新能源汽车技术运用高职全套教学课件

新能源汽车技术运用全套可编辑PPT课件全课导航认识新能源汽车纯电动汽车关键技术混合动力电动汽车关键技术燃料电池电动汽车关键技术项目一项目二项目三项目四项目一认识新能源汽车目录认识纯电动汽车认识混合动力电动汽车认识燃料电池电动汽车任务1.1任务1.2任务1.3CONTENTS项目导读在绿色发展和可持续发展理念的引领下，新能源汽车产业的发展可谓正当其时。为了保护环境，降低能源消耗，大力发展新能源汽车势在必行。虽然目前新能源汽车在技术方面和使用过程中还存在着一些问题，但其发展前景一片大好，未来必将成为汽车市场的主力军。本项目主要从纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车三方面介绍新能源汽车，为后续任务的学习奠定基础。学习目标知识目标

1.了解新能源汽车的定义、分类、发展背景和发展趋势。

2.熟悉纯电动汽车的技术要求、基本结构和特点。

3.熟悉混合动力电动汽车的分类、基本结构和特点。

4.熟悉燃料电池的性能指标、基本结构和分类。

5.掌握燃料电池的工作原理。6.熟悉燃料电池电动汽车的基本结构和特点。技能目标1.能正确识别纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电

池电动汽车的基本结构。2.能正确分析燃料电池的工作原理。素质目标1.培养科学严谨、精益求精的工匠精神。2.养成严肃认真、一丝不苟的工作作风。认识新能源汽车任务1.1认识纯电动汽车任务引入新能源汽车概述任务工单——认识纯电动汽车纯电动汽车的特点纯电动汽车的技术要求纯电动汽车的基本结构任务引入随着储能和电力驱动技术的突破，动力蓄电池容量和循环寿命显著提高，再辅以充电基础设施的不断完善，纯电动汽车的发展必将越来越好。点击进入正文任务引入纯电动汽车顾名思义就是纯粹靠电能驱动的车辆，它不需要汽油、柴油等其他能量源，使用成本是目前新能源汽车中最低的。纯电动汽车具有结构简单、维修方便、零排放、无污染等特点，符合当今时代环保的要求。点击进入正文任务引入纯电动汽车在传统燃油汽车的基础上取消了发动机系统，同时增加了动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、充电系统、制动能量回收系统、安全保护系统等电动化系统。点击进入正文任务引入本任务要求学生从新能源汽车的定义、分类和发展，以及纯电动汽车的技术要求、基本结构和特点等方面认识纯电动汽车，知识与技能要求如下表所示。知识与技能要求任务内容认识纯电动汽车学习程度识记理解应用学习任务新能源汽车的定义、分类和发展●纯电动汽车的技术要求●纯电动汽车的基本结构●纯电动汽车的特点●实训任务认识纯电动汽车的基本结构●自我勉励任务工单——认识纯电动汽车1．任务描述学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，在实训车辆或整车实训平台上认识纯电动汽车的基本结构。2．工具和器材准备各小组查阅相关资料，制订工作规划，并将实训过程中所需的工具和器材填入表中。工具和器材清单序号名称型号与规格单位数量备注3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．任务实施各小组按照最终实施方案，系统地认识纯电动汽车，并将实施内容及完成情况填入表中，同时对本次任务实施进行总结。实施内容及完成情况班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结任务工单——认识纯电动汽车1.1.1新能源汽车概述新能源汽车是相对于传统燃油汽车而言的。根据我国工业和信息化部发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》（2017年1月6日公布，2020年8月19日修订），新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。1．新能源汽车的定义纯电动汽车（batteryelectricvehicle,BEV）混合动力电动汽车（hybridelectricvehicle,HEV)燃料电池电动汽车（fuelcellelectricvehicle,FCEV）新能源汽车分类各类电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分通过驱动电机驱动，从而实现汽车尾气零排放或低排放。1.1.1新能源汽车概述2．新能源汽车的分类1.1.1新能源汽车概述纯电动汽车是指驱动能量完全由电能提供，由驱动电机驱动的汽车。驱动电机所用电能来源于车载可充电储能系统（动力蓄电池）或其他能量储存装置。如图所示为比亚迪汉EV纯电动汽车。比亚迪汉EV纯电动汽车1）纯电动汽车2．新能源汽车的分类1.1.1新能源汽车概述混合动力电动汽车是指能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车。（1）可消耗的燃料。（2）可再充电能/能量储存装置。2）混合动力电动汽车2．新能源汽车的分类串联式并联式混联式按照动力系统结构形式的不同混合动力电动汽车可外接充电式不可外接充电式按照外接充电能力的不同混合动力电动汽车1.1.1新能源汽车概述其中插电式混合动力电动汽车（plug-inhybridelectricvehicle,PHEV）就属于可外接充电式混合动力电动汽车。如图所示为比亚迪宋ProDM-i混合动力电动汽车，该车因采用了比亚迪DM-i超级混动技术，性能表现十分亮眼。2）混合动力电动汽车2．新能源汽车的分类比亚迪宋ProDM-i混合动力电动汽车1.1.1新能源汽车概述2）混合动力电动汽车2．新能源汽车的分类在我国，不可外接充电式（非插电式）混合动力电动汽车未被列入新能源汽车行列，故此类汽车不属于本书所介绍的新能源汽车范畴。小贴士1.1.1新能源汽车概述燃料电池电动汽车是指以燃料电池系统为单一动力源，或者以燃料电池系统与车载可充电储能系统为混合动力源的汽车。因此，燃料电池电动汽车可分为纯燃料电池电动汽车和混合燃料电池电动汽车两种。燃料电池电动汽车一般是在燃料电池系统中，使氢气和空气中的氧气在催化剂的作用下经电化学反应产生电能，并以此为主要动力源的汽车。3）燃料电池电动汽车2．新能源汽车的分类1.1.1新能源汽车概述目前，石油短缺、环境污染、气候变暖等问题已成为世界各国面临的共同挑战，汽车产业由传统燃油汽车向新能源汽车转型已是大势所趋。近年来，我国大力调整能源结构，推进环境治理工作。在节能减排方面，我国承诺于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和（简称“双碳”目标），从碳达峰到碳中和的时间远远短于发达国家所用的时间，这就需要我们做出巨大的努力。1）新能源汽车的发展背景3．新能源汽车的发展

点击此处播放微课我国纯电动汽车发展现状1.1.1新能源汽车概述进入二十一世纪后，我国汽车产业开始高速发展，现已成为世界第一汽车生产和销售大国。在新能源汽车方面，通过自主研发，我国已经开发出纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车等各类整车产品，形成了多品种、全系列的各类整车和零部件生产及配套体系，产业集中度不断提高，产品技术水平明显提升。目前，我国已基本掌握了新能源汽车整车设计、系统集成等关键技术及部分关键零部件的核心技术，新能源汽车技术达到世界先进水平，市场份额、整车产品关键性能指标均处于世界领先地位。2）新能源汽车的发展趋势3．新能源汽车的发展1.1.1新能源汽车概述未来10～15年，我国将全面掌握高比能、高安全动力蓄电池，高效率驱动电机系统，先进电控系统，全新整车平台，以及高性能、长寿命燃料电池等新能源汽车关键装备的生产技术，并达到世界先进水平。纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车是我国已经进行产业化推广的两类重要产品，未来10～15年将助力新能源汽车逐渐成为主流汽车产品。2）新能源汽车的发展趋势3．新能源汽车的发展1.1.1新能源汽车概述燃料电池电动汽车是全球汽车动力系统转型升级的一个重要发展方向，也是我国新能源汽车发展战略的重要组成部分。燃料电池堆及关键材料、车用燃料电池系统、整车集成，以及氢气的生产、运输、储存和加注相关基础设施等是未来燃料电池电动汽车技术的重要发展方向。在未来10～15年，新能源汽车将逐渐成为汽车产业的主流产品，汽车产业将基本实现电动化转型。预计到2025年，新能源汽车销量占汽车总销量的20%左右，燃料电池电动汽车保有量达到10万辆左右；到2030年，新能源汽车销量占汽车总销量的40%左右；到2035年，新能源汽车将成为主流，其销量占汽车总销量50%以上，燃料电池电动汽车保有量达到100万辆左右。2）新能源汽车的发展趋势3．新能源汽车的发展1.1.2纯电动汽车的技术要求按照用途的不同，纯电动汽车可分为纯电动乘用车、纯电动货车等类型，下面以纯电动乘用车为例，说明纯电动汽车的技术要求。国家标准GB/T28382—2012《纯电动乘用车技术条件》规定了座位数在5座及以下的纯电动乘用车的技术要求。技术要求质量分配要求安全要求动力性能要求低温启动性能要求续驶里程要求可靠性要求车辆上安装的动力蓄电池的要求1.1.2纯电动汽车的技术要求车辆的驱动电机及动力蓄电池系统应合理布置，使质量分布均衡。车辆的动力蓄电池总质量与整车整备质量的比值不宜大于30%。1．质量分配要求1.1.2纯电动汽车的技术要求2．安全要求车辆的特殊安全、制动性能、乘员保护等应符合以下规定。（1）国家标准GB18384—2020《电动汽车安全要求》对纯电动汽车特殊安全的规定。该标准在人员触电防护、功能安全防护、动力蓄电池、车辆碰撞防护、车辆阻燃防护、车辆充电接口、车辆报警和提示、车辆事件数据记录和电磁兼容方面均做出了要求。（2）国家标准GB21670—2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》对制动性能的规定。（3）国家标准GB11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》和GB20071—2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》对乘员保护的规定。（4）设计人员在设计车辆时应考虑车辆启动、车速低于20km/h时，车辆能够给车外人员发出适当的提示性声响。

点击此处播放微课新能源汽车碰撞试验1.1.2纯电动汽车的技术要求电气元件或电路的电压等级国家标准GB18384根据最大工作电压的不同，将电气元件或电路的电压等级分成了A、B两级，如表所示。知识链接电压等级最大工作电压

U/V直流交流（有效值）A0<U

≤600<U≤30B60<U≤150030<U≤10001.1.2纯电动汽车的技术要求3．动力性能要求车辆的动力性能应满足以下要求。（1）30min最高车速。按照国家标准GB/T18385—2005《电动汽车动力性能试验方法》规定的试验方法，车辆能够持续行驶30min以上的最高平均车速应不低于80km/h。1.1.2纯电动汽车的技术要求3．动力性能要求最高车速包括1km最高车速和30min最高车速两种。其中，1km最高车速是指车辆能够往返各持续行驶1km以上距离的最高平均车速；30min最高车速是指车辆能够持续行驶30min以上的最高平均车速。国家标准GB/T28382仅规定了30min最高车速的技术要求。小贴士1.1.2纯电动汽车的技术要求3．动力性能要求车辆的动力性能应满足以下要求。（2）加速性能。按照国家标准GB/T18385规定的试验方法，车辆从0km/h到50km/h所用的加速时间应不超过10s，从50km/h到80km/h所用的加速时间应不超过15s。（3）爬坡性能。按照国家标准GB/T18385规定的试验方法，车辆通过4%坡度的爬坡车速应不低于60km/h，通过12%坡度的爬坡车速应不低于30km/h，车辆最大爬坡度应不低于20%。其中，爬坡车速是指车辆在给定坡度的坡道上能够持续爬坡行驶1km以上的最高平均车速。4．低温启动性能要求车辆在−20℃（±2℃）的试验环境温度下，浸车8h后，应能正常启动、行驶。1.1.2纯电动汽车的技术要求5．续驶里程要求续驶里程是指车辆在动力蓄电池充满电的情况下，按照规定的行驶工况所能行驶的最大距离。按照国家标准GB/T18386.1—2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车》规定的试验方法，车辆的工况法续驶里程应大于80km。6．可靠性要求车辆的可靠性应满足以下要求。（1）里程分配。可靠性行驶试验的总里程为15000km，其中强化坏路2000km，平坦公路6000km，高速公路2000km，工况行驶5000km。动力性能试验里程及各试验间的行驶里程等可计入可靠性行驶试验里程。1.1.2纯电动汽车的技术要求6．可靠性要求混合动力电动汽车的可靠性行驶试验应按照国家标准GB/T19750—2005《混合动力电动汽车定型试验规程》规定的方法进行。该标准规定了混合动力电动汽车新产品设计定型试验的实施条件、试验项目、试验方法、判定依据和试验报告的内容，并附有耐久工况试验说明。混合动力电动汽车的可靠性行驶试验应在国家授权的试验场地内进行。小贴士1.1.2纯电动汽车的技术要求6．可靠性要求（2）故障。在整个可靠性行驶试验的过程中，整车控制器（vehiclecontrolunit,VCU，见图）、总线系统、动力蓄电池系统、驱动电机系统、充电系统等不应出现危及人身安全、引起主要总成报废、对周围环境造成严重危害的故障（致命故障）；也不应出现影响行车安全、引起主要零部件和总成严重损坏，或者用易损备件和随车工具不能在短时间内排除的故障（严重故障）。其他系统和零部件参照相关标准的要求。VCU1.1.2纯电动汽车的技术要求6．可靠性要求（3）车辆维护。车辆的正常维护应按照车辆制造厂商的规定；整个可靠性行驶试验期间，不应更换动力系统的关键零部件，如驱动电机及电机控制器（motorcontrolunit,MCU）、动力蓄电池及电池管理系统（batterymanagementsystem,BMS）、充电系统等。（4）性能复试。可靠性行驶试验结束后，应进行30min最高车速、续驶里程复试。30min最高车速的复测值应不低于初始测试值的80%，且应不低于70km/h；工况法续驶里程的复测值应不低于初始测试值的80%，且应不低于70km。1.1.2纯电动汽车的技术要求7．车辆上安装的动力蓄电池的要求车辆上安装的动力蓄电池应满足以下要求。01一般要求动力蓄电池根据其类型，应符合行业标准QC/T742—2006《电动汽车用铅酸蓄电池》、QC/T743—2006《电动汽车用锂离子蓄电池》或QC/T744—2006《电动汽车用金属氢化物镍蓄电池》的要求。02低温容量动力蓄电池在环境温度为−20℃时的容量与常温下的容量之比，应不小于70%。根据动力蓄电池的类型，试验方法应符合上述三个行业标准中相应的条款。1.1.3纯电动汽车的基本结构纯电动汽车主要由动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、辅助系统等组成。1．动力蓄电池系统动力蓄电池系统是纯电动汽车的动力源，用于储存和提供电能。动力蓄电池系统主要由动力蓄电池箱、动力蓄电池、BMS、辅助元器件等组成，如图所示。动力蓄电池系统的组成BMS动力蓄电池箱动力蓄电池辅助元器件1．动力蓄电池系统（1）动力蓄电池箱：用于支撑、固定和保护动力蓄电池系统，主要由上盖、下托盘、正负极引出插孔、采集线接口、维修开关等组成。（2）动力蓄电池：用于储存和提供电能，通常先由多个电池单体串/并联组成电池模块，再由多个电池模块串联组成电池包。1.1.3纯电动汽车的基本结构动力蓄电池系统的组成动力蓄电池箱动力蓄电池1．动力蓄电池系统（3）BMS：主要用于检测电池单体的电压、电流及动力蓄电池的总电压、总电流、温度等状态信息，并控制动力蓄电池充放电，以防止动力蓄电池过充电和过放电。（4）辅助元器件：主要包括继电器、预充电阻、熔断器、电流传感器、温度传感器、动力蓄电池内部线缆和高/低压线束连接器等。1.1.3纯电动汽车的基本结构动力蓄电池系统的组成BMS辅助元器件我国的新能源汽车技术，特别是动力蓄电池技术，在国际上具有较强的技术优势，特斯拉、奔驰、宝马等国际知名汽车企业都在采购我国的动力蓄电池。在动力蓄电池技术方面，宁德时代、比亚迪两大企业都具有国际领先优势。以比亚迪的刀片电池技术为例，它将刀片电池做得很薄很长，制造工艺难度很高，在世界范围内都具有独创性。国货之光1.1.3纯电动汽车的基本结构2．驱动电机系统驱动电机系统的主要组成部分如下：1.1.3纯电动汽车的基本结构驱动电机系统驱动电机电机控制系统MCU冷却系统减速器总成2．驱动电机系统（1）驱动电机用于将动力蓄电池系统输送来的电能转换为机械能，如图所示。1.1.3纯电动汽车的基本结构驱动电机2．驱动电机系统（2）MCU对驱动电机进行启动、加减速、制动等运行状态的控制，并实时进行状态和故障监测，以保障驱动电机系统安全可靠地运行。（3）驱动电机及MCU在运行时会产生大量热能，冷却系统用于将这部分热能传递至外界，使驱动电机及MCU工作在一个温度相对稳定的环境中。（4）减速器总成是驱动电机的传动装置，用于将驱动电机的机械能传递至车轮，使车辆达到相应的车速。1.1.3纯电动汽车的基本结构3．整车控制系统整车控制系统是纯电动汽车的“大脑”，负责整车信息的采集、处理和传递，并对纯电动汽车的基本性能进行综合控制。1.1.3纯电动汽车的基本结构整车控制系统的基本结构3．整车控制系统如图所示为整车控制系统的基本结构。整车控制系统主要由VCU及相关控制线路组成，可分为如下三部分。1.1.3纯电动汽车的基本结构整车控制系统的基本结构整车控制系统（1）低压电控系统（2）高压电控系统（3）整车网络管理系统3．整车控制系统1.1.3纯电动汽车的基本结构（1）低压电控系统：用于控制低压设备和电路，如低压蓄电池的充电控制，车灯、刮水器等低压设备的电源控制，VCU和高压系统各控制电路的电源控制。（2）高压电控系统：用于控制高压设备，如动力蓄电池、驱动电机、电动压缩机、DC/DC变换器（以下简称DC/DC）等。高压电控系统可根据车辆行驶的功率需求，实现从动力蓄电池到驱动电机的能量转换与传输控制。（3）整车网络管理系统：用于VCU与电机控制系统、BMS、车身控制系统、信息显示系统等子系统之间的通信与管理。VCU一般通过CAN总线与各子系统进行通信。整车控制系统的基本结构4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构辅助系统的组成部分如下：辅助系统充电系统交流充电（慢充）系统直流充电（快充）系统制动能量回收系统安全保护系统4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构1）充电系统目前，充电系统主要采用传导充电系统，一般可分为交流充电（慢充）系统和直流充电（快充）系统两部分。（1）交流充电系统。交流充电系统是纯电动汽车的常规充电系统，它使用的是民用220V单相交流电源（家用电源或交流充电桩），通过车载充电机（on-boardcharger,OBC）进行整流变换，将220V单相交流电转换为高压直流电，然后为动力蓄电池充电。交流充电系统交流供电设备交流充电接口高压充电线束OBC高压配电盒4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构1）充电系统（1）交流充电系统。①交流供电设备：一般由交流充电桩和充电连接装置组成，也可以是家用电源。②交流充电接口（见图）：用于连接交流供电设备和车内的高压充电线束。③高压充电线束：用于连接交流充电接口与OBC，将交流充电桩输入的220V单相交流电输送至OBC。交流充电接口4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构1）充电系统（1）交流充电系统。OBC④OBC（见图）：用于将220V单相交流电转换为动力蓄电池所需的高压直流电。OBC通过CAN总线与BMS通信，获取动力蓄电池系统的参数及充电前和充电过程中动力蓄电池和电池单体的实时数据，以判断动力蓄电池的状态是否正常；通过CAN总线与VCU通信，上传OBC的工作状态、工作参数和故障信息，接收启动充电、停止充电等控制命令。4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构⑤高压配电盒（见图）：用于整车的高压配电管理，可分别对各电能输出线路进行控制，并具有过电流保护、过电压保护、高温保护等功能。高压配电盒内部一般包含正温度系数（positivetemperaturecoefficient,PTC）控制器，以及OBC、DC/DC、电动压缩机、PTC加热器等高压设备相关电路的熔断器。高压配电盒通过CAN总线与VCU通信，可实时与其交换数据。高压配电盒1）充电系统（1）交流充电系统。4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构1）充电系统（2）直流充电系统直流充电系统一般使用工业380V三相交流电作为电源，将电源提供的交流电变成高压、大电流的直流电，然后直接为动力蓄电池充电。直流充电系统直流供电设备直流充电接口高压充电线束高压配电盒4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构①直流供电设备：由直流充电桩和充电连接装置组成，可将380V三相交流电转换为动力蓄电池所需的高压直流电。②直流充电接口（见图）：用于连接直流供电设备和车内的高压充电线束。③高压充电线束：用于连接直流充电接口和高压配电盒，将直流充电桩输入的高压直流电输送至高压配电盒。④高压配电盒：将高压直流电输送给动力蓄电池，同时对动力蓄电池的电源输出及分配进行管理，实现对各支路电气设备的保护。直流充电接口（a）（b）1）充电系统（2）直流充电系统4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构2）制动能量回收系统制动能量回收系统就是把纯电动汽车不需要的或有害的惯性运动所产生的机械能转换为电能，并回馈至动力蓄电池，同时产生制动力矩，使车辆迅速减速的系统。制动能量回收系统又称再生制动系统，它可在车辆滑行、减速或下坡时，将车辆行驶过程中的机械能转换为电能，储存在动力蓄电池或其他车载储能装置中。制动能量回收对提高纯电动汽车的能量利用率具有重要意义。有关研究表明，在存在较频繁的制动与启动的城市工况运行条件下，有效地进行制动能量回收，大约可降低纯电动汽车15%的能量消耗，可使纯电动汽车的续驶里程增加10%～30%。4．辅助系统1.1.3纯电动汽车的基本结构3）安全保护系统纯电动汽车上有大量高压设备，因此必须设置安全保护系统，以确保驾乘人员和维修人员的安全。纯电动汽车常用的安全保护系统有高压防护系统和充电保护系统等。此外，纯电动汽车必须配备故障自诊断系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时，自动控制高压系统断电，以防止发生事故。1．优点1.1.4纯电动汽车的特点（1）零排放、无污染。纯电动汽车的动力来源主要是动力蓄电池，使用的是电能，因此在行驶过程中不排放废气，对环境无污染。（2）低噪声。纯电动汽车无发动机，而且其驱动电机的噪声也比发动机的小很多，甚至可以忽略不计，因此运行过程中振动小、噪声低。（3）能量转换效率高。纯电动汽车的使用成本低，可以回收制动、下坡和减速过程中的能量，从而提高能量的利用效率。（4）结构简单、维修方便。纯电动汽车较传统燃油汽车结构简单，传动部件少，维修、保养工作量小。（5）节能。纯电动汽车的应用可以有效降低对石油资源的依赖，减少石油的消耗。2．缺点1.1.4纯电动汽车的特点（1）续驶里程短。由于动力蓄电池的寿命短、储能小，其技术还不完善，而且还受环境因素的影响，因此续驶里程短。（2）成本高。动力蓄电池价格昂贵，制造成本高，一旦出现故障，需要维修和更换的成本也很高。（3）安全性较差。动力蓄电池的安全性较差，有待进一步提高。（4）充电时间长。通常，纯电动汽车直流充电时间约为30min，交流充电时间约为7h。虽然直流充电时间相对较短，但是频繁的直流充电会影响动力蓄电池的使用寿命。（5）基础设施不完善。由于充电桩等基础设施较少，使用纯电动汽车远没有使用传统燃油汽车方便。砥节砺行发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。2020年10月20日，国务院办公厅发布了《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》。《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》的总体思路：坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，以深化供给侧结构性改革为主线，坚持电动化、网联化、智能化发展方向，深入实施发展新能源汽车国家战略，以融合创新为重点，突破关键核心技术，提升产业基础能力，构建新型产业生态，完善基础设施体系，优化产业发展环境，推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出，深化“三纵三横”研发布局，强化整车集成技术创新，提升产业基础能力。砥节砺行首先，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）电动汽车、燃料电池电动汽车为“三纵”，布局整车技术创新链。研发新一代模块化高性能整车平台，攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术，突破整车智能能量管理控制、轻量化、低摩阻等共性节能技术，提升电池管理、充电连接、结构设计等安全技术水平，提高新能源汽车整车综合性能。其次，以动力蓄电池与BMS、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”，构建关键零部件技术供给体系。开展先进模块化动力蓄电池与燃料电池系统技术攻关，探索新一代车用驱动电机系统解决方案，加强智能网联汽车关键零部件及系统开发，突破计算和控制基础平台技术、燃料电池电动汽车应用支撑技术等瓶颈，提升基础关键技术、先进基础工艺、基础核心零部件、关键基础材料等研发能力。课堂小结新能源汽车概述纯电动汽车的技术要求纯电动汽车的基本结构纯电动汽车的特点认识纯电动汽车任务1.2认识混合动力电动汽车任务引入混合动力电动汽车的分类任务工单——认识混合动力电动汽车混合动力电动汽车的基本结构混合动力电动汽车的特点任务引入混合动力电动汽车是由发动机或电动机驱动的车辆，它可以在纯电驱动模式、纯发动机驱动模式或混合驱动模式下行驶，其原理与双人自行车的原理（两人可以同时发力，也可以各自发力）类似。混合动力电动汽车的结构较传统燃油汽车的更为复杂。制造成本相对较高，但具有续驶里程长和动力性能高等特点。点击进入正文任务引入混合动力电动汽车可以从两种或两种以上的能量储存器或能量转换器中获取动力。这几种动力源在不同的车辆行驶状态（如起步、加速、减速、制动等）下分别工作或同时工作，通过自动控制形成最佳组合，以减少燃油消耗和尾气排放，从而达到节能环保的目的。点击进入正文任务引入本任务要求学生从混合动力电动汽车的分类、基本结构和特点等方面认识混合动力电动汽车，知识与技能要求如下表所示。知识与技能要求任务内容认识纯电动汽车学习程度识记理解应用学习任务混合动力电动汽车的分类●混合动力电动汽车的基本结构●混合动力电动汽车的特点●实训任务认识混合动力电动汽车的基本结构●自我勉励任务工单——认识混合动力电动汽车1．任务描述学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，在实训车辆或整车实训平台上认识混合动力电动汽车的基本结构。2．工具和器材准备各小组查阅相关资料，制订工作规划，并将实训过程中所需的工具和器材填入表中。工具和器材清单序号名称型号与规格单位数量备注3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．任务实施各小组按照最终实施方案，系统地认识混合动力电动汽车，并将实施内容及完成情况填入表中，同时对本次任务实施进行总结。任务工单——认识混合动力电动汽车实施内容及完成情况班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结1.2.1混合动力电动汽车的分类混合动力电动汽车可以按照动力系统的结构形式、混合度或外接充电能力进行分类。1．按照动力系统结构形式分类混合动力电动汽车串联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车混联式混合动力电动汽车1.2.1混合动力电动汽车的分类1．按照动力系统结构形式分类（1）串联式混合动力电动汽车是指车辆行驶所需的动力只来源于驱动电机的混合动力电动汽车。它利用发动机拖动发电机发电，电能通过MCU输送给驱动电机，再由驱动电机驱动车辆行驶。另外，动力蓄电池也可以单独向驱动电机提供电能以驱动车辆行驶。这种动力系统在城市公交上应用的比较多，而在轿车上很少使用。（2）并联式混合动力电动汽车是指车辆行驶所需的动力由驱动电机和发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。它有两套驱动系统：燃油驱动系统和电驱动系统。两套驱动系统既可以单独驱动车辆，又可以同时驱动车辆。并联式混合动力电动汽车适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂工况。1.2.1混合动力电动汽车的分类（3）混联式混合动力电动汽车是指同时具备串联式和并联式两种动力系统结构形式的混合动力电动汽车。它的特点在于燃油驱动系统和电驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构通过齿轮系或行星齿轮机构结合在一起，从而综合调节发动机与驱动电机之间的转速关系。与并联式混合动力电动汽车相比，混联式混合动力电动汽车可以更加灵活地根据工况来调节发动机和驱动电机的输出功率。它既可以在串联模式下工作，又可以在并联模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式的特点。在车辆启动和低速行驶时只靠驱动电机驱动车辆行驶，在高速行驶时由发动机和驱动电机共同分担动力。这种混合动力电动汽车结构复杂，成本较高。1．按照动力系统结构形式分类1.2.1混合动力电动汽车的分类2．按照混合度分类混合动力电动汽车微混合型混合动力电动汽车轻度混合型混合动力电动汽车重度混合（强混合）型混合动力电动汽车1.2.1混合动力电动汽车的分类2．按照混合度分类（1）微混合型混合动力电动汽车是一种以发动机为主要动力源，驱动电机作为辅助动力源，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。一般情况下，驱动电机的峰值功率与总功率的比值小于10%。仅具有停车怠速停机功能的混合动力电动汽车也是微混合型混合动力电动汽车。（2）轻度混合型混合动力电动汽车是一种以发动机为主要动力源，驱动电机作为辅助动力源，在车辆加速或爬坡时，驱动电机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩的混合动力电动汽车。一般情况下，驱动电机的峰值功率与总功率的比值大于10%。轻度混合型混合动力电动汽车在传统燃油汽车的基础上增加了怠速起停、加速助力、制动能量回收和行驶充电等功能，在城市循环工况下节油率可达20%～30%，目前技术比较成熟，应用广泛。1.2.1混合动力电动汽车的分类2．按照混合度分类（3）重度混合型混合动力电动汽车是一种以发动机和（或）驱动电机为动力源，且驱动电机可以独立驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。一般情况下，驱动电机的峰值功率与总功率的比值大于30%。与轻度混合型混合动力电动汽车不同的是，重度混合型混合动力电动汽车电驱动系统的功率强大，完全可以满足车辆在起步和低速行驶时的动力要求。因此，重度混合型混合动力电动汽车无论是在起步还是在低速行驶状态下都不需要启动发动机，仅用驱动电机就可以胜任，在低速状态下可视其为一款纯电动汽车。重度混合型混合动力电动汽车一般采用200V以上的高压驱动电机，混合度一般大于30%，甚至可以达到50%。技术的发展将使得重度混合型混合动力电动汽车逐渐成为混合动力电动汽车的主要发展方向。知识链接1.2.1混合动力电动汽车的分类2．按照混合度分类1.2.1混合动力电动汽车的分类3．按照外接充电能力分类按照外接充电能力的不同，混合动力电动汽车可分为以下两种：混合动力电动汽车可外接充电式混合动力电动汽车不可外接充电式混合动力电动汽车1.2.1混合动力电动汽车的分类3．按照外接充电能力分类（1）可外接充电式混合动力电动汽车是一种在正常使用情况下可从非车载装置中获取电能的混合动力电动汽车。目前，较常见的插电式混合动力电动汽车就属于此类型。插电式混合动力电动汽车可以使用纯电驱动模式驱动车辆行驶，且纯电续航能力较强；当电能不足时，还可以使用混合驱动模式驱动车辆行驶。（2）不可外接充电式混合动力电动汽车是一种在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。1.2.1混合动力电动汽车的分类3．按照外接充电能力分类混合动力电动汽车还可以按照行驶模式的不同进行分类，可分为有手动选择功能的混合动力电动汽车和无手动选择功能的混合动力电动汽车两种。其中，有手动选择功能的混合动力电动汽车，车辆的行驶模式包括纯电驱动模式、热机模式和混合动力模式；无手动选择功能的混合动力电动汽车，车辆的行驶模式可根据不同工况自动切换。此外，还有一种增程式电动汽车，它在纯电驱动模式下可以达到其所有的动力性能，当车载可充电储能系统无法满足续驶里程的要求时，会打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长车辆的续驶里程。该车载辅助供电装置与驱动系统之间没有传动轴、传动带等传动连接。知识链接1.2.2混合动力电动汽车的基本结构混合动力电动汽车沿用了传统燃油汽车的大部分传动系统，保留了传统燃油汽车的操纵装置，包括发动机控制装置、加速踏板、制动踏板，以及离合器和变速器的操纵装置等。混合动力电动汽车发动机电动机/发电机驱动电机储能装置电动附件1.2.2混合动力电动汽车的基本结构发动机用于为发电装置（发电机或驱动电机）提供动力，或者用于直接驱动车辆。根据能量来源的不同，发动机可分为汽油机和柴油机两种；根据结构原理的不同，发动机可分为二冲程发动机、四冲程发动机和转子发动机等。在混合动力电动汽车中，较常使用的是四冲程发动机。1．发动机

点击此处播放微课混合动力电动汽车1.2.2混合动力电动汽车的基本结构电动机/发电机主要有以下几方面的作用。（1）在某些混合动力电动汽车上直接参与车辆驱动。（2）在车辆加速或爬坡时提供辅助动力。（3）在车辆制动时进行制动能量回收。2．电动机/发电机驱动电机用于纯电驱动、混合驱动和制动能量回收，目前较常使用的是永磁同步电机。3．驱动电机储能装置是混合动力电动汽车的电能存储单元。储能装置既可以是各种动力蓄电池、燃料电池，又可以是多种储能元件的复合。4．储能装置1.2.2混合动力电动汽车的基本结构电动附件包括制动系统、电动助力转向系统等。这些系统接收驾驶员的操纵控制信号，并通过中控计算机的中央控制器和各控制模块向驱动系统中的发动机、驱动电机、离合器、变速器等发出控制指令，以获得不同的驱动模式。同时，相应的传感器负责为控制系统提供反馈信号，以确认控制指令得到执行。5．电动附件1.2.3混合动力电动汽车的特点混合动力电动汽车将发动机、驱动电机和动力蓄电池等组合在一起，并对它们进行良好匹配及优化，兼具了纯电动汽车和传统燃油汽车的优点。混合动力电动汽车的优点与纯电动汽车相比（1）减小了电池模块的数量，即减小了整车的质量，降低了整车的制造成本。（2）延续了传统燃油汽车成熟的驱动与控制技术，适合量产，从而降低了制造成本。（3）车辆的续驶里程和动力性能可达到传统燃油汽车的水平。1.2.3混合动力电动汽车的特点混合动力电动汽车将发动机、驱动电机和动力蓄电池等组合在一起，并对它们进行良好匹配及优化，兼具了纯电动汽车和传统燃油汽车的优点。混合动力电动汽车的优点与传统燃油汽车相比（1）可使发动机在最佳效率区稳定运行，避免或减少了发动机在变工况下的不良运行。（2）可实现纯电驱动。（3）可实现制动能量回收，进一步降低车辆的能耗和污染物排放。（4）可满足日益严格的环保法规要求。1.2.3混合动力电动汽车的特点混合动力电动汽车由于兼具纯电动汽车与传统燃油汽车的优点，可以实现续驶里程长、节能环保的双重目标，因此具有很好的市场发展前景。近年来，各大汽车企业不断投入研发力量，使得混动技术有了飞速发展。大力发展混合动力电动汽车，不仅是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措，还是贯彻新发展理念、推动经济高质量发展的必然选择。大道至简课堂小结混合动力电动汽车的分类混合动力电动汽车的基本结构混合动力电动汽车的特点认识混合动力电动汽车任务引入燃料电池概述任务工单——认识燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的特点任务1.3认识燃料电池电动汽车任务引入燃料电池是通过氢气和氧气的电化学反应产生电能的能量转换装置。燃料电池电动汽车是以燃料电池作为唯一动力源或主动力源的车辆。目前，燃料电池电动汽车一般采用质子交换膜燃料电池。点击进入正文任务引入燃料电池电动汽车与纯电动汽车的结构基本类似，只是多了燃料电池系统和高压储氢罐。燃料电池电动汽车具有能量转换效率高、续驶里程长、使用寿命长、无污染等特点。点击进入正文任务引入本任务要求学生从燃料电池的性能指标、基本结构、工作原理和分类，以及燃料电池电动汽车的基本结构和特点等方面认识燃料电池电动汽车，知识与技能要求如下表所示。知识与技能要求任务内容认识纯电动汽车学习程度识记理解应用学习任务燃料电池的性能指标、基本结构、工作原理和分类●燃料电池电动汽车的基本结构●燃料电池电动汽车的特点●实训任务分析燃料电池的工作原理●认识燃料电池和燃料电池电动汽车的基本结构●自我勉励任务工单——认识混合动力电动汽车1．任务描述学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，在实训车辆或整车实训平台上认识燃料电池和燃料电池电动汽车的基本结构，分析燃料电池的工作原理。2．工具和器材准备各小组查阅相关资料，制订工作规划，并将实训过程中所需的工具和器材填入表中。工具和器材清单序号名称型号与规格单位数量备注3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．任务实施各小组按照最终实施方案，系统地认识燃料电池电动汽车，并将实施内容及完成情况填入表中，同时对本次任务实施进行总结。任务工单——认识混合动力电动汽车实施内容及完成情况班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结1.3.1燃料电池概述燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的能量转换装置。1．燃料电池的性能指标燃料电池的性能指标额定功率额定电压额定电流电流密度功率密度寿命效率1.3.1燃料电池概述（1）额定功率：制造厂商规定的燃料电池堆在特定工况条件下，能够持续工作的功率。（2）额定电压：在特定工况条件下，在额定功率时燃料电池堆的端电压。（3）额定电流：在特定工况条件下，在额定功率时燃料电池堆的电流。（4）电流密度：单位活性（有效）面积上通过的电流强度，单位为A/m2

或A/cm2，是单个燃料电池的关键指标。（5）功率密度：燃料电池单位活性面积上的功率。（6）寿命：燃料电池在一个规定的运行条件下，从首次启动到其电压降至低于规定的最低可接受电压时的时间间隔。（7）效率：设备输出的有用能量流和输入能量流之比，与能源利用率密切相关，是燃料电池的重要指标。1．燃料电池的性能指标1.3.1燃料电池概述燃料电池主要由阴极、阳极、电解质和外部电路组成。燃料电池的工作原理与普通电化学电池的类似，燃料（氢气）在阳极氧化，氧化剂（氧气）在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电流回路，如图所示。2．燃料电池的基本结构和工作原理燃料电池的工作原理1.3.1燃料电池概述不同于普通电化学电池，燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）储存在燃料电池之外，电极本身不包含活性物质，只作为催化转换元件。只要不断地提供燃料和氧化剂，燃料电池就能一直供电，因此可以认为其容量是无限的。

点击此处播放微课混合动力电动汽车2．燃料电池的基本结构和工作原理1.3.1燃料电池概述3．燃料电池的分类燃料电池按照使用电解质种类的不同质子交换膜燃料电池（protonexchangemembranefuelcell,PEMFC）碱性燃料电池（alkalinefuelcell,AFC）磷酸燃料电池（phosphoricacidfuelcell,PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（moltencarbonatefuelcell,MCFC）固体氧化物燃料电池（solidoxidefuelcell,SOFC）直接甲醇燃料电池（directmethanolfuelcell,DMFC）1.3.1燃料电池概述1）质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池采用具有离子交换能力的聚合物（质子交换膜）作为电解质，因此又称聚合物电解质燃料电池（polymerelectrolytefuelcell,PEFC）或固体聚合物燃料电池（solidpolymerfuelcell,SPFC），是目前应用最为广泛的燃料电池。质子交换膜燃料电池主要由质子交换膜、催化剂、电极（阳极与阴极）等组成。质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示。3．燃料电池的分类质子交换膜燃料电池的工作原理1.3.1燃料电池概述1）质子交换膜燃料电池工作时，在阳极，氢气被转换为氢离子并释放出电子，电子通过外部电路回到质子交换膜燃料电池阴极形成电子流；与此同时，氢离子通过质子交换膜燃料电池内部的质子交换膜到达阴极。在阴极，氧气变为氧原子，氧原子得到从阳极传过来的电子变成氧离子，并与氢离子结合生成水。3．燃料电池的分类质子交换膜燃料电池的工作原理1.3.1燃料电池概述3．燃料电池的分类质子交换膜是质子交换膜燃料电池最重要的部件，其性能好坏直接影响质子交换膜燃料电池的性能和寿命。质子交换膜不仅是一种将阳极的燃料与阴极的氧化剂隔开的隔膜材料，还是电解质和电极活性物质（催化剂）的基底，即兼具隔膜和电解质的作用；另外，它还是一种选择透过性膜，只允许氢离子通过。知识链接1.3.1燃料电池概述2）碱性燃料电池碱性燃料电池的基本结构与质子交换膜燃料电池的相似，但其使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质。3）磷酸燃料电池磷酸燃料电池是一种以磷酸水溶液为电解质的酸性燃料电池。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的略高，为150～200℃，但仍需要使用白金催化剂来加速反应。其阳极和阴极上的反应与质子交换膜燃料电池的相同，但由于其工作温度较高，其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的快。3．燃料电池的分类1.3.1燃料电池概述4）熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池是一种主要由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极和金属极板构成的燃料电池，其电解质是熔融碳酸盐。当温度加热到650℃时，碳酸盐会熔化，产生碳酸根离子，从阴极流向阳极，与氢离子结合生成水、二氧化碳和电子，电子通过外部电路返回阴极，从而完成循环放电。5）固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池以离子导电氧化物（固态二氧化锆）为电解质，是一种在中高温条件下工作的全固态电化学装置。固体氧化物燃料电池工作温度高，为800～1000℃。在固体氧化物燃料电池中，当氧离子从阴极移动到阳极时，氧化燃料气体（主要是氢气和一氧化碳的混合物）便在阳极生成电子，电子通过外部电路返回到阴极形成电流，从而完成循环放电。3．燃料电池的分类1.3.1燃料电池概述6）直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池通常以质子交换膜为电解质，直接使用气态或液态形式的甲醇作为燃料，而不需要通过重整器重整甲醇、汽油及天然气等来制氢气。六种燃料电池的主要特征参数如表所示。3．燃料电池的分类六种燃料电池的主要特征参数特征参数质子交换膜燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池直接甲醇燃料电池燃料氢气氢气氢气氢气、一氧化碳氢气、一氧化碳甲醇电解质质子交换膜水溶液或稳定的氢氧化钾基质磷酸水溶液熔融碳酸盐固态二氧化锆质子交换膜工作温度80℃左右60～120℃150～200℃60～650℃800～1000℃80℃左右1.3.1燃料电池概述3．燃料电池的分类六种燃料电池的主要特征参数（续表）特征参数质子交换膜燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池直接甲醇燃料电池氧化剂空气或氧气氧气空气空气空气空气或氧气电极材料CCCNi-MNi-YSZC催化剂PtPt、NiPtNiNiPt寿命100000h10000h15000h13000h7000h100000h效率＞60%60%～70%40%～50%＞60%＞60%＞60%1.3.1燃料电池概述3．燃料电池的分类六种燃料电池的主要特征参数（续表）特征参数质子交换膜燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池直接甲醇燃料电池特性功率密度高，运行灵活，无腐蚀性效率高，有腐蚀性效率低，有腐蚀性效率高，控制复杂，有腐蚀性效率高，工作温度高，有腐蚀性功率密度高，运行灵活，无腐蚀性应用领域航天、军事、汽车、固定式用途航天、军事大客车、中小电厂、固定式用途大型电厂大型电厂、热站、固定式用途航天、军事、汽车、固定式用途1.3.1燃料电池概述3．燃料电池的分类科研工作贵在不断钻研、不断创新，中国科技能有今天的成就正是全国科研工作者不懈努力、不断创新的体现。今后，我们在自己的工作岗位上也要爱岗敬业、钻研创新，充分利用国家为人民提供的良好资源，为实现中华民族伟大复兴贡献力量。大道至简1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的组成如图所示。燃料电池电动汽车的组成1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池系统为燃料电池电动汽车提供主要动力，其主要由燃料电池、供氧系统、排水系统、供氢系统、冷却系统等组成。1．燃料电池系统辅助动力源主要用于燃料电池电动汽车的快速启动，储存制动能量回收系统提供的电能，以及为低压设备供电。辅助动力源通常有锂离子电池、超级电容、飞轮电池等类型。燃料电池电动汽车的设计方案不同，其所采用的辅助动力源也有所不同。燃料电池电动汽车可以从辅助动力源中选择一种与燃料电池组成双电源的混合动力系统，也可采用锂离子电池+超级电容+燃料电池或锂离子电池+飞轮电池+燃料电池的方式组成三电源的混合动力系统。2．辅助动力源1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构辅助动力源的作用主要有以下几点。2．辅助动力源（1）在车辆启动时，由辅助动力源提供电能，使燃料电池启动或驱动车辆起步。（2）在车辆运行过程中，当燃料电池输出的电能大于车辆行驶所需的电能时，辅助动力源可用于储存燃料电池剩余的电能。（3）在车辆加速或爬坡时，辅助动力源可协助供电，以弥补燃料电池输出功率的不足，使驱动电机获得足够的电能，从而产生满足车辆加速或爬坡所需的动力。（4）向车辆的各种电子设备、电器提供工作所需的电能。（5）在车辆制动时，由制动能量回收系统回收多余的制动能量，将其转换为电能并储存至辅助动力源中。1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构2．辅助动力源辅助动力源的作用就像人体四肢上的关节。它虽然不起眼，但总能在关键的地方发挥作用，没有它，燃料电池电动汽车将不能正常运行。这就像平凡生活中、平凡岗位上每个看似平凡的人，他们都有自己的价值，都在自己的位置上发挥着不平凡的作用。大道至简1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构DC/DC（见图）主要用于调节燃料电池的输出电压，由电子控制器控制。燃料电池的电流是单向流动的，电子控制器通过调节DC/DC的输出电压，使燃料电池输出的较低电压上升至驱动电机工作所需的电压。3．DC/DCDC/DC1.3.2燃料电池电动汽车的基本结构驱动电机的作用是将燃料电池所提供的电能转换为电磁转矩，通过传动装置驱动车辆行驶。燃料电池电动汽车用的驱动电机主要有永磁直流电机、三相异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。驱动电机的选型必须结合整车开发目标，并综合考虑各类型驱动电机的特点。控制系统用于控制燃料电池的反应过程和驱动电机的运行过程。控制系统主要由传感器、电控中心、各监控模块等组成。传感器负责采集燃料电池电动汽车工作状态的信息，并反馈给电控中心；电控中心进而通过各监控模块控制燃料电池和驱动电机的运行。4．驱动电机5．控制系统高压储氢罐是氢气的储存装置，用于给燃料电池提供氢气。为保证燃料电池电动汽车的续驶里程，轿车一般需要2～4个高压储氢罐，大客车一般需要5～10个高压储氢罐。6．高压储氢罐1.3.3燃料电池电动汽车的特点（1）能量转换效率高。燃料电池电动汽车直接通过燃料和氧化剂的电化学反应产生电能，无热能转换过程，能量转换效率较高。（2）绿色环保。燃料电池没有燃烧过程，当用纯氢气作燃料时，生成物只有水，属于零排放；当用甲醇、汽油等作燃料时，生成物主要是水，接近零排放。（3）续驶里程长。采用燃料电池作为能量源，克服了纯电动汽车续驶里程短的缺点，其长途行驶能力及动力性能已接近传统燃油汽车。（4）过载能力强。燃料电池除了在较宽的工作范围内具有较高的工作效率外，其短时过载能力可达到额定功率的200%。（5）低噪声。燃料电池系统除了电动压缩机和冷却系统外无其他运动部件，因此运行过程中振动小、噪声低。（6）设计灵活。燃料电池可由若干个电池单体串联或并联而成，可根据质量分配均衡和空间有效利用的原则，机动灵活地进行配置。1．优点1.3.3燃料电池电动汽车的特点（1）制造成本和使用成本过高。目前，由燃料电池提供1kWh电能的成本远高于各种动力蓄电池。（2）辅助设备复杂。燃料电池电动汽车因需要高压、低温和防爆的特种高压储氢罐，而增加了结构和工艺的复杂性。（3）启动时间长。燃料电池电动汽车的启动时间比传统燃油汽车的启动时间长得多，影响其机动性能。例如，直接燃料电池电动汽车的启动时间一般为3min，而采用甲醇或汽油重整技术的燃料电池电动汽车的启动时间则长达10min。2．缺点课堂小结燃料电池概述燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的特点认识燃料电池电动汽车学习成果评价表指导教师根据学生对本项目的实际学习成果对其进行评价，学生配合指导教师共同完成如下表所示的学习成果评价表。班级组号日期姓名学号指导教师学习成果/项目名称认识新能源汽车学习成果评价学习成果评价表（续表）学习成果评价评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分知识40%新能源汽车的定义、分类和发展理论测试5纯电动汽车的技术要求5纯电动汽车的基本结构和特点6混合动力电动汽车的分类、基本结构和特点6燃料电池的性能指标、基本结构6燃料电池的工作原理和分类6燃料电池电动汽车的基本结构和特点6学习成果评价表（续表）学习成果评价评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分技能40%认识纯电动汽车的基本结构实践操作10认识混合动力电动汽车的基本结构10分析燃料电池的工作原理10认识燃料电池和燃料电池电动汽车的基本结构10学习成果评价表（续表）学习成果评价评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分素养20%积极参加教学活动，主动学习、思考、讨论综合评判5认真负责，按时完成学习、实践任务5团结协作，与组员之间密切配合6服从指挥，遵守课堂和实训室纪律6守正创新，自信自强6合计100自我评价指导教师评价老师在APP中生成作业布置二维码，放在此处即可二维码放置处作业布置对课件有修改、优化建议作业布置遇到问题想免费使用平台免费建课请扫描右侧二维码，添加客服微信解决文旌客服联系方式文旌客服谢谢观看新能源汽车技术运用全课导航认识新能源汽车纯电动汽车关键技术混合动力电动汽车关键技术燃料电池电动汽车关键技术项目一项目二项目三项目四项目二纯电动汽车关键技术目录CONTENTS认识动力蓄电池及BMS认识驱动电机及电机控制系统认识整车控制系统任务2.1任务2.2任务2.3认识充电系统认识高压安全防护与制动能量回收系统任务2.4任务2.5项目导读纯电动汽车关键技术包括动力蓄电池技术、电池管理技术、驱动电机技术、电机控制技术、整车控制技术、充电技术、制动能量回收技术等。这些关键技术一直是制约纯电动汽车大力发展的关键。其中，动力蓄电池技术、驱动电机技术和电机控制技术是纯电动汽车区别于传统燃油汽车的核心技术，对整车的基本性能有着重要影响。本项目主要对动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、充电系统、高压安全防护与制动能量回收系统等纯电动汽车核心组成进行介绍，使学生掌握纯电动汽车关键技术的原理及应用。学习目标知识目标

1.掌握动力蓄电池、驱动电机的基本结构和工作原理。

2.掌握BMS、电机控制系统、整车控制系统的基本结构和基本功能。

3.熟悉交、直流充电设备及充电方法。

4.掌握制动能量回收系统的基本结构和制动能量回收控制策略。技能目标1.能正确识别动力蓄电池、BMS、驱动电机、电机控制系统、整车

控制系统、制动能量回收系统的基本结构。2.能正确分析动力蓄电池、驱动电机、充电系统的工作原理。3.能正确分析BMS、电机控制系统、整车控制系统的基本功能。素质目标1.坚定民族自豪感和文化自信心。2.强化安全意识和节能环保意识。纯电动汽车关键技术任务引入任务工单——认识动力蓄电池及BMS动力蓄电池BMS任务2.1认识动力蓄电池及BMS动力蓄电池是一种能量储存装置。它是纯电动汽车的主要能量来源，对纯电动汽车的续驶性能、安全性和使用寿命等有很大影响。点击进入正文任务引入目前，纯电动汽车搭载的动力蓄电池通常为锂离子电池。以锂离子电池为代表的电化学储能技术，凭借其在能量密度、使用寿命、荷电保持能力等方面的优势，在动力蓄电池中拔得头筹。点击进入正文任务引入一直以来，提高动力蓄电池的能量密度、功率密度、使用寿命，以及降低动力蓄电池的成本等，都是动力蓄电池技术研发的核心。只有加大研发力度，提高核心竞争力，才能使纯电动汽车得到更好的发展和应用。点击进入正文任务引入任务引入本任务要求学生从锂离子电池、钠离子电池、超级电容、飞轮电池等方面认识动力蓄电池，从BMS的基本结构和基本功能两方面认识BMS，知识与技能要求如下表所示。知识与技能要求任务内容认识动力蓄电池及BMS学习程度识记理解应用学习任务动力蓄电池●BMS●实训任务认识动力蓄电池和BMS的基本结构●分析动力蓄电池的工作原理●分析BMS的基本功能●自我勉励任务工单——认识动力蓄电池及BMS1．任务描述学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，在实训车辆或整车实训平台上认识动力蓄电池和BMS的基本结构，分析动力蓄电池的工作原理和BMS的基本功能。2．工具和器材准备各小组查阅相关资料，制订工作规划，并将实训过程中所需的工具和器材填入表中。工具和器材清单序号名称型号与规格单位数量备注3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．任务实施各小组按照最终实施方案，系统地认识动力蓄电池及BMS，并将实施内容及完成情况填入表中，同时对本次任务实施进行总结。任务工单——认识动力蓄电池及BMS实施内容及完成情况班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结2.1.1动力蓄电池动力蓄电池包括锂离子电池、钠离子电池、超级电容、飞轮电池等类型，具体如下。1．锂离子电池锂离子电池是一种将锂离子作为活性物质的化学电池。锂离子电池的电解质一般为非水溶液。非水溶液由有机溶剂或非水无机溶剂加入无机盐制成，其中有机溶剂主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁内酯等，非水无机溶剂主要有亚硫酰氯、液体二氧化硫等，无机盐主要有高氯酸锂、氯化铝锂、氟硼酸锂、溴化锂等。锂离子电池2.1.1动力蓄电池1．锂离子电池锂和水接触会立即发生剧烈反应，因此不能用水作溶剂，且必须对全部材料和零部件进行严格脱水和可靠密封。经验传承2.1.1动力蓄电池1）锂离子电池的基本结构和类型不同类型的锂离子电池，其基本结构也有所不同，但一般都是由正极、负极（碳材料）、隔膜、电解质（图中未标出）、电池外壳、保护阀等组成的。如图所示为锂离子电池的基本结构。在锂离子电池中，正极材料的成本占整个锂离子电池成本的40%以上，且在当前的技术条件下，锂离子电池的能量密度主要取决于正极材料。1．锂离子电池锂离子电池的基本结构2.1.1动力蓄电池锂离子电池根据正极材料的不同，可分为以下几种：1．锂离子电池锂离子电池钴酸锂电池锰酸锂电池三元锂电池磷酸铁锂电池1）锂离子电池的基本结构和类型2.1.1动力蓄电池关于锂离子电池的工作原理，目前人们是以固体物理学中嵌入的概念来解释的。这里的嵌入是指可移动的客体粒子（分子、原子、离子）可逆地嵌到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上的方式。锂离子电池的正、负极材料都是由锂离子和电子的混合