《汽车概论 》李育锡主编 第五章

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1、GL4第五章　新能源汽车第一节　电动汽车第二节　燃气汽车第三节　醇类汽车第四节　氢燃料汽车第五节　生物柴油汽车GL4第一节　电动汽车一、蓄电池电动汽车二、燃料电池电动汽车三、混合动力电动汽车四、电能用作汽车能源的主要优点五、电能用作汽车能源的主要问题六、电能在汽车上的应用前景GL4一、蓄电池电动汽车1.蓄电池2.驱动电动机3.电驱动的结构形式GL4一、蓄电池电动汽车图5-1蓄电池电动汽车a)比亚迪蓄电池电动汽车　b)斯巴鲁蓄电池电动汽车GL41.蓄电池表5-1　美国先进蓄电池的中长期发展目标GL42.驱动电动机电动汽车用电动机的主要性能要求是：使用寿命长、输出转矩与转动惯量之比大、过载系数高

2、、高速操纵性能好、少维修或不维修、外形尺寸小、自身质量轻、容易控制以及成本低廉。电动汽车使用的几种典型电动机是：它励电刷式直流电动机、永磁式同步电动机、三相感应式电动机和开关式磁阻电动机。20世纪80年代前，几乎所有的车辆牵引电动机均为直流电动机，这是因为直流电动机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。直流电动机的缺点是有机械换向器，当在高速大负载下运行时，换向器表面会产生火花，所以电动机的转速不能太高。近10多年来，主要发展交流感应电动机和无刷永磁电动机系统。与原有的直流电动机系统相比，具有明显优势。其突出优点是体积小、质量轻、效率高、基本免维护和调速范围广。GL43.电驱动的结构形

3、式图5-2　电驱动的结构形式C—离合器　D—差速器　FG—固定速比减速器　GB—变速器　M—电动机GL4二、燃料电池电动汽车1.燃料电池的基本工作原理2.燃料电池的燃料3.燃料电池电动汽车的工作原理GL4二、燃料电池电动汽车图5-3燃料电池电动汽车a)北汽福田燃料电池电动汽车　b)日本丰田燃料电池电动汽车GL41.燃料电池的基本工作原理图5-4　燃料电池的工作原理GL42.燃料电池的燃料燃料电池的燃料主要有氢气(H2)、甲醇(CH3OH)、汽油和其他类型的碳氢化合物。氢气(H2)是燃料电池最佳燃料，直接使用氢可以使燃料电池辅助系统大大简化，效率提高，无排放污染。但目前氢的制取工艺较复杂，成本

4、也较高。若将氢气储存在车载压缩罐内，则压缩罐的体积大，续驶里程短；若将氢气低温液化，采用液态储带，则难度大、费用高。甲醇和汽油都是碳氢化合物，通过重整器可将甲醇和汽油中的氢转化出来，再送入燃料电池转换成电能，这比直接携带氢气更为方便和经济。天然气是生产甲醇最常用的原料。天然气的储存、保管、充加、携带和运输都很不方便，然而将其转化为液体甲醇后，储存、保管、充加、携带和运输则很方便。GL43.燃料电池电动汽车的工作原理图5-5　燃料电池电动汽车的组成GL4三、混合动力电动汽车1.串联式混合动力电动汽车2.并联式混合动力电动汽车3.混联式混合动力电动汽车GL4三、混合动力电动汽车图5-6　混合动力

5、电动汽车a)吉利混合动力电动汽车　b)奥迪混合动力电动汽车GL41.串联式混合动力电动汽车图5-7　串联式驱动系统示意图GL42.并联式混合动力电动汽车图5-8　并联式驱动系统示意图GL43.混联式混合动力电动汽车图5-9　混联式驱动系统示意图GL4四、电能用作汽车能源的主要优点1.来源非常丰富电能是二次能源，从原理上讲，它可以来源于任何一种其他的能源。例如水能、地热能、海洋能和核能等不可能直接用于汽车，但将其转化为电能后便可应用在汽车上。因此电动汽车的能源来源是极其丰富的。2.运行零污染而且噪声小电动汽车在行驶中无废气排出，因此不污染环境。从这个意义上讲，电动汽车可以称为“零污染汽车”。电

6、动汽车的电动机只作回转运动，振动和机械噪声都很小，同时没有内燃机令人讨厌的燃烧噪声和进排气噪声。3.结构简单，维修方便电动机相对于内燃机而言，结构较为简单，工作条件较好(不承受内燃机所承受的高温、高压和交变载荷)，零件故障少，维修较为方便。4.能源效率高图5-10所示为电动汽车与汽油机汽车能源利用总效率的比较。除此之外，电动汽车还具有制动能量易于回收，可利用夜间剩余电力充电，使发电设备的利用率提高。以上主要优点针对的是蓄电池电动汽车。GL4图5-10　电动汽车与汽油机汽车能源利用总效率的比较GL4五、电能用作汽车能源的主要问题1.能量密度低由于蓄电池能量密度低，为了保证必要的续驶里程，就要装

7、备庞大、笨重的蓄电池组，既占空间，又影响有效装载。若减少蓄电池组，必然会使续驶里程缩短，同时又影响动力性。为此，常常采用折中的方案，结果几方面都不理想。总的说来，高能量密度蓄电池技术尚有待突破。2.充电时间长蓄电池充电一般需要6～10h，上班族可以利用下班后夜里不用车的空闲时间给电动汽车充电，这虽不失为解决问题的一个办法，但毕竟是一种无奈的选择。根本方法是研究出一种实用的快速充电技术。可喜的是已有多起快速充电