第1课新能源汽车概述

1、新能源汽车概述成都联腾动力控制技术有限公司成都联腾动力控制技术有限公司目目 录录 世界一次能源的世界一次能源的资源量（以资源量（以2009年的开采速度）年的开采速度）石油：45.7年天然气：62.8年煤炭：119年能源的过度使用带来温室气体排放问题能源的过度使用带来温室气体排放问题电动汽车在汽车发展史中经历了电动汽车在汽车发展史中经历了三次重大机遇三次重大机遇： 第一次发生在第一次发生在1919世纪下半叶。由于当时电池和电机世纪下半叶。由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运用还没有普及，的发展较内燃机成熟，而且石油的运用还没有普及，使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。使

2、电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。 石油的大量开采和内燃机的种种优越性，直到上世石油的大量开采和内燃机的种种优越性，直到上世纪纪7070年代石油危机的爆发，电动汽车第二次被人瞩目。年代石油危机的爆发，电动汽车第二次被人瞩目。 第三次机遇开始于若干年前，世界上除了已存在的第三次机遇开始于若干年前，世界上除了已存在的能源问题之外，环境保护问题也逐渐成为了各个方面能源问题之外，环境保护问题也逐渐成为了各个方面所关心重大课题。所关心重大课题。l发达国家特别是美国和日本，把发展电动汽车，短发达国家特别是美国和日本，把发展电动汽车，短期内插电式混合动力汽车作为发展新能源汽车规划期内插电式混合动

3、力汽车作为发展新能源汽车规划的重要组成部分。截至的重要组成部分。截至20092009年底，全球混合动力汽年底，全球混合动力汽车已经超过了车已经超过了200200万辆，大多属于一种中度混合的动万辆，大多属于一种中度混合的动力汽车，还没有发展到插电式强混合动力的程度。力汽车，还没有发展到插电式强混合动力的程度。l纯电动汽车的发展呈现明显的纯电动汽车的发展呈现明显的“小型化小型化”的趋势，的趋势，如奔驰的如奔驰的SmartSmart，宝马的，宝马的MINIMINI，三菱的，三菱的iMiEViMiEV等车型。等车型。结合城市短距离使用，发达国家把它作为纯电动汽结合城市短距离使用，发达国家把它作为纯电动

4、汽车市场的突破口。车市场的突破口。 最高车速最高车速100-120公里公里/小时小时续驶里程续驶里程100-160公里公里 快充快充15-20分钟分钟80%电量电量正常充满电正常充满电7-8小时小时最高车速最高车速100-120100-120公里公里/ /小时小时续驶里程续驶里程100-160100-160公里公里 快充快充15-2015-20分钟分钟80%80%电量电量正常充满电正常充满电7-87-8小时小时续驶里程续驶里程100-160公里公里 正常充满电正常充满电7-8小时小时最高车速最高车速100-120100-120公里公里/ /小时小时续驶里程续驶里程100-160100-160公

5、里公里 正常充满电正常充满电7-87-8小时小时快充快充15-20分钟分钟80%电量电量续驶里程续驶里程100-160公里公里 正常充满电正常充满电7-8小时小时最高车速最高车速100-120公里公里/小时小时续驶里程续驶里程100-160公里公里 正常充满电正常充满电7-8小时小时l从从20012001年开始，国家年开始，国家863863项目投入项目投入2020亿元主要做亿元主要做电动汽车研发，形成了以纯电动、油电混合动力、电动汽车研发，形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为燃料电池三条技术路线为“三纵三纵”，以动力蓄电，以动力蓄电池、驱动电机、动力总成控制系统三种共性技术池、

6、驱动电机、动力总成控制系统三种共性技术为为“三横三横”的电动汽车研发格局。的电动汽车研发格局。l目前共有目前共有160160余款各类电动汽车进入我国汽车产余款各类电动汽车进入我国汽车产品公告，建成品公告，建成3030多个电动车国家重点实验室等国多个电动车国家重点实验室等国家级技术创新平台，制定电动汽车相关标准家级技术创新平台，制定电动汽车相关标准4242项。项。l2010年年9月月8日，国务院审议并原则通过日，国务院审议并原则通过国务院关于国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定加快培育和发展战略性新兴产业的决定。其中，节。其中，节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能环保、新一

7、代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和能源、新材料和新能源汽车新能源汽车等等7个产业，被确定为我个产业，被确定为我国的战略性新兴产业并将在今后加快推进。国的战略性新兴产业并将在今后加快推进。 l2012年年7月月9日，国务院正式发布了日，国务院正式发布了节能与新能源汽节能与新能源汽车产业发展规划车产业发展规划，其中明确了，其中明确了以纯电动为新能源汽以纯电动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽

8、车、提升我及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车、提升我国汽车产业整体技术水平的技术路线。国汽车产业整体技术水平的技术路线。新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类 2009 2009年年7 7月月1 1日，国家正式实施了日，国家正式实施了新能源汽车新能源汽车生产企业及产品准入管理规则生产企业及产品准入管理规则，明确指出：，明确指出： 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来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，置），综合车辆的动力控制和驱动方面的

9、先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类l新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车等。料汽车、氢燃料汽车等。l电动汽车电动汽车(EV)-(EV)-以电能为动力的汽车，一般采用以电能为动力的汽车，一般采用高效率充电电池或燃料电池为动力源。高效率充电电池或燃料电池为动力源。l电动汽车包括：电动汽车包括： 纯电动汽车纯电动汽车(BEV)(BEV) 混合动力汽车混合动力汽车(HEV)(HEV) 燃料电池汽车燃料电池汽车(FCEV)(

10、FCEV)新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类混合动力电动汽车：混合动力电动汽车：包含两种或两种以上动力源并能协调工作包含两种或两种以上动力源并能协调工作的车辆。充分利用各种动力源的优点，通过自动控制形成最优的车辆。充分利用各种动力源的优点，通过自动控制形成最优匹配，通常其中一种动力源可以存储另一种动力源的多余能量匹配，通常其中一种动力源可以存储另一种动力源的多余能量并回收存储车辆减速时的制动能，还能将它传输给传动系统、并回收存储车辆减速时的制动能，还能将它传输给传动系统、供附件使用或用于协助驱动车辆。供附件使用或用于协助驱动车辆。串联式混合动力串联式混合动力SHEV 并联式混合动力并

11、联式混合动力PHEV 新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类混联式混合动力混联式混合动力PSHEV: 发动机发动机-功率低于同级别普通功率低于同级别普通内燃机汽车，始终保持在低油耗、内燃机汽车，始终保持在低油耗、高效率的转速范围内平稳地运转。高效率的转速范围内平稳地运转。 电动电动/发电机发电机-小型永磁交流同小型永磁交流同步电机，在汽车起动时快速带动发步电机，在汽车起动时快速带动发动机起动；发动机正常运转后转换动机起动；发动机正常运转后转换为发电机向动力电池组充电。为发电机向动力电池组充电。 驱动电动机驱动电动机-中型永磁交流同中型永磁交流同步电动机，在起动、加速和上坡等步电动机，在起

12、动、加速和上坡等发动机动力不足时提供辅助动力。发动机动力不足时提供辅助动力。图4-13 Prius的THS系统结构形式1发动机；2电动/发动机；3THS混合动力系统；4驱动系统；5驱动电动机；6驱动轴；7外齿圈；8行星架；9中心轮；10行星轮新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类燃料电池汽车燃料电池汽车: :以燃料电池作为动力电源的汽车。以燃料电池作为动力电源的汽车。 燃料电池是一种将燃料氧化的化学能直接转换为电能的燃料电池是一种将燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置发电装置”，与普通蓄电池的区别在于：，与普通蓄电池的区别在于： 在工作时必须有燃料输入，才能产出电能。在工作时必须有

13、燃料输入，才能产出电能。 燃料电池的技术性能确定后，其所能够产生的电能只和燃燃料电池的技术性能确定后，其所能够产生的电能只和燃料的供应有关，其放电特性是连续进行的。料的供应有关，其放电特性是连续进行的。 燃料电池本体的质量和体积并不大，但需要一套燃料储存燃料电池本体的质量和体积并不大，但需要一套燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备获得氢气。装置或燃料转换装置和附属设备获得氢气。 燃料电池在产生电能时，参加反应的反应物质不断地消耗燃料电池在产生电能时，参加反应的反应物质不断地消耗不再重复使用。不再重复使用。新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类纯电动汽车纯电动汽车: :完全由可充电电池提供

14、动力源的汽车。完全由可充电电池提供动力源的汽车。特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟。特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟。缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。由电力驱动系统、主能源系统和辅助系统等三部分组成。由电力驱动系统、主能源系统和辅助系统等三部分组成。工作原理工作原理-汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带

15、动车轮前进或后退。车轮前进或后退。 电动汽车的结构和工作原理电动汽车的结构和工作原理纯电动汽车的基本结构纯电动汽车的基本结构制动踏板辅助系统辅助系统电力驱动系统电力驱动系统变速箱差速器车 轮车 轮交流电源制动踏板加速踏板主能源系统主能源系统电机驱动控制器永磁电机能源管理系统磷酸亚铁锂电池电池充电设备辅助制动系统辅助动力源其它电器设备动力转向系统转向盘电动汽车的结构和工作原理电动汽车的结构和工作原理l工作原理：根据制动踏板和加速踏板输入的信号，工作原理：根据制动踏板和加速踏板输入的信号，电子控制器发出相应的控制指令给功率转换器调节电子控制器发出相应的控制指令给功率转换器调节电机和电源之间的功率流

16、，从而改变电机转速并通电机和电源之间的功率流，从而改变电机转速并通过传动系传递给车轮。特别是当电动汽车制动时，过传动系传递给车轮。特别是当电动汽车制动时，能量管理系统和电控系统一起控制再生制动及其能能量管理系统和电控系统一起控制再生制动及其能量的回收。动力转向系统根据转向盘的角位置来决量的回收。动力转向系统根据转向盘的角位置来决定汽车灵活地转向。定汽车灵活地转向。 l无需离合器；无需倒档；当采用电机无级调速控制无需离合器；无需倒档；当采用电机无级调速控制时，可以忽略变速器；当采用电动轮驱动时，也可时，可以忽略变速器；当采用电动轮驱动时，也可以省略差速器。以省略差速器。 电动汽车的结构和工作原理

17、电动汽车的结构和工作原理电力驱动系统电力驱动系统 电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。不同点。 电气系统由电子控制器，功率变换器、驱动电动电气系统由电子控制器，功率变换器、驱动电动机组成。机组成。 机械系统由机械传动装置和车轮组成。机械系统由机械传动装置和车轮组成。 功能是将储存在蓄电池中的电能高效地转化为车功能是将储存在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能进而推进汽车行驶，并能够在汽车减速制动轮的动能进而推进汽车行驶，并能够在汽车减速制动或者下坡时，实现再生制动。或者下坡时，实现再生制动。 电动汽车的结构和工作原理电动汽车的结构和工作原

18、理与燃油汽车相比，电动汽车的结构具有以下特点：与燃油汽车相比，电动汽车的结构具有以下特点： 电动汽车的能量主要通过柔性的电线而不是刚性联轴器和转电动汽车的能量主要通过柔性的电线而不是刚性联轴器和转轴传递的，因此，电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。轴传递的，因此，电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。 电动汽车可以使用不同类型的储能装置，如蓄电池、燃料电电动汽车可以使用不同类型的储能装置，如蓄电池、燃料电池、电容器等，会影响到电动汽车的质量、尺寸和形状。池、电容器等，会影响到电动汽车的质量、尺寸和形状。 电动汽车可以采用不同类型的电机驱动，像直流电机、交流电动汽车可以采用不同类型的电机驱动，

19、像直流电机、交流电机、轮式电机等，使其具有不同的行驶性能。电机、轮式电机等，使其具有不同的行驶性能。 由于驱动电动机的转矩和转速可以用电子控制器进行控制，由于驱动电动机的转矩和转速可以用电子控制器进行控制，因此电动汽车既可用手动变速器和自动变速器，又可用电子驱因此电动汽车既可用手动变速器和自动变速器，又可用电子驱动器控制电动机直接变速。动器控制电动机直接变速。 不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用替换蓄电池的方通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用替换蓄电池的方式将替换下来的蓄电池再进

20、行集中充电。式将替换下来的蓄电池再进行集中充电。 电动汽车的发展趋势电动汽车的发展趋势目前限制电动汽车发展的因素目前限制电动汽车发展的因素: :l蓄电池的储能量蓄电池的储能量: :目前电动汽车蓄电池的容量有限，特目前电动汽车蓄电池的容量有限，特别是纯电动车需要每天充电；而且每次出行也有几百公里别是纯电动车需要每天充电；而且每次出行也有几百公里的距离限制。这会使使用者一时难以适应。的距离限制。这会使使用者一时难以适应。l价格因素价格因素: :目前由于电动汽车的各项技术特别是蓄电池目前由于电动汽车的各项技术特别是蓄电池技术尚不成熟，且没有形成经济规模，故购买价格较高。技术尚不成熟，且没有形成经济规

21、模，故购买价格较高。l公用配套基础设施公用配套基础设施: :与混合动力相比，纯电动车更需与混合动力相比，纯电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。广的机会。 电动汽车的发展趋势电动汽车的发展趋势l突破电池技术是关键。突破电池技术是关键。作为动力源，现在还没有任作为动力源，现在还没有任何一种电池能与石油相提并论，动力电池已成为限何一种电池能与石油相提并论，动力电池已成为限制电动汽车发展的瓶颈。因此，研究和开发环境友制电动汽车发展的瓶颈。因此，研究和开发环境友好、成本低廉、性能优良的动力电池，是大量推广好、成本低廉、性能优良的动力电池，是大量推广使用电动汽车的前提。使用电动汽车的前提。l驱动电机呈多样化发展。驱动电机呈多样化发展。美国倾向于采用交流感应美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、可靠，质量较小，电机，其主要优点是结构简单、可靠，质量较小，但控制技术较复杂。日本多采用永磁无刷直流电机，但控制技术较复杂。