第六章 新能源汽车

第六章新能源汽车,学习内容：电动汽车太阳能汽车燃气汽车醇类燃料汽车,第一节电动汽车,电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶的车辆。根据供电能源的不同，电动汽车可分为蓄电池电动汽车和燃料电池电动汽车。一、蓄电池电动汽车蓄电池电动汽车（EV）是指利用蓄电池作为动力，用电动机驱动行驶的汽车，不包括无轨电车及在车站、码头或厂内使用的电动叉车和普通的电瓶车。,蓄电池电动汽车,1蓄电池电动汽车的基本组成蓄电池电动汽车主要由电池组、控制系统、驱动系统及安全保护系统等组成,蓄电池电动汽车,电池组它是蓄电池电动汽车的动力源，目前广泛应用的电池有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等。它们均是由若干单体电池组成，每个单体电池都是由正极板、负极板、装在正极板和负极板之间的隔板、电解质和正负接线柱组成。,蓄电池电动汽车,控制系统它的主要功用是对动力电池组进行管理和对电动机进行控制。对动力电池组的管理包括对动力电池组的充电与放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、电池的自放电率、电池温度等进行控制。对电动机的控制包括对电动机输出功率、转矩和转速的控制，对于不同形式的电动机，控制系统的结构也有所不同。,驱动系统它的功用是将电能转化为驱动轮的动能，主要是指驱动电动机。电动机是EV的动力装置，现代EV所采用的驱动电动机主要有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机等。EV的驱动系统有集中驱动系统和轮毂驱动系统两大类。,双电动机驱动系统,轮毂电动机驱动系统,蓄电池电动汽车,安全保护系统它的功用是保证电气系统及乘员的安全。EV动力电池组具有96312V高压直流电，人触电时会造成生命危险。另外在撞车、翻车或线路发生短路时，应有应急处理装置。因此，EV必须配备安全保护系统，以便在电气系统发生故障时自动控制EV不能起动等，及时防止恶性事故发生。,2蓄电池电动汽车的工作原理,当汽车行驶时，电池组输出的直流电经逆变器变为交流电后供入交流电动机，电动机输出的转矩经汽车传动系驱动车轮。EV中的制动、转向、行驶系统的工作情况与普通汽车相类似。当助力转向、空调需要工作时，蓄电池提供电力。,3蓄电池电动汽车的特点,能广泛利用各种能源能量利用率高环保性能好结构简单、维修方便行驶性能好续驶里程短、价格较贵,比亚迪电动汽车e6,比亚迪电动汽车e6，快充80左右电量只需1520min，续驶里程大于300km，最高车速140km/h，百公里耗电约20度。,二、燃料电池电动汽车,燃料电池电动汽车（FCEV）是指利用氢和氧在燃料电池中的反应发电作为动力，用电动机驱动行驶的汽车。按氢气供给方式，燃料电池汽车分为改质型和非改质型两种，利用车载改质装置制造氢气，再供给燃料电池称为改质型，由车载氢气直接供应燃料电池称为非改质型。,1燃料电池电动汽车的基本组成,燃料电池电动汽车主要由燃料电池组、控制系统、驱动系统和蓄电池组等部分构成,2燃料电池发电原理,燃料电池是FCEV的主要电流源，由多个1V以下的燃料电池串连组成，是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。,在催化剂（铂、多孔石墨等）作用下，产生如下反应：负极2H24H+4e正极O2+4H+4e2H2O负极经催化剂作用，氢原子中的电子被分离出来，在正极吸引下，在外电路形成电流，失去电子的氢离子，在正极与氧及电子结合为水，氧可从空气中获得，只要不断地供给氢气和带走水，燃料电池就可不断供给电能,3燃料电池电动汽车的工作原理,由燃料箱不断地供给燃料，燃料电池把燃料氧化的化学能转换为电能，产生的直流电经过控制器变为交流电后供入驱动电动机，经传动系统驱动车轮。在电动汽车开始行驶时，蓄电池组处于电量饱满状态，其能量输出可以满足汽车起动要求，由其为驱动系统提供能量，并对燃料电池进行预热，燃料电池动力系统不需要工作。当氢气供给足够时，燃料电池动力系统起动，由燃料电池动力系统为驱动系统提供能量，当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。当助力转向、空调需要工作时，燃料电池将提供电力。,4燃料电池电动汽车的特点,实现零污染节约能源续驶里程长使用性能好价格昂贵,本田FCXClarity燃料电池电动车,本田FCXClarity燃料电池电动车，其最大功率100kW，最高车速160km/h，续驶里程500km。,第二节太阳能汽车,太阳能汽车是指将太阳能转化成电能作为汽车动力，用电动机驱动车轮行驶的车辆。它实际上也是一种电动汽车。一、太阳能汽车的基本组成太阳能汽车主要由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制系统和蓄电池组等部分组成。,1太阳能电池组,太阳能电池组是太阳能汽车的动力源。它由一定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵。太阳能单体电池由能产生光伏效应的半导体材料制成。当太阳光照射在该半导体材料时，半导体的电子空穴对被光子的能量激发，形成“势垒”，也就是PN结。由于势垒的存在，在P型层产生的电子向N型层移动而带正电，而在N型层产生的空穴向P型层移动而带负电，于是在半导体元件的两端产生P型层为正的电压，即形成了太阳能电池。,太阳能汽车,2.向日自动跟踪器太阳能电池能量的多少取决于太阳电池板接收太阳辐射能量的数量，由于太阳与汽车相对位置的不断变化，太阳电池板接受太阳辐射的能量也在不断变化。向日跟踪器的作用就是保持太阳电池板正对着太阳，最大限度提高太阳电池板接受太阳辐射能的能力。3驱动系统驱动系统功用是将太阳能电池的电能转化成驱动车轮的动能，主要指驱动电动机。太阳能汽车的驱动电动机主要有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机，与EV基本相同。,太阳能汽车,4控制系统它的主要功用是对太阳能电磁组进行管理和对电动机进行控制，方法及原理与EV控制系统相同。5蓄电池组它是太阳能汽车的辅助电源，其功用提供辅助动力，保证系统：用于太阳能汽车快速起动；用于储存太阳能电池多余的电能；用于太阳能电池电力不足时（雨天、阴天、晚上等）供电；为太阳能汽车控制系统、照明系统等电气设备提供低压电源。,二、太阳能汽车的工作原理,太阳能汽车的起动、加速、转向、制动由驾驶者操纵。太阳能汽车在向日自动跟踪器的控制下，其太阳能电池板始终正对太阳。阳光照射电池阵列时，太阳能电池将光能转换成电能，经控制系统的管理控制，向驱动电动机供电，由电动机驱动汽车行驶。当太阳强烈，光转换电能充足时，太阳能电板直接提供电能，通过电流变换器将电流输送到驱动电动机，驱动汽车行驶，同时还可通过充电器向蓄电池组充电，以储存剩余电量。当太阳较弱或在阴天、下雨天及晚上行驶时，太阳能汽车则靠蓄电池组对外供电。,三、太阳能汽车的特点,节省能源环保性能好行驶性能好维护方便依赖性强造价高,实用型太阳能汽车,美国通用汽车公司生产的太阳能汽车，速度可达100km/h以上，日本本田公司开发的太阳能汽车最大车速可达120km/h。,第三节燃气汽车,以燃气为燃料的汽车称为燃气汽车。目前常用的燃气汽车有压缩天然气汽车和液化石油气汽车。一、压缩天然气汽车压缩天然气汽车(CNGV)是指以压缩天然气为燃料的汽车。我国有丰富的天然气资源，天然气主要成分是甲烷，只能点燃不能压燃。天然气在车上只能以高压气态罐装储存，其压缩天然气是指压缩压力约为20MPa的天然气,1压缩天然气汽车基本结构,压缩天然气汽车主要是发动机燃料供给系统不同。天然气发动机电控喷气供给系统，主要由CNG罐、燃料控制电磁阀、调压阀、喷射器、混合器、CNG电控单元和各种传感器等组成。,2压缩天然气汽车工作原理,压缩天然气汽车工作原理与普通汽油车相类似，也是电火花点火，只不过是把汽油换成压缩天然气，在点火提前角、压缩比、空燃比控制等方面作了一些调整和优化，以适应天然气的燃料特性。发动机工作时，CNG电控单元采集各种传感器信导，如发动机转速、节气门位置、氧传感器等信号，经过分析计算，确定喷入各缸的CNG量，调节各喷射器开启的时刻和持续时间，控制CNG减压调压阀，并将减压调压阀与进气歧管内的压力联系起来以适应发动机工况的迅速变化。CNG将从CNG罐中，流经燃料控制电磁阀，进入调压阀二级调压后输送到喷射器，由CNG电控单元计量后经喷射器喷到进气门附近，与空气混合后被吸入气缸，经火花塞点火燃烧。,3压缩天然气汽车的特点,CNGV运输成本低CNG安全性高CNG抗爆性好CNGV热效率高CNGV环保性好CNGV维修费用低储运性能差续驶里程短,二、液化石油气汽车,液化石油气汽车(LPGV)是指以液化石油气为燃料的汽车。液化石油气资源包括油田和石油炼制厂两个方面。液化石油气的主要成分是丙烷，只能点燃不能压燃。液化石油气在车上以液态罐装储存，储存压力约为1.6MPa。,1液化石油气汽车的基本结构,LPGV的燃料供给系与CNGV相比，有很多相似之处，都是由储气系统和燃气供给系统组成。区别在于燃气形态和压力不同。,LPGV的燃料供给系统主要由储液罐、过滤器、燃料切断电磁阀、减压蒸发器、混合器、低压软管及循环水软管等组成,2液化石油气汽车的工作原理,发动机工作时，燃料切断电磁阀打开，由储液罐流出的液化石油气经过滤阀过滤掉液化气中的杂物后，通过燃料切断电磁阀进入减压蒸发器，经过减压蒸发器蒸发减压、计量后，变成压力适当的气态液化石油气输入到混合器，在混合器中与空气混合后被吸入气缸，经火花塞点火燃烧。,2液化石油气汽车的工作原理,当节气门开度变化时，由于真空通道的作用，使得减压蒸发器节流减压作用不同，从而供应不同量的液化石油气而满足发动机负荷变化的需要。对于电控的供给系统，ECU可根据发动机的氧传感器、转速信号、节气门开度等信号，自动改变减压蒸发器至混合器之间的通道截面积，控制液化石油气的压力和流量，实现最佳空燃比的控制。,3液化石油气汽车的特点,运行经济性好环保性能好LPG抗爆性较好LPGV维修费用低续驶里程短远行不方便,第四节醇类燃料汽车,一、醇类燃料汽车概述醇类燃料汽车是指利用