2020/8/10,新能源汽車,2020/8/10,新能源汽車,隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源與環(huán)境已經(jīng)成為人類發(fā)展和生存的重大問題。 內(nèi)燃機(jī)汽車使用的燃料均為一次性能源，開發(fā)使用后便不可再生。 隨著全球能源消耗的增加，地球的礦物能源已面臨枯竭。 環(huán)境問題也日益突出，在世界各地的大、中城市，大氣污染物中約4070來自內(nèi)燃機(jī)汽車的尾氣排放。中國(guó)大城市的污染狀況目前是全世界最為嚴(yán)重的，全世界空氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市中，有10個(gè)在中國(guó)。而中國(guó)華北、華東的大城市調(diào)查中，大氣污染的70來自于汽車的尾氣排放?；谶@些原因，新能源汽車就成為解決能源與環(huán)境問題的一個(gè)選擇。,2020/8/10,新能源汽車,按照使用能源的來源劃分，新能源汽車的技術(shù)可分為五類。 一是基于傳統(tǒng)石油燃料的節(jié)能環(huán)保汽車，如先進(jìn) 柴油車和混合動(dòng)力汽車。 二是基于天然氣和石油伴生品的燃?xì)馄嚒?三是燃料電池、氫動(dòng)力汽車 四是純電動(dòng)汽車。 五是太陽能動(dòng)力汽車。,2020/8/10,定義 GB定義“由兩種和兩種以上的儲(chǔ)能器、能源或轉(zhuǎn)換器作為驅(qū)動(dòng)能源，其中至少有一種能提供電能的車輛稱為混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle,簡(jiǎn)稱HEV）”，該定義稱為廣義的定義方式。,混合動(dòng)力汽車,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車的組合形式,混合動(dòng)力汽車,2020/8/10,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理,視頻,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車,混合動(dòng)力汽車將是短期和中期新能源汽車發(fā)展的主導(dǎo)力量, 燃料電池汽車則是長(zhǎng)期發(fā)展的重點(diǎn)。,結(jié)構(gòu)形式主要有并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)三種。 并聯(lián)結(jié)構(gòu)：將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)在汽車上并聯(lián)起來 可以提供三種驅(qū)動(dòng)模式:內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；內(nèi)燃機(jī)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。 特點(diǎn)：能量利用率較高 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況要受汽車行駛工況的影響,因此不適于汽車行駛工況變化較多的場(chǎng)合。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最適合于汽車在城市間公路和高速公路上穩(wěn)定行駛的工況。,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車（并聯(lián)式）,2020/8/10,串聯(lián)結(jié)構(gòu),電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以由電池完成,也可以是由內(nèi)燃機(jī)完成,但不管由什么完成,電動(dòng)機(jī)都是驅(qū)動(dòng)汽車行駛的最終部件 內(nèi)燃機(jī)是起輔助作用的，蓄電池通過控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)則是起主要作用 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)可使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車行駛工況的影響,始終在其最佳的工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特別適用于在市內(nèi)低速運(yùn)行的工況。在繁華的市區(qū)汽車在起步和低速時(shí)還可以關(guān)閉原動(dòng)機(jī),只利用電池進(jìn)行功率輸出,使汽車達(dá)到零排放的要求,2020/8/10,將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)起來,同時(shí)也將蓄電池和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)起來。,2020/8/10,混聯(lián)結(jié)構(gòu),混聯(lián)結(jié)構(gòu)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋,另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 在汽車低速行駛時(shí),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作;當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí),則以并聯(lián)工作方式為主,2020/8/10,目前，混合動(dòng)力汽車分為傳統(tǒng)的油電混合動(dòng)力和插電式混合動(dòng)力，這兩者有著很大的不同。 豐田品牌和雷克薩斯品牌有多款這類車型 多用傳統(tǒng)混合動(dòng)力 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)油、實(shí)用價(jià)值較高。特別是深度混合動(dòng)力車型，城市油耗可以比同等級(jí)別汽油車低50%。這種技術(shù)對(duì)電池依賴性不大，因此可以得到廣泛應(yīng)用，在日本和北美，它的普及率很高。 缺點(diǎn)：能源仍來自石油。無論多好的混合動(dòng)力技術(shù)，它的能量仍來自燃油，它只不過相當(dāng)于把內(nèi)燃機(jī)效率提高了而已，因此在節(jié)能本質(zhì)上與前面說的柴油機(jī)沒有區(qū)別，另外，從能量轉(zhuǎn)換的角度講長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。由于屬于新技術(shù)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的成本要明顯高于內(nèi)燃機(jī)，影響其普及,2020/8/10,1傳統(tǒng)油電混合動(dòng)力,2020/8/10,插電式混合動(dòng)力,插電式混合動(dòng)力與傳統(tǒng)的油電混合有著很大的不同。這種技術(shù)本質(zhì)上可以看作是電動(dòng)車，它絕大多數(shù)情況下是靠電力驅(qū)動(dòng)的，但同時(shí)它配備了一臺(tái)功率較小的內(nèi)燃機(jī)，可以解決電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程不足的問題。 優(yōu)點(diǎn)：短途使用零油耗、零排放、續(xù)航不成問題。其采用的電池類型和容量都不是傳統(tǒng)混合動(dòng)力車型可比的，大多數(shù)這類車型的理論行駛里程在100公里左右，實(shí)際使用里程也能有50公里左右，滿足日常上下班沒有問題。 缺點(diǎn)：仍需兩套系統(tǒng)，電池容量大，成本高。與純電動(dòng)車一樣，插電式混合動(dòng)力仍需采用大量的電池，其電池容量比傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車型要大得多，這種成本是硬性的，除非電池技術(shù)有突破，否則無法解決。另外與純電動(dòng)車相比，它還得加入內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步增加了成本。,2020/8/10,2020/8/10,拓展 按混合強(qiáng)度分： 弱混、中混、強(qiáng)混 按混合燃料分： 油電混合、油液混合 按混合位置分： 變速箱前置、變速箱后置,混合動(dòng)力汽車,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn),較之純電動(dòng)汽車，混合動(dòng)力汽車具有如下的優(yōu)點(diǎn) ： (1) 由于有原動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力，蓄電池的數(shù)量和質(zhì)量可減少，因此汽車自身重量可以減??； (2) 汽車的續(xù)駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的水平； (3) 借助原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，可帶動(dòng)空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器，無需消耗蓄電池組有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。,2020/8/10,較之內(nèi)燃機(jī)汽車，混合動(dòng)力汽車具有如下的優(yōu)點(diǎn)： (1) 可使原動(dòng)機(jī)在最佳的工況區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，避免或減少了發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下的不良運(yùn)行，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的排污和油耗大為降低； (2) 在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)車輛，實(shí)現(xiàn)零排放； (3) 可通過電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，因此可配備功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)，并可通過電動(dòng)機(jī)回收汽車減速和制動(dòng)時(shí)的能量，進(jìn)一步降低汽車的能量消耗和排污。,混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn),2020/8/10,混合動(dòng)力汽車,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車類型的比較,2020/8/10,不同類型混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn),2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),混合動(dòng)力汽車以先進(jìn)的控制技術(shù)為紐帶，是傳統(tǒng)燃油汽車與純電動(dòng)汽車的一種過渡性車型，其關(guān)鍵技術(shù)涵蓋機(jī)電工程、電力電子、電化學(xué)、控制工程、汽車電子和車輛工程等多學(xué)科?；旌蟿?dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)、動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)、整車能量管理控制系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配、再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)、先進(jìn)車輛控制技術(shù)等。,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（1）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù) 電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的心臟，重要性與發(fā)動(dòng)機(jī)等同。 要求：能量密度高、體積小、重量輕、效率高。 研發(fā)主要集中在交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)上 高速、勻速行駛工況，采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 經(jīng)常起動(dòng)、停車、低速運(yùn)行的城市工況，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)效率較高 控制技術(shù)包括大功率電子器件、轉(zhuǎn)換器、微處理器以及電動(dòng)機(jī)控制算法等,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（2）動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 動(dòng)力電池是混合動(dòng)力汽車的基本組成單元，其性能直接影響驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能從而影響整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。它起著向電動(dòng)機(jī)供能以及向動(dòng)力傳動(dòng)系輸出峰值功率的作用，其另外一個(gè)作用是吸收制動(dòng)再生能量并將其存儲(chǔ)起來。 能量回收制動(dòng)(Regenerative breaking)對(duì)提高混合動(dòng)力汽車的總效率是非常有意義的 。,2020/8/10,常見儲(chǔ)能裝置特性圖,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（3）整車能量管理控制系統(tǒng) 主要功能是進(jìn)行整車功率控制和工作模式的切換控制，整車能量控制系統(tǒng)如同混合動(dòng)力汽車的大腦，指揮各個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到效率、排放和動(dòng)力性的最佳匹配，同時(shí)兼顧車輛行駛的平順性。 根據(jù)駕駛員的操作，如加速踏板、制動(dòng)踏板、變速桿的操作等，判斷駕駛員的意圖，在滿足駕駛員需求的前提下，分配電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電池等動(dòng)力部件的功率輸出，實(shí)現(xiàn)能量利用率的最優(yōu)管理，使有限的燃油發(fā)揮最大的功效。 能量控制還需考慮其他車載電氣附件和機(jī)械附件的能量消耗，如空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)助力能耗，以綜合考慮整車的能量使用。,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（4）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配是混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，直接影響混合動(dòng)力汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性能。它包括合理的選擇和匹配發(fā)動(dòng)機(jī)功率、動(dòng)力電池容量和電動(dòng)機(jī)的功率等，以確定車輛的混合度，來組成性能最優(yōu)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（5）能量再生制動(dòng)回收系統(tǒng) 能量再生制動(dòng)回收是混合動(dòng)力汽車提高燃油經(jīng)濟(jì)性的又一重要途徑，由于制動(dòng)關(guān)系到行車安全性，如何在最大限度回收制動(dòng)時(shí)的車輛動(dòng)能與保證安全的制動(dòng)距離和車輛行駛穩(wěn)定性之間取得平衡，是再生制動(dòng)回收系統(tǒng)需要解決的難題之一，再生制動(dòng)回收系統(tǒng)與車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合可以完美地解決這一難題。,2020/8/10,混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù),（6）先進(jìn)車輛控制技術(shù)在混合動(dòng)力汽車上的應(yīng)用 傳統(tǒng)汽車的車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)與混合動(dòng)力控制系統(tǒng)以及制動(dòng)能量回收控制的結(jié)合，將是混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)的下一個(gè)研究熱點(diǎn)。 混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車的ABS系統(tǒng)的結(jié)合 傳統(tǒng)汽車的控制技術(shù)與現(xiàn)代電動(dòng)汽車控制技術(shù)的融匯集成，將使未來的混合動(dòng)力汽車更加節(jié)能、舒適和安全。,2020/8/10,二、燃料電池汽車,2020/8/10,燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它平時(shí)將燃料（如氫氣、甲醇等）和氧化劑（如氧氣）分別作為電池兩極的活性物質(zhì)保存在電池的本體之外，當(dāng)使用時(shí)連續(xù)通入電池體內(nèi)，使電池發(fā)電。燃料電池本體由質(zhì)子交換膜，膜電極，集流板三部分組成。,二、燃料電池汽車,2020/8/10,燃料電池汽車,2020/8/10,燃料電池汽車的工作原理,2020/8/10,優(yōu)越性: 能量轉(zhuǎn)換效率高; 高可靠性;良好的環(huán)境效益。燃料電池汽車所使用的燃料包括氫、甲醇、汽油和柴油。,2020/8/10,以 “氫”作為能量來源 優(yōu)點(diǎn)：無需石油、真正零排放。氫氣不來自石油，因此它可以徹底擺脫對(duì)石油的依賴，排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物，理論上可以實(shí)現(xiàn)零排放。 缺點(diǎn)：存在氫氣來源、存儲(chǔ)，安全使用和成本問題。氫燃料電池成本過高，而且氫燃料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸按照目前的技術(shù)條件來說非常困難，氫氣很不穩(wěn)定，存儲(chǔ)問題至今沒有徹底解決，因?yàn)闅浞肿臃浅Ｐ。瑯O易透過儲(chǔ)藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，目前氫氣的提取技術(shù)需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低地球二氧化碳的排放。,2020/8/10,三、天然氣汽車,天然氣汽車的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟了，國(guó)內(nèi)汽車廠家早在上世紀(jì)80年代末就開始這方面的研究應(yīng)用。這類車輛有兩種，一種是僅使用天然氣作為“單一燃料”動(dòng)力行駛的汽車，而同時(shí)可以使用天然氣和汽油這兩種燃料的汽車稱為“雙燃料”汽車。駕駛雙燃料汽車時(shí)，駕駛員可以在駕駛中安全地轉(zhuǎn)換所使用的燃料。 與汽油動(dòng)力汽車相比，天然氣汽車可以減少多達(dá) 93%的一氧化碳排放量、減少33%的氮氧化物和50%活性烴氣的排放量。在顆粒物排放的評(píng)測(cè)中，天然氣汽車的效果更為明顯,2020/8/10,天然氣汽車,優(yōu)點(diǎn) 天然氣的費(fèi)用比汽油低，有較高的經(jīng)濟(jì)效益 天然氣汽車的燃料費(fèi)用大約是汽油車或柴油車的一半 有較好的環(huán)保效益，這是它最大的優(yōu)勢(shì) 就汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，天然氣容易擴(kuò)散，在發(fā)動(dòng)機(jī)中容易和空氣均勻混合，燃燒比較完全、干凈，不容易產(chǎn)生積碳，抗爆性能好，不會(huì)稀釋潤(rùn)滑油，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的零件磨損大大減少，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和潤(rùn)滑油的使用期限大幅度增長(zhǎng)。這些都會(huì)降低汽車的保養(yǎng)和運(yùn)行費(fèi)用，提高汽車使用的經(jīng)濟(jì)性。,2020/8/10,缺點(diǎn) 由于天然氣燃料的能量密度低，天然氣汽車攜帶的燃料量較少，一般行駛距離較汽油車短 天然氣是氣態(tài)燃料，不容易儲(chǔ)存和攜帶 ，形成一定加氣站的網(wǎng)絡(luò)，投資較大 對(duì)減少二氧化碳的排放沒有任何益處，仍然無法從根本上降低地球二氧化碳的排放 ； 天然氣與汽油一樣，都是礦物燃料，不能將其視為可再生資源,2020/8/10,三種燃料比較,2020/8/10,四、電動(dòng)汽車 電動(dòng)汽車與普通燃油汽車的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：,1 控制系統(tǒng),2020/8/10,電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的基本功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制，對(duì)于不同的電機(jī)，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。,2020/8/10,2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，它主要由電動(dòng)機(jī)和減速器構(gòu)成，其主要功能是使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并將能量傳遞到車輪使車輛行駛。目前，電動(dòng)汽車常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有：交流異步電動(dòng)機(jī)，永磁無刷電機(jī)，直流永磁有刷電機(jī)，直流它勵(lì)電機(jī)，直流串勵(lì)電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)等。目前比較流行的電機(jī)有：交流異步電動(dòng)機(jī)、永磁無刷電動(dòng)機(jī)和直流永磁有刷電動(dòng)機(jī)。,2020/8/10,3 電池組,電池組是電動(dòng)汽車的能源，電池性能的優(yōu)劣直接影響電動(dòng)汽車的行駛性能，目前電動(dòng)汽車廣泛應(yīng)用的電池有：鉛酸蓄電池，鎳氫蓄電池，鎳鎘蓄電池、鋰電池等。 其中鎳氫蓄電池性能最優(yōu)，但價(jià)格昂貴；鉛酸蓄電池性能最差，但價(jià)格低廉，目前為電動(dòng)汽車廣泛應(yīng)用。,2020/8/10,純電動(dòng)汽車,2020/8/10,三大核心問題,它的三大核心無非就是存儲(chǔ)電的電池和將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的電動(dòng)機(jī)，以及電控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“三電” ； 另一方面在于需要大量資金布點(diǎn)汽車充電站，而后者是當(dāng)前影響其普及的最主要的原因，需要國(guó)家政策支持 可擺脫對(duì)石油依賴、使用區(qū)域零排放。 缺點(diǎn)：蓄電池的重量、體積、容量、充電速度、穩(wěn)定性、成本6個(gè)方面極難兼顧。 比亞迪 E6值得一提，它充分凸顯了比亞迪在電池方面的優(yōu)勢(shì)。廠家給出的理論續(xù)航里程是60公里/小時(shí)，勻速工況下可行駛 400公里，是目前續(xù)航里程最長(zhǎng)的電動(dòng)車。,2020/8/10,太陽能汽車,2020/8/10,太陽能技術(shù)其實(shí)也是一種電力驅(qū)動(dòng)，只不過將車輛自充電的能力進(jìn)一步延伸為來自太陽能，只要把太陽能光電板暴露在陽光下，就能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)車輛。 優(yōu)點(diǎn)：有陽光的地方就能補(bǔ)充電能，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物，也是真正能做到零排放。 缺點(diǎn)：為了增加收光面積，汽車外形大多不符合空氣動(dòng)力特性，使得汽車行駛性能受到影響，而且目前太陽能電池電能轉(zhuǎn)化效率仍然較低，受天氣及云層的影響也比較大。另外，普通太陽能電池組所提供的動(dòng)力及續(xù)航能力很難達(dá)到需求(一般低于50km)，而采用高科技研發(fā)的太陽能電池組又面臨造價(jià)高的難題，離實(shí)用還有很長(zhǎng)的路要走。,2020/8/10,發(fā)展方向,新動(dòng)向：插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng) 國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃全文已經(jīng)下發(fā)。“規(guī)劃”為未來3年我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供了行動(dòng)綱領(lǐng)和政策保證。其中，將純電動(dòng)和充電式混合動(dòng)力車作為突破口，成為規(guī)劃特色之一 特別是純電動(dòng)和充電式混合動(dòng)力汽車方面處于領(lǐng)先地位 今年一月份，國(guó)家電網(wǎng)宣布，計(jì)劃今年內(nèi)在全國(guó) 27個(gè)城市開建電動(dòng)汽車充電站，深圳和上海的充電站已投入使用,