新能源汽車綜合概述

新能源汽車綜合概述1.1新能源汽車的類型新能源汽車包括有：混合動(dòng)力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)、純電動(dòng)汽車(BEV)、醇醚汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車以及燃?xì)馄嚨鹊?。下面分別介紹了幾種主要的新能源汽車：1.1.1混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車在燃料的選用上主要以傳統(tǒng)燃料為主，在追求低油耗以及改善低速動(dòng)力輸出上通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力兩種。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上對(duì)于混合動(dòng)力汽車的燃料選用上有所不同，其中國(guó)外大多以柴油混合動(dòng)力為基礎(chǔ)的研究，而國(guó)內(nèi)汽油混合動(dòng)力十分常見(jiàn)?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)主要有：1、采用混合動(dòng)力后內(nèi)燃機(jī)的最大功率可以通過(guò)平均需用功率獲得，以此達(dá)到油耗省、更清潔的行車狀態(tài)，其原理是內(nèi)燃機(jī)與電池作為雙重動(dòng)力系統(tǒng)互為補(bǔ)充，智能進(jìn)行交替工作，從而使得其行程和普通汽車一樣。2、電池的存在能夠有效提升燃料能量的利用率。3、在城區(qū)行車中，由于出行高峰的限制，混合動(dòng)力汽車能夠切換到電池行車模式，從而實(shí)現(xiàn)廢氣零排放。4、內(nèi)燃機(jī)的存在能夠克服純電動(dòng)汽某些功能能耗過(guò)大，如暖風(fēng)、除霜等難題對(duì)于純電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)較為棘手，內(nèi)燃機(jī)的存在能夠更加輕松解決此類問(wèn)題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、由于內(nèi)燃機(jī)與電池的不斷切換使用，能夠減緩電池的使用壽命。從而降低車主的使用成本。缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。1.1.2純電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車顧名思義依靠電力能源作為驅(qū)動(dòng)力的來(lái)源。一般有三種運(yùn)行機(jī)制，第一依靠電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，第二以車輛車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)充當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，第三，發(fā)放機(jī)艙內(nèi)安裝電機(jī)。由于其能源的清潔性，在使用中除了少量微利和硫的排放外，基本無(wú)其他污染。電力作為不可再生燃料(煤炭、石油等)的替代品，再能源獲得上途徑甚廣。電能不光能從煤炭、核能、風(fēng)能等方式獲得，還能依靠光能、水力等方式獲得。由此可見(jiàn)，電力資源在可再生性上具備更好的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，汽車在晚間的使用頻率要比白天降低很多，而電動(dòng)汽車在此前提下能夠在夜間進(jìn)行充電的方式有很大的好處。晚間是用電的低谷期，電動(dòng)汽車夜間充電能夠充分利用富余電力。有關(guān)研究表明，原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車這一循環(huán)的轉(zhuǎn)化效率要比其原油精煉成汽油后被汽車使用的效率要高。這不僅能夠節(jié)約更多的資源還能夠有效降低溫室氣體的排放量。有專家認(rèn)為，考慮到電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)及設(shè)備的需求，因此，在推行電動(dòng)化企業(yè)的進(jìn)程中必須要逐步克服電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難題以及建設(shè)難題，否則浙江極大阻礙電動(dòng)汽車的普及發(fā)展。電動(dòng)汽車的設(shè)施配套關(guān)系到未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系到未來(lái)人類生活的便利性與低碳化，因此，電動(dòng)汽車的設(shè)施建造必須要依靠政府力量，在此基礎(chǔ)上與汽車制造上進(jìn)行合理推廣。優(yōu)點(diǎn):技術(shù)相對(duì)其他新能源汽車類型更加簡(jiǎn)單且成熟，電力系統(tǒng)是主要的支持系統(tǒng)。缺點(diǎn):目前純電動(dòng)汽車的核心技術(shù)主要集中在電池的擴(kuò)容上，由于當(dāng)前鋰電池的容量較小，造價(jià)過(guò)高，為了對(duì)鋰電池進(jìn)行創(chuàng)新性的研發(fā)，使得無(wú)論是科研成本還是民眾的購(gòu)買成本都有所提升。1.1.3燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氧氣、甲醇、氫氣等可燃物質(zhì)為燃料，依靠物質(zhì)間化學(xué)放熱而產(chǎn)生電能。燃料電池汽車還需要在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下才能行駛。通過(guò)燃料物質(zhì)的成分來(lái)看，期化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程是不可能產(chǎn)生有害氣體的，因此燃料電池是當(dāng)之無(wú)愧的新能源無(wú)污染汽車。數(shù)實(shí)驗(yàn)表明，從轉(zhuǎn)換率上看，燃料電池比內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)換效率更高，因此基于能源使用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，燃料電池汽車更符合和諧化、綠色而低碳的生活理念。汽車廠商目前正在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力，并已取得了顯著的進(jìn)步。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、零排放或近似零排放。2、降低了了機(jī)油泄露帶來(lái)的水污染幾率。3、有效減少降低了二氧化碳的排放量。4、減少了油耗。5、提升了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率。6、汽車在行駛中更平穩(wěn)。7、減少雜音。1.1.4氫動(dòng)力汽車氫動(dòng)力汽車是一種可稱為污染物零排放的交通工具。由于氫動(dòng)力汽車的反應(yīng)物是水，所以具有無(wú)污染，零排放，儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)。可見(jiàn)氫動(dòng)力汽車更加符合未來(lái)潔凈化的汽車標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于傳統(tǒng)動(dòng)力汽車來(lái)看，氫動(dòng)力汽車成本并不低，一般要高出20%。隨著國(guó)民收入的不斷提高，汽車保有量逐年上漲，而不可再生資源日益減少，，傳統(tǒng)汽油車輛與此同時(shí)也在排放著各種污染物。在這種情況下，必須要探索全新的潔凈能源，而氫氣的應(yīng)用成為全球汽車制造商瞄準(zhǔn)的新方向。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，油電混合型汽車只是一種汽車未來(lái)發(fā)展的過(guò)渡過(guò)程，它只能減緩對(duì)有限能源使用的速度，但并不能長(zhǎng)久依靠這種方式，因此氫能源的應(yīng)用是最終解決汽車能源危機(jī)的途徑。優(yōu)點(diǎn)：氫氣氧氣燃燒產(chǎn)物為水，因此排放物清潔。此外，行駛中不會(huì)再產(chǎn)生其他污染物。缺點(diǎn)：從成本上看，無(wú)論是在氫氣制得上還是存儲(chǔ)上都需要話費(fèi)大量科研力，這是當(dāng)下需要不斷解決的一個(gè)難題。1.1.5燃?xì)馄嚾細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。隨著環(huán)保意識(shí)的提升，各國(guó)都在積極探索這一類型新能源汽車。燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎?，可調(diào)正汽車燃料結(jié)構(gòu)，運(yùn)行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國(guó)公認(rèn)為當(dāng)前最理想的替代燃料汽車。目前，燃?xì)馊匀皇鞘澜缙嚧萌剂系闹髁鳎谖覈?guó)代用燃料汽車中占到90%左右。美國(guó)在2010年時(shí)公共汽車領(lǐng)域有7%的汽車使用天然氣，50%的出租車和班車改為專用天然氣的汽車；與此同時(shí)，德國(guó)天然氣汽車數(shù)量將達(dá)到10萬(wàn)至40萬(wàn)輛，加氣站將由目前的180座增加到至少300座。燃?xì)馄囁褂玫娜剂鲜菍?duì)當(dāng)下汽車傳統(tǒng)使用能源的一種逐步替代，能夠最終對(duì)傳統(tǒng)燃料進(jìn)行替代還需要看當(dāng)下科研技術(shù)的能力。此外，傳統(tǒng)燃料中石油的價(jià)格漲落也對(duì)汽車能源的使用有間接影響，因此必要逐步推進(jìn)新能源使用，改變?nèi)藗兊哪茉匆庾R(shí)。1.1.6生物乙醇汽車乙醇俗稱酒精，通俗些說(shuō)，以乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。用乙醇代替石油燃料的活動(dòng)歷史已經(jīng)很長(zhǎng)，無(wú)論是從生產(chǎn)上和應(yīng)用上的技術(shù)都已經(jīng)很成熟，近來(lái)由于石油資源緊張，汽車能源的多元化發(fā)展進(jìn)一步使得乙醇在汽車能源中獲得應(yīng)用。目前世界上已有40多個(gè)國(guó)家，不同程度應(yīng)用乙醇汽車，有的已達(dá)到較大規(guī)模的推廣，乙醇汽車的地位日益提升。根據(jù)乙醇燃燒的化學(xué)反應(yīng)式，該燃燒能提升辛烷值，增加氧含量，使汽車缸內(nèi)燃燒更完全，從而減低有害尾氣的排出。1.2新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求上文分別介紹了幾種新能源汽車的基本特征，對(duì)比了他們的優(yōu)缺點(diǎn)。接下來(lái)分析新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的幾個(gè)主要性能要求。1.1.1小、重量輕應(yīng)盡可能減小對(duì)有效車載空間的占用，減少系統(tǒng)的總重量。電動(dòng)機(jī)盡可能采用質(zhì)量輕的鋁合金材料，以降低電動(dòng)機(jī)的重量。此外其他設(shè)備裝置也應(yīng)當(dāng)遵循減輕質(zhì)量這一原則，同時(shí)還需要對(duì)空間做出優(yōu)化。1.1.2在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率一次充電續(xù)駛里程長(zhǎng)，特別是路況復(fù)雜以及行駛方式頻繁改變時(shí)，低負(fù)荷運(yùn)行也應(yīng)該具有較高的效率。1.1.3低速大轉(zhuǎn)矩特性及較寬范圍內(nèi)的恒功率特性即使沒(méi)有變速器，電動(dòng)機(jī)及本身也應(yīng)滿足所需要的轉(zhuǎn)矩特性。以獲得所需要的啟動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)等所需的功率及轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)具有自動(dòng)調(diào)速功能，因此，可以減輕駕駛員的操縱強(qiáng)度，提高駕駛的舒適度，并且能夠達(dá)到與內(nèi)燃機(jī)汽車加速踏板同樣的控制響應(yīng)。1.1.4高可靠性在任何情況下都應(yīng)確保具有高安全性。1.1.5高電壓在允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡可能采用高電壓，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。1.1.6電氣系統(tǒng)安全性高各種動(dòng)力電池組和電動(dòng)機(jī)的工作電壓可達(dá)到300V以上，對(duì)電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都必須符合相關(guān)車輛電氣控制的安全性能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。另外，電動(dòng)汽車電機(jī)還要求耐高溫和耐潮濕性強(qiáng)，運(yùn)行時(shí)噪聲低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作，要求具有電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適合大批量生產(chǎn)，電動(dòng)機(jī)使用維修方便等特點(diǎn)新能源汽車用的電機(jī)分類1.3.1交流異步電機(jī)目前新能源汽車中低配置的車型在電機(jī)配置上選用交流異步電機(jī)，該種電機(jī)基于矢量控制技術(shù)應(yīng)用，突破了變頻控制技術(shù)。此外，該電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更精簡(jiǎn)、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)也使得此電機(jī)被大力運(yùn)用在新能源汽車建造中：優(yōu)點(diǎn)：控制技術(shù)成熟、電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)相對(duì)前者更簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：高效區(qū)窄，最高效率未必比永磁同步電機(jī)低，但是高效區(qū)沒(méi)有它那么寬。另外，異步電機(jī)的相同的性能參數(shù)，異步電機(jī)的尺寸較大，重量較重。1.3.2永磁同步電機(jī)永磁電機(jī)主要指三相永磁同步電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。永磁電機(jī)在各類驅(qū)動(dòng)電機(jī)中，具有功率密度高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。但由于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，無(wú)法調(diào)節(jié)，必須通過(guò)調(diào)節(jié)定子電流、增加定子電流去磁分量來(lái)削弱磁場(chǎng)，這就使定子電流增大，銅耗增加。同時(shí)，磁性能受溫度、振動(dòng)等因素的影響，如果工作范圍選擇不當(dāng)，存在高溫退磁，電機(jī)運(yùn)行有失步現(xiàn)象。過(guò)載能力受控制器的限制，電機(jī)制造工藝需深入探索、磁鋼價(jià)格較高等都是需要從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵。由于我國(guó)占有全世界80%的稀土資源，隨著銣鐵錋材料性能的研究提高，以及電機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的不斷完善和制造成本的不斷下降，永磁電機(jī)的應(yīng)用前景會(huì)逐步好轉(zhuǎn)。為了充分發(fā)揮永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，克服其缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了永磁混合電機(jī)的研制，從原理上主要有①永磁和磁阻混合，把永磁嵌入轉(zhuǎn)子的磁回路中，永磁電機(jī)同時(shí)產(chǎn)生永磁轉(zhuǎn)矩和同步磁阻，另一類是把永磁體和開(kāi)關(guān)磁阻結(jié)構(gòu)結(jié)合，產(chǎn)生另一種永磁和磁阻混合電機(jī)，即雙凸電機(jī)。其具有高功率密度、高效率和寬轉(zhuǎn)速范圍調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。②永磁轉(zhuǎn)矩和磁滯轉(zhuǎn)矩組合，其結(jié)構(gòu)是把永磁體嵌入磁滯環(huán)內(nèi)表面的槽中，這種電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低。另一種是把永磁體置于轉(zhuǎn)子內(nèi)，直流勵(lì)磁繞組放在定子上，通過(guò)控制勵(lì)磁電流的大小和方向，很容易調(diào)節(jié)電機(jī)氣隙磁通，以得到滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)要求的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性。優(yōu)點(diǎn)：1、效率高，且高效區(qū)寬2、轉(zhuǎn)矩密度高3、電機(jī)尺寸小，重量輕4、調(diào)速范圍寬缺點(diǎn)：電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。第二個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)飽和非線性，控制復(fù)雜。1.3.3開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由電磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)電路控制器組成的機(jī)電一體化的新型調(diào)速電機(jī)。它由可變磁阻步進(jìn)電機(jī)直接衍生而來(lái)。電機(jī)工作時(shí)，依次使定子線圈中的電流導(dǎo)通或截止，電流變化形成的