新能源汽车运用技术课件

新能源汽车运用技术课程性质：

近年来随着我国汽车工业及汽车运用市场的飞速发展，对节能减排要求越来越高，新能源汽车是我国十二五发展的重点，是新兴产业之一。预计到2020年，新能源汽车累计产销量达500万辆，其售后服务市场的正在逐步扩大，有一定的职业技能，知识够用的高等职业院校学生恰是新能源汽车售后市场的主力军。课程内容：

本教材是高等职业院校新能源汽车专业的核心教材，也是其它汽车类专业学生学习新能源汽车的首选教材，也可作为新能源汽车爱好者的学习参考书。本书重点突出，实用性强，理论通俗易懂，是广大学生和从业人员学习新能源汽车的首选。

目录绪论1混合动力汽车2电动汽车3天然气汽车4太阳能汽车5燃料汽车6

近年来，随着环境压力不断增大、石油资源的日益匮乏，发展新能源汽车已经成为国家战略发展的重要方向。我国人口众多、资源丰富，经济发展较快，而汽车拥有量却相对较少，新能源汽车的潜在市场空间巨大。模块一绪论

特斯拉（TeslaMotors,Inc.）汽车公司，一家生产和销售电动汽车以及零件的公司，成立于2003年，总部设在了美国加州的硅谷地带。在传统巨头纷纷倒下的最艰难日子里，这个出奇制胜、名不见经传的小弟不仅挺了过来，而且发展得如日中天。罗马不是一天建成的，那么，如日中天的Tesla在发展中当然也会有一段传奇的历程。特斯拉全新宝马i8所使用的插入式混合动力系统由两台电动机和一台涡轮增压汽油发动机构成，最高输出功率345马力，最大扭矩800牛米。其中，1.5升排量三缸汽油发动机使用了燃油直喷和可变进气涡轮增压技术，将动力输出至车辆的后轮。两台电动机将动力传递至前轮。在强劲动力的驱动下，从静止加速到100公里每小时仅需4.8秒，最高车速在电子装置的限制下为250公里每小时，而且百公里平均油耗仅为3.76升。另外，全新宝马i8还可以支持纯电力驱动方式，从而实现真正意义上的零排放宝马I8BYD秦第BYD秦雷诺ZE大众E-UPE-lavida长城炫丽江淮同悦三菱的MI宝马i3宝马X5奔驰SLSAMG

奔驰SLSElectricDrive搭载了四台电动机，这四台电动机将各自负责驱动一个轮毂，因而提供的是四轮驱动系统。这款SLSElectricDrive搭载的是一个548公斤的锂离子电池，能够提供的总电能为60千瓦时。并能提供最大740马力的动力输出，以及999牛米的最大扭矩。根据官方数据表明，奔驰SLSAMGElectricDrive的百公里加速时间仅为3.9秒，最高时速可以达到250公里/小时。在充满电的情况下，该车的最大续航里程可达到249公里。奔驰SLSAMG奔驰SLSAMG模块一目录国外现状1.1国内现状1.2新能源汽车的分类与定义2.1新能源汽车的难点和趋势2.21.1国际现状—欧洲1、重视生物燃料的开发应用欧洲历来重视节能和减排，欧盟委员会于2007年公布了“新欧洲能源政策”。目标2020年将温室效应气体排放量降低20％将可再生能源的比例提高到20％；同时将今后7年欧盟能源领域的研究开发预算提高50％。2、清洁柴油车发展迅速凭借欧洲汽车厂商在柴油发动机上强大的技术优势，欧洲在清洁柴油乘用车方面发展最为迅速。目前，柴油车在乘用车总销量中的比重已超过50%。3、欧洲各国政府大力支持除欧盟委员会外，欧洲各国政府也根据本国情况制定了大量的政策和措施，旨在推动新能源汽车的开发和消费。1.1国际现状-日本1、日本新能源汽车发展迅速日本地域狭小，资源贫乏，因此异常重视新能源汽车的开发。2006年5月日本政府制定了“新国家能源战略”，战略提出到2030年将目前近50％的石油依赖度进一步降低到40％。2、混合动力汽车领域独树一帜日本混合动力车已形成产业化，鼓励燃料电池和生物燃料的发展。目前，丰田、本田、日产等日本厂商的混合动力汽车不仅在国内热销，在国际市场上也令其他国家厂商望其项背。1.1国际现状-美国1、以生物乙醇汽车为核心2007公布的可再生燃料标准要求美国汽车能耗的4%必须是可再生燃料，总量大约为47亿加仑。这一标准值至2012年将达到75亿加仑。2、鼓励混合动力汽车的使用美国规定消费者购买符合条件的混合动力车，可以享受到250美元至2600美元不等的税款抵免优惠。3、政府制定优惠政策近年来美国燃料乙醇生产和消费量都处于快速上升中，其主要需求就来自于替代汽车燃料。1.2国内现状

我国从事燃料电池研究的单位有20余家，质子交换膜(PEM)燃料电池技术已取得较大进展，但与国外还有不小差距，例如，国外将功率50—80kW的PEM燃料电池用于轿车，而我国最大的PEM燃料电池单堆功率为5kW，离轿车使用相距甚远。我国的金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。2014年，新能源汽车生产78499辆，销售74763辆，比上年分别增长3.5倍和3.2倍。1.2国内现状产品不成熟的背后，是新能源汽车在核心技术上没有根本性突破。“新能源汽车能走多远，最终取决于动力电池，谁掌握了动力电池关键核心技术，谁就掌握了发展新能源汽车的主动权。”我国单体电池已取得了不小进步，但是在做成电池包之后，性能就会大打折扣。当前除了发展和完善比较成熟的锂离子电池外，还要加强电池新体系的部署，加快新一代动力电池的研发。1.2国内现状2.1新能源汽车的定义和分类

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，但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2.1天然气汽车和液化石油气汽车

天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车，主要以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、吸附天然气(ANG)为燃料，常见的是压缩天然气汽车(CNGV)。液化石油气汽车(LPGV)是以液化石油气(LPG)为燃料。CNG和LPG是理想的点燃式发动机燃料，燃气成分单一、纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，CO和微粒的排放量较低，燃烧温度低因而NOx排放较少，稀燃特性优越，低温起动及低温运转性能好2.1醇类汽车醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。2.1氢燃料汽车

氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。氢气也可以加入其它燃料(如CNG)中，用于提高效率和减少N02排放2.1二甲醚汽车

二甲醚(DME)是一种无色无味的气体，具有优良的燃烧性能，清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少，稍加压即为液体，非常适合作为压燃式发动机的代用能源，使用该燃料的车辆可达到美国加州的超低排放标准。2.1气动汽车

以压缩空气、液态空气、液氮等为介质，通过吸热膨胀做功供给驱动能量的汽车称为气动汽车，气动发动机不发生燃烧或其他化学反应，排放的是无污染物辐射的空气或氮气，真正实现了零污染。目前开发比较成功的是压缩空气动力汽车(APV)，工作原理类似于传统内燃机汽车，只不过驱动活塞连杆机构的能量来源于高压空气2.2难点及发展趋势

目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份额。2.2难点及发展趋势

中国的新能源汽车起步较早，但核心技术依然缺乏，其中电池技术的核心零部件依然与跨国车企存在较大的差距。虽然多数国内车企拥有了电池、电机、电控三大核心技术，但电动车的优势并不明显，而且部分电池、电机技术是利用外包策略，导致很难形成核心竞争力。2.2难点及发展趋势

电池技术是制约新能源汽车发展的最大障碍。目前，市场最火热的特斯拉也只是使用现有的电池技术，对于电池技术的更新并没有取得突破性的进展。2.2难点及发展趋势2.2难点及发展趋势模块二混合动力汽车混合动力汽车目录混合动力汽车概述1混合动力汽车结构与原理2了解混合动力汽车的分类和特点掌握混合动力汽车的结构和工作原理掌握混合动力汽车的关键技术了解混合动力汽车的前沿技术模块二

混合动力汽车学习目标知识要点

混合动力汽车的分类和特点混合动力汽车的结构和工作原理模块二

混合动力汽车案例导入长安杰勋奇瑞A5一汽奔腾东风EQ7200HEV荣威750HYBRID本田思域Hybrid别克君越任务一

混合动力汽车概述情景1：混合动力汽车的发展1899，比利时Liege的Pieper研究院（第一辆并联式混合动力电动汽车）1899，法国Vendovelli与Priestly公司（第一辆串联式混合动力电动汽车）1902，法国人H.Krieger（采用两个独立的直流电动机驱动前轮）1903，法国人CamilleJenatzy（6hp的汽油发动机和14hp的电动机相组合）1903，Lohner.Porsche（发电制动）1975，VictorWouk博士（BuickSkylark型并联式混合动力电动汽车）1997，丰田公司（Prius混合动力电动轿车）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类国家标准《电动汽车术语》GB/T19596-2004

中对混合动力汽车HEV（hybridelectricvehicle）的定义为：能够至少从可消耗的燃料、可再充电能或能量储存装置两类车载储存的能量中获得动力的汽车。《混合动力电动汽车类型》QC/T837-2010汽车行业标准中对混合动力汽车的组成分类为：按照动力系统结构形式按混合程度分类,即按照电动机相对于燃油发动机的功率比大小按照外接充电能力划分按照行驶模式的选择方式划分其他划分型式任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）图2.1串联式混合动力电动汽车任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）图2.2串联式混合动力电动汽车动力流程图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）特点：串联式混合动力电动汽车的发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运转状态，使有害气体的排放被控制在最低范围，能量转换的效率要比内燃机汽车低，故串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）图2.3并联式混合动力电动汽车结构示意图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式图2.4并联式混合动力电动汽车动力流程图（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式特点：并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源，也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。通常被应用在小型混合动力电动汽车上。并联式驱动系统的主要元件为动力合成装置，由于动力合成的实现方法具有多样性，相应的动力传动系统结构也多种多样，通常可将其分为驱动力合成式、转矩合成式和转速合成式3类。（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）①驱动力合成式；②转矩合成式(双轴式和单轴式)；③转速合成式图2.5并联式混合动力汽车的驱动方式E-发动机；M-电动机；B-蓄电池任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)图2.6混联式混合动力电动汽车结构示意图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式图2.7混联式混合动力电动汽车动力流程图（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式特点：混联式驱动系统充分发挥了串联式和并联式的优点，能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统在最优状态工作，所以更容易实现排放和油耗的控制目标，因此是最具影响力的混合动力电动汽车。（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按混合程度分类（1）微混合型混合动力电动汽车（microhybridelectricvehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值小于10%。仅具有停车怠速停机功能的汽车也可称为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(mildhybridelectricvehicle)以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，在车辆加速和爬坡时，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，电机的峰值功率和总功率的比值大于10%。（3）重度混合(强混合)型混合动力电动汽车(fullhybridelectricvehicle)以发动机和/或电机为动力源，一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于30%，且电机可以独立驱动车辆正常行驶的混合动力电动汽车。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照外接充电能力划分（1）外接充电型混合动力电动汽车（off-vehiclechargeahlehybridelectricvehicle）一种被设计成在正常使用情况下可从非车载装置中获取电能量的混合动力电动汽车。

仅当制造厂在其提供的使用说明书中或者以其他明确的方式推荐或要求进行车外充电时，混合动力电动汽车方可认为是“外接充电型”的。仅用作不定期的储能装置电量调节或维护目的而非用作常规的车外能量补充，即使有车外充电能力，也不认为是“外接充电型”的车辆。

插电式(plug-in)混合动力电动汽车属于此类型。（2）非外接充电型混合动力电动汽车（nonoffvehiclechargeablehybridelectricvehicle）一种被设计成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。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照行驶模式的选择方式划分（1）有手动选择功能的混合动力电动汽车（hybridelectricvehiclewithselectiveswitch）具备行驶模式手动选择功能的混合动力电动汽车。车辆可选择的行驶模式包括发动机模式、纯电动模式和混合动力模式三种。（2）无手动选择功能的混合动力电动汽车(hydridelectricvehiclewithoutselectiveswitch)不具备行驶模式手动选择功能的混合动力电动汽车。车辆的行驶模式根据不同工况自动切换。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类其他划分型式（1）按照可再充电能量储存系统不同可以划分为(但不限于)以下类型:—动力蓄电池混合动力电动汽车(tractionbatteryhybridelectricvehicle);—超级电容器混合动力电动汽车(supercapacitorhybridelectricvehicle);—机电飞轮混合动力电动汽车(electromechanicalflywheelhybridelectricvehicle)；—动力蓄电池与超级电容器组合式混合动力电动汽车(tractionbatteryandsupercapacitorhybridelectricvehicle)。（2）混合动力电动汽车按照其技术特征、燃料类型、功能结构和车辆用途等因素还可有其他划分型式。任务一

混合动力汽车概述情景3：混合动力电动汽车的特点较之纯电动汽车，混合动力电动汽车具有如下的优点：(1)由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数量和质量可减少，因此汽车自身重量可以减小；(2)汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平；(3)借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其他辅助电器，无需消耗蓄电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。较之内燃机汽车，混合动力电动汽车具有如下的优点：(1)可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使得发动机的排污和油耗大为降低；(2)在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现零排放；(3)可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小的发动机，并可通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排污。显然，混合动力电动汽车研发的主要目的就是要减少石油能源的消耗，减少汽车尾气中的有害气体量，降低大气污染。任务二

混合动力汽车结构与原理情景1：混合动力汽车的发动机发动机功率的选择对混联式混合动力传动系的设计至关重要。发动机功率偏大，车辆燃油经济性和排放性能就差;发动机功率偏小，后备功率就小，电动机只有提供更多的驱动功率，才能满足车辆一定的行驶性能要求，这势必引起电动机功率和电池组容量取值的增大和车辆成本的增加。另外，电池组数目增多，在车辆上布置困难，车重增加，仅依靠发动机的富裕功率难以维持电池组的额定电量，限制了车辆的续驶里程。因此，混合动力汽车的发动机是能满足原车动力性能要求的小功率发动机，这样既可以降低发动机的排量又可以提高发动机的负荷率，有利于排放和燃油经济性。同普通动力传动系相比，混合动力电动汽车发动机可限制在某一特定区域内工作，特定区域的选择可考虑使发动机燃油消耗最小和尾气污染物排放最少，即考虑发动机燃油消耗率较小的高负荷率区。此外，发动机的最高转速的设计也很关键，发动机最高转速过高时会加剧部件之间的磨损，降低发动机效率，而发动机最高转速过低时可能造成最高车速降低。考虑到部件磨损和最高车速的合理性，通过对现有中小功率发动机进行分析，设计的发动机最高转速为6000r/min。任务二

混合动力汽车结构与原理情景2：混合动力汽车的电动机电动机是电动汽车的心脏，对于混合动力电动汽车来说，电动机的重要性与发动机是等同的。混合动力电动汽车对驱动电动机的要求是能量密度高、体积小、重量轻、效率高。从发展趋势来看，电驱动系统的研发主要集中在交流感应电动机和永磁同步电动机上，对于高速、匀速行驶工况，采用感应电动机驱动较为合适;而对于经常起动、停车、低速运行的城市工况，永磁同步电动机驱动效率较高。驱动电动机的控制技术包括大功率电子器件、转换器、微处理器以及电动机控制算法等。高性能的电力电子器件仍处于研究中，并且向微电子技术与电力电子技术集成的第四代功率集成电路方向发展。转换器技术随着功率器件的发展而发展，可分为DC/DC直流斩波器和DC/AC逆变器，分别用于直流和交流电动机。电动机控制微处理器主要有单片机和DSP芯片，目前电动机控制专用DSP芯片已被广泛采用，将微处理器与功率器件集成到一块芯片上(即PTC芯片)，是目前的研究热点。任务二

混合动力汽车结构与原理情景3：混合动力汽车的动力电池动力电池是混合动力电动汽车的基本组成单元，其性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放性能。混合动力电动汽车使用的电池工作负荷大，对功率密度要求较高，但体积和容量小，而且电池的SOC工作区间较窄，对循环寿命要求高。能否开发适合混合动力电动汽车的专用动力电池是决定混合动力电动汽车能否大量推广使用的重要因素之一。如何全面、准确地对动力电池进行管理，是决定动力电池能否发挥最佳效能的重要因素。任务二

混合动力汽车结构与原理情景4：混合动力汽车的底盘系统能量再生制动回收是混合动力电动汽车提高燃油经济性的又一重要途径。由于制动关系到行车安全性，如何在最大限度回收制动时的车辆动能与保证安全的制动距离和车辆行驶稳定性之间取得平衡，是再生制动回收系统需要解决的难题之一，再生制动回收系统与车辆防抱死制动系统的结合可以完美地解决这一难题。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理Prius是拉丁语，意指“领先一步”。当Prius首次发布时，它被评选为2002年度世界最佳设计的客车。这是因为Prius作为第一辆混合动力车辆，有4-5人的座位外加随身行李放置的空间，并是最经济、环保的可应用的车辆。此后，在2004年，第二代Prius赢得了有声望的MotorTrendCar年度奖以及2004年度世界最佳设计车辆的荣誉。丰田Prius混合动力系采用了混联式构造，混合动力系统包含的组件如下：任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理1）由电动枷发电机1(MGI)、电动机/发电机2(1VIG2)和行星齿轮机构组成的

混合动力贯通轴，如右图所示。2）1NZ-FXE发动机。3）由变换器、升压变换器、DC-DC变换器和AC变换器构成的变换器组合件。4)）混合动力车辆电控单元(HVECU)。该装置采集来自传感器的信息，并向发动机控制模块(ECM)、变换器组合件、蓄电池的电控单元(ECU)和滑移控制的电控单元(ECU)发送计算结果，以控制混合动力系统。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理5）

换档位置传感器。6）将加速器角度量变换为电信号的加速踏板位置传感器。7）控制再生制动的滑移控制的电控单元(ECU)。8）发动机控制模块(ECM)。9）高压蓄电池。10）蓄电池的电控单元(ECU)，它监控高压蓄电池的充电情况，并控制冷却风扇的运转。11）关闭系统的维护插塞。12）连接和断开高压电源电路的主继电器。13）应用于车辆控制系统DC12V的辅助蓄电池。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件①发动机1NZ-FXE发动机是1.5L直列式4气缸汽油发动机，配有可变气门定时信息(VVTi)和电节气门控制信息系统(ETCS-i)。②混合动力贯通轴1)产生电功率的MG1。2)驱动车辆的MG2。3)可提供连续可变传动比，并用作功率分解装置的行星齿轮机构。4)由无声链、反转齿轮和末端齿轮组成的减速装置。5)标准的两小齿轮差速器。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池高压蓄电池为Ni-MH蓄电池。6个1.2V的单元电池串联组成一个电压为7.2V的蓄电池模块。蓄电池的电控单元(ECU)提供了以下功能:1)判断充电/放电电流量，并向混合动力车辆电控单元(HVECU)输出充电和放电要求，以使蓄电池的荷电状态(SOC)可不变地保持在中等的能级上。2)判断充电和放电期间生成的热量，并调节冷却风扇以保持高压蓄电池的温度。3)监测蓄电池的温度和电压，且若发现不正常工作状态，则可限制或停止蓄电池的充电和放电过程，以保护高压蓄电池。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池高压蓄电池的电控单元(ECU)控制了蓄电池的荷电状态(SOC)，SOC的指标为60%。当SOC下降低于该指标范围时，蓄电池ECU传递信号至HVECU，然后后者发信号给发动机控制模块(ECM)，增加其功率输出，向高压蓄电池充电。正常的由低到高的SOC偏差为20%，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池根据来自HVECU的指令，三个开关磁阻电动机(SRM)被接人高压电路或由高压电路关断。其中，两个开关磁阻电动机被安置在电源的正端侧，一个被安置在电源的负端侧。如下图所示。当电路通电后，SRMI和SRM3接人。其中，与SRM1串联的电阻器用以防止初始过量的电流(称为涌浪电流)。随后，SRM2接人，而SRM1断开。当去激励时，SRM2和SRM3以指定顺序断开，而HVECU将检验相应继电器正确关断的动作。一个维护插塞被安置在两个蓄电池支架之间。当该维护插塞被切断时，高压电路关断。这一维护插塞组件也含有一个安全联锁的簧片开关。当提升维护插塞上的夹片时，将断开簧片开关，从而开关磁阻电动机被断离电源。对高压电路来说，这也是在维护插塞组件内的主熔丝。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件④变换器组合件变换器组合件含变换器、升压变换器、DC-DC变换器和AC变换器。（1）升压变换器(2004和新型Prius)升压变换器将高压蓄电池输出电压由额定的DC201.6V升压至最高电压DC500V。为了升高电压，变换器对开关控制采用了嵌人绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的升压集成功率模块以及储能的电抗器，如下图所示。当MGl或MGZ用作发电机时，AG变换器将任何一个发电机所发出的交流电变换为直流电。然后，升压变换器把该电压降压为DC201.6V，向高压蓄电池充电。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）变换器变换器将高压蓄电池的高压直流变换为供给MGl和MG2的三相交流电，如右图所示。HVECU控制功率晶体管的触发。此外，变换器向HVECU传送为控制电流所需的信息，如输出电流量或输出电压等。变换器、MGl和MG2由专用的散热器和冷却系统予以冷却，该冷却系统是与发动机冷却系统分离的。HVECU控制这一冷却系统电水泵的运行。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（3）DC-DC变换器DC-DC变换器用于将高压直流变换为DC12V,向12V的辅助蓄电池再充电。DC-DC变换器的结构如下图所示。在2001-2003型式的Prius中，它将DC273.6V变换为DC12V；在2004和更新型式中，它将DC201.6V变换为DC12V。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（4）AC变换器在2004和新型Prius中，变换器组合件包含一个用于空调系统的独立变换器，它将高压蓄电池额定电压DC201.6V变换为AC206.6V，以供电给空调系统的电动机，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑤制动系统混合动力车辆制动系统既含标准的液压制动系统，又含有再生制动系统，后者利用车辆的动能向蓄电池再充电。当加速踏板刚一踩下，HVECIT就启动再生制动，MG2由车轮使之转动，即用作发电机向蓄电池再充电。在这一制动阶段，没有使用液压制动。但当要求更迅捷地减速时，液压制动即被激活，以提供额外的制动功率。为提高能效，系统只要有可能，总是应用再生制动。在变速手柄上选择“B”，将最大化再生的效率，并对下坡时控制车速有用。混合制动系统的总结构如右图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（1）再生制动的协同控制再生制动的协同控制是使再生制动和液压制动的制动力保持平衡，以最小化车辆动能转化为热和摩擦的损失，其回收的能量则变换为电能。（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)在2004和新型Prius中，制动力分布是在滑移控制ECU的电控制下实施的。滑移控制ECU按照车辆行驶条件，精确地控制制动力。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)1.前后轮制动力分布(2004和新型Prius)通常，当施加制动时，车辆的载重向前位移，减少了后轮上的载荷。当滑移控制ECU检测到这一清况(基于车速传感器的输出)时，它发送信号给制动执行机构，调节后制动力使车辆在制动期间保持于控制之下。施加在后轮上的制动力量值将按减速率大小而变化，它也根据道路情况而变化。下图a和图b分别描述了当后轮上没有载荷和有载荷时前后轮上的制动力分布。a)后轮上没有载荷

b)后轮上有载荷任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)2.左右制动力分布(2004和新型Prius)当车辆在转弯时制动，则此时施加在内侧车轮上的载荷减少，而施加在外侧车轮上的载荷增加。当滑移控制ECU检测到这一状态(基于车速传感器的输出)时，它发送信号给制动执行机构，以调节左右车轮之间的制动力，防止滑移。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（3）制动辅助系统(2004和新型Prius)在危急情况下，驾驶员经常惊慌而没有对制动踏板施加足够快的压力。因此，在2004和新型Prius中，应用一个制动辅助系统，(见下图)把迅速的推压制动踏板看作紧急制动和相应地添加制动功率。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑥电动转向当发动机关闭时，一个12V电动机驱动电动转向(EPS)装置，其结果使转向感觉不受影响。EPSECU应用转矩传感器输出，并与滑移控制ECU有关车速和转矩辅助指令信号一起，确定转向和辅助动力。然后，相应地驱动该DC电动机。EPS系统的结构如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑦增强车辆稳定性控制(VSC)系统(2004和新型Prius)在2004和新型Priu。中，当车辆的轮胎超过其横向猫着力时，增强车辆稳定性控制(VSC)系统将帮助保持车辆的稳定性。该系统通过调节每个车轮上的原动力和制动力，以有助于控制如下运行状态:1)前轮失去牵引力，但后轮没有(前轮打滑趋势，通称为“转向不足”)。2)后轮失去牵引力，但前轮没有(后轮打滑趋势，或称“过度转向”)。.当滑移控制ECU确定车辆处于转向不足或过度转向的情况时，它即降低发动机的输出，并向相应的车轮各自施加制动力，以控制车辆。1)当滑移控制ECU断定转向不足时，它即制动前轮以及后内侧车轮。从而，使车辆减速，载荷移向外侧的前轮，并限制了前轮滑移。2)当滑移控制ECU断定过度转向时，它即制动前轮以及后外侧车轮。从而，抑制了滑移，并使车辆向其预定路径的后方移动。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑦增强车辆稳定性控制(VSC)系统(2004和新型Prius)基于行驶情况，通过示于下图中协同的EPS和VSC控制，增强的YSC系统也提供了恰当的转向辅助量。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式丰田Pries混合动力系统应用了混联式混合动力构造，如前所述，它有许多运行模式。Prius采用如下的控制策略：1)当车辆出发，且以低速运行时，MG2提供主要的原动力。若高压蓄电池处于低荷电状态，则发动机可立即起动。一般，当车速增加至24-32km/h范围时，发动机将起动运转。2)消在正常情况下行驶时，发动机功率分配为两个功率流通路:一部分驱动车轮，另一部分驱动MGl产生电能。为获得最大的运行效率，HVECU将控制该能量分配的比例。3)在全加速期间，功率除由发动机提供外，还从高压蓄电池供电给MG1得到增补的功率。从而，发动机转矩与MG2转矩相组合，提供加速车辆所需的功率。4)在减速或制动期间，车轮驱动MG2,MG2将呈现为发电机功能，用于回收再生制动能量。从制动中回收的能量被储存在高压蓄电池组合之中。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式随不同行驶情况而定的发动机、MGl和MG2的运行模式阐述如下：1)停车：若高压蓄电池已完全充电，且车辆静止不动，则发动机可关闭。但若高压蓄电池需要充电，同时若在2001-2003型式中选择MAXAC，则因发动机驱动压缩机，发动机将连续运转。应指出，在2004和新型式中，采用了电驱动的压缩机。下图给出了发动机、MGl和MG2运行模式的描述。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式2)出发：当在轻载荷和节气门微开状态下车辆出发时，仅MG2运转提供功率。发动机并不运转，而车辆仅由电力供应运行。MG1反向运转，且正如空转一样，不发电，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式3)发动机起动：当车速增加至24一32krn/h范围时，发动机起动运转。发动机借助于MGl起动。发动机、MGl和MG2运行模式的描述如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式4)借助于发动机的轻微加速：在这一模式中，发动机向驱动轮传递其功率，MGl发电。若需要时取决于发动机功率和所要求的行驶功率，则MG2.可辅助发动机用于牵引。此时，MGl发出的能量可等于传输给MG2的能量。驱动系运行如同EYT。发动机、MGl和MG2运行模式的描述如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式5)低速巡航：这一运行模式与借助于发动机的轻微加速模式相类似，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式6)全加速：在这一模式中，发动机向驱动轮和MG1传递其功率，MGl处于发电机运行状态。MG2则将其功率加人到发动机功率之中，并传递至驱动轮，如下图所示。此时，MG2从高压蓄电池吸收的功率大于MGl产生的功率，因此高压蓄电池向驱动系提供能量，而其荷电状态下降。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式7)高速巡航：在这一模式中，MG1的轴被定位于车辆静止的车梁上，驱动系运行在纯转矩藕合模式。发动机和MG2共同牵引车辆，如下图9所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式8)最高车速行驶：在这一模式中，MGl和MG2都接收由高压蓄电池组合提供的功率，且向驱动系传递其机械功率。此时，MGl反向旋转，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式9)减速或制动：当车辆减速或制动时，发动机关闭。MG2变为发电机，并由驱动轮带动且发电，向高压蓄电池组件再充电。这一运行模式如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式10)倒车：当车辆倒车时，MG2作为电动机，反向旋转。发动机关闭。MGl正向旋转，且正如空转一样，如下图所示。模块二

混合动力汽车实践训练：混合动力汽车的检测一、目的及要求1、掌握混合动力汽车整体结构.2、认识混合动力汽车的主要部件的名称及位置、作用。3、掌握混合动力汽车检测方法。二、实训设备1、丰田普锐斯；2、混合动力汽车的检测设备及工具；3、相关教具、录像片及教学挂图。三、实训内容1、在混合动力汽车上认出各系统的具体位置；2、对混合动力汽车拆卸与装配，并掌握其工作原理。3、掌握混合动力汽车的检测方法。模块二

混合动力汽车实践训练：混合动力汽车的检测四、实训步骤1、观察混合动力汽车的运行，理解并掌握其工作过程及原理。2、观察混合动力汽车的模型，认识各个部分，并掌握各个部分的装配关系。3、掌握混合动力汽车的检测方法。五、实训考核1、认识混合动力汽车各部件名称、安装位置及工作原理。2、能够回答出教师的问题。3、填写作业单及实训报告。4、回答实践思考题。模块二

混合动力汽车习题与思考混合动力电动汽车有哪些类型?其特点是什么?混合动力电动汽车制动能量回收系统的功能是什么?混合动力电动汽车能量管理系统的功能是什么?ThankYou!模块三电动汽车电动汽车目录电动汽车概述1电动汽车的结构与原理2电动汽车能源系统3电动汽车驱动系统4电动汽车辅助系统53.1概述

世界汽车保有量已达到8亿辆，并且还以2.3%的速度递增。汽车是一个能源消耗巨大的耐用消费品，据统计，目前世界石油消耗中，大约63%用于交通运输，其中的80%用于汽车燃料。汽车保有量的增加，不仅带来能源消耗的加剧，人类赖以生存的环境污染也日益恶化。

在欧洲，柴油车是比较成熟的节能环保技术，但它仍然无法摆脱对日渐稀少的石油资源的依赖。更重要的是，我国由于柴油品质以及国家政策的瓶颈，其发展前景不明。纯电动车绝对是最佳的节能环保技术，但仍然无法解决电池技术的能量密度、寿命、价格等方面的问题，限制了纯电动汽车的应用。3.1概述

氢动力车被业界一致认为是未来解决能源问题的“终极方案”。但是氢的大规模分解制造目前还没解决，加氢站等基础设施铺设的昂贵费用更是令人咋舌。融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车异军突起。市场份额逐渐增大，已成为重点发展的新型汽车。

奔驰SLSElectricDrive搭载了四台电动机，这四台电动机将各自负责驱动一个轮毂，因而提供的是四轮驱动系统。这款SLSElectricDrive搭载的是一个548公斤的锂离子电池，能够提供的总电能为60千瓦时。并能提供最大740马力的动力输出，以及999牛米的最大扭矩。根据官方数据表明，奔驰SLSAMGElectricDrive的百公里加速时间仅为3.9秒，最高时速可以达到250公里/小时。在充满电的情况下，该车的最大续航里程可达到249公里。奔驰SLSAMG奔驰SLSAMG奔驰SLSAMG丰田Mirai氢动力汽车丰田Mirai氢动力汽车

丰田汽车在今年的洛杉矶车展上带来了一款划时代的产品——氢动力汽车。这台正式大批量生产销售的新概念汽车被命名为“Mirai”（日语：未来），在丰田看来，这台汽车代表了丰田对于未来的定义。丰田的氢燃料电池车MIRAI终于在2014年12月18日，日本上市了，新车售价723.6万日元(约37.8万人民币)，日本政府补贴后，实际价格520万日元(约27.1万人民币)。丰田Mirai氢动力汽车Mirai量产车型的车身设计与之前的FCV概念车/验证车几乎完全相同，注重空气动力学的要求使得Mirai的造型和传统汽车并不相同：较小的风挡倾角、流线型的后风挡以及短小高耸的车尾。同时为了进一步减小空气阻力，Mirai在车身侧面还加入了几条连续的曲线。量产版本的Mirai车身长度大约在4870mm，宽度为1810mm，为了照顾实用性，车身的高度被设定为1535mm。丰田Mirai氢动力汽车丰田Mirai氢动力汽车Mirai使用了液态氢作为动力能源，液态氢被储存在位于车身后半部分的高压储氢罐中。Mirai所使用的聚酰胺联线外加轻质金属的高压储氢罐可以承受70MPa压力，并分别置于后轴的前后。液态氢添加的过程与传统添注汽油或者柴油相似，但对于安全性和加注设备具有独立的安全标准。充满Mirai的储氢罐大约需要3-5分钟，在JC08工况下，Mirai的氢储量可以支持700公里续航里程。丰田Mirai氢动力汽车氢燃料电池的电力可以直接用于驱动位于车辆前轴的交流同步电机，该电机的最大功率为122马力（90千瓦），最大扭矩为260牛米。电机输出的扭矩通过转速齿轮组传递到车轮上。而在减速工况时，电机被反拖，这样产生的电能被存储在后轴上方的镍氢电池中。Mirai的驱动系统除了不释放有害尾气外，还有着低噪声、高效率、低重心的特点。3.1.1电动汽车的发展世界汽车保有量已达到8亿辆，并且还以2.3%的速度递增。汽车是一个能源消耗巨大的耐用消费品，据统计，目前世界石油消耗中，大约63%用于交通运输，其中的80%用于汽车燃料。汽车保有量的增加，不仅带来能源消耗的加剧，人类赖以生存的环境污染也日益恶化。3.1.1电动汽车的发展统计表明在占80%以上的道路条件下，普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市区还会跌至25%。3.1.1电动汽车的发展在欧洲，柴油车是比较成熟的节能环保技术，但它仍然无法摆脱对日渐稀少的石油资源的依赖。更重要的是，我国由于柴油品质以及国家政策的瓶颈，其发展前景不明。纯电动车绝对是最佳的节能环保技术，但仍然无法解决电池技术的能量密度、寿命、价格等方面的问题，限制了纯电动汽车的应用。氢动力车被业界一致认为是未来解决能源问题的“终极方案”。但是氢的大规模分解制造目前还没解决，加氢站等基础设施铺设的昂贵费用更是令人咋舌。融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车异军突起。市场份额逐渐增大，已成为重点发展的新型汽车。3.1.1电动汽车的发展

在19世纪30年代，英、法等国曾有人研究电动汽车，到1881年在法国巴黎街上出现了世界上第一辆电动汽车，它是由法国工程师GusiavcTrouvc装配的以铅酸蓄电池为动力的三轮车。1882年在英格兰由W.E.Ayrion和John.Pcrry两位教授组装了第二辆电动三轮车。3.1.1电动汽车的发展

丰田公司于1996年11月在第13届国际电动车会议上推出日本第一辆燃料电池电动汽车。东京电力公司和日本研究开发公司，联合研制成功“IZA"豪华型电动车，采用288V镍镐电池，4台直流无刷电动机，输出功率为100kW，最高车速达到176km/h,每次充电后，以40km/h行驶时续驶里程达548km。3.1.1电动汽车的发展

从2003年开始，丰田就在Prius身上使用了第二代混合动力系统，俗称THS-Ⅱ系统。这是一种使用两种动力组合的混联式混合动力系统。

除了Prius之外，还有Camry、Estima以及其高端品牌雷克萨斯RX400h,GS450h,LS600hL等车型均采用了混合动力系统3.1.1电动汽车的发展2012年7月，国务院在其颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》（以下简称《规划》）中对汽车油耗进行了明确规定，“到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下3.1.1电动汽车的发展

但是由于纯电动汽车需要改变整个动力体系，要花一部分额外的成本来装电机、电池，而电机控制系统的成本较高，带动整车销售价格也提高。从目前各国试运行和部分产业化的情况来看，包括低性能两轮电动车在内的小型纯电动汽车产业化情况较好，而高性能较大型纯电动汽车的设计目的本就有较远距离、较大速度的需求，直接的后果的就是加大车身重量、对电机功率和电池容量要求比较大、成本加重、经济性下降。3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.2电动汽车的分类

电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。通常地，容量型动力电池即可满足使用要求。电动汽车的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对固定、有条件进行较长时间充电的车辆。3.1.2电动汽车的分类1、按用途分类

按用途不同，纯电动汽车可以分为以下几类：

（1）纯电动轿车；

（2）电动货车；

（3）电动客车。3.1.2电动汽车的分类2、按驱动形式分类

按动力驱动控制系统结构形式不同，纯电动汽车可以分为以下几类：

（1）直流电动机驱动的电动汽车；

（2）交流电动机驱动的电动汽车；

（3）双电动机驱动的电动汽车；

（4）双绕组电动机电动汽车；

（5）电动轮电动汽车。3.1.2电动汽车的分类3、按使用的电池类型分类

按使用的电池类型不同，电动汽车可以分为以下几类：

（1）铅酸蓄电池电动汽车；

（2）镍氢电池电动汽车；

（3）锉离子电池电动汽车；

（4）燃料电池电动汽车。3.2电动汽车结构与原理

电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统三部分组成。3.2.1电动汽车的结构与原理3.2.1电动汽车的结构与原理一、电力驱动系统

电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充人蓄电池。

电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。该控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器，包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。

3.2.1电动汽车的结构与原理二、电源系统

电源系统主要包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。

纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。3.2.1电动汽车的结构与原理三、辅助系统

辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机以及照明和除霜装置等。辅助系统除辅助动力源外，其余的依据车型不同而不同。

辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成。它的功用是向动力转向系统、空调器及其他辅助设备提供动力。3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2控制技术1、电动机及控制技术

随着电动机及驱动系统技术的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制，以及专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将应用于电动汽车的电动机控制系统。它们的应用将使系统结构简单、响应迅速、抗十扰能力强，参数变化具有鲁棒性，可大大提高整个系统的综合性能。

电动汽车再生制动控制系统可以节约能源、提高续驶里程，具有显著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少汽车制动片的磨损，降低车辆故障率及使用成本。3.2.2控制技术2、电池及管理技术

电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池要求比能量高、比功率大、使用寿命长，但目前的电池能量密度低，电池组过重，续驶里程短，价格高，循环寿命有限。

减小包内不均匀的温度分布以避免模块间的不平衡，以此避免电池性能下降，且可以消除相关的潜在危险。由于电池包的设计既要密封、防水、防尘、绝缘等，又要考虑空气流流场分布、均匀散热，所以电池包的散热通风设计，成为电动车研究的一个重要领域。3.2.2控制技术3、整车控制技术

新型电动汽车整车控制系统是两条总线的网络结构，即驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。高速CAN总线每个节点为各子系统的ECU。低速总线按物理位置设置节点，基本原则是基于空间位置的区域自治。

实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现的通信和资源共享能力成为新的电子与计算机技术在汽车上应用的一个基础，同时也为X-by-Wire技术提供了有力的支撑。3.2.2控制技术4、整车轻量化技术

整车轻量化始终是汽车技术重要的研究内容。纯电动汽车由于布置了电池组，整车重量增加较多，轻量化问题更加突出。但可以采用以下措施减轻整车质量。3.2.2电动汽车的参数1、起步加速性能。车辆在设定时间内由静止加速到额定车速或走过预定的距离的能力。2、以额定车速稳定行驶的能力。对电动汽车来说，蓄电池和电动机应该能提供车辆以额定车速稳定行驶的全部功率需求，并且根据我国的道路状况至少能克服坡度为3%的路面阻力。3.2.2电动汽车的参数3、以最高车速稳定行驶的能力。在电动汽车上，电动机发出的功率应该能够维持车辆以最高车速行驶。4、爬坡能力。电动汽车能以一定的速度行驶在一定坡度的路面上。

另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电量应该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定的里程。3.3电动汽车能源系统

电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置，也是目前制约电动汽车发展的关键因素。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。3.3.1电池的基本常识一、电池的组成电池一般由电极、电解质、隔膜、外壳四部分组成。电极（正极和负极）一般由活性物质和导电骨架组成。电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷（带电离子）的作用。隔膜为阴、阳极之间起到绝缘作用的薄膜、板材或胶状物等。外壳是盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器。3.3.1电池的基本常识二、电池的常识1、电池的组合

蓄电池作为动力源，一般要求有较高的电压和电流，所以需要将若干个单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用。

电池组合中对单体电池性能有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。3.3.1电池的基本常识2、电池的放电

电池放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程，即电池向外电路输送电流。

蓄电池的放电参数主要有放电深度、放电率和连续放电时间。

放电深度是指电池当前的放电状态，用实际放电容量与额定容量的百分比来表示。

放电率是指放电时的速率，常用时率或倍率表示。时率是指一定的放电电流放完额定容量所需的小时数，倍率是指规定时间内放出其额定容量时所输出电流的数值与额定值的倍数。3.3.1电池的基本常识3、电池的充电

电池充电是将外部电源输入蓄电池的直流电能转换为化学能储存起来的过程。

蓄电池的充电参数主要有充电特性、完全充电和充电率。充电特性是指充电时蓄电池的电流、电压与时间之间的关系。完全充电是蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全荷电的状态。充电率是指充电时的速率，也用时率和倍率来表示。

蓄电池的荷电状态是指蓄电池充放电后剩余的容量与全荷电容量的百分比。充电的方式又分为恒压充电，恒流充电，涓流充电，浮充电。3.3.1电池的基本常识4、电池的极化

极化是电池由静止状态转入工作状态产生的电池电压、电极电位的变化现象。极化现象反映了由静止状态转入工作状态能量损失的大小，极化损失越小越好。

极化现象也可理解为对平衡现象的偏离。热力学平衡过程与可逆现象紧密相连。可逆过程或平衡过程的变化率是很小的，但实际过程必须有一定的速率，有时还要求有很高的速率。

常见的极化现象有阳极极化、阴极极化、欧姆极化（电阻极化）、浓差和电化学极化等。3.3.1电池的基本常识5、记忆效应

记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电，电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程中，电池将只记得这一低容量。

同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池容量逐渐变低。主要表现在镍镉电池中。3.3.1电池的基本常识三、电池的分类电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。1、化学电池

化学电池是利用物质的化学反应发电。

化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。3.3.1电池的基本常识（1）原电池

原电池又称一次电池，是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌一二氧化锰十电池、锉锰电池、锌空气电池、一次锌银电池等。

（2）蓄电池

蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，这种充放电可以达数十次到上千次循环。如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。3.3.1电池的基本常识（3）燃料电池

燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外部连续不断地输人电池，电池就连续不断地工作而提供电能。如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、再生型燃料电池等。

（4）储备电池

储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注人电解液或者使用其他方法使电解液与正负极接触，此后电池进人待放电状态，如镁电池、热电池等。

化学电池按电解质分为酸性电池、碱性电池、中性电池、有机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池等。3.3.1电池的基本常识2、物理电池

物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。3、生物电池

生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。

迄今已经实用化的车用动力蓄电池有传统的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。在物理电池领域中，超级电容器也应用于纯电动汽车和混合动力汽车中。生物燃料电池在车用动力中应用前景也十分广阔，以氢为燃料的燃料电池和氧化物燃料电池的研发已进人重要发展阶段。3.3.1电池的基本常识四、动力电池的性能指标

电池作为电动汽车的储能动力源，在电动汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要是看电池的性能指标。电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。3.3.1电池的基本常识1、电压

电压分为端电压、开路电压、额定电压、放电电压和终止电压等。

（1）端电压

电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。

（2）开路电压

电池在开路状态下的端电压称为开路电压，即电池在没有负载情况下的端电压。电池的开路电压等于电池正极的电极电势与负极电极电势之差。

（3）电动势

电池的电动势等于组成电池的两个电极的平衡电位之差。

（4）额定电压

额定电压是指电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。3.3.1电池的基本常识（5）放电电压

电池的工作电压是指电池接通负载后在放电过程中显小的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。

（6）终止电压

终止电压是指电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。当电池的电压下降到终止电压后，再继续使用电池放电，化学“活性物质”会遭到破坏，减少电池寿命。3.3.1电池的基本常识2、容量

电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池的容量。常用单位为安时(Ah)，它等于放电电流与放电时间的乘积。电池的容量可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额定容量等。（1）理论容量

理论容量是把活性物质的质量按法拉第电磁感应定律计算而得到的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/L、或Ah/kg。

（2）实际容量

实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。3.3.1电池的基本常识（3）标称容量

标称容量是用来鉴别电池的近似安时值。

（4）额定容量

额定容量也称保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电流在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。

（5）荷电状态

荷电状态(SOC)是电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。反映电池容量的变化。SOC=1即表示电池充满状态。随着电池的放电，电池的电荷数逐渐减少，此时电池的充电状态，可以用SOC的百分数的相对量来表示电池中电荷的变化状态。一般电池放电高效率区为50%-80%的SOC。3.3.1电池的基本常识3、内阻

电流流过电池内部受到的阻力，使电池电压降低，此阻力称为电池内阻。由于电池内阻作用，电池放电时端电压低于电动势和开路电压。充电时端电压高于电动势和开路电压。4、能量

电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能，单位是Wh或kWh。它影响电动汽车的行驶距离。

（1）理论能量

理论能量是电池的理论容量与额定电压的乘积，指一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量。

3.3.1电池的基本常识（2）实际能量

实际能量是电池实际容量与平均工作电压的乘积，表示在一定条件下电池所能输出的能量。

（3）比能量

比能量也称质量比能量，是指电池单位质量所能输出的电能，单位是Wh/kg。常用比能量来比较不同的电池系统。

比能量有理论比能量和实际比能量之分。理论比能量是指lkg电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量;实际比能量是指lkg电池反应物质所能输出的实际能量。由于各种因素的影响，电池的实际比能量远小于理论比能量。

3.3.1电池的基本常识（4）能量密度