新能源汽車基本概念和發(fā)展

1、項目一 新能源汽車的基本概念與發(fā)展,學習目標 了解新能源汽車的定義與分類； 了解發(fā)展新能源汽車的重要意義。 學習任務描述 新能源汽車，是進入二十一世紀以來，汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。那么，為什么要推廣新能源汽車？新能源汽車指的是什么？哪些又能夠被稱為汽車新能源？新能源汽車有哪些類型？,學習任務,1. 了解新能源汽車的定義與分類 2. 了解新能源汽車的發(fā)展 3. 新能源汽車動力電池 4. 電機的基礎知識,學習任務,1. 了解新能源汽車的定義與分類 2. 了解新能源汽車的發(fā)展 3. 新能源汽車動力電池 4. 電機的基礎知識,引導問題1： 什么是新能源汽車？,采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源 或使用常

2、規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置,代表車型1 豐田普銳斯,代表車型2 雷克薩斯RX450h,引導問題1： 什么是新能源汽車？,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(shù)，形成的技術(shù)原理先進，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。 新能源汽車的發(fā)展旨在通過技術(shù)創(chuàng)新，重點在能源消耗、環(huán)境污染等方面，改善汽車相關性能。因此其在排放與能源消耗方面，較傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車具有更大的優(yōu)勢。 什么是新能源汽車？（視頻） 新能源汽車十大戰(zhàn)將（視頻）,引導問題2： 為什么要發(fā)展新能源汽車？,截止2011年11月國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，中國汽車保有

3、量達1.04億輛，全球汽車保有量同期已突破10億輛。 據(jù)中汽協(xié)相關數(shù)據(jù)顯示，2013年中國汽車市場總需求量約為2080萬輛，并呈上升趨勢，并且隨著經(jīng)濟與社會的發(fā)展，汽車的銷量也一直呈上升趨勢。 汽車發(fā)展給人類生活帶來便利的同時，也帶來了環(huán)境污染與能源短缺等問題。,環(huán)境問題,圖2：世界主要國家CO2排放比例,能源大量消耗帶來溫室氣體排放問題，是造成氣候變化主要原因。,圖3：各國汽車減排目標,各國紛紛制訂標準，降低汽車排放中二氧化碳對環(huán)境的影響。,汽車尾氣污染,2011年汽車排放,能源問題,圖：國際原油價格（美元/桶）,石油價格長期上升趨勢明顯，油價日益高昂已成為經(jīng)濟不能承受之重。,能源問題,圖：

4、 我國對進口石油依存度預測,引導問題2： 為什么要發(fā)展新能源汽車？,汽車尾氣已經(jīng)成為了空氣污染的重要原因，開發(fā)新能源汽車，減少環(huán)境污染，是汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 開發(fā)出新能源汽車，減少對化石燃料的依存度，對國家未來發(fā)展至關重要。 從環(huán)境保護與能源的角度，新能源汽車是未來汽車發(fā)展的必然趨勢，也是我國未來社會與經(jīng)濟發(fā)展的必然需求。 新能源汽車之辯（視頻）,引導問題3： 汽車新能源有哪些？,引導問題3： 汽車新能源有哪些？,全球范圍內(nèi)，地球為人類提供的能源主要包括化石燃料（煤、石油、天然氣等）、水能、生物能、風能、太陽能、潮汐能、地熱能、核能等,引導問題3： 汽車新能源有哪些？,汽車新能源主要包括

5、電能、氫能源、天燃氣（液化石油氣LPG，Liquefied Petroleum Gas；壓縮天然氣CNG，Compressed Natural Gas）、醇類燃料、二甲醚（DME，Dimethyl Ether）、太陽能等。下表為各種新能源優(yōu)缺點。,各種汽車新能源對比,引導問題4： 新能源汽車分類,引導問題4： 新能源汽車分類,根據(jù)新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則的規(guī)定，新能源汽車包括混合動力電動汽車（HEV，Hybrid Electric Vehicle）、純電動汽車（BEV，Battery Electric Vehicle）、燃料電池電動汽車（FCEV，F(xiàn)uel Cells Electr

6、ic Vehicle）、天燃氣汽車以及其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。,混合動力電動汽車,混合動力電動汽車，是由多于一種的能量轉(zhuǎn)換器提供驅(qū)動動力的混合型電動汽車，即使用蓄電池和副能量單元的電動汽車。 目前混合動力電動汽車多采用傳統(tǒng)燃料的燃油發(fā)動機與電力的混合方式，其關鍵技術(shù)為混合動力系統(tǒng)，它直接影響到混合動力電動汽車的整車性能。 混合動力電動汽車的優(yōu)勢在于其可通過平均需用功率確定內(nèi)燃機的最大功率，使內(nèi)燃機處于油耗低、污染小的最優(yōu)工況下工作，通?？梢越档团欧?；混合動力電動汽車所使用的電池可回收制動等工況下的能量 混合動力電動汽車也存在價格高、續(xù)駛里程小、動力性相對不足等問題。

7、目前國內(nèi)外有應用較成熟的車型。,純電動汽車,純電動汽車，是以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。 純電動汽車完全采用可充電式電池驅(qū)動，關鍵部件在于電動發(fā)電機與蓄電池，而純電動汽車的應用受限的難點在于電力儲存技術(shù)。 純電動汽車應用前景廣泛，具有無污染、低噪聲、高能效等優(yōu)點。但蓄電池單位重量儲存的能量太小，充電后持續(xù)行駛里程不理想。 目前電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須重新構(gòu)建配套基礎設施網(wǎng)絡（充電站），需要大量的投入。,燃料電池電動汽車,燃料電池電動汽車，是利用燃料電池，將燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能實現(xiàn)動力驅(qū)動的新型汽車。 與內(nèi)燃機汽車相比，燃料電池電動汽車是通過電

8、池直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能，利用電機驅(qū)動，而不是利用燃料的燃燒過程。其能量轉(zhuǎn)換效率較內(nèi)燃機要高2-3倍。 燃料電池化學反應過程不會產(chǎn)生污染物，噪聲低。但燃料電池組的生產(chǎn)、集成及產(chǎn)業(yè)化仍待發(fā)展。,天然氣汽車,天然氣汽車，是以天然氣作為燃料的汽車，又稱為“藍色動力”汽車。按天然氣的化學成分和形態(tài)，可以分為壓縮天然氣汽車（CNG）、液化天然氣汽車（LNG）和液化石油氣汽車（LPG）。 天然氣燃料具有低污染、低成本、安全性高優(yōu)點，但動力性能較低、不便儲運。 由于考慮到大規(guī)模應用，須建立相應的加氣站及為加氣站輸送天然氣的管道，投入較大。目前國內(nèi)在天然氣汽車具有一定的發(fā)展，多應用于公共交通領域。,其他新能源

9、汽車,除上述新能源汽車外，還包括有醇、醚類燃料也應用于新能源汽車。例如乙醇汽車用的燃料是乙醇汽油。目前此類汽車技術(shù)相對成熟，在美國、巴西等乙醇資源豐富的國家發(fā)展迅速。 二甲醚汽車是用二甲醚作為壓燃式發(fā)動機的燃料，目前有兩類應用范圍：一是將二甲醚作為點火促進物質(zhì)；二是將純液態(tài)二甲醚進行直接燃燒。我國在二甲醚汽車開發(fā)上已取得重要進展，成功開發(fā)并應用了二甲醚城市公交客車。,表1-2 各種新能源汽車比較,學習任務,1. 了解新能源汽車的定義與分類 2. 了解新能源汽車的發(fā)展 3. 新能源汽車動力電池 4. 電機的基礎知識,引導問題1：國外新能源汽車的發(fā)展,1. 混合動力電動汽車的發(fā)展 2. 純電動汽車

10、的發(fā)展 3. 燃料電池汽車的發(fā)展 4. 天然氣汽車的發(fā)展,1. 混合動力電動汽車的發(fā)展,在傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車基礎上耦合增加一套由驅(qū)動電機和動力蓄電池組成的輔助動力系統(tǒng) 日本最早開始混合動力電動汽車的開發(fā)，并成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1997年10月，日本豐田汽車推出了第一代普銳斯（Prius）問世。 歐洲混合動力電動汽車技術(shù)起步較晚，采取與美國合作方式共同應用混合動力總成技術(shù)，將其主要應用于傳統(tǒng)動力的油耗較高的車型上，以改善動力性與排放。,第三代NHW30普銳斯,第二代NHW20普銳斯,第一代NHW11普銳斯,第一代NHW10普銳斯,混合動力技術(shù)是由發(fā)動機驅(qū)動向純電動驅(qū)動發(fā)展的必經(jīng)過程。 如何應用混合動力技

11、術(shù)，實現(xiàn)節(jié)油減排，且將成本控制在一定范圍，成為各大汽車公司發(fā)展混合動力電動汽車的關鍵問題。 根據(jù)車用能源的使用情況，混合動力電動汽車的發(fā)展有發(fā)動機與電機集成、傳動系與電機集成兩種趨勢，而最終目標則是純電動。,1. 混合動力電動汽車的發(fā)展,2. 純電動汽車的發(fā)展（通過小型化實現(xiàn)商業(yè)化）,小排量燃油轎車,増程式小型電動轎車,小型化純電動轎車,輕型電動車,微型電動車,小型化純電動轎車,鋰電池,輪轂電機,+,電動化底盤,+,家用電源充電,+,核心技術(shù)方向：,日產(chǎn)Leaf,大眾E-UP,雪鐵龍C-ZERO,大眾高爾夫,燃料電池電動汽車是指動力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動機、燃料箱（氫瓶）、電機、動力蓄電池等組

12、成，采用燃料電池發(fā)電作為主要能量源，通過電機驅(qū)動車輛前進。燃料電池汽車具有效率高、節(jié)能環(huán)保（以氫氣為能源、排放物為水、運行平穩(wěn)噪聲小）等優(yōu)點 通過長時間、持續(xù)穩(wěn)步的對燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)與應用的支持，國外燃料電池汽車產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應性取得了重大突破，示范運行不斷深入，并陸續(xù)推出用于租賃商業(yè)化示范的先進燃料電池汽車，燃料電池汽車進入技術(shù)與市場示范階段。 燃料電池已經(jīng)發(fā)明很久，最初主要應用于航天和軍事領域，后來，隨著世界能源危機爆發(fā)及環(huán)境污染日益加劇，以質(zhì)子交換模式為代表的燃料電池技術(shù)受到世界各國及大型汽車公司的普遍重視，紛紛投入巨資研發(fā)各類燃料電池電動汽車,3.燃料電池汽車的發(fā)展（新能源汽

13、車終極奮斗的目標）,4.天然氣汽車的發(fā)展（新能源汽車終極奮斗的目標）,天然氣作為汽車燃料于本世紀30年代初意大利人率先采用，到1939年，意大利已有1萬輛汽車燃用天然氣。 歐洲法、荷等國為補充其液體燃料不足，相繼采用了壓縮煤氣汽車。 目前世界上擁有壓縮天然氣汽車共100多萬輛，高壓加氣站3000多座，主要分布在意大利、阿根廷、俄羅斯、美國、加拿大和新西蘭等國。,引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（混合動力汽車）,從世界范圍來看，我國電動汽車的研制與國外發(fā)達國家?guī)缀跽驹谕黄鹋芫€上?！熬盼濉逼陂g，科技部將電動汽車項目列入國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項目，投入近1億元。 從技術(shù)發(fā)展角度上而言，我國已經(jīng)掌握電

14、動汽車電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)、天然氣發(fā)動機、整車控制系統(tǒng)等相關核心技術(shù)，并在部分技術(shù)上領先于世界水平。 目前，整車方面已初步形成產(chǎn)品開發(fā)的系統(tǒng)配套、管理機制和團隊組合，純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池汽車樣車均已成功研發(fā)，關鍵零部件、燃料電池發(fā)動機已形成系統(tǒng)，高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高，多能源控制系統(tǒng)初步形成。,國內(nèi)部分混合動力汽車及相關技術(shù),引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（混合動力汽車）,在混合動力電動汽車的核心電池技術(shù)研發(fā)方面，我國已自主研制出容量為 的鎳氫和鋰離子動力電池系列產(chǎn)品，能量密度和功率密度接近國際水平，同時突破了安全技術(shù)瓶頸，在世界上首次規(guī)模應用于城市公

15、交大客車； 目前，國內(nèi)汽車企業(yè)已將混合動力電動汽車作為未來主流競爭型產(chǎn)品在戰(zhàn)略上高度重視，一汽、東風、上汽、長安、奇瑞、比亞迪等都已投入了大量的人力、物力，混合動力車型已完成樣車開發(fā)，并有部分車型已經(jīng)實現(xiàn)小批量上市。 比亞迪公司基于其在鐵電池技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)掌握高鐵電池的核實技術(shù)，且此項技術(shù)在國際上處于領先水平。此種電池具有高能高容量、原材料豐富、成本低廉、綠色無污染等優(yōu)點。,引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（純電動汽車）,國家科委、計委在“八五”、“九五”期間組織了純電動汽車的攻關，現(xiàn)在又將純電動汽車列入“十五”國家863計劃電動汽車重大專項。 東風公司是國內(nèi)最早從事電動汽車研發(fā)的汽車企

16、業(yè)之一，開發(fā)了游覽車、多功能車、工業(yè)專用車和高爾夫球車等4大系列、近20個品種的純電動車，包括東風純電動轎車（EQ7160EV）、純電動富康轎車（EQ7140EV）、純電動客車（EQ6690EV）等。 目前在純電動汽車的電池和電機研制方面，我國與世界先進水平差距較小，有些甚至處于領先地位。如深圳雷天綠色電動源有限公司開發(fā)的鋰離子電池續(xù)駛能力達到 ，最高時速可達 ，單臺車電池成本4萬元左右； 在整車開發(fā)方面，天津清源電動車輛有限責任公司和一汽天津夏利股份有限公司牽頭，中國汽車技術(shù)研究中心、天津大學、天津和平海灣公司和天津藍天高科公司等十幾個單位共同參與合作開發(fā)出XL2000純電動轎車。,國內(nèi)部分

17、純電動汽車,引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（純電動汽車）,比亞迪汽車，基于自主的“鐵電池”技術(shù)，開發(fā)了混合動力電動汽車與純電動汽車，其中比亞迪e6成為了第一款規(guī)?；\營的純電動汽車產(chǎn)品。表1-7為e6關鍵信息表。,引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（燃料電池汽車）,國內(nèi)燃料電池的研發(fā)起步并不晚，甚至可以追溯到1958年，然而發(fā)展很慢，直到九十年代才開始加快發(fā)展。 在國家“十五”“863”計劃電動汽車關鍵技術(shù)重大科技專項和“十一五”節(jié)能與新能源汽車重大項目支持下，我國燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)取得重要進展，基本掌握了整車、動力系統(tǒng)與關鍵零部件的核心技術(shù);建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)

18、平臺;形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、DC/DC變換器、驅(qū)動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關鍵零部件配套研發(fā)體系，具有百量級燃料電池汽車動力系統(tǒng)平臺與整車生產(chǎn)能力。,國內(nèi)部分燃料電池汽車,研制的“超越”系列、“上海牌”、“帕薩特”、“奔騰”、“志翔”等燃料電池汽車經(jīng)受住了大規(guī)模、高溫、大強度示范考核，成功服務于2008北京奧運會和2010年上海世博會。,引導問題2： 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展（天然氣汽車）,20世紀80年代中期，我國引進了部分CNG加氣站設備，在四川建立了我國第一個CNG加氣站；1993年中國石油天然氣總公司系統(tǒng)引進國外有關技術(shù)并于1996年將加氣站裝置和汽車改裝部件引進技術(shù)國產(chǎn)化、技術(shù)標準

19、規(guī)范化。 目前，我國天然氣汽車多集中在商用車領域，并達到一定規(guī)模。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，中國天然氣汽車產(chǎn)業(yè)在政府和市場的雙重驅(qū)動下，保有量已從2000年的不足1萬輛發(fā)展到目前的100萬余輛，成長為世界第六大天然氣汽車市場。 通過十多年的研發(fā)與應用，目前已經(jīng)形成了較完善天然氣城市公交汽車、出租汽車的應用體系，且建設覆蓋中大型城市的加氣站網(wǎng)絡。,國內(nèi)部分天然氣汽車,天然氣“十二五”規(guī)劃預計2015年我國天然氣消費量為2300億立方米左右，用氣普及率將進一步提高，供應能力將超過2600億立方米（包括煤層氣、頁巖氣及煤制天然氣等非常規(guī)天然氣和進口天然氣），到2015年天然氣占一次能源消費總量的比重達到7.5

20、%。而隨著煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣的不斷開發(fā)利用，我國能源“氣化”進程將進一步加快。,引導問題3： 新能源汽車的發(fā)展政策,新能源汽車在世界各國都得到了重視，尤其歐美及日本。表1-8列出了部分歐洲國家對新能源汽車的政策，可以看到政府推廣新能源汽車的推廣。 從技術(shù)發(fā)展的角度，歐美國家著名汽車公司以傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車為基礎，研發(fā)新型能源（天然氣、乙醇、二甲醚等）發(fā)動機技術(shù)，以提高汽車經(jīng)濟性及排放性，同時也在混合動力電動汽車、動力電池（包括）技術(shù)投入巨大，并且取得了一定的研究與市場成果。 日本則以混合動力電動汽車為突破口，重點發(fā)展電動汽車，同時積極發(fā)展新型燃料電池汽車等新能源汽車技術(shù)。 進入21世紀，

21、新能源汽車的發(fā)展在國內(nèi)受到關注，政府也出臺了相應的新能源汽車的刺激政策，并且在新能源汽車發(fā)展作為重點產(chǎn)業(yè)進行扶持。表1-9為我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20122020年）部分內(nèi)容。,學習任務,1. 了解新能源汽車的定義與分類 2. 了解新能源汽車的發(fā)展 3. 新能源汽車動力電池（視頻） 4. 電機的基礎知識,引導問題1： 動力電池的基本概念,1.電壓： 工作電壓：電池在一定負載條件下實際的放電電壓，如鉛酸蓄電池的工作電壓為1.8V-2V ，鎳氫電池的工作電壓：1.1V-1.5V ，鋰離子電池的工作電壓：2.75-3.6V ； 額定電壓：電池工作時公認的標準電壓，如鎳鎘電池額定電壓：1.

22、2V ，鉛酸蓄電池的額定電壓：2V ； 終止電壓：放電終止時的電壓值，通常與負載、使用要求有關； 充電電壓：外電路直流電壓對電池充電的電壓。一般，充電電壓要大于開路電壓，如鎳鎘電池的充電電壓：1.45-1.5V ，鋰離子電池的充電電壓：4.1-4.2V ，鉛酸蓄電池的充電電壓： 2.25-2.7V。,引導問題1： 動力電池的基本概念,2.容量與比容量： 容量是指在充電以后，在一定放電條件下所能釋放出的電量，其單位為 ，容量與放電電流大小有關，與充放電截止電壓有關。 比容量是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能給出的電量。 額定容量，是指設計與制造電池時，按照國家或相關部門頒布的標準，保證電池在一定的

23、放電條件下能夠放出的最低限度的電量。 實際容量，是指電池在定的放電條件下實際放出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積。 值得注意的是，實際電池中正負極容量不等，多為負極容量過剩。,引導問題1： 動力電池的基本概念,3. 功率與比功率 電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內(nèi)輸出的能量 ，單位為 。比功率則是指單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率，單位為KW/kg 或KW/L 。 4. 放電率 放電率是指放電時的速率，常用“時率”和“倍率”表示。時率是指以放電時間表示的放電速率，即以一定的放電電流放完額定容量所需的時間。倍率是指電池在規(guī)定時間內(nèi)放出額定容量所輸出的電流值，數(shù)值上等于額定容量的

24、倍數(shù)。 放電深度（Depth of discharge，DOD）表示放電程度的一種量度，它是放電容量與總放電容量的百分比。,引導問題1： 動力電池的基本概念,5.荷電狀態(tài)： 荷電狀態(tài)（State of charge，SOC），是指剩余電量與額定容量或?qū)嶋H容量的比例。這一參數(shù)是在電動汽車使用中十分關鍵卻不易獲取的數(shù)據(jù)。 6.自放電與存儲性能： 對所有化學電源，即使在與外界電路無任何接觸的條件下開路放置，其容量也會自然衰減，這種現(xiàn)象稱為自放電。電池自放電的大小用自放電率衡量，通常以單位時間內(nèi)容量減少的百分比表示： 自放電率= （儲存前電池容量儲存后電池容量）/儲存前電池容量x100%,引導問題1：

25、 動力電池的基本概念,7.使用壽命： 使用壽命是指電池實際使用的時間長短。對于充電電池而言，電池的壽命分為充放電循環(huán)壽命和濕擱置壽命。 充放電循環(huán)壽命是衡量充電電池性能的重要參數(shù)。它是指在一定的充放電制度下，電池容量降到某規(guī)定值前，電池能耐受的充放電次數(shù)。充放電循環(huán)壽命趙長，電池性能越好。目前，鎳鎘電池的充放電循環(huán)壽命為 500-800次，鉛酸蓄電池為 200-500次，鋰離子電池為 600-1000次。充電電池的充放電循環(huán)壽命與放電深度、溫度、充放電制度工等條件有關。,引導問題2： 新能源汽車對動力電池的要求,1 .比能量高。為保證電動汽車的續(xù)駛里程，電動汽車的動力電池須盡可能儲存多的能量

26、，同時電動汽車的重量不能過大，電池的安裝空間也受整車分布限制，因此動力電池必須有足夠的比能量。 2 .比功率大。為滿足電動汽車在加速、上坡、負載等行駛條件下的動力要求，電池必須具備大的比功率。 3 .連續(xù)放電率高，自放電率低，電池能夠適應快速放電的要求。自放電率低，以保證電池能夠長期存放。 4 .充電技術(shù)成熟，時間短，充電技術(shù)通用性強。能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。,引導問題2： 新能源汽車對動力電池的要求,5 .適應車輛運行環(huán)境。電池除能在常溫條件下正常穩(wěn)定地工作，不受環(huán)境溫度影響，不需要特殊的加熱、保溫系統(tǒng)。能夠適應電動汽車行駛過程中的振動。 6 .安全可靠。電池應干燥、潔凈，電解質(zhì)不會滲漏腐蝕接線柱

27、、外殼。不會引起自燃或燃燒，在發(fā)生碰撞等事故時，不會對乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理及再生利用，電池中的有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可采用機械裝置進行整體拆解、更換，線路連接方便。 7 .長壽命、免維護。電池的循環(huán)壽命不低于1000次，在使用壽命限定期間內(nèi)，不需要進行維護與修理。,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,常用的車用動力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池等。 鉛酸電池廣泛應用于內(nèi)燃機汽車的低壓供電電源，是一種成熟的汽車電池，但存在比能量低、質(zhì)量和體積太、續(xù)駛里程短、使用壽命短、污染嚴重等問題，制約了其在電動汽車上的應用。 鎳氫電池因其能量密度高、無鎘污染、可大電流快速充放

28、電等優(yōu)點，能夠滿足電動汽車對動力電池的要求，因此鎳氫電池目前被成熟地應用到商業(yè)化的電動汽車，如豐田Prius。 鋰離子電池是目前新能源汽車研究的熱點，它具備能量密度高、能量效率高、自放電率小、循環(huán)使用壽命長、可實現(xiàn)大電流充放電、無污染等優(yōu)點。,各種動力電池,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,1.鉛酸電池 蓄電池工作過程就是化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化。當蓄電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時，稱為放電過程；當蓄電池與外界直流電池相聯(lián)而將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來時，稱為充電過程。鉛酸電池充足電時，正極板活性物質(zhì)為 ，負極板活性物質(zhì)為 。 鉛酸電池的電解液由純硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成，其密度為,引

29、導問題3： 常用電動汽車動力電池,2.鎳氫（ MH/Ni）電池 鎳氫電池具有長期過放電和過充電保護能力，但壽命不如鎳鎘電池。鎳氫電池已在20世紀90年代逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 鎳氫（ MH/Ni ）電池采用鎳的氧化物作為正極，儲氫金屬作為負極，電解液通常選用 KOH溶液。由 Ni(OH)2正極材料和儲氫合金負極材料組成電池的反應式：,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,3.鋰離子電池 鋰離子電池以碳為負極，以含鋰的化合物為正極。鋰電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為 570Wh/Kg，它目前達到的性能指標是：比能量

30、為 100Wh/Kg，比功率 200W/Kg，循環(huán)使用壽命為1200次，充電時間 2-4h。 以 LiFeO4為例，其化學反應方程式如下：,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,4.飛輪電池 當飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。 飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉(zhuǎn)換。 據(jù)稱

31、，飛輪電池比能呈可達 ，比功率達 ，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,5.超級電容 超級電容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名電化學電容器(Electrochemical Capacitors)，雙電層電容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學元件。 超級電容突出優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種。超級電容可以

32、彌補現(xiàn)階段鋰離子電池在功率密度等方面的不足。目前，它已經(jīng)應用于軍事、新能源汽車以及各種機電設備中。,引導問題3： 常用電動汽車動力電池,5.超級電容 我國研發(fā)動力電池產(chǎn)品的主要性能居國際先進水平，電池產(chǎn)業(yè)基礎雄厚，但需要解決一些薄弱環(huán)節(jié)。我國動力電池關鍵技術(shù)、關鍵材料和產(chǎn)品研發(fā)取得重大進展，與日本、美國、德國等國際先進水平比較，總體水平相當。,超級電容結(jié)構(gòu),學習任務,1. 了解新能源汽車的定義與分類 2. 了解新能源汽車的發(fā)展 3. 新能源汽車動力電池 4. 電機的基礎知識,引導問題1： 電機的基本概念,1.電機 電機，是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)

33、矩，作為車用電器或各種機械的動力源。通常指電動機與發(fā)電機。 2.電機的關鍵參數(shù)： 轉(zhuǎn)速 ：額定轉(zhuǎn)速：是指在額定功率下電機的轉(zhuǎn)速。單位為 。 電機轉(zhuǎn)矩 ：電機扭矩即電動機的輸出扭矩，為電動機的基本參數(shù)之一。常用單位為 NM。 功率 ：額定功率是指電機在額定電壓額定環(huán)境等條件下電機軸上的輸出功率。常用單位是 Kw。,引導問題1： 電機的基本概念,效率 ：效率指的電機有效輸出功率與總功率之率，不同類型電機效率曲線不同。對于電動汽車而言，電機的效率可以表示為：,引導問題2： 新能源汽車對電機的要求,1 .高電壓。在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用高電壓，可以減小電動機的尺寸和導線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆

34、變器的成本。 2 .轉(zhuǎn)速高。電動汽車所采用的感應電動機的轉(zhuǎn)速可以達到 8000-12000r/min，高轉(zhuǎn)速電動機的體積較小，質(zhì)量較輕，有利于降低裝車的裝備質(zhì)量。 3 .質(zhì)量輕，體積小。電動機可通過采用鋁合金外殼等途徑降低電動機的質(zhì)量，各種控制裝置和冷卻系統(tǒng)的材料等也盡可能選用輕質(zhì)材料。 4 .電動機應具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿足啟動、加速、行駛、減速、制動所需的功率與轉(zhuǎn)矩。能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。,引導問題2： 新能源汽車對電機的要求,5.電動汽車驅(qū)動電動機需要有4至5倍的過載，以滿足短時加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業(yè)驅(qū)動電動機只要求有2倍的過載就可以了。 6.電動汽車驅(qū)動電

35、動機應具有高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)性能，以滿足多部電動機協(xié)調(diào)運行，而工業(yè)驅(qū)動電動機只要求滿足某一種特定的性能。 7.電動機應具有高效率、低損耗，并在車輛減速時，可進行制動能量回收。 8.電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性應達到有關的標準和規(guī)定。 9.電機能夠在惡劣條件下可靠工作。電動機應具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，并在運行時噪聲低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作。 10.結(jié)構(gòu)簡單，適合大批量生產(chǎn)，使用維修方便，價格便宜等。,引導問題3： 不同類型的電機,1.直流電動機 有刷直流電動機的主要優(yōu)點是控制簡單、技術(shù)成熟。具有交流電機不可比擬的優(yōu)良控制特性。 由于存在電刷和機械換向器，不但限制了電機過

36、載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經(jīng)常維護和更換電刷和換向器。 由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比的進一步提高。鑒于直流電動機存在以上缺陷，在新研制的電動汽車上已基本不采用直流電動機。,引導問題3： 不同類型的電機,2.交流三相感應電動機 交流三相感應電動機是應用得最廣泛的電動機。其定子和轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊壓而定子之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，經(jīng)久耐用。 交流感應電動機的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速達到1200015000r/min。可采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。 對環(huán)境的適應性好，井能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，質(zhì)量減輕一半左右，價格便宜，維修方便。,引導問題3： 不同類型的電機,3. 永磁無刷直流電動機 永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有刷組成的機械接觸結(jié)構(gòu)。 它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵磁損耗：發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。 它的轉(zhuǎn)速不受