汽車構造課件：新能源汽車 -

新能源汽車新能源汽車21.1概述

節(jié)能、環(huán)保、新能源等字眼越來越緊密地與汽車聯(lián)系在一起。發(fā)展新能源汽車既是解決環(huán)境和能源問題的重要途徑，也是提升汽車企業(yè)核心競爭力的技術制高點。新能源汽車

根據(jù)我國《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》等有關規(guī)定，2009年6月17日工業(yè)和信息化部發(fā)布了《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》。該規(guī)則對新能源汽車給出了明確的定義：新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結(jié)構的汽車。21.1.1新能源汽車的定義新能源汽車21.1.2新能源汽車的分類（1）醇類汽車（2）燃氣汽車（3）電動汽車（4）兩用燃料汽車（5）雙燃料汽車（6）太陽能汽車新能源汽車21.2純電動汽車

純電動汽車（EV）一般由電動機驅(qū)動，電機的驅(qū)動能源來源于蓄電池，因此其結(jié)構和燃油汽車明顯不同，其系統(tǒng)主要組成如圖21.1所示圖21.1純電動汽車系統(tǒng)組成示意圖21.2.1純電動車的組成及原理新能源汽車（1）電力驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。（2）電源系統(tǒng)電動汽車的電源系統(tǒng)主要包括蓄電池、能量管理系統(tǒng)和充電器等（3）輔助系統(tǒng)電動汽車的輔助系統(tǒng)主要包括輔助動力源、空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及其他輔助設備等。工作原理汽車行駛時，蓄電池通過控制系統(tǒng)向電動機供電，電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，機械動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給驅(qū)動輪。由駕駛員操縱的制動踏板和油門踏板上都安裝有傳感器。油門踏板位置傳感器（或節(jié)氣門位置傳感器）將油門踏板的位置變成電信號送入電子控制器，從而控制汽車的行駛速度；當汽車制動時，制動踏板位置傳感器將制動踏板的位置變成電信號送入電子控制器，從而回收汽車的制動能量。新能源汽車21.2.2純電動汽車的主要特點表21.1傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車與純電動汽車的比較項目內(nèi)燃機汽車純電動汽車車載能源汽油或柴油電能儲能裝置燃油箱蓄電池驅(qū)動裝置內(nèi)燃機電動機及其控制器傳動系統(tǒng)離合器、變速器、萬向傳動裝置、驅(qū)動橋等部件減少純電動汽車具有如下優(yōu)點：（1）幾乎無污染，噪聲低（2）能源多樣化，效率高（3）結(jié)構簡單，維修方便

新能源汽車21.2.3純電動汽車動力電池1）鉛酸電池鉛酸電池主要由正負極板、隔板、電解、安全閥、外殼等組成，其基本結(jié)構如圖21.2所示。圖21.2鉛酸電池的結(jié)構1－端子2－外殼.3－隔板4－正極板5－負極板新能源汽車（2）鎳氫電池鎳氫電池有方形和圓柱形兩種外形，主要由正極、負極、隔板、電解液等組成，如圖21.3所示。1－頂蓋2－隔墊3－外殼4－底墊5－安全閥6－隔板7－負極板8－正極板9－絕緣板圖21.3鎳氫電池的結(jié)構1－頂蓋2－隔墊3－外殼4－底墊5－安全閥6－隔板7－負極板8－正極板9－絕緣板新能源汽車（3）鋰離子電池鋰離子電池主要由正極、負極、隔板、電解液和安全閥等組成，其外形主要有方形和圓柱型兩種，圓柱型鋰離子電池的結(jié)構如圖21.4所示。圖21.4鋰離子電池的結(jié)構1－絕緣片2－密封圈3－安全閥4－正極端子5－防爆閥6－正極引線7－隔板8－負極9－負極引線10－正極11－外殼新能源汽車21.2.4純電動汽車驅(qū)動電機（1）直流電動機直流電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，如圖21.5所示。定子由主磁極、機座、換向極和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。（串勵、并勵、復勵）圖21.5直流電動機的結(jié)構1－換向器2－電刷裝置3－勵磁繞組4－基座5－主磁極6－換向器7－端蓋8－風扇9－電樞繞組10－電樞鐵心11－轂輪12－電樞齒13－電樞槽14－主磁極15－勵磁繞組16－基座17－換向極18－.換向極繞組19－電樞繞組20－電樞鐵心21－底腳新能源汽車（2）無刷直流電動機無刷直流電動機利用電子換向裝置代替有刷直流電動機的機械換向裝置，保留了無刷直流電動機寬闊而平滑的優(yōu)良調(diào)速性能，具有體積小、重量輕、效率高、轉(zhuǎn)矩高、精度高、能實現(xiàn)數(shù)字化控制等優(yōu)點。（3）異步電動機異步電動機又稱交流感應電動機，由旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。異步電動機具有結(jié)構簡單、使用維護方便、運行可靠、質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)點，在大功率、低轉(zhuǎn)速場合不如使用同步電動機合理。（4）永磁同步電動機永磁同步電動機具有效率高、控制精度高、轉(zhuǎn)矩密度高、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性好、振動噪聲低等優(yōu)點

（5）開關磁阻電動機開關磁阻電動機具有可控參數(shù)多、調(diào)速性能好、結(jié)構簡單、成本低、損耗小、運轉(zhuǎn)效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小等優(yōu)點

新能源汽車21.3混合動力電動汽車21.3.1混合動力電動汽車的含義混合動力電動汽車，英文縮寫為HEV，即HybridElectricVehicle。根據(jù)國際電工技術委員會IEC(InternationalElectro-technicalCommission)的定義，混合動力電動汽車HEV是能夠根據(jù)特定的運行要求，從兩種或兩種以上能量源、能量儲存器或轉(zhuǎn)化器中獲取驅(qū)動力的汽車，在運行中至少有一種能量儲存器或轉(zhuǎn)化器直接驅(qū)動汽車，并且至少有一種能量源、能量儲存器或轉(zhuǎn)化器能夠提供電能。新能源汽車21.3.2混合動力電動汽車的種類（1）串聯(lián)式HEV發(fā)動機電動機逆變器蓄電池發(fā)電機圖21.6串聯(lián)混合動力電動汽車結(jié)構示意圖新能源汽車（2）并聯(lián)式PHEV發(fā)動機電機逆變器蓄電池圖21.7并聯(lián)混合動力電動汽車結(jié)構示意圖（3）混聯(lián)式CHEV（只使用發(fā)動機作動力）動力分配電動機逆變器蓄電池發(fā)動機發(fā)電機圖21.8混聯(lián)混合動力電動汽車結(jié)構示意圖新能源汽車21.4燃料電池電動汽車21.4.1燃料電池電動汽車的含義

顧名思義，燃料電池電動汽車（FCEV，英文全稱FuelCellElectricVehicle）是指采用燃料電池作為能源的電動汽車。燃料電池電動汽車與純電動汽車除了動力源不同之外，其驅(qū)動電機、傳動系統(tǒng)等部件都完全相同。新能源汽車21.4.2燃料電池電動汽車的基本結(jié)構

純?nèi)剂想姵仉妱悠囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率都有燃料電池承擔，其動力系統(tǒng)結(jié)構示意圖如圖21.10所示。圖21.9純?nèi)剂想姵仉妱悠噭恿ο到y(tǒng)結(jié)構示意圖新能源汽車21.4.3燃料電池圖21.10燃料電池工作原理

氫燃料電池基本原理是電解水的逆反應：把加注的氫和空氣中的氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，分解為氫離子和電子，產(chǎn)生電流的同時氫離子通過外部負載到達陽極，與氧結(jié)合生成水，其原理如圖21.12所示。新能源汽車21.5天然氣汽車21.5.1天然氣汽車的分類

根據(jù)所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣汽車可分為壓縮天然氣汽車和液化天然氣汽車。根據(jù)燃料使用種類的不同，可分為專用燃料天然氣汽車、兩用燃料天然氣汽車和雙燃料天然氣汽車。新能源汽車21.5.2天然氣汽車的結(jié)構

天然氣汽車與普通內(nèi)燃機汽車相比，在結(jié)構上主要增加了天然氣供給系統(tǒng)。車用天然氣供給系統(tǒng)主要由儲氣部件、供氣部件、燃料轉(zhuǎn)換部件和控制部件等組成。其中儲氣部件主要包括充氣裝置、天然氣氣瓶、氣壓顯示裝置和手動截止閥等；供氣部件主要包括天然氣過濾器、減壓調(diào)節(jié)器、混合器、低壓軟管及循環(huán)水軟管等；燃料轉(zhuǎn)換部件主要包括油/氣轉(zhuǎn)換開關、天然氣截止閥和汽油截止閥等。新能源汽車

汽油/CNG兩用燃料天然氣汽車有多種類型。某國產(chǎn)CNG供給系統(tǒng)采用步進電機伺服閥和比例調(diào)節(jié)式混合器閉環(huán)控制系統(tǒng)，其組成如圖21.13所示。圖21.11比例調(diào)節(jié)式混合器閉環(huán)控制CNG供給系統(tǒng)1－汽油箱2－油位傳感器3－汽油表4－汽油濾清器5－電動汽油泵6－車載氣瓶7－充氣閥8－過濾器9－手動截止閥10－CNG電磁閥11－高壓表12－安全閥13－低壓表14－減壓調(diào)節(jié)器15－步進電機16－混合器17－化油器18－壓力顯示器19－壓力傳感器20－發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器21－氧傳感器22－發(fā)動機排氣管23－三元催化轉(zhuǎn)換器24－電控單元ECU25－汽油/CNG轉(zhuǎn)換開關新能源汽車21.5.3天然氣汽車的特點

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，天然氣汽車具有經(jīng)濟性好、排放低、噪聲小、安全性能高、維修費用低、冬季啟動性好等優(yōu)點，但同時存在動力性下降、行駛距離短、汽車用戶初始投資大、供氣體系建設有難度、氣瓶體積大且布置困難等缺點。新能源汽車思考題1.什么是新能源汽車？2.新能源汽車有哪些主要類型？3.純電動汽車的組成與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車有哪些異同？