

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page34第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page35第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page36第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page37第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車1.車身結構的特點1）車身外形寬且多為扁平狀；2）車身結構一般是采用輕量化、剛性強度高的單殼式車身結構，也稱為罩式車身；3）汽車車身的曲度不能很大。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page38第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車2.車架結構車架必須滿足三個要求：①擁有在行駛過程中不被破壞的強度；②輕量化以獲得良好的行駛性能；③足夠的剛性以提高行駛穩(wěn)定性。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page39第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車2、車架結構1）空間架車架（桁架結構）

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014第二章新能源汽車，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page40第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車2.車架結構2）整體式車架

整體式車架形狀的自由度高、重量輕且能夠抵受沖擊，制作材料一般選用環(huán)氧樹脂系膠水加固的CFRP（碳纖維增強復合塑料），雖然材料費有點高，但是在制作上，因為用剪刀、鉗子和膠水之類的工具和材料就可以制作，與需要用到焊接器件和焊接技巧的金屬管式空間架車架相比，比較容易制作。Page41第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車3.車輪及其布局（1）太陽能電動汽車大都采用前兩輪、后一輪的三輪車結構布局，而且前面兩車輪要作為轉向輪應用，后面一個車輪作為驅動輪應用。這種布局在彎道前減速時，轉彎的穩(wěn)定性容易得到保證，是最標準的布局。（2）前一輪、后兩輪的三輪車布局與上述的布局相反，制動與轉彎性能較差，特別是在減速同時需要轉彎的時候，側翻的危險性高，一般不被采用。但是，因為轉向輪只有一個，全部輪胎的轉彎中心都一致，這種結構布局能有效減小轉彎阻力。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page42第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車圖2.22太陽能電池的輸出特性曲線2.3.2太陽能電池光伏發(fā)電原理及特性

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page43第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車圖2.23單體太陽能電池的等效電路2.3.2太陽能電池光伏發(fā)電原理及特性

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page44第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車圖2.24輻照度S=1000W/m2，電池溫度不同時

太陽能電池的伏安特性2.3.2太陽能電池光伏發(fā)電原理及特性

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page45第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車圖2.25電池溫度T=10℃，太陽輻照度不同時

太陽能電池的伏安特性2.3.2太陽能電池光伏發(fā)電原理及特性

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page46第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車

最大功率點跟蹤（MaximumPowerPointTracking，MPPT）系統(tǒng)，是一種高效率的DC-DC變換系統(tǒng)。作為太陽能電動汽車MPPT系統(tǒng)，它相當于太陽能電池輸出端的阻抗變換器，其作用是使太陽能電池陣列始終工作在最大輸出功率點上。2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page47第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車1．最大功率點跟蹤技術的概念2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)圖2.26T=25℃時，不同輻照度的伏—瓦（電壓—功率）特性曲線

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page48第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車1.最大功率點跟蹤技術的概念2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)圖2.27輻照度S=1000W/m2時，不同溫度的伏—瓦特性曲線

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page49第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車2.最大功率點跟蹤器的工作原理2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)圖2.28簡單線性電路負荷上的功率為：將Vi、Ri看做常數，對式2-2求導可得：

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page50第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車2.最大功率點跟蹤器的工作原理2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)圖2.29調節(jié)負荷兩端電壓實現(xiàn)太陽能電池MPPT的原理圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page51第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車3．最大功率點跟蹤器的結構2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)圖2.30太陽能電池MPPT系統(tǒng)框圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page52第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車4.幾種常見的最大功率點跟蹤算法2.3.3太陽能電動汽車太陽能電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)

MPPT算法大概可以歸納為7種方法：1）恒定電壓控制法2）電流回授法3）功率回授法4）直線近似法5）實際測量法6）擾動觀察法7）增量電導法

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page53第2章新能源汽車2.3太陽能電動汽車

太陽能電動汽車的能量管理系統(tǒng)主要是用來控制太陽能電池工作在MPP，管理光伏發(fā)電的能量在充電控制器和電動機之間的分配，使得太陽能能量得以合理使用，并對太陽能電動汽車蓄電池的充放電進行管理和保護，控制蓄電池的充放電和管理電動機的用電。2.3.4太陽能電動汽車的能量管理系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page54第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車定義：燃料電池電動汽車（FuelCellElectronicVehicle，F(xiàn)CEV）是指以氫氣作為燃料，用燃料電池（FuelCell）作為能源轉換裝置，以電動機作為動力裝置的電動汽車。2.4.1燃料電池電動汽車的定義和優(yōu)勢

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page55第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車優(yōu)勢：1）能量轉換效率高2）綠色環(huán)保3）運行噪聲低4）續(xù)駛里程長5）設計靈活方便2.4.1燃料電池電動汽車的定義和優(yōu)勢

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page56第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車需要解決的問題：1）燃料電池價格過高2）燃料電池用氫的制備、儲存困難3）加氫站基礎設施不完善、建設成本昂貴2.4.1燃料電池電動汽車的定義和優(yōu)勢

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page57第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車圖2.32“F+B”燃料電池汽車混合動力系統(tǒng)結構

2.4.2燃料電池電動汽車的基本構造

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page58第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車圖2.33“F+B+C”混合驅動形式的燃料電池汽車動力系統(tǒng)結構2.4.2燃料電池電動汽車的基本構造

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page59第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車圖2.34燃料電池工作原理圖2.4.3燃料電池的工作原理

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page60第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車

燃料電池汽車能量管理系統(tǒng)的主要任務就是控制燃料電池汽車動力系統(tǒng)的能量轉換和傳輸過程，從而達到期望的車輛響應。

目標：在不損害車輛性能和部件壽命的前提下，均衡各部件的工作負荷、降低能量損失、提高燃料經濟性。

能量管理系統(tǒng)主要包括功率分配管理、速比控制管理和制動能量回饋管理這三個部分，核心管理部分為功率分配管理。2.4.4燃料電池能量管理系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page61第2章新能源汽車2.4燃料電池電動汽車

能量管理的主要過程如下：系統(tǒng)根據燃料電池混合動力汽車的轉矩需求和系統(tǒng)的限制條件來確定車輪轉矩命令；然后根據轉矩命令和燃料電池系統(tǒng)運行狀態(tài)確定最大的燃料經濟性；最后在特定的功率輸出情況下，確定動力系統(tǒng)的驅動模式，以及各模式之間的轉換機制，從而確定傳動系速比。2.4.4燃料電池能量管理系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page62第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車1.車用天然氣

天然氣主要成分是甲烷，隨產地不同，甲烷的含量也不同。一般為85%～95%。甲烷的沸點為-161.5℃，與常溫下處于液態(tài)的汽油、柴油的搬運和儲存方法有很大差異。天然氣的體積低熱值（低熱值是指單位體積燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時所放出的熱量）和質量低熱值略高于汽油、柴油，但理論混合氣的熱值比汽油、柴油低。天然氣只能點燃而不能壓燃，而且具有很強的抗爆性能。2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page63

表2.1天然氣與汽油的理化特性值的比較特性值天然氣汽

油密度0.7185.093低熱值49.5444.52理論空燃比17.214.7理論混合氣熱值3.363.82沸點-162100氣化潛熱510297自燃溫度650500點火界限燃料體積比5.3～151.2～6點火界限當量比0.65～1.60.7～3.5第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page64

表2.2車用壓縮天然氣的技術要求項

目技術指標試驗方法高位發(fā)熱量（MJ/m3）>31.4GB/T11062總硫（以硫計）（mg/m3）≤200GB/T11060.4硫化氫（mg/m3）≤15GB/T11060.1二氧化碳（%）≤3GB/T13610氧氣（%）≤0.5GB/T13610水露點（℃）在汽車駕駛的特定區(qū)域內，在最高操作壓力下，水露點不應高于-13℃；最低氣溫低于-8℃，水露點應比最低氣溫低5℃GB/T17283第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014第二章新能源汽車，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page65

表2.3壓縮天然氣的燃氣類型類

型華白數W/（MJ/m3）標稱值范圍10T40.738.3～44.012T49.744.7～53.713T52.550.5～54.7第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車Page66第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車2.天然氣汽車的類型1）按燃料狀態(tài)分類（1）單燃料CNG汽車（2）CNG—汽油兩用燃料汽車（3）CNG—柴油雙燃料汽車2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page67第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車2）按燃料供給系統(tǒng)特征分類（1）壓縮天然氣汽車（CNGV）（2）液化天然氣汽車（LNGV）（3）吸附天然氣汽車（ANGV）2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page68第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車3.天然氣汽車總體布置

天然氣汽車與燃油汽車總體布置的差異，主要在于燃氣系統(tǒng)的專業(yè)裝置元件的安裝位置上。一般燃氣供給系統(tǒng)元件（減壓調節(jié)器、混合器等）均安裝在發(fā)動機艙內，不同車型的總體布置方案的主要差異在于氣瓶數量和安裝位置的不同，或加氣口、主控閥、手動截止閥等元件安裝位置有所不同。2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page69第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車4.天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)（1）CNG—汽油兩用燃料汽車燃料供給系統(tǒng)2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page70第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車4.天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)（2）CNG—柴油雙燃料汽車燃料供給系統(tǒng)2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page71第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page72第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車5.電控CNG—汽油兩用燃料發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page73第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page74第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page75第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車5．電控CNG—汽油兩用燃料發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page76第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page77第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page78第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車6.電控CNG—柴油雙燃料發(fā)動機供氣系統(tǒng)2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page79

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page80第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車7.電控燃氣直接噴射系統(tǒng)

電控燃氣直接噴射系統(tǒng)利用燃氣噴射器直接向氣缸內供氣，并由燃氣ECU控制噴氣量和噴氣正時。按燃氣直接噴射壓力不同，直接噴射系統(tǒng)可分為高壓噴射和低壓噴射兩種類型，高壓噴射系統(tǒng)用在壓縮的混合燃料發(fā)動機上，低壓噴射用在點燃式的單燃料或兩用燃料發(fā)動機上。2.5.1天然氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page81第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車1.液化石油氣

液化石油氣的主要成分是丙烷C3H8，此外還含有少量的丁烷C4H10、丙烯C3H6和丁烷C4H8。2.5.2液化石油氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page82

項

目汽

油柴

油天然氣液化石油氣物理狀態(tài)液態(tài)液態(tài)氣態(tài)氣態(tài)汽車上的儲存狀態(tài)液態(tài)液態(tài)氣態(tài)或液態(tài)液態(tài)在常壓下的沸點/℃30～220180～370-161.5-0.5低熱值/（MJ/kg）44.524349.5445.31氣化潛熱（kJ/kg）297—510丙烷：-41丁烷：0～2辛烷值（ROM）91-12094十六烷值2740-60——自燃點/℃260—700丙烷：358.2丁烷：373.2最低點火能量/MJ0.25～0.3———相對分子質量100～11522616丙烷：41丁烷：58在空氣中的可燃范圍比（%）1.3～7.6—5～15—表2.4液化石油氣與汽油、柴油，以及天然氣的理化特性的比較

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表2.5車用液化石油氣技術要求項目質量指標1號2號3號蒸汽壓（，表壓）/kPa≤1430890～1430660～1340組分的質量分數（%）丙烷>8565～8540～65丁烷及以上組分≤2.5——戊烷級以上組分—≤2.0≤2.0總烯烴≤10≤10≤10丁二烯（1,3丁二烯）≤0.5≤0.5≤0.5殘留物蒸發(fā)殘留物/（ml/100ml）≤0.05≤0.05≤0.05油漬觀察通過通過通過密度（20）/（kg/m3）實測實測實測銅片腐蝕/級≤1≤1≤1總硫含量/（mg/m3）＜270＜270＜270硫化氫無無無游離水無無無

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page84第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車2.液化石油氣汽車的類型1）按燃料供給系統(tǒng)特征分類（1）單燃料LPG汽車（2）LPG—汽油兩用燃料汽車（3）LPG—柴油雙燃料汽車2）按液化石油氣的供給方式分類（1）真空進氣式液化石油氣汽車（2）噴氣式液化石油氣汽車2.5.2液化石油氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page85第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車3.液化石油氣汽車的布置2.5.2液化石油氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page86第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page87第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車4.液化石油氣汽車燃料供給系統(tǒng)的結構和工作原理1）單燃料液化石油氣汽車燃料供給系統(tǒng)2.5.2液化石油氣汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page88第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page89第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

2）LPG—汽油兩用燃料汽車燃料供給系統(tǒng)

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)圖2.44為開環(huán)控制系統(tǒng)的LPG—汽油兩用燃料汽車的供氣系統(tǒng)示意圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page90第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page91第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2.45為國產CYTZ—100型LPG比例調節(jié)器混合器電控閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page92第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車4．液化石油氣汽車燃料供給系統(tǒng)的結構和工作原理2.5.2液化石油氣汽車

2）LPG—汽油兩用燃料汽車燃料供給系統(tǒng)

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page93第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

（3）電控LPG噴射系統(tǒng)圖2.46為氣態(tài)LPG噴射系統(tǒng)ECU原理圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page94第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車4．液化石油氣汽車燃料供給系統(tǒng)的結構和工作原理2.5.2液化石油氣汽車

2）LPG—汽油兩用燃料汽車燃料供給系統(tǒng)

（3）電控LPG噴射系統(tǒng)圖2.46為氣態(tài)LPG噴射系統(tǒng)ECU原理圖

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page95第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

3）LPG—柴油雙燃料汽車燃料供給系統(tǒng)

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page96第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

以氫氣作為內燃機的燃料使用，通過氫氣的燃燒做功，產生動力的汽車。2.5.3氫氣燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page97第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車1.氫氣的理化性質

氫氣的理化性能與汽油、柴油的比較見表5-3。2.5.3氫氣燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page98

項

目氫

氣汽

油柴

油分子式H2C4-C12烴化合物類C16-C23烴化合物類相對分子質量M2.02100～115226物理狀態(tài)氣態(tài)液態(tài)液態(tài)車上的儲存狀態(tài)—液態(tài)液態(tài)液態(tài)的相對密度/（g/cm3）0.07080.72～0.750.82—0.88沸點（常壓）下/℃-252.830～22018—370低熱值/（MJ/kg）119.944.5243混合氣熱值/（kJ/m3）318037503750汽化潛熱/（kJ/kg）447297270最低點火能量/（MJ）0.0180.25～0.3040—60著火溫度（常壓下）/℃400260～370250火焰?zhèn)鞑ニ俣?（m/s）2.910.35～0.47—理論空燃比34.514.914.5著火極限（%）4～75（a=0.14～9.85）1.～7.61～8.25氣/液體積比（℃）845150150表2.6氫氣與汽油、柴油的理化性能比較

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page99第二章新能源汽車2.5氣體燃料汽車1．氫氣的理化性質氫氣的具體特點：（1）氫氣在常溫、常壓下是無色、無味、無毒的氣體。（2）最輕。（3）沸點最低。（4）理論混合比最大。（5）質量低熱值最大。（6）以容積計的理論混合氣熱值最小。（7）分子變更系數最小。（8）氫氣是不含碳的燃料，對空氣污染。（9）容積系數最小。（10）自燃點高。（11）火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?.85m/s，比汽油的0.83m/s高很多。（12）容積系數太小，加上沸點低，決定了氫氣比其他燃料的儲帶難度都要大。2.5.3氫氣燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page100第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

2.氫氣的攜帶方式及氫氣汽車類型（1）壓縮氫氣汽車。（2）液化氫氣汽車（3）吸附氫氣汽車。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page101第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車

3.氫氣燃料汽車的應用1）氫氣燃料汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2）動力性3）排放性4）氫氣汽車的使用安全

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page102第2章新能源汽車2.5氣體燃料汽車氫燃料在安全性方面的優(yōu)點：（1）氫氣的自燃溫度高。（2）氫氣的密度小，擴散系數大。（3）氫氣燃燒時火焰為無色，且輻射十分微弱氫燃料在安全性方面的缺點：（1）氫氣點燃所需的點火能量很低，因此能被高溫熾熱點燃。（2）氫氣的著火界限很寬廣，即使是極為稀薄的氫氣與空氣的混合氣，也能被點燃著火。（3）氫氣能從很窄的縫隙中泄漏出來。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page103第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車2.6.1醇類燃料汽車1.醇類燃料的來源及分類1）醇類燃料的來源

甲醇（木醇或木酒精）可以由一氧化碳和氫氣合成，為無色透明的液體，高揮發(fā)性，易燃，主要由天然氣（占78%）、重油（占10%）、液化石油氣（占3%）、煤炭（占2%）、油頁巖、木材和垃圾等物質提煉而成。乙醇俗稱酒精，其工業(yè)生產方法主要有發(fā)酵法、乙烯水合法等方法，我國一直以發(fā)酵法為主。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page104第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車1.醇類燃料的來源及分類2）醇類燃料的分類

醇類燃料汽車是指以甲醇汽油、乙醇汽油、甲醇、乙醇為燃料的汽車。

按醇類燃料在汽車上應用分類：主要有三種類型：摻燒、純燒和改質。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page105

表2.7醇類燃料與汽油、柴油的理化性能比較項

目汽

油柴

油甲

醇乙

醇分子式C4～C12烴化合物類C16～c23烴化合物類CH3OHC2H5OH相對分子質量100—1152263246物理狀態(tài)液態(tài)液態(tài)液態(tài)液態(tài)車上的儲存狀態(tài)液態(tài)液態(tài)液態(tài)液態(tài)液態(tài)的相對密度（℃）/（g/cm3）0.72～0.750.82～0.880.79140.7843沸點（常壓）/℃30～22018～37064.878.3飽和蒸汽壓/kPa62.0～82.7—30.99717.332低熱值/（MJ/kg）44.524320.2627.20混合氣熱值/（kJ/M3）3750375035573660汽化潛熱/（kJ/kg）297—1101862研究法辛烷值（RON）90～106—112111馬達法辛烷值（MON）81～89—9280十六烷值2740—6038閃點/℃-43601121自燃點/℃260—470420理論空氣量（kg/kg）14.914.56.529.05

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page106第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車3.摻燒式車用醇類燃料發(fā)動機的結構改進1）采用混合燃料法的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進（1）在點燃式發(fā)動機中摻燒甲醇。（2）在壓燃式發(fā)動機中摻燒甲醇。（3）車用摻燒乙醇汽油發(fā)動機結構改進。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page107第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車3.摻燒式車用醇類燃料發(fā)動機的結構改進2）采用熏蒸法的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進（1）采用低壓噴嘴法的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進。（2）采用甲醇蒸汽法的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page108第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車3.摻燒式車用醇類燃料發(fā)動機的結構改進2）采用熏蒸法的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page109第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車3.摻燒式車用醇類燃料發(fā)動機的結構改進3）雙燃料噴射系統(tǒng)的醇類燃料汽車發(fā)動機結構改進（1）兩套噴油泵及噴油器。（2）雙燃料汽車用新型供油系統(tǒng)。

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page110第2章新能源汽車2.6生物燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page111第二章新能源汽車2.6生物燃料汽車

新能源汽車技術，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，July,2014Page112第2章新能源汽車2.6生