福田欧辉新能源基础知识培训

福田欧辉新能源客车知识培训,技术中心2015.03,一、新能源汽车基本概念二、新能源产品介绍三、CAN总线简介四、混合动力系统基础知识五、纯电动驱动系统基础知识,一、新能源汽车基本概念,根据国家工信部、科技部发布的相关文件，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括：混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。燃料电池汽车目前尚不具备产业化条件，加强关键技术的科技攻关是当前的重点。混合动力车辆定义“能量与功率传送路线：具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：传送到车轮推进车辆运动的能量，至少来自两种不同的能量转换装置，（例如：内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池等）；这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置（例如：燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等）吸取能量；从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。“如果可逆的储能装置供应的是电能时，则称作混合动力电动车。”,新能源汽车的定义,节能车型,新能源车型未来发展方向,混合动力,我司新能源车型分类,一、新能源汽车基本概念,新能源,纯电动汽车,插电式混合动力,FT：油箱TM：变速器MG：马达/发电机GE：发电机ICE：内燃机RESS：可再补充式能力存储系统,增程式混合动力,串联并联混联混合动力,按电池搭载容量划分,一、新能源汽车基本概念,微混合10%,轻混合10-20%,中混合20-30%,强混合50%,混合度,（电机的输出功率在整个系统的输出功率中的占比）,一、新能源汽车基本概念,1.5按动力传输方式划分,串联混合动力,并联混合动力,混联混合动力,F：燃料E：发动机B：电池M/G：马达/发电机T：变速器I：转换器,一、新能源汽车基本概念,F,B,I,M/G,T,燃料线路,电力传输线路,机械动力传输线路,F,B,I,G,M,F,B,I,M,Spl,T,M/G,一、新能源汽车基本概念,混合动力汽车,传统汽车产品技术,混合动力汽车核心技术,车身系统,电气系统,内饰系统,动力平台,电辅助系统,动力系统,控制系统,关键零部件技术,发动机,传动系统,驱动电机,动力蓄电池,悬架系统,转向系统,混合动力汽车技术链,一、新能源汽车基本概念,一、新能源汽车基本概念,内燃机运行在高效区,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机种类,直流电动机交流异步电机永磁同步电机开关磁阻电动机,一、新能源汽车基本概念,核心零部件各种电机的特点,一、新能源汽车基本概念,核心零部件各种电机的应用前景,大功率异步驱动电机系统由于其技术成熟度较高，已在纯电动客车上得到了较成功运用，一度占据主导地位。但目前随着永磁同步电机技术的发展，成本的逐渐下降，效率更高的永磁电机已经在新能源客车领域占据半壁江山，并代表了未来的发展方向。我司自进入新能源客车领域以来，自始至终坚持采用永磁同步电机路线，占据技术制高点，引领行业发展。,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的特性,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的重要参数,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的绝缘等级,一、新能源汽车基本概念,电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。,核心零部件电机的防护等级,一、新能源汽车基本概念,IP（INGRESSPROTECTION）防护等级系统由IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION，国际电工协会）所起草，将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。,IP54,防水等级,防尘等级,防护等级,核心零部件电机的防尘等级,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的防水等级,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的两种基本工作模式,电机,控制总成,动力电池组,电能传递,机械能传递,驱动模式,电量充足,一、新能源汽车基本概念,核心零部件电机的两种基本工作模式,电机,控制总成,动力电池组,电能传递,机械能传递,发电模式,一、新能源汽车基本概念,新能源客车无传统缓速器的根本原因！,核心零部件动力电池,电池是新能源车的动力源，是影响新能源车性能的关键部件，也是制约其发展的关键。新能源车动力电池应具有比能量高、比功率大、自放电少、使用寿命长及安全性好等特性。目前各国研发的重点是锂离子电池，燃料电池则因可以做到完全零排放，而被视作远期目标。,一、新能源汽车基本概念,核心零部件目前在用动力电池的分类,一、新能源汽车基本概念,动力电池分类（从材料来分）,动力电池,铅酸电池,镍铬电池,镍氢电池,锂电池,钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂,钛酸锂,多元复合锂,其他,核心零部件各种动力电池的特性,一、新能源汽车基本概念,核心零部件动力电池的发展趋势,1、铅酸电池由于自身性能限制了动力电源的发展，且存在铅污染，逐渐退出市场；2、镍镉电池也存在镉污染，记忆效应严重，也基本退出动力电池市场；3、镍氢电池是镍镉电池的改进，具有充电速度较快，基本无记忆效应，无环境污染，安全性高的特点，曾经在车用动力电池行业占据主导地位；4、随着比能量高、比功率高、自放电小、无记忆效应的锂离子动力电池技术逐渐成熟，镍氢电池已逐渐退出主流市场，锂离子电池已经牢牢占据了车用动力电池的主导地位。,一、新能源汽车基本概念,核心零部件动力电池单体及电池组,一、新能源汽车基本概念,核心零部件动力电池专业术语,电池容量：电池性能的重要性能指标之一是电池容量，它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，即电池的容量，通常以安培小时为单位；SOC：全称是StateofCharge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为01，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满；SOH：SOH(StateOfHealth)：蓄电池容量、健康度、性能状态，即蓄电池满充容量相对额定容量的百分比，新出厂电池为100%，完全报废为0%；,一、新能源汽车基本概念,核心零部件动力电池专业术语,DOD：DepthofDischarge，即循环深度,100%DOD,即电池每次放出的容量为100%；循环寿命：一般指在特定充放电循环条件下，电池实际容量下降至额定容量80%时所经历的循环次数。同一种电池，在不同的充放电制度下，其循环寿命是不同的。例如：1C充/放电，某只电池的循环寿命为2000次，但5C充/放电下，该电池的循环寿命可能只有1000次（视具体放电深度和环境温度还可以有很大的变化）。正常情况下，每个用户对电池的使用情况不同，所以必须有一个统一的标准来检验电池的循环寿命，由此产生了各种标准（企业标准、行业标准、国家标准、国际标准等）,一、新能源汽车基本概念,核心零部件动力电池专业术语,充放电倍率：充放电倍率=充放电电流/额定容量。充放电倍率是表示充放电快慢的一种度量。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。例如：额定容量为100Ah的电池用20A放电时，持续放电时间为5小时，则其放电倍率为0.2C。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24Ah电池来说，2c放电电流为48A,0.5C放电电流为12A。能量体积密度：单位体积内包含的能量，单位是Wh/L。能量重量密度：单位重量内包含的能量，单位是Wh/kg。功率体积密度：单位体积内可释放的功率，单位是W/L。功率重量密度：单位重量内可释放的功率，单位是W/kg。,一、新能源汽车基本概念,新能源客车产品系列,纯电动,插电式混合动力,快充,慢充,快换,并联式,混联式,燃料电池,氢燃料,福田欧辉新能源客车，主要分纯电动客车、插电式混合动力客车和氢燃料客车，其中纯电动分为快充、快换、慢充和在线充电，插电混动分为并联式、混联式和串联式混合动力。,在线充电,串联式,1,1、福田欧辉新能源客车产品的分类,二、新能源产品介绍,二、新能源产品介绍,2、福田欧辉新能源客车的特点,二、新能源产品介绍,新能源客车产品系列,纯电动,插电式混合动力,快充,慢充,快换,燃料电池,在线充电,12米纯电动公交,8.5米社区巴士,6.5米微循环,10.5米纯电动公交,12米纯电动公交,8.6m商超班车,12米纯电动团体车,10.5米纯电动公交,12米纯电动公交,10.5米纯电动公交,18米纯电动公交,12米低地板公交,18米低地板公交,重点发展,重点发展,快充的补充,有条件的发展,欧辉规划,适用环境,公交、团体、班车、旅游、摆渡、社区循环等,公交(补充)、团体、商超班车等,有换电条件的公交,大型城市的公交,1,12米纯电动班车,11米纯电动班车,8.5m纯电动团体车,3、福田欧辉新能源纯电动客车,二、新能源产品介绍,新能源客车产品系列,纯电动,插电式混合动力,并联式,串联式,混联式,燃料电池,12米公交车,12米团体班车,18米公交车,12米双层公交车,12m公交车,10.5米公交车,全面发展优化,前瞻研究,有条件的发展,重点城市内发展,欧辉规划,适用环境,公交、团体、班车、旅游、摆渡等,公交,公交、团体、班车,大型城市的公交,12米公交车,10.5米公交车,12m公交车,1,11米团体班车,4、福田欧辉新能源混合动力客车,二、新能源产品介绍,地面充电机的选型,充电速度取决于动力电池及充电机！,二、新能源产品介绍,控制器局域网络（ControllerAreaNetwork简称CAN）主要用于各种过程（设备）监测及控制。CAN最初是由德国的Bosch公司为汽车的监测与控制设计的，但由于CAN总线本身的突出特点，其应用领域目前已不再局限于汽车行业，而向过程工业、机械工业、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。由于其高性能、高可靠性及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视，国际上已经有很多大公司的产品采用了这一技术。CAN已经形成国际标准（ISO11898），并已成为工业数据通信的主流技术之一。,三、CAN总线介绍,CAN（控制器局域网）,三、CAN总线简介,第一，“载波监测，多主掌控/冲突避免这就允许在总线上的任一设备有同等的机会取得总线的控制权来向外发送信息。如果在同一时刻有两个以上的设备欲发送信息，就会发生数据冲突，CAN总线能够实时地检测这些冲突情况并作出相应的仲裁而不会破坏待传之信息；,第二，信息报文在传送时不是基于目的站点地址；这就允许不同的信息以“广播”的形式发送到所有节点并且可在不改变信息格式的前提下对报文进行不同配置；,第三，CAN总线是一种高速的，具备复杂的错误检测和恢复能力的高可靠性强有力的网络。,CAN总线的通信模式,三、CAN总线简介,CAN报文传送及总线上的位电平表示,报文中的位流是按照非归零（NZR）码方法编码的，这意味着一个完整的位电平要么是显性，要么是隐性。在“隐性”状态下，Vcanh和Vcanl被固定于平均电压电平，Vdiff近似为零。在总线空闲或“隐性”位期间，发送“隐性”状态。“显性”状态以大于最小阀值的差分电压表示。如图所示。在“显性”位期间，“显性”状态改写“隐性”状态并发送。,三、CAN总线简介,图.总线上的位电平表示,CAN报文传送及总线上的位电平表示,三、CAN总线简介,CAN总线报文的帧结构,CAN总线的报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：数据帧：携带数据由发送器至接收器；远程帧：通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；出错帧：由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧：用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。数据帧和远程帧借助帧间空间和当前帧分开。,三、CAN总线简介,CAN总线报文的帧格式,在CAN技术规范2.0B中存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标识符的长度，具有11位标识符的帧称为标准帧，而包括29位标识符的称为扩展帧。标准格式和扩展格式的数据帧结构如图所示。,CAN技术规范2.0B的标准格式,三、CAN总线简介,CAN总线报文解读,F/燃料,B/电池,燃料线路,I/转换器,G/发电机,M/电动机,电力传输线路,机械动力传输线路,串联插电式混合动力系统,特征：纯电驱动，依据工况可以智能实现停机，发动机工况单一；发动机仅作发电机组发电用；,注：对于基于串联的插电式混合动力系统，由于国内尚无成熟解决方案，而现有西门子解决方案的成本较高，因此现阶段仅针对北京公交集团定向开发，不在全国市场推广，因此下面不再进一步介绍。,三、混合动力系统基础知识,混联插电式混合动力系统,特征：具有同时把发动机驱动力通过机械动力进行传输的路径以及通过发电机以电气进行传输的路径，且通过控制，依据工况的需要实现两者的最有效运行。,四、混合动力系统基础知识,F/燃料,B/电池,燃料线路,I/转换器,G/发电机M/电动机,M/电动机,电力传输线路,机械动力传输线路,动力离合装置,T/变速箱,成熟的自动变速箱是制约国内混联式混合动力高可靠性应用的关键瓶颈！,并联插电式混合动力系统,特征：依据工况可以智能实现电机驱动、发动机驱动或是并行驱动。,F/燃料,B/电池,燃料线路,I/转换器,M/电动机G/发电机,电力传输线路,机械动力传输线路,T/变速箱,动力离合装置,四、混合动力系统基础知识,混合动力运行模式启动发动机,在SOC高于一定值，混合动力系统工作正常情况下，由电动机快速启动发动机，改良发动机启动阶段的燃烧状况，减少尾气排放。,四、混合动力系统基础知识,混合动力运行模式纯电动起步,在司机油门踏板一定的情况下，混合动力系统会结合自身SOC状况及油门开度等信息，计算出驱动车辆所需的电量，单独由电池驱动并自动进行换档。,四、混合动力系统基础知识,混合动力运行模式电动辅助,当系统计算出目前的电量达不到单独驱动车辆的要求时，系统会耦合离合器，由发动机和电机共同驱动车辆。,四、混合动力系统基础知识,混合动力运行模式纯发动机模式,四、混合动力系统基础知识,混合动力运行模式能量回收模式,在放松或释放油门、或踩刹车的情况下，系统将进入能量回收状态，回收的比例由油门开度或刹车的深度决定。,四、混合动力系统基础知识,混合动力系统常见故障及故