任务4 其他新能源汽车

新能源汽车概论,任务4其他新能源汽车,建议课时：1学时,学习目标（1）知道液压混合动力汽车组成与工作原理；（2）知道空气混合动力汽车组成与工作原理；（3）了解太阳能汽车。,教学目标,一、液压混合动力汽车,学习目录,液压混合动力汽车,液压混合动力汽车，这种汽车充分利用了液压储能器功率密度大的优势以及能量再生系统的特点，使得液压混合动力汽车在减少污染，提高车辆性能方面有着突出的表现。目前，液压混合动力车辆技术目前主要应用在以下三类车辆上：（1）公路运输车辆,如大型卡车、皮卡、大型军用卡车；（2）大型城市公共交通车辆；（3）城市垃圾回收车辆。1、液压混合动力汽车的类型按照动力驱动方式不同,液压混合动力车辆基本上有三种动力传动方式,即串联、并联和混联。,（1）串联式液压混合动力汽车串联式液压混合动力车的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力,但仅有1种执行元件驱动负载工作,串联液压混合动力车动力传动系主要由发动机、主减速器、液压蓄能器和两个液压泵/马达组成，其结构原理如图2-4-1所示。图2-4-1所示，发动机和高压液压蓄能器为两个动力源,两个液压泵/马达具有双向并具有可逆特性,与主减速器连接的液压泵/马达主要作为驱动车轮的执行元件使用,与发动机连接的液压泵/马达主要作为动力元件使用。,液压混合动力汽车,图2-4-1串联式液压混合动力汽车的结构与原理,液压混合动力汽车,（2）并联式液压混合动力汽车并联式液压混合动力车的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力,有两个或两个以上相应的执行元件可同时驱动负载,该动力传动系主要由发动机、变速箱、主减速器、液压蓄能器和液压泵/马达组成，其结构原理如图2-4-2所示。并联式液压混合动力汽车只是在传统汽车的传动系统增加了由液压泵/马达和液压蓄能器组成的能量再生系统,从而形成双动力驱动。,图2-4-2并联式液压混合动力汽车的结构与原理,液压混合动力汽车,（3）混联式液压混合动力汽车混联式液压混合动力车的动力传动系是由并联系统、串联系统和机械传动装置组成,它体现了并联和串联系统的优点,在大功率工况下,可以获得高工作效率，其结构原理如图2-4-3所示。,图2-4-3混联式液压混合动力汽车的结构与原理,液压混合动力汽车,2、液压混合动力汽车的工作原理在上述种驱动方式中,并联车型技术难度低,结构简单,制造成本低廉,可以说液压混合动力车首先是从并联车型开始发展起来的,为此,这里以并联式液压混合动力汽车的工作原理为代表来进行介绍。液压能量再生系统由一双向且可逆的变量液压泵/马达和两个高低压蓄能器组成,液压泵/马达完成高低压蓄能器之间的能量交换,低压蓄能器的功能相当于有一定低压的封闭油箱(也称压力油箱),高压蓄能器存储和释放刹车动能，如图2-4-4所示。并联式液压混合动力车有一个车辆控制ECU,它将负责管理发动机和蓄能器之间的动力切换、信号输出以及回收刹车能量,并联式液压混合动力车与传统车不同的工作过程表现在刹车减速和启动加速两个方面。,液压混合动力汽车,图2-4-4并联式液压混合动力汽车原理图,液压混合动力汽车,（1）起动和加速当车辆起动(含冷起动)和加速时,先轻踏油门踏板,油门踏板角度处在仅使用液压能量再生系统的区域,车辆控制器ECU接受油门踏板信号并发出指令,改变液压泵/马达变量机构倾角工作象限,使液压泵/马达当液压马使用,高压蓄能器向液压马达输出储存的能量,使液压马达转动并带动车辆启动同时液压马达出油口的油液回到低压蓄能器,如图2-4-5所示。与此同时,车辆控制器ECU车辆的实际状态,发动机也为车辆的起动和加速提供动力。,图2-4-5起动和加速原理,液压混合动力汽车,（2）能量回收当车辆制动减速时,驾驶者先轻踏制动踏板,踏板角度处在低强度刹车区时,车辆控制ECU接受刹车踏板信号并发出指令,改变液压泵/马达变量机构倾角工作象限,此时液压泵/马达作为液压泵使用,旋转车轮的惯性带液压泵转动,将低压蓄能器中的油液吸入到液压泵中,油液经液压泵加压后输出到高压蓄能器,实现制动能量回收,如图2-4-6所示。,图2-4-6能量回收原理,空气混合动力汽车,空气混合动力汽车是一种通过汽油发动机与液压系统等多种技术相组合提供动力的新能源汽车。法国传统汽车巨头标致雪铁龙公司的两位工程师穆卡德姆和搭档安德雷亚尔斯，成功研发出空气混合动力系统。第十五届上海国际车展，雪铁龙首次在亚洲展出配备空气混合动力系统（HybridAirsystem）的雪铁龙C3概念车（C3HybridAirprototype），该车油耗创下新低，仅为2.9升/百公里（二氧化碳排放69克/公里），与配备相同发动机的燃油车相比，市区驾驶可降低油耗及排放达45%。雪铁龙C3空气混合动力汽车主要由汽油发动机、变速箱、油箱、高压气罐、低压气罐和液力泵/马达等组成，如图2-4-7所示。,空气混合动力汽车,图2-4-7雪铁龙C3空气混合动力系统组成,空气混合动力汽车,雪铁龙空气混合动力系统通过多项成熟技术得以实现，包括带Stop&Start启停器的PureTech汽油发动机、气动液力引擎、自动变速箱、压缩空气存储器和低压液体存储器。该系统同时配备一套智能电控系统响应驾驶者的指令，可根据路况在空气驱动模式、汽油驱动模式、混合驱动模式和储能模式四种模式之间实现无缝自动切换，降低油耗及二氧化碳排放，提供更多驾驶乐趣。（1）汽油驱动模式当车辆处于高速行驶时进入汽油驱动模式，仅由汽油发动机驱动车辆，如图2-4-8所示。,图2-4-8汽油驱动模式,空气混合动力汽车,（2）混合驱动模式该模式下汽油发动机与气动液力引擎同时工作(如图2-4-9所示)，可获得额外动力，最大功率可达90千瓦，堪比更高级别发动机，尤其适用于运动模式、急加速或载重的情况，带来更多的驾驭乐趣。,图2-4-9混合驱动模式,空气混合动力汽车,（3）空气驱动模式当车辆行驶于城市道路时可进入空气驱动模式，高压气罐里的高压气体驱动液力马达和自动变速箱，从而驱动车子，如图2-4-10所示。该模式下内燃机不工作，噪音小，零排放，零油耗。,图2-4-10空气驱动模式,空气混合动力汽车,（4）储能模式当驾驶员踩下制动踏板时，车辆进入储能模式。该模式下，车轮驱动液力泵，将低压储气罐的气体泵入高压储气罐，达到存储能量的目的，如图2-4-11所示。,图2-4-11储能模式,太阳能汽车,太阳能汽车是一种靠太阳能转化为电能来驱动的汽车，如图2-4-12所示。与传统内燃机驱动的汽车，太阳能汽车真正实现可100%的零排放，能源取之不尽。正因为它的环保特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也不断发展和进步。,图2-4-12太阳能汽车,太阳能汽车,1、太阳能汽车的特点能量来自于太阳，有太阳的地方就有太阳能；零排放，零污染；与传统燃油车相比，结构简单；高度依赖太阳，续航里程短；太阳能转化装置的造价高。,太阳能汽车,2、太阳能汽车的基本结构太阳能汽车主要由太阳能电池组、自动阳光追踪系统、驱动系统、控制器等组成。（1）太阳能电池组太阳能电池组是太阳能汽车的核心组件,它由一定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵,如图2-4-13所示。,图2-4-13太阳能电池组,太阳能汽车,（2）向日自动追踪器太阳能电池能量的多少取决于太阳能电池板接收太阳辐射能量的数量，由于车辆行驶过程中，其相对位置的不断变化，因此太阳辐射太阳电池板的能量也在不断变化。向日追踪器用于追踪太阳的辐射角度，尽量保持太阳电池板正对者太阳，最大限度提高太阳电池板接受太阳辐射能的能力。（3）驱动系统太阳能汽车采用的驱动电机主要有交流异步电机、永磁电机、直流电机，其驱动系统与电动汽车基本相同。（4）控制器控制器主要实现对太阳能电磁组进行管理和对电机的控制，其作用与电动汽车控制系统相同。,太阳能汽车,3、太阳能汽车的工作原理太阳能汽车由太阳能电池板在向日自动追踪器的控制下尽可能正对太阳，接受太阳光照射，并转换成电能，向电机供电，再由电机驱动汽车行驶，它本质就是电动汽车。由于太阳能电池的能量较小，而且受天气的影响，在阴天、下