《新能源汽车技术概论》配套教学课件

新能源汽车技术概论李艳菲主编新能源汽车技术概论机械工业出版社2019年7月主要参考书1主要内容第一章

汽车与能源第二章

新能源汽车产业发展第三章

新能源汽车类型第四章

电动汽车储能装置第五章

电动汽车驱动电机及控制系统第六章

纯电动汽车第七章

燃料电池电动汽车第八章

混合动力电动汽车第九章

其他新能源汽车

第一章

汽车与能源

回顾石油时代前的汽车能源让我们想起1769年法国陆军工程师古诺（Cournot，1725-1804年）研制出了世界上第一辆蒸汽机驱动的三轮车，利用装在车前部的一个锅炉产生的蒸汽推动气缸中的活塞来驱动前轮运行。虽然这台车辆的速度只有3.5公里/小时，而且运行时隆隆作响、滚滚浓烟，但是正是它的出现标志着人类以能源机械力代替人力、畜力等驱动车辆时代的开始。1．1认识能源1834年美国托马斯达文波特（ThomasDavenport）制造出第一辆直流电机驱动的电动三轮车。但是没有使用可再次充电的蓄电池，只能行驶一小段距离，因为当时还没有蓄电池技术。

直到1859年铅酸可充电电池问世后，1881年法国工程师古斯塔夫·特鲁夫发明了用铅酸电池为动力的电动车，世界第一辆真正的电动车才正式问世。19世纪中叶，波兰药剂师卢卡西维茨（JanJózefIgnacyLukasiewicz，1822～1882年）发现了使用更易获得的石油提取煤油的方法，并于1854年首次挖掘世界上第一口油井。由于常规石油的经济价值最高，能源很快进入石油时代，汽车燃料也随之进入燃油汽车阶段。1886年，卡尔本茨发明单缸汽油发动机汽车，这一天也被确认为汽车诞生日。1．1．1能源的定义人类的一切活动都离不开能或能量。能量是物质运动的一般量度。核聚变和核裂变、放射性源以及天体间的引力，是世界上一切能源的初始能源。太阳的热核反应释放出具大的能量，地球大气层所接受的辐射能为地球提供取之不尽的能源。能量有热能、机械能、电能和核能等多种形式。能源是可以直接或通过转换提供人类所需有用能的资源。

能源有哪些？全球范围内，地球为人类提供的能源主要包括化石燃料（煤、石油、天然气等）、水能、生物能、风能、太阳能、潮汐能、地热能、核能等1．1．2能源的分类1．按能源在自然界存在的方式1)一次能源(初级能源)2)二次能源(次级能源)2．按能源被利用的情况1)常规能源2)新能源2)新能源1．1．2能源的分类3．按能源能否得到补充(能源的再生性)1)可再生能源2)非再生能源4.按对环境的影响1)清洁型能源2)非清洁型能源

一次能源如煤、石油等是现代工业和交通的最基本的重要能源，世界各国的经济和社会发展，汽车交通工业等都离不开石油。1．2能源需求与环境问题环境问题图2：世界主要国家CO2排放比例能源大量消耗带来温室气体排放问题，是造成气候变化主要原因。图3：各国汽车减排目标各国纷纷制订标准，降低汽车排放中二氧化碳对环境的影响。

目前中国已经是世界能源主要进口国，据最新报道2018年以来进口仍保持较快的增长，使得我国进口来源国达到32个预计到2035年我国的能源消耗占全世界的比例将超过美国，巨大的消费也在促进着能源转型。本章课程结束同学们再见！

第二章

新能源汽车产业发展2．1国际新能源汽车产业的发展2．1．1．美国新能源汽车发展与行动1.政府对新能源汽车重视程度高

在美国，新能源汽车被称为可替代燃料汽车，具体包括生物柴油、压缩天然气（CNG）、动力电池、乙醇（E85）、混合动力、氢燃料、液化石油气（LPG）等。美国新能源汽车自推出市场以来一直保持稳步增长，尤其近几年发展迅猛，新能源汽车产业发展2.法规先行，引导和规范行业发展。3.运用税收政策鼓励产业发展，引导消费需求。4.投入专项资金，支持研发创新。5.兴建基础设施与新能源汽车产业相配套。

经美国政府大力推动的效应是，涌现了一批全球有影响的新能源汽车的制造企业和品牌，如通用的纯电动车型BoltEV；插电式混合动力汽车雪佛兰Volt等。值得一提的特斯拉，成为全球最大的新能源汽车生产企业之一，在技术创新、产品设计等方面处于全球领先地位，生产ModelS、ModelX以及Model3等该公司系列车型；特斯拉系列产品2．1．3.日本新能源汽车发展现状

在日本政府的积极扶持下，日本主要汽车生产厂家也无一例外的提出自己的新能源汽车战略。丰田公司宣布在未来几年里，将混合动力车型增加到10种；

图2-2丰田普锐斯Prime混合动力汽车2．2中国新能源汽车的发展

在21世纪初，科技部就将新能源汽车研发和产业化作为国家高新技术研究发展计划（863）的重点项目，至今已经连续执行了三个项目计划周期。

在国家政策指导下，各地区加快推进“国六”排放标准。

“国六”排放标准与新能源汽车相关政策前后衔接，对我国新能源汽车产业的发展形成持续的推动力。

“国六”排放标准与新能源汽车相关政策前后衔接，对我国新能源汽车产业的发展形成持续的推动力。

中国汽车工程学会制定了《节能与新能源汽车技术路线图》。本项技术路线图描绘了我国汽车产业技术未来15年发展蓝图。

我国新能源汽车的发展蓝图目前已经建有现代化新能源汽车知名制造企业几十个。如：1北京新能源汽车有限公司2比亚迪3长城汽车4长安汽车5吉利6安凯汽车股份有限公司7安徽江淮汽车股份有限公司8.阿尔特汽车技术股份有限公司9奇瑞新能源2018年中国国家科技部推动建设成立了国家新能源汽车技术创新中心，也是汽车行业首个国家技术创新中心。

国家新能源汽车技术创新中心通过聚集“高精尖”人才，以打造一个世界级新能源汽车技术创新高地（策源地）为总体目标，力争打造一个“中心”、两个“高地”、三个“平台”（即：具有全球影响力的新能源汽车共性、前沿关键技术的集成创新中心。引领全球的新能源汽车研发、制造、服务的技术、标准、模式的输出高地；新能源汽车高端创新人才集聚高地。国际一流的新能源汽车科研成果转化与产业化平台；面向全球的新能源汽车学术交流、专业咨询、高端人才培养与交流平台；立足北京、面向全球的专注于新能源汽车科研转化的金融创投平台）。2．3汽车应用新能源的要求2．3．1来源丰富2．3．2污染小2．3．3能量密度高2．3．4经济3．3．5使用性能好2．4汽车新能源分析方法2．4．1新能源来源与应用评价2．4．2新能源净化性能考评2．4．3能量密度考评2．4．4经济性考评2．4．5使用性能考评

第三章

新能源汽车类型3．1电能与电动汽车3．1．1电能用作汽车能源的主要优点1．来源非常丰富2．运行零污染而且噪声小3．结构简单，维修方便4．能源效率高3．1．2电能用作汽车能源的主要问题1．能量密度低2．充电时间长3．成本高3．1．3电能在汽车上的应用前景3．2电动汽车的定义、类型

是指由车载电源提供全部或部分动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规等各项要求的汽车。

电动汽车通常被分为纯电动汽车(ElectricVehicle，EV)、混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle，HEV)和燃料电池电动汽车(FuelCellElectricVehicle。FCEV)三大类。3．3电动汽车的构造特点3．3．1电源供给系统

电动汽车的电源供给系统主要由储能装置、变换装置和电源馈电线路组成。

对于纯电动汽车，储能装置主要有各种蓄电池所组成的电源组件，有的还配有超级电容或飞轮储能装置作辅助电源。蓄电池一般充满电后再安装，车上配有充电装置，可以在车上充电。对于以燃料电池为动力的电动汽车，要有供电池发电所需的燃料储备装置，燃料电池的类型不同，供给的燃料不同。如纯氢燃料电池须配有储氢罐，富氢型燃料电池则要有富氢燃料供给和重整装置等。3．3．2驱动系统

按照电动汽车选用的电源动力组合来分类，可分为纯电动汽车动力线路、燃料电池汽车动力线路和混合动力汽车动力线路三类，每类又根据选用的电动机的不同，细分为多种。

1．纯电动汽车的动力线路．

图3．4纯电动汽车动力线路类型

按照纯电动汽车动力线路可分为常规型、无变速器型、无差速器型和电动轮型四种(见图3．4)。2．燃料电池电动汽车的动力线路．

图3．5燃料电池动力系统示意图

一般来说，燃料电动汽车由储料装置、重整装置、燃料电池发电站、控制器、功率转换器、电动机、发电机、馈电线路、信号线路等组成(见图3．5、图3．6和图3．7)。3．混合动力电动汽车的动力线路．

混合动力电动汽车是指内燃机+电动力的组合形式动力线路有串联型、并联型和混联型三种方式。4．

能量转换方式

无论采用何种动力传递方式，电动汽车都需要通过电动机将电能转换为机械能而对汽车做功。

适宜车用的电动机主要包括直流电动机、交流异步电动机、交流同步电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机和超导型电动机等，它们分别适合不同类型、不同用途的电动汽车选用。3．3．3管理系统主要包括：能源管理系统、能量回收利用系统、能量供给系统等组成部分。

国内部分纯电动汽车国内部分燃料电池汽车我国研制的“超越”系列、“上海牌”、“帕萨特”、“奔腾”、“志翔”等燃料电池汽车经受住了大规模、高温、大强度示范考核，成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会。本章课程结束同学们再见！

第四章

电动汽车储能装置4．1动力电池概述4．1．1电池的种类4．1．2化学电池的组成4．1．3动力电池的基本术语1．电池的放电制度2．电池的容量3．电池的开路电压4．电池的内阻5．电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线6．电池的能量7．能量密度、电池的功率与功率密度9．电池的寿命10．电池的温度特性11．成本新能源汽车对动力电池的要求1.比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽可能储存多的能量，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。2.比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动力要求，电池必须具备大的比功率。3.连续放电率高，自放电率低，电池能够适应快速放电的要求。自放电率低，以保证电池能够长期存放。4.充电技术成熟，时间短，充电技术通用性强。能够实现快速充电。新能源汽车对动力电池的要求5.适应车辆运行环境。电池除能在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度影响，不需要特殊的加热、保温系统。能够适应电动汽车行驶过程中的振动。6.安全可靠。电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。废电池能够回收处理及再生利用，电池中的有害重金属能够集中回收处理。电池组可采用机械装置进行整体拆解、更换，线路连接方便。7.长寿命、免维护。电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维护与修理。常用电动汽车动力电池常用的车用动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压供电电源，是一种成熟的汽车电池，但存在比能量低、质量和体积太、续驶里程短、使用寿命短、污染严重等问题，制约了其在电动汽车上的应用。镍氢电池因其能量密度高、无镉污染、可大电流快速充放电等优点，能够满足电动汽车对动力电池的要求，因此镍氢电池目前被成熟地应用到商业化的电动汽车，如丰田Prius。锂离子电池是目前新能源汽车研究的热点，它具备能量密度高、能量效率高、自放电率小、循环使用寿命长、可实现大电流充放电、无污染等优点。各种动力电池4．2铅酸蓄电池4．2．1铅酸蓄电池的型号4．2．2铅酸蓄电池的工作原理4．2．3铅酸蓄电池的构造4．2．4铅酸蓄电池的特性

铅酸蓄电池的工作特性1.放电特性(1)概念在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解液相对密度随时间而变化的规律。

铅酸蓄电池的工作特性(1)概念：在恒流充电过程中，蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变化的规律。注意：充电电源必须采用直流电源，以一定的电流强度向一只完全放电的蓄电地进行充电。2.充电特性4.3镍氢（MH/Ni）电池镍氢电池具有长期过放电和过充电保护能力，但寿命不如镍镉电池。镍氢电池已在20世纪90年代逐步实现产业化。镍氢（MH/Ni）电池采用镍的氧化物作为正极，储氢金属作为负极，电解液通常选用KOH溶液。由Ni(OH)2正极材料和储氢合金负极材料组成电池的反应式：常用电动汽车动力电池常用电动汽车动力电池4.4.锂离子电池锂离子电池以碳为负极，以含锂的化合物为正极。锂电池的种类繁多，常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为570Wh/Kg，它目前达到的性能指标是：比能量为100Wh/Kg，比功率200W/Kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2-4h。目前市场主流为：磷酸铁锂电池和三元锂电池以LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：常用电动汽车动力电池锂电池工作原理示意图4.5飞轮电池当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。4.5飞轮电池飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。据称，飞轮电池比能量可达5KW/Kg，比功率达20KW/Kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。

典型的飞轮储能装置由飞轮组件(包括转子、支承轴承、壳)、电子控制设备(主要是电子电路控制器)、辅助运行系统等部分组成。（图4-33）图4-33飞轮储能装置的结构4.6超级电容超级电容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名电化学电容器(ElectrochemicalCapacitors)，双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。超级电容可以弥补现阶段锂离子电池在功率密度等方面的不足。目前，它已经应用于军事、新能源汽车以及各种机电设备中。超级电容超级电容结构超级电容汽车上海世博园运行的超级电容客车本章课程结束同学们再见！

第五章

电动汽车驱动电机及控制系统1.电机驱动系统的作用与组成电动汽车电机驱动系统是新能源汽车的核心技术之一，它的主要任务是按驾驶员的驾驶意图，将动力电池的化学能高效地转化为机械能，经过变速器、驱动轴等机构驱动车轮。电动机驱动系统主要有电动机、功率器件和控制系统组成。1.电机驱动系统的作用与组成电机驱动系统基本组成框图2.电机的基本概念1.电机电机，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为车用电器或各种机械的动力源。通常指电动机与发电机。2.电机的关键参数：转速

：额定转速：是指在额定功率下电机的转速。单位为

。电机转矩

：电机扭矩即电动机的输出扭矩，为电动机的基本参数之一。常用单位为NM。功率

：额定功率是指电机在额定电压额定环境等条件下电机轴上的输出功率。常用单位是Kw。2.电机的基本概念效率

：效率指的电机有效输出功率与总功率之率，不同类型电机效率曲线不同。对于电动汽车而言，电机的效率可以表示为：3.新能源汽车对电机的要求1.高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。2.转速高。电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8000-12000r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。3.质量轻，体积小。电动机可通过采用铝合金外壳等途径降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的材料等也尽可能选用轻质材料。4.电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动所需的功率与转矩。能够实现快速充电。3.新能源汽车对电机的要求5.电动汽车驱动电动机需要有4至5倍的过载，以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求，而工业驱动电动机只要求有2倍的过载就可以了。6.电动汽车驱动电动机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能，以满足多部电动机协调运行，而工业驱动电动机只要求满足某一种特定的性能。7.电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收。8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。9.电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。10.结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜等。4.不同类型的电机1.直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控制特性。由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机。4.不同类型的电机2.交流三相感应电动机交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速达到12000～15000r/min。可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高。对环境的适应性好，井能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。4.不同类型的电机2.交流三相感应电动机异步电机工作原理图笼型三相异步电动机的结构4.不同类型的电机3.永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。具有直流电动机特性的无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又称为矩形波同步电动机。它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。4.不同类型的电机3.永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机的工作原理是利用电动机转子位置传感器输出信号控制电子换向线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕组依次通电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动电动机转子旋转。同时，随着电动机转子的转动，转子位置传感器又不断送出位置信号，以不断的改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向保持不变，这样电动机就旋转起来了。永磁无刷直流电动机的工作原理示意图4.不同类型的电机4.永磁同步电动机永磁同步电动机实际上是一种凸极式电动机，一般其在定子结构上采用与三相交流电动机相似的三相对称绕组，交流电源通过交—直—交电压型逆变器或直—交电压电压型逆变器，调制为电压可变化的三相正弦波电压，输入永磁同步电动机三相对称绕组后，产生三相对称的三相电流，在正弦波定子电流和正弦波反电动势的作用下，气隙中产生旋转磁场，带动转子跟随旋转磁场同步旋转。4.不同类型的电机4.永磁同步电动机定子铁芯与绕组装在机座里的定子4.不同类型的电机4.永磁同步电动机——工作原理4.不同类型的电机4.永磁同步电动机三相永磁同步电动机工作原理示意图永磁同步电动机的结构示意图4.不同类型的电机5.开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线，维护修理容易。开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。4.不同类型的电机5.开关磁阻电动机开关磁阻电动机的工作原理示意图4.不同类型的电机6.电动汽车采用的各种驱动电动机性能比较目前交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机以及它们的控制装置，成本还比较高，形成批量生产以后，这些电动机和单元控制装置的价格会迅速降低，将能够满足经济效益的要求，并使电动汽车整车价格降低。5.新能源汽车电机的发展直流电机的效率和转速相对较低，其换向器维护困难，直流电机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电了技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，己大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统己逐渐淘汰了直流驱动系统。20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。交流电机包括异步电机、永磁电机以及开关磁阻电机。

5.新能源汽车电机的发展

美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机，如Chrysler公司生产的EpicVan；Ford公司生产的RangerEV，通用汽车公司生产的IMPACT和EH电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多，如胜利SL6700DD电动客车，郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。但其最大缺点是驱动电路复杂，相对永磁电机而言，其效率和功率密度偏低，因此有被其它新型永磁电机逐步取代的趋势。

5.新能源汽车电机的发展永磁电机包括永磁无刷直流电机和永磁无刷同步电机两种。永磁无刷直流电机是在直流电机的基础上不再用电刷和换向器，起动转矩大、过载能力强，非常适合电动车的运行特性。随着稀土永磁材料的开发和应用，永磁无刷电机的性能有了很大的提高，是未来最有发展前景的驱动电机之一。开关磁阻电机(SRM)是英国于1983年首次正式推出的，经过多年的研制开发，己成为现代电动汽车交流驱动的又一个新支，它具有可控相数多、实现四象限控制方便、成本低。总之，电动汽车驱动电机总的发展趋势是由通用走向专用，由直流走向交流；电机的功率密度、可靠性及耐久性不断提高；驱动控制系统向集成化与一体化发展。逆变器逆变器（inverter）是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。变频器变频器（Varizble-frequencyDrive,VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。普锐斯动力控制单元的组成结构示意图以普锐斯油电混合动力系统为例，系统中安装有由变频器、可变电压系统、DC/DC转换器组成的动力控制单元。变频器普锐斯电动汽车带转换器的变频器总成示意图电动汽车的控制系统

1.整车控制器VCUVCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元。

VCU功能：通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。1.整车控制器VCUVCU包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件，硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键核心技术。2.电机控制器MCU电机控制器，简称MCU，是新能源汽车特有的核心功率电子单元，通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时，MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能，当诊断出异常时，它将会激活一个错误代码，发送给整车控制器。MCU会将电机控制系统运行状态的信息发送给整车控制器。电机控制系统使用了电流、电压、温度传感器来提供电机的工作信息。2.电机控制器MCU由外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件组成。3.电源管理系统BMS电池管理系统,是电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中，它的作用就相当于人的大脑。它不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。实验证明，配备完善电源管理系统的电池组，其循环寿命是不配管理系统电池组的3倍以上。3.电源管理系统BMS电池包的结构组成4.制动能量回馈系统制动能量回馈，又称回馈制动或再生制动，在电动汽车一般采取电能式再生制动能量回收方法，是指在减速或制动过程中，驱动电机工作于发电状态，将车辆的部分动能转化为电能储存于储能装置中（如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮），同时施加电机回馈转矩于驱动轴，对车辆进行制动。回馈技术的应用一方面增加了电驱动车辆一次充电的续驶里程，另一方面减少了传统制动器的磨损，同时还改善了整车动力学的控制性能。4.制动能量回馈系统再生制动系统由驱动轮、主减速器、变速器、电动机、AC/DC转换器、DC/DC转换器、能量储存系统以及控制器组成。本章课程结束同学们再见！

第六章

纯电动汽车主要内容1.纯电动汽车概述2.纯电动汽车的驱动系统3.纯电动汽车的结构原理4.纯电动汽车的实例纯电动汽车也称为电池电动汽车，其动力系统主要由动力蓄电池、电动机组成，从电网取电(或更换蓄电池)获得电力，并通过动力蓄电池向电动机提供电能来驱动汽车。在应用范围方面，纯电动汽车主要用于特定区域、特定路线，如零排放公交车、游览车、社区公交“微循环”车，以及特种行业的工程用车等。它是涉及到机械、动力学、电化学、电机学、微电子与计算机控制等多种学科的高科技产品。一、概述

电动汽车最重要的动力驱动系统由电缆传递，因此电动车的各部件可灵活布置。按用途分类运输用电动汽车专用电动汽车按储能装置分类铅酸蓄电池锂离子蓄电池镍氢蓄电池钠硫蓄电池等按驱动电动机分类直流电动机驱动交流电动机驱动永磁无刷电动机驱动开关磁阻电动机驱动纯电动汽车的分类二、纯电动汽车的驱动系统

M电动机；T传动装置；D差速器；G减速器；RM相互相反电动机图6-3电动汽车使用的动力传动系统纯电动汽车结构可分为三个子系统，即车载电源模块、电力驱动主模块和辅助控制模块。三.纯电动汽车的结构原理车载电源模块

车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。1、蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压等级，为满足要求，可以用多个12V或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。纯电动汽车的结构与原理车载电源模块

2、能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。纯电动汽车的结构与原理车载电源模块

3、充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。还有采用脉冲式电流进行快速充电。纯电动汽车的结构与原理电力驱动主模块

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。由于加速踏板、制动踏板等操纵装置对于汽车驾驶员来说，是十分熟悉和习惯使用的操纵装置。为适应驾驶员的传统操纵习惯，电动汽车仍保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄或按钮等。不过在电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量转换为相应的电信号，输入到中央控制单元来对汽车的行驶实行控制。纯电动汽车的结构与原理电力驱动主模块1、中央控制单元。中央控制单元不仅是电力驱动主模块的控制中心，也要对整辆电动汽车的控制起到协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、降速、制动控制。在电动汽车降速和下坡滑行时，中央控制器配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，即使蓄电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压信息还需传输到辅助模块加以显示。纯电动汽车的结构与原理电力驱动主模块2、驱动控制器。驱动控制器功能是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈。信号，对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与电动机必须配套使用，目前对电动机的调速主要采用调压、调频等方式，这主要取决于所选用的驱动电动机类型。纯电动汽车的结构与原理电力驱动主模块3、电机。电机在电动汽车中被要求承担着电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械旋转能；而在降速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。电机与驱动控制器所组成的驱动系统是电动汽车中最为关键的部件，电动汽车的运行性能主要取决于驱动系统的类型和性能，它直接影响着车辆的各项性能指标。纯电动汽车的结构与原理电力驱动主模块4、机械传动装置。电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。由于电动机本身就具有较好的调速特性，其变速机构可被大大简化，较多的是为放大电动机的输出转矩仅采用一种固定的减速装置。又因为电动机可带负载直接起动，即省去了传统内燃机汽车的离合器。并由于电动机可以容易地实现正反向旋转，所以也无需通过变速器中的倒档齿轮组来实现倒车。纯电动汽车的结构与原理辅助模块

辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。各个装置的功能与传统汽车上的基本类同，其结构原理按电动汽车的特点有所区别。1、辅助动力源。辅助动力源是供给电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。纯电动汽车的结构与原理辅助模块

2、动力转向单元。转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。电子控制动力转向系主要有电控液力转向系和电控电动转向系两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系。纯电动汽车的结构与原理辅助模块

3、驾驶室显示操纵台。它类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，不过其功能根据电动汽车驱动的控制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。它与前述电力驱动主模块中的中央控制单元结合，用计算机进行控制。纯电动汽车的结构与原理辅助模块

4、辅助装置。电动汽车的辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性而设置的，有些是必要的，有些是可选用的。纯电动汽车的结构与原理汽车底盘

汽车底盘是整个汽车的基体，不仅起着支承蓄电池、电动机、驱动控制器、汽车车身、空调及各种辅助装置的作用，同时也将电动机的动力进行传递和分配，并按驾驶员的意志（加速、减速、转向、制动等）行驶。按传统汽车的归类或叙述习惯，汽车底盘应包括传动系、行驶系、转向系和制动系四大系统。纯电动汽车的结构与原理

根据从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来控制功率转换器的通断。纯电动汽车的结构原理

当电动汽车制动时，再生制动的动能被电源吸收，此时功率流的方向要反向。纯电动汽车的结构原理纯电动汽车的驱动模式和反馈制动模式

反馈制动是在车辆减速时，由于有控制单元控制，动力电池组不向驱动电动机提供电能，在车辆传动系统的反拖下，电动机转换为发电机并发电，将电能通过电流转换器转换为直流电，向动力电池组充电，此时，纯电动汽车实现反馈制动。液压制动系统包括ABS，是用液压泵操纵的常规制动系统。在液压制动系统中，装有由电动机驱动的真空泵，作为液压制动的助力源。当车辆在紧急制动时，用液压制动系统制动，保证制动的快速和安全。即使在紧急制动时，也还存在反馈制动的发电功能。

在液压制动系统中，装有由电动机驱动的真空泵，作为液压制动的助力源。当车辆在紧急制动时，用液压制动系统制动，保证制动的快速和安全。即使在紧急制动时，也还存在反馈制动的发电功能。图6．10反馈制动与ABS的控制装置辅助动力供给系统供给动力转向、空调、制动及其它辅助装置提供动力。除了从制动踏板和加速踏板给电动汽车输入信号外，转向盘输入也是一个很重要的输入信号，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。纯电动汽车的结构原理四、纯电动汽车的实例比亚迪E6比亚迪E6采用电力驱动，其动力电池和起动电池均采用比亚迪自主研发生产的ET-POWER铁电池（以磷酸锂钴铁电池为动力源），同时装配了终身免维护的永磁电动机，它是一款纯电动四驱轿车。目前，比亚迪E6已通过国家强制碰撞试，比亚迪做了大量测试，包括8～10万公里道路耐久试验，以及在软件控制等方面都有了很大的改进。比亚迪E6及ET-POWER铁电池北汽ＥＶ２００纯电动汽车北汽ＥＶ２００电动汽车的长、宽、高分别为４０２５ｍｍ、１７２０ｍｍ、１５０３ｍｍ，轴距达到２５００ｍｍ，整车质量为１２９０ｋｇ。电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。

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第七章

燃料电池电动汽车主要内容1.燃料电池电动汽车概述2.燃料电池系统3.燃料电池电动汽车的发动机系统4.供氢、能量管理什么是燃料电池汽车？燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其核心部件是燃料电池，燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一、概述燃料电池汽车特点与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1）燃料电池的能量转换效率极高。2）零排放或近似零排放。3）车辆性能接近内燃机汽车。4）结构简单、运行平稳

燃料电池与内燃机效率对比燃料电池汽车有哪些优缺点？虽然氢燃料电池汽车在环保方面有很大的优势，但是它还处于发展的初级阶段。如限制其发展的主要因素有：1）生产成本高目前，不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢，还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整，都比较复杂，对安全性要求很高。燃料电池的燃料的生产、运输、储存等成本较高。2）使用配套不足由于氢燃料的生产、储存、运输等都存在一定的安全隐患，因此加氢站等基础网络设施建设相对落后，这制约着燃料电池汽车的推广。3）需要配备辅助电池系统

燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收再生制动的反馈能量。通常在燃料电池汽车上须增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在燃料电池汽车减速时接受再生制动时的能量。燃料电池电动汽车基本机构

纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。其主要缺点有：燃料电池的功率大，成本昂贵。

图7.1是采用“燃料电池+蓄电池”(FC+B)混合驱动形式的燃料电池电动汽车的动力系统结构。图7.1

基于这些不利因素，目前的燃料电池电动汽车主要采用的是混合驱动形式，即在燃料电池的基础上，增加了一组电池或超级电容作为另一动力源。燃料电池汽车有哪些结构类型？燃料电池汽车的结构多种多样，通常按动力源的组成进行分类。燃料电池汽车的动力源通常包括燃料电池系统（FuelCell）、蓄电池（Battery）、超级电容（Capacitor）。

①纯燃料电池驱动（PureFuelCell，PFC）的燃料电池电动汽车；PFC汽车结构原理图纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。但由于燃料电池无法实现充电，因此无法实现电动汽车的制动能量回收。②燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV；在该动力系统结构中，燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电机变成发电机，蓄电池将储存回馈的能量。FC+B电动汽车结构原理图③燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV；这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换成超级电容。相对于蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，比蓄电池功率密度大，在回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿命长，但是超级电容的能量密度较小。④燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的FCEV燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动系，驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电机变成发电机，蓄电池和超级电容将储存回馈的能量。FC+B+C电动汽车

它通常包括燃料电池系统、电机、蓄电池（超级电容）等功能部件组成。燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。典型燃料电池汽车结构二、燃料电池系统图7．3典型的质子交换膜燃料电池系统示意图三、燃料电池的发动机系统以氢气为燃料的燃料电池电动汽车的发动机系统1）氢燃料电池发动机1）氢气供应、管理和回收2）氧气供应和管理系统3）水循环系统

4）电力管理系统

氢燃料电池发动机系统

燃料电池发动机系统DC/DC变换器

DC/DC变换器的基本功能：（1）当输入直流电压在一定范围内变化时，能输出负载要求的变化范围的直流电压。（2）输出负载要求的直流电流（范围）：能够输出足够的直流负载电流，并且能够允许在足够宽的负载变化范围的情况下设备能正常运行。（3）变换器是能量传递部件，因此需要转换效率高，以便提高能源的利用率；（4）为了降低对燃料电池的输出电压要求，变换器应具有升压功能；（5）由于燃料电池输出的不稳定，需要变换器闭环运行进行稳压，为了给驱动器稳定的输入，需要变换器有较好的动态调节能力；驱动电机

DC/DC变换器的基本功能：（1）直流电机驱动系统采用换向器和电刷，保证了励磁磁动势与电枢磁动势的严格正交，易于控制。但直流电机结构复杂，其高速性能和可靠性受换向器和电刷的影响较大。（2）交流电机坚固耐用、结构简单、技术成熟、免维护、成本低，尤其适合恶劣的工作环境。其缺点在于损耗大、效率低、功率因数低，进而导致控制器容量增加，成本上升。燃料电池发动机系统

1氢燃料的制备方法、储存和输配2燃料电池电动汽车车上供氢系统1）高压储氢；液态储氢；金属储氢；活性炭吸附储氢；碳纳米材料储氢2）氢气泄漏检测与控制措施四、供氢系统、能量管理图7．10燃料电池氢气分系统外漏测试原理图

3能量管理传统内燃机混合动力汽车合成了内燃机与电动机的驱动力，在两个动力源之间进行动力分配。在燃料电池混合动力电动汽车(FCHEV)中则是电与电的合成，即要进行的是功率分配。燃料电池混合动力电动汽车的电动机、电池以及燃料电池之间存在复杂的功率输入、输出关系。目前按它们之间分配的控制策略来分，可分为两种控制模式：功率跟随模式开关模式。四、供氢系统、能量管理图7-142017款本田FCXClarity燃料电池车五、

典型的氢燃料电池汽车Honda

FCX

Clarity动力系统结构主要由动力控制单元（Power

Control

Unit），燃料储气罐（Hydrogen

Storage

Tank），驱动电机（Electric

Motor），燃料电池堆（Fuel

Cell

Stack

），高功率的锂离子电池（High-Output

Battery）等五部分组成。Honda

FCX

Clarity主要动力部件的整车布置图本章课程结束同学们再见！

第八章

混合动力电动汽车主要内容1.混合动力电动汽车概述2.混合动力电动汽车分类3.混合动力电动汽车的能量管理技术4.混合动力电动汽车实例什么是混合动力汽车？由于实用的混合动力汽车是由内燃机和电动机两种动力混合作为输出，因此称为油电混合汽车，本书的“混合动力汽车”特指油电混合动力汽车。从能量源来看，“油”可以代表汽油、柴油，甚至是天然气，“电”是以蓄电池、电容、储能飞轮三种形式储能，但三者储存的能量都是由内燃机带动的发电机发出的，即此时“电也是油”。参考国际能源组织(IEA)的有关文献，其对混合动力车辆作出定义，认为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：一、概述什么是混合动力汽车？(1)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)。(2)这些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。(3)从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的(既可放出能量，也可吸收能量)，并至少还有一条是不可逆的。(4)可逆的储能装置供应的是电能。一、概述混合动力汽车设备1．发动机

采用汽油机、柴油机、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等发动机2．起动机——发电机一体机起动机——发电机一体化(ISG)的作用为：(1)起动时作为发动机的起动机，带动发动机起动；(2)运转时被发动机带动，作为发电机，可以为蓄电池组充电，为驱动电动机提供电力；(3)在某些混合动力电动汽车上，ISG还参与车辆的驱动，为车辆加速或爬坡提供辅助动力；(4)在车辆制动时作为发电机，回收制动反馈的能量。发动机的动力与ISG的动力“混合”是混合动力电动汽车动力“混合”的一种形式。3．驱动电动机驱动电动机是混合动力电动汽车的辅助动力源。4．辅助电源用不同的蓄电池和超级电容等作为辅助电源5．混合动力电动汽车的动力混合形式一、概述可以将混合动力电动汽车分为串联式、并联式和混联式三类，三种驱动方式结构图如下图所示。１.根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系分类二、分类(1)串联式混合动力电动汽车指车辆的驱动力只来源于电动机。特点是发动机带动发电机发电，其电能通过传输线路及控制器直接输送到电动机，由电动机产生驱动力矩驱动汽车。(2)并联式混合动力电动汽车车辆的驱动力由电动机和发动机同时或单独供给的混合动力汽车。特点是可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。(3)混联式混合动力电动汽车发动机输出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电，发电机输出的电能输送给电动机或电池，电动机产生的驱动转矩通过动力合成装置传送给驱动桥。三、能量管理控制整车能量管理控制系统储能单元能量管理单元混合动力系统中央控制单元整车能量控制系统如同混合动力电动汽车的大脑，指挥各个子系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾行驶车辆的平顺性。

能量管理策略的目标，就是使燃油能量转换效率尽可能高，整车能量控制必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此外，能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗.

能量管理是混合动力电动汽车的核心，其功能在于，当满足汽车基本技术性能（动力性、平顺性等）、成本等要求的前提下，根据各部件特性及汽车的行驶工况，实现能量在能源转换（发动机、电动机、储能装置、功率变换装置、动力传递装置、发电机等）之间的最佳线路流动，使整车的能源利用率达到最优，提高整车的燃油经济性。混合动力电动汽车的能量转换装置包括发电装置（发动机/发电机）、动力电池、功率变换装置、动力传递装置、充放电装置等。能量传统路线通常有四类：由发电装置到车轮；由动力电池到车轮；由发电装置到能量储存装置，再到车轮；由车轮到能量储存装置（能量回收）。四、混合动力电动车实例最具代表的车型是丰田公司生产的普锐斯。丰田Prius的结构原理Prius整车动力部件布置图

第二代丰田普锐斯搭载的混联式混合动力系统，如图8—6所示，集合了各式混合动力系统的优势、发动机和发电机可根据行驶状况共同驱动或分开单独使用；停驶时自动停止发动机，减少能量浪费；更有效地控制发动机和电动机，加速反应快捷而顺畅。图8—6普锐斯混联混和动力系统普锐斯工作原理图8．8Prius汽车的动作原理本章课程结束同学们再见！

第九章

其他新能源汽车主要内容9．1气体代用燃料汽车9．2液体代用燃料汽车9．3太阳能汽车9．4空气动力汽车

汽车传统燃料通常指的是汽油和柴油，其实天然气、煤气等气体燃料很早就已经在汽车中作为燃料使用了，目前使用的气体燃料主要包括天然气、石油气和氢气等。气体燃料汽车又叫燃气汽车是指装备有天然气、煤气或石油气、氢气等为燃料的发动机的汽车。9．1气体代用燃料汽车9．1．1天然气汽车天然气汽车是以天然气作为燃料的汽车。按照天然气的化学成分和形态，可分为压缩天然气（CNG）汽车、液化天然气（LNG）汽车和液化石油气（LPG）汽车三种。目前推广应用的比较广泛的是CNG汽车与LPG汽车，比如应用在出租车和公交车上。按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可分为：专用燃料天然气汽车、两用燃料天然气汽车。9．1．2汽车用天然气压缩天然气（CompressedNaturalGas，CNG）是指压缩到

的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷。液化天然气（LiquidNaturalGas，LNG）是指常压下、温度为

的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气（LNG）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。液化石油气（LiquidPetrolGas，LPG）是一种在常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。9．1．3天然气汽车的类型(一)按储存天然气的压力和形态压缩天然气汽车(CNGV)常压天然气汽车(NNGV)液化天然气汽车(LNGV)吸附天然气汽车(ANGV)(二)按燃料的组成与应用单燃料（CNG）汽车CNG-汽油两用燃料汽车CNG-柴油双燃料汽车(三)按燃料供给的控制方式

机械控制式天然气汽车机电联合控制式天然气汽车电控式天然气汽车（开环和闭环）9．1．4天然气汽车发动机的结构原理1CNG汽车结构控制系统中油气燃料转换开关控制高压电磁阀与汽油电磁阀的流通量，由此调节汽油与天然气的供给比例，从而实现CNG车辆以最佳工况运行。当使用天然气作为燃料时，储气瓶内

的CNG经管道进入过滤器去除杂质后，进入减压器逐步减压到常压后，进入混合器，与来自空气滤清器的空气混合后，再经由化油器通道进入气缸燃料。当使用汽油时，汽油电磁阀打开，汽油通过该阀进入化油器，进而被吸入到汽缸内进行燃烧。CNG汽车动力系统工作原理图天然气汽车实例1CNG汽车实例东风雪铁龙爱丽舍CNG双燃料车（C-Elysee），是国内第一家燃气供给系统采用原厂流水线一体化设计制造非线外改装的CNG双燃料车。爱丽舍CNG双燃料车动力系统布置1CNG汽车实例爱丽舍CNG双燃料车动力系统结构实例图爱丽舍CNG双燃料车采用了组合仪表盘，嵌入油气转换开关，能够方便实现油气切换。组合仪表依照国家标准，为驾驶员提供汽车车速、汽油、CNG等信息。2LPG汽车实例PoloBiFuel双燃料车福特公司LPG清洁型能源Falcon车型9．1．5氢能发动机汽车1.氢能发动机汽车基本结构原理

目前车用氢能主要有两种方案：一种是燃料电池，它是通过氢的离子化转化成电能；一种是氢内燃机，它通过氢的燃烧使化学能转化为机械能。

氢燃料内燃机工作原理和点燃式内燃机相同．只需在结构上对传统内燃机做局部(如供氢系统、喷氢系统等)修改即可。图9—21典型的液氢汽车供氢系统典型车型(1)7系氢发动机轿车(2)H2R氢燃料研究车图9—24H2R氢燃料研究车醇类燃料汽车

一、醇类燃料汽车概述醇燃料------指甲醇(CH3OH)及乙醇（C2H5OH)甲醇

又名（木精)

生产原料：煤、木材、天然石油气、城市垃圾、海藻。各国主要用煤生产乙醇（酒精）乙醇的原料：主要是含糖、含淀粉的农作物，如甜菜、甘蔗、玉米、草杆等。醇类燃料可以和汽油或柴油按一定的比例配制而成混合燃料，也可以直接采用醇类燃料作为发动机的燃料甲醇和乙醇都属有机化合物，是无色透明、易挥发的可燃液体。与汽油相比，热值低、汽化潜热大、抗暴性好、含氧量高等，另外，醇类燃料吸水性强、化学活性高