新能源汽车技术(第二版) (1)[34页]
合集下载
机工社新能源汽车技术 第2版教学课件第11章_智能网联系统
智能驾驶系统
智能驾驶系统包括自动驾驶和辅助驾驶两部分, 它依靠各种传感器所反馈的感知信号, 经 过中央控制器进行整合、 分析、 计算, 最终通过数据传输电路将电信号传输到各个执行机构实 现车辆的运行。 智能驾驶系统包括感知层、决策 规划层和控制执行层 3 个层面的部件。
基于多传感器的环境感知
为了能够更好地感知到周围人、车、路等环境状况, 便于智能驾驶系统了解所处的交通系统, 常通过各类传感器了解周围环境状况并准确反馈 给驾驶人或智能驾驶控制器, 以便其了解车辆所处区域的周围道路及人、 车等障碍物的位置关系, 并进行精确的分析计算和决策。 对周 围环境信 息的感知是自动驾驶的实现基础, 所涉及的传感器主要有毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头等
➢ 线控制动 包括电子机械制动和电子液压制动。 其中, 电子液压制动是由电控单元驱动液压 系统实现制动, 电子机械制动是直接采用电子 制动卡钳制动, 电控单元可以直接将电信号发给 制动器实现快速制动。在智能驾驶系统中, 还引入了车身稳定控制系统, 通过采集、分析 车辆的行驶状况来进行综合判断, 实现制动及时介入, 避免出现车辆侧翻、制动抱死、侧滑等情况。
➢ 激光雷达 通过向车辆周边环境发射激光束并接收反馈回来的信号来测算周边环境中静态或动态物体的位置、速度等信息, 然后计算、整合 形成被探测物的几何、距离和速度图像等。激光雷达因其精度高、抗干扰能力强而成为目前智能驾驶车辆最佳的技术路线和方案之一。 激 光雷达必须安装在车外, 通过高速旋转或多个激光雷达共同作用实现车辆周边 30 ~ 200 米范围内 的 360°探测。 目前所采用的激光雷达分 为单线和多线两种类型, 其中多线激光雷达可获得精确度极高的速度、距离和角度分辨率, 经后期计算可形成厘米级的 3D 地图。激光雷达 对于光 线条件的要求较低, 但会受到空气中的雨、雪、 雾霾等的影响。
智能驾驶系统包括自动驾驶和辅助驾驶两部分, 它依靠各种传感器所反馈的感知信号, 经 过中央控制器进行整合、 分析、 计算, 最终通过数据传输电路将电信号传输到各个执行机构实 现车辆的运行。 智能驾驶系统包括感知层、决策 规划层和控制执行层 3 个层面的部件。
基于多传感器的环境感知
为了能够更好地感知到周围人、车、路等环境状况, 便于智能驾驶系统了解所处的交通系统, 常通过各类传感器了解周围环境状况并准确反馈 给驾驶人或智能驾驶控制器, 以便其了解车辆所处区域的周围道路及人、 车等障碍物的位置关系, 并进行精确的分析计算和决策。 对周 围环境信 息的感知是自动驾驶的实现基础, 所涉及的传感器主要有毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头等
➢ 线控制动 包括电子机械制动和电子液压制动。 其中, 电子液压制动是由电控单元驱动液压 系统实现制动, 电子机械制动是直接采用电子 制动卡钳制动, 电控单元可以直接将电信号发给 制动器实现快速制动。在智能驾驶系统中, 还引入了车身稳定控制系统, 通过采集、分析 车辆的行驶状况来进行综合判断, 实现制动及时介入, 避免出现车辆侧翻、制动抱死、侧滑等情况。
➢ 激光雷达 通过向车辆周边环境发射激光束并接收反馈回来的信号来测算周边环境中静态或动态物体的位置、速度等信息, 然后计算、整合 形成被探测物的几何、距离和速度图像等。激光雷达因其精度高、抗干扰能力强而成为目前智能驾驶车辆最佳的技术路线和方案之一。 激 光雷达必须安装在车外, 通过高速旋转或多个激光雷达共同作用实现车辆周边 30 ~ 200 米范围内 的 360°探测。 目前所采用的激光雷达分 为单线和多线两种类型, 其中多线激光雷达可获得精确度极高的速度、距离和角度分辨率, 经后期计算可形成厘米级的 3D 地图。激光雷达 对于光 线条件的要求较低, 但会受到空气中的雨、雪、 雾霾等的影响。
新能源汽车技术 第2版 第2章 电动汽车的基本结构和工作原理
图 2-8 并联结构混合动力电动汽车动力总成
并联式混合动力电动汽车的优点是电动机同时作为发电机, 同串联系统相比减少了一个驱 动组件; 发动机可直接驱动 车辆, 当车辆需要最大输出功率时, 电动机可以提供额外的辅助动 力, 因此可选择搭载小功率发动机, 燃油经济性得到改 善。 其缺点是来自发动机和电动机的两 个平行能量源的管理和混合比较复杂; 发动机和电动机的功率混合需要复杂的机械 装置。
2. 1 纯电动汽车
2. 1. 1 Байду номын сангаас电动汽车简介
纯电动汽车指驱动能量完全由电能提供、 由电机驱动的汽车。 它可以通过家 用电源、 专用充电桩或者特定的充电场所进行充电 满足日常的行驶需求。 纯 电动汽车本身不排放有害气体, 不对环境造成污染; 使用过程中有良好的经济效益; 具备结构简单、 方便、 能量利用效率高及噪声小等优点。纯电动汽车的驱动系统由驱动电机、 动力蓄电池和传动机构构成。
图 2-6 串联式混合动力电动汽车的结构示意图
图 2-7 并联式混合动力电动汽车的结构示意图
还有一种并联结构是由发动机和电动机各负责驱动前轮或后轮, 两者互为动力补充, 如 图 2-8 所示。 其中, 绿色部分是由燃油箱、 发动机及传动系统组成的传统燃油动力驱动系统, 主 要驱动前轮; 蓝色 部分是由动力蓄电池、 驱动电机及传动机构组成的电力驱动系统, 主要驱动 后轮。
图 2-5 混合动力电动汽车的结构
2.2. 2 混合动力电动汽车的分类
1. 按照动力系统结构形式分类 混合动力电动汽车常见的分类方式是按照动力系统的结构形式分类, 可以将目前现有的混 合动力电动汽车分 为串联式、 并联式和混联式 3 种。 此外, 根据动力蓄电池是否需要外接充电 设施充电, 又分出了插电 式混合动力电动汽车。
并联式混合动力电动汽车的优点是电动机同时作为发电机, 同串联系统相比减少了一个驱 动组件; 发动机可直接驱动 车辆, 当车辆需要最大输出功率时, 电动机可以提供额外的辅助动 力, 因此可选择搭载小功率发动机, 燃油经济性得到改 善。 其缺点是来自发动机和电动机的两 个平行能量源的管理和混合比较复杂; 发动机和电动机的功率混合需要复杂的机械 装置。
2. 1 纯电动汽车
2. 1. 1 Байду номын сангаас电动汽车简介
纯电动汽车指驱动能量完全由电能提供、 由电机驱动的汽车。 它可以通过家 用电源、 专用充电桩或者特定的充电场所进行充电 满足日常的行驶需求。 纯 电动汽车本身不排放有害气体, 不对环境造成污染; 使用过程中有良好的经济效益; 具备结构简单、 方便、 能量利用效率高及噪声小等优点。纯电动汽车的驱动系统由驱动电机、 动力蓄电池和传动机构构成。
图 2-6 串联式混合动力电动汽车的结构示意图
图 2-7 并联式混合动力电动汽车的结构示意图
还有一种并联结构是由发动机和电动机各负责驱动前轮或后轮, 两者互为动力补充, 如 图 2-8 所示。 其中, 绿色部分是由燃油箱、 发动机及传动系统组成的传统燃油动力驱动系统, 主 要驱动前轮; 蓝色 部分是由动力蓄电池、 驱动电机及传动机构组成的电力驱动系统, 主要驱动 后轮。
图 2-5 混合动力电动汽车的结构
2.2. 2 混合动力电动汽车的分类
1. 按照动力系统结构形式分类 混合动力电动汽车常见的分类方式是按照动力系统的结构形式分类, 可以将目前现有的混 合动力电动汽车分 为串联式、 并联式和混联式 3 种。 此外, 根据动力蓄电池是否需要外接充电 设施充电, 又分出了插电 式混合动力电动汽车。
《新能源汽车技术》教学课件 第2章 电动汽车基础
公式
J 电流密度，单位A/mm² I 电流强度，单位安培 A 导线横截面， 单位mm²
2.1 电工基础知识
导线最大允许通过的电流:
导线横截面积 0.75mm² 1.0 mm² 1.5 mm² 2.5 mm² 4 mm²
最大允许电流 13A 16A 20A 27A 36A
2.1 电工基础知识
2.1.4 线圈
新能源又称非常规能源
2.1 电工基础知识 2.2 电动机 2.3 蓄电池 2.4 逆变器与变频器 2.5 空调与转向系统
21世纪伊始，世界 汽车工业又站在了革命的 门槛上；电动车（包括纯 电动车，混合动力汽车， 燃料电池电动车）概念的 提出，将会是未来世界汽 车工业发展的新方向。
2.1 电工基础知识
新能源汽车
主讲人：XXX 教授
第二章
电动汽车基础
新能源又称非常规能源
蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后，19世纪 末到20世纪电机又引起了第二次产业革命，使人类进入 了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次 产业革命，是生产和消费从工业化向自动化，智能化时 代转变；推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统 的研究与发展。
2.1 电工基础知识
使用电流夹钳测量： 另外一种测量电流的 方法是使用电流钳。 如果待测电流强度> 10 A，那么用电流夹 钳测量电流的优势非 常突出。另一个优点 是测量电流强度时无 需打开电路。
2.1 电工基础知识
2.1.3电流密度
电流密度表示一个导体内电子挤压在一起时的紧密程度。电子 越多且越紧密的聚集在一起，电子撞击原子的频率就越高、强度就越 大。相撞时释放出热能。导体的温度升高。该过程可能会持续进行， 直至导体赤热或燃烧。
2. 交流电压：数值大小和极性不断变化的电压和电流称为交流电压和 交流电流。 交流电压的典型代表是家庭常用的“来自插座的电流”
J 电流密度，单位A/mm² I 电流强度，单位安培 A 导线横截面， 单位mm²
2.1 电工基础知识
导线最大允许通过的电流:
导线横截面积 0.75mm² 1.0 mm² 1.5 mm² 2.5 mm² 4 mm²
最大允许电流 13A 16A 20A 27A 36A
2.1 电工基础知识
2.1.4 线圈
新能源又称非常规能源
2.1 电工基础知识 2.2 电动机 2.3 蓄电池 2.4 逆变器与变频器 2.5 空调与转向系统
21世纪伊始，世界 汽车工业又站在了革命的 门槛上；电动车（包括纯 电动车，混合动力汽车， 燃料电池电动车）概念的 提出，将会是未来世界汽 车工业发展的新方向。
2.1 电工基础知识
新能源汽车
主讲人：XXX 教授
第二章
电动汽车基础
新能源又称非常规能源
蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后，19世纪 末到20世纪电机又引起了第二次产业革命，使人类进入 了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次 产业革命，是生产和消费从工业化向自动化，智能化时 代转变；推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统 的研究与发展。
2.1 电工基础知识
使用电流夹钳测量： 另外一种测量电流的 方法是使用电流钳。 如果待测电流强度> 10 A，那么用电流夹 钳测量电流的优势非 常突出。另一个优点 是测量电流强度时无 需打开电路。
2.1 电工基础知识
2.1.3电流密度
电流密度表示一个导体内电子挤压在一起时的紧密程度。电子 越多且越紧密的聚集在一起，电子撞击原子的频率就越高、强度就越 大。相撞时释放出热能。导体的温度升高。该过程可能会持续进行， 直至导体赤热或燃烧。
2. 交流电压：数值大小和极性不断变化的电压和电流称为交流电压和 交流电流。 交流电压的典型代表是家庭常用的“来自插座的电流”
中职教育-《新能源汽车技术》第二版课件：第2章 新能源汽车现状.ppt
2、汽车数量
我国汽车产销保持快速增长，道路上拥挤的汽车流如图2-2所示。2015年 世界汽车保有量约有11.2亿辆，并仍以每年3000万辆以上的速度递增，预计 到2020年全球汽车保有量将达到12.5亿辆，主要增幅来自发展中国家，据预 测，到2020年，我国汽车保有量将达2.5亿辆。
1、电动汽车发展的社会环境
1、新能源汽车补贴
1、新能源汽车补贴
2013年5月《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》（以下简称 《通知》）中，对混合动力公交客车没有补助，而只对纯电动客车和插电式混合 动力客车给予补助。 （1）车长6~8m的电动客车补助30万元，车长8~10m的电动客车补贴40万元。 （2）车长10m以上的电动客车补助50万元，插电式混合动力车补助25万元。 （3）对超级电容器、钛酸锂快充电动客车补助15万元。 （4）对燃料电池乘用车和商用车补助分别为20万元和50万元。 （5）对纯电动专用车(邮政、物流、环卫等)，以蓄电池能量（每kW·h补助2000 元）给予补助，每辆车不超过15万元。这是《通知》中专门列出对纯电动专用车 给予补助。
我国新能源汽车发展
1、电动汽车发展的社会环境
如图2-1所示，汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒 适的出行服务。然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，造成 了危害人类生存的疾病的产生。另外，汽车数量增加造成了城市拥挤，并加剧 了对不可再生石油资源的依赖。最后，油价的上涨和暴跌也影响着社会对电动 汽车的需求。
4、我国新能源汽车发展现状
2、未来5年和20年市场前景预测
1）未来5年前景预测 据中国市场调研网发布的《中国新能源汽车行业发展监测分析与市场前景
预测报告（2015~2020年）》显示，2014年产销增长最多的新能源汽车是插 电式混动动力汽车，这主要因为中国新能源汽车还处在推广初期，基础设施建 设严重不足，出于对纯电动汽车里程的疑虑，插电式混动车更容易被消费者接 受。在这样的情况下，单纯只发展纯电动汽车可能无法满足市场需求，也无法 真正带动新能源汽车的发展。
我国汽车产销保持快速增长，道路上拥挤的汽车流如图2-2所示。2015年 世界汽车保有量约有11.2亿辆，并仍以每年3000万辆以上的速度递增，预计 到2020年全球汽车保有量将达到12.5亿辆，主要增幅来自发展中国家，据预 测，到2020年，我国汽车保有量将达2.5亿辆。
1、电动汽车发展的社会环境
1、新能源汽车补贴
1、新能源汽车补贴
2013年5月《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》（以下简称 《通知》）中，对混合动力公交客车没有补助，而只对纯电动客车和插电式混合 动力客车给予补助。 （1）车长6~8m的电动客车补助30万元，车长8~10m的电动客车补贴40万元。 （2）车长10m以上的电动客车补助50万元，插电式混合动力车补助25万元。 （3）对超级电容器、钛酸锂快充电动客车补助15万元。 （4）对燃料电池乘用车和商用车补助分别为20万元和50万元。 （5）对纯电动专用车(邮政、物流、环卫等)，以蓄电池能量（每kW·h补助2000 元）给予补助，每辆车不超过15万元。这是《通知》中专门列出对纯电动专用车 给予补助。
我国新能源汽车发展
1、电动汽车发展的社会环境
如图2-1所示，汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒 适的出行服务。然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，造成 了危害人类生存的疾病的产生。另外，汽车数量增加造成了城市拥挤，并加剧 了对不可再生石油资源的依赖。最后，油价的上涨和暴跌也影响着社会对电动 汽车的需求。
4、我国新能源汽车发展现状
2、未来5年和20年市场前景预测
1）未来5年前景预测 据中国市场调研网发布的《中国新能源汽车行业发展监测分析与市场前景
预测报告（2015~2020年）》显示，2014年产销增长最多的新能源汽车是插 电式混动动力汽车，这主要因为中国新能源汽车还处在推广初期，基础设施建 设严重不足，出于对纯电动汽车里程的疑虑，插电式混动车更容易被消费者接 受。在这样的情况下，单纯只发展纯电动汽车可能无法满足市场需求，也无法 真正带动新能源汽车的发展。
新能源汽车技术 第2版 第1章 新能源汽车概述
图 1-2所示为特斯拉纯电动汽车。
除特斯拉外, 目前在美国地区规划清晰、 积极响应的主要是通用汽车公司, 其计 划在2025 年推出 30 款电动汽车, 其 中 2 / 3 在美国, 并计划于 2025 年 在中国、 美国合计销售 100 万 辆电 动汽车。
1.2日本
日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。 在 1965 年日本就启动了电动汽车的研制计划, 并正式把电动汽车列入国家项目, 并于 1967 年成立了电动汽车协会以促进电动汽车事业的发 展。 随着日益严峻的能源形势和式混合动力汽车 ( PHV) 和燃料电池汽车 ( FCEV) 方面。
2009 年, 由美国能源、 电网、 运输、 汽车、 通信 等 领 域 的 十 多 家 企 业 巨 头 共 同 发 起 并 宣 布 成立美国电动汽车联盟, 主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划, 最终改变美 国 经济、环境和对石化能源严重依赖的现状, 实现美国电动汽车运输的革命性变化。
2006 年 6 月, 日本政府制定了 《2030 年国家能源战略》, 提出发展各类新能源等战略构 想, 对新能源予以减税、 政府财政补 贴等政策支持, 以期到 2030 年将日本对石油的依赖程度 降低到 40%。
2010 年 4 月, 日本经济产业部发布了面向未来的国内机动车产业指导规划—《新一代汽车战略 2010》, 目标是到2020 年,在日本 销售的新车中, 纯电动汽车和混合动力汽车在整体 销量中的占比达到 50%; 到 2030 年, 占比扩大至 70%, 并计划在 2020 年前 在全国建成 200 万 个家用普通充电设备、 5000 个快速充电站。 相较于美国, 日本早期更偏向发展燃料电池电动 汽车和混合动力 电动汽车。 混合动力电动汽车车型最经典的为丰田普锐斯, 其共有 4 代车型的 迭代, 最为突出的是第 2 代普锐斯, 该车型出自丰 田 MC 平台, 并且沿用了代号 1NZ-FEX 的1. 5L 直列四缸自然吸气发动机, 而 500V 电动机的最大功率为 50kW ( 68 马力), 最大转矩为 400N·m。
除特斯拉外, 目前在美国地区规划清晰、 积极响应的主要是通用汽车公司, 其计 划在2025 年推出 30 款电动汽车, 其 中 2 / 3 在美国, 并计划于 2025 年 在中国、 美国合计销售 100 万 辆电 动汽车。
1.2日本
日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。 在 1965 年日本就启动了电动汽车的研制计划, 并正式把电动汽车列入国家项目, 并于 1967 年成立了电动汽车协会以促进电动汽车事业的发 展。 随着日益严峻的能源形势和式混合动力汽车 ( PHV) 和燃料电池汽车 ( FCEV) 方面。
2009 年, 由美国能源、 电网、 运输、 汽车、 通信 等 领 域 的 十 多 家 企 业 巨 头 共 同 发 起 并 宣 布 成立美国电动汽车联盟, 主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划, 最终改变美 国 经济、环境和对石化能源严重依赖的现状, 实现美国电动汽车运输的革命性变化。
2006 年 6 月, 日本政府制定了 《2030 年国家能源战略》, 提出发展各类新能源等战略构 想, 对新能源予以减税、 政府财政补 贴等政策支持, 以期到 2030 年将日本对石油的依赖程度 降低到 40%。
2010 年 4 月, 日本经济产业部发布了面向未来的国内机动车产业指导规划—《新一代汽车战略 2010》, 目标是到2020 年,在日本 销售的新车中, 纯电动汽车和混合动力汽车在整体 销量中的占比达到 50%; 到 2030 年, 占比扩大至 70%, 并计划在 2020 年前 在全国建成 200 万 个家用普通充电设备、 5000 个快速充电站。 相较于美国, 日本早期更偏向发展燃料电池电动 汽车和混合动力 电动汽车。 混合动力电动汽车车型最经典的为丰田普锐斯, 其共有 4 代车型的 迭代, 最为突出的是第 2 代普锐斯, 该车型出自丰 田 MC 平台, 并且沿用了代号 1NZ-FEX 的1. 5L 直列四缸自然吸气发动机, 而 500V 电动机的最大功率为 50kW ( 68 马力), 最大转矩为 400N·m。
第一章汽车新能源与节能技术绪论(第二版)
2020/5/31
3 能源的单位与度量
2020/5/31
第二节 节能概述
1 节能的定义、本质、任务
定义：指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同经济效益， 或者满足相同需要，达到相同目的前提下的能源消耗量下降。
实质：提高能源的利用效率。 任务：（1）调整优化产业结构；（2）推动能效水平提高；（3）加强主要污 染物减排力度。 目前我国节能工作上存在的主要问题包括对节能的认识不足、淘汰落后产能总 体进展缓慢、产业结构调整进展缓慢、能源利用效率整体偏低、政策机制不完善、 基础工作薄弱等。
汽车新能源与节能技术
第一章 绪论
第一节 能源的概念、分类与度量 第二节 节能概述 第三节 影响汽车能耗的主要因素与节能的主要途径
第一节 能源的概念、分类与度量
1 能源的概念与特点
能源：人类取得能量的来源，是可以直接或通过转换提供人类所需有用能的资源。
能源的特点： （1）可在一定条件下相互转换，因此可根据能源使用的要求，通过技术经济分析， 选择最适当的能源形势，以求优化能源的利用； （2）能源在开采、提炼或加工、使用以及废料处理等过程中存在着不同程度的污 染； （3）化石燃料类能源如汽油、天然气等在储存过程中存在泄漏和危及安全等问题。
2020/5/31
4 汽车节能的重要性
必要性：随着我国经济持续快速发展和城之内化进程加速推进，今后较长一段 时间内汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加 突出。
可行性：目前公认的汽车节能减排包括三大技术措施，即提高动力总成的效率、 汽车轻量化以及汽车的制动能量回收。
2020/5/31
汽车的外形：降低空气阻力是节约燃油的有效途径，通过优化汽车外形可降 低车辆的空气阻力系数，从而减少油耗。
3 能源的单位与度量
2020/5/31
第二节 节能概述
1 节能的定义、本质、任务
定义：指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同经济效益， 或者满足相同需要，达到相同目的前提下的能源消耗量下降。
实质：提高能源的利用效率。 任务：（1）调整优化产业结构；（2）推动能效水平提高；（3）加强主要污 染物减排力度。 目前我国节能工作上存在的主要问题包括对节能的认识不足、淘汰落后产能总 体进展缓慢、产业结构调整进展缓慢、能源利用效率整体偏低、政策机制不完善、 基础工作薄弱等。
汽车新能源与节能技术
第一章 绪论
第一节 能源的概念、分类与度量 第二节 节能概述 第三节 影响汽车能耗的主要因素与节能的主要途径
第一节 能源的概念、分类与度量
1 能源的概念与特点
能源：人类取得能量的来源，是可以直接或通过转换提供人类所需有用能的资源。
能源的特点： （1）可在一定条件下相互转换，因此可根据能源使用的要求，通过技术经济分析， 选择最适当的能源形势，以求优化能源的利用； （2）能源在开采、提炼或加工、使用以及废料处理等过程中存在着不同程度的污 染； （3）化石燃料类能源如汽油、天然气等在储存过程中存在泄漏和危及安全等问题。
2020/5/31
4 汽车节能的重要性
必要性：随着我国经济持续快速发展和城之内化进程加速推进，今后较长一段 时间内汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加 突出。
可行性：目前公认的汽车节能减排包括三大技术措施，即提高动力总成的效率、 汽车轻量化以及汽车的制动能量回收。
2020/5/31
汽车的外形：降低空气阻力是节约燃油的有效途径，通过优化汽车外形可降 低车辆的空气阻力系数，从而减少油耗。
新能源汽车技术 第2版 第5章 电动汽车驱动电机
判断。 将左手的拇指、 食指、 中指互相或直角伸开时, 食指朝向磁场 方向, 中指朝向电流的方向, 则拇指的方向 就是电磁力的方向。
6. 麦克斯韦应力 弗莱明法则描述的是被放置在真空中的导体情况, 而电动机线圈被放置在铁心槽中, 仅利 用弗莱明法则无法全面说明电磁力的产生。 如图 5-3a 所示, 受到的外部磁力线用直线表示, 电流产生的磁力线呈同
F1 = F2 = NBIl T = NBIla = NBIA
力、
转矩都为 N 倍,
表示为
图 5-4 作用在矩形线圈上的力与转矩
2. 转矩及功率 如图 5-5 所示, 将悬臂安装在电动机 轴上, 在其前端放置量秤, 电 动机旋转时 会有力作用在量秤上。 如果让电动机停止 转动, 电动机 轴与悬臂固定连接, 那么该 力则成为起动电动机的力。 另外, 轴与悬 臂间隙配合, 如果轴与悬臂的固定部位边 摩擦边转动, 则该力也是旋 转中产生的驱 动力。 转矩值可以通过功率和转速求得。 电动机功率 P o 、 转速 n 与电动 机转矩 T 的关系如下:
1. 电磁力与转矩 电流与磁场产生的力, 在旋转运动中可以作为转矩来考虑。 如图 5-4 所示, 矩形线圈通电 后, 作用于线圈的电磁力
可表示为
转矩 T 可表示为 式中, A 为矩形线圈环绕的面积。
F1 = F2 = BIl T = F1 a / 2 +F2 a / 2 = BIla = BIA
线圈匝数为 N 的情况下,
( 称为动生电动势)。 当接通交流电时, 由于电流随时间而变 化, 因此需要考虑由磁通量随时间变化产生的电磁 感应电动势 ( 称为感生电动势)。 电磁力也 需考虑两种情况: 由于磁场与电流相互作用, 产生弗莱明左手法则所 描述的电磁力; 铁心中的 磁通量分布产生的麦克斯韦应力。
6. 麦克斯韦应力 弗莱明法则描述的是被放置在真空中的导体情况, 而电动机线圈被放置在铁心槽中, 仅利 用弗莱明法则无法全面说明电磁力的产生。 如图 5-3a 所示, 受到的外部磁力线用直线表示, 电流产生的磁力线呈同
F1 = F2 = NBIl T = NBIla = NBIA
力、
转矩都为 N 倍,
表示为
图 5-4 作用在矩形线圈上的力与转矩
2. 转矩及功率 如图 5-5 所示, 将悬臂安装在电动机 轴上, 在其前端放置量秤, 电 动机旋转时 会有力作用在量秤上。 如果让电动机停止 转动, 电动机 轴与悬臂固定连接, 那么该 力则成为起动电动机的力。 另外, 轴与悬 臂间隙配合, 如果轴与悬臂的固定部位边 摩擦边转动, 则该力也是旋 转中产生的驱 动力。 转矩值可以通过功率和转速求得。 电动机功率 P o 、 转速 n 与电动 机转矩 T 的关系如下:
1. 电磁力与转矩 电流与磁场产生的力, 在旋转运动中可以作为转矩来考虑。 如图 5-4 所示, 矩形线圈通电 后, 作用于线圈的电磁力
可表示为
转矩 T 可表示为 式中, A 为矩形线圈环绕的面积。
F1 = F2 = BIl T = F1 a / 2 +F2 a / 2 = BIla = BIA
线圈匝数为 N 的情况下,
( 称为动生电动势)。 当接通交流电时, 由于电流随时间而变 化, 因此需要考虑由磁通量随时间变化产生的电磁 感应电动势 ( 称为感生电动势)。 电磁力也 需考虑两种情况: 由于磁场与电流相互作用, 产生弗莱明左手法则所 描述的电磁力; 铁心中的 磁通量分布产生的麦克斯韦应力。
《新能源汽车技术(第2版)》项目七 燃料电池电动汽车技术
任务7.1 认识燃料电池
7.1.2 燃料电池的结构和工作原理
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 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。
燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理
任务7.1 认识燃料电池
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。
任务7.1 认识燃料电池
7.1.3 燃料电池的分类
任务7.1 认识燃料电池
7.1.1 燃料电池的性能指标
功率密度：燃料电池单位活性面积的功率。 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。 效率：设备输出的有用能量流和输入能量流的比，与能源利用率密切 相关，是燃料电池的重要指标。
燃料电池的电流强度不与电极面积成正比，这与燃料电池的类型和 设计等因素有关。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
达成目标
知识目标
（1）掌握燃料电池的结构 及工作原理。 （2）熟悉燃料电池的分类 和特点。 （3）掌握燃料电池电动汽 车的结构及工作原理。 （4）熟悉燃料电池电动汽 车的分类和特点。 （5）掌握燃料电池电动汽 车的关键技术。
技能目标
（1）能够分析燃料电池 的工作原理和特点。 （2）能够分析燃料电池 电动汽车的工作原理和特 点。 （3）能够分析燃料电池 电动汽车的性能。
思政目标
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高等职业教育“十三五”规划教材
新能源汽车技术（第二版）
课件制作：杨丽慧
赵振宁 柴茂荣 李春明
主编 主审
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
新能源汽车发展史 新能源汽车现状 储能装置 电力电子变换 电动汽车电动机 电动汽车变频器
第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
电动汽车传动系统 典型纯电动汽车 典型混合动力汽车 氢燃料电池汽车 其他新能源汽车 蓄电池管理系统
19世纪末到20世纪初，是电动车的黄金时期，法国和英国都出现了电动 车制造公司，图1-2所示为1882年维尔纳·冯·西门子制造的无轨电车。1899年 4月29日，比利时人卡米尔杰那茨（Camille Jenatzy）驾驶着一辆名为“快乐” （La Jamais Contente）的炮弹外形电动车以105.88km/h的速度刷新了由汽 油发动机保持的世界汽车最高车速的速度记录（图1-3），这是汽车速度第一 次突破100km/h大关，快乐电动车保持着这个汽车速度记录进入到了20世纪。
图1-5 1996年的GM EV1
经过几十年的发展，虽然屡次出现机会，但是直到21世纪初期电动车没有再 现19世纪末期至20世纪初期的辉煌。根源在于它不仅生产成本相对较高，充电麻 烦、维护成本高以及电池能量密度低造成的续航里程短和充电便利性差是个严重 的问题，这些弱点严重阻碍了电动车的普及。
第二节
图1-1 1881年的三轮电动车
与19世纪末的以内燃机为动力的汽车相比，电动车除了车速略低，在其他 方面的优点很多，比如起动方便，而且电动机工作时没有噪声、振动和难闻的 汽油味。而且，直流电动机低转速时大转矩输出特性使它用作汽车动力时不需 要复杂的传动系统且操作简便，因而电动车成了机动交通工具的一个主要发展 方向。
1973年爆发的中东石油危机令全世界陷入石油短缺的境地中，人们又开始关 注其他动力的汽车，电动车再一次进入人们的视线中。20世纪八九十年代，日本 和美国的汽车厂家生产了一系列电动车，比如Chrysler TE Van和丰田RAV4 EV， 名气最大的是1996年通用汽车公司投产的EV1电动轿车（图1-5），不过，它们 最终都是昙花一现。
图1-6 保时捷博物馆复原的罗尼尔—保时捷
这辆充满灵感的轿车在1900年的巴黎世界博览会上大出风头，受到媒体广泛 关注，但并未对他的市场推广有什么帮助。“罗尼尔—保时捷”售价高达15000 奥匈帝国克朗，而同期最贵的5.97kW(8hp)奔驰Velo售价才5200德国马克，前 者是后者的2.6倍。作为市内交通工具，纯电动车曾在19世纪末到20世纪10年代 风行一时，直到20世纪20年代欧美城际公路网逐渐形成，电动车“腿短”的缺点 越来越明显（这也是同期蒸汽车被淘汰的原因之一）后才渐渐淡出人们的视野。
活塞连杆组故障诊断与修复
混合动力汽车发展历史
今天的混合动力汽车，被视作由传统内燃机汽车发展到未来纯电动汽车的中 间形态，但在汽车发展史上，第一辆混合动力汽车却是出现在纯电动汽车诞生的 近20年后。令人惊讶的是，他所采用的工作原理，直到今天仍被用于最新型的混 合动力车甚至是概念车上。
混合动力车的历史要追溯到1900年，世界第一辆混合动力车“罗尼尔—保时 捷”在1900年诞生。它的设计来自25岁的费迪南德·保时捷，这个年轻人未来将 作为第一代大众甲壳虫的设计师、保时捷品牌的开创者而扬名天下，但1900年时， 他只是位于维也纳的雅各布·罗尼尔公司的一位重要雇员，这是他的第一份工作。 这家公司原本是一家豪华马车制造商，从19世纪末开始生产电动汽车。
图1-4 1913年爱迪生和一辆电动车的合影
不过，电动车的黄金时代并没有持续太久，20世纪20年代后，内燃机技术达 到了一个新水平，装备内燃机的汽车速度更快，加一次油可持续巡航里程是电动 车的3倍左右，且使用成本低。相比之下，电动车的发展进入到了瓶颈时期，在 降低制造成本和改善使用便利性方面没有明显的进步。这种背景下，电动车很快 失去了存在的意义在1940年左右电动车基本上就从欧美汽车市场中消失了。
在“罗尼尔—保时捷”上，费迪南 德采用了串联式混合动力，由汽油发动 机为发电机提供能量，安装在前轮内的 两个轮毂电动机提供驱动力（图1-6）， 最大功率为7.46~10.44kW。今天的雪 佛兰Volt就采用了这种汽油机驱动发电 机的形式，而轮毂式电机驱动则被近来 很多纯电动概念车所使用。“罗尼尔— 保时捷”有双座和四座两种车身形式， 也有以蓄电池为能量源的纯电动型号， 在此基础上费迪南德还开发出装备4个 轮毂电机的四驱车型。
第十三章 第十四章 第十五章 第十六章 第十七章 第十八章 第十九章
直流—直流转换器 电动助力转向系统 电动汽车制动系统 电动汽车仪表 电动汽车空调系统 电动汽车充电 电动汽车高压安全技术
第一章 活塞连杆新组能故源障汽诊车断发与展修史复
第一节
活塞连杆组故障诊断与修复
纯电动汽车历史
1886年，卡尔·奔驰发明了以内燃机为动力的汽车，不过电动车却比以内 燃机为动力的汽车有更长的历史。电动车的历史可追溯到1834年，托马斯达 文波特（Thomas Davenport）制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的 干电池驱动，只能行驶一小段距离。第一辆以可充电池为动力的电动车于 1881年在法国巴黎出现，它是法国工程师法国人古斯塔夫土维装配的以铅酸 电池为动力的三轮车（图-1）。
图1-2 1882年西门子制造的无轨电车
图1-3 1899年“快乐”电动车
与此同时，大洋彼岸的美国在汽车的普及上比欧洲稍晚，但他们有自己的 优势，美国在电力技术发展和普及上领先于欧洲。发明了电灯、留声机的美国 著名的科学家托马斯·爱迪生是电动车的坚定支持者（图1-4），1911年《纽约 时报》曾经这样评论电动车：“它经济，不排放废气，是理想的交通工具。” 舆论和名人的效应对于电动车在美国的推广与普及无疑起到了推波助澜的作用， 像美国安东尼电气集团、贝克、底特律电气、哥伦比亚和瑞克这样的电动车制 造公司应运而生。当时的美国不仅拥有数量众多的电动轿车和电动货车， Bailey Electric公司在1907年甚至开发了最早的电动跑车。1897年纽约出现了 第一辆电动出租车。与此同时，和电动车一起相关的配套服务设施也应运而生， 美国汉福德电灯公司为电动车提供可以更换的电池。Detroit Electric公司不仅 制造电动车，还建立了电池充电站方便用户，现代电动车需要的那些配套设施 在90多年前就已经建立过了。
新能源汽车技术（第二版）
课件制作：杨丽慧
赵振宁 柴茂荣 李春明
主编 主审
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
新能源汽车发展史 新能源汽车现状 储能装置 电力电子变换 电动汽车电动机 电动汽车变频器
第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
电动汽车传动系统 典型纯电动汽车 典型混合动力汽车 氢燃料电池汽车 其他新能源汽车 蓄电池管理系统
19世纪末到20世纪初，是电动车的黄金时期，法国和英国都出现了电动 车制造公司，图1-2所示为1882年维尔纳·冯·西门子制造的无轨电车。1899年 4月29日，比利时人卡米尔杰那茨（Camille Jenatzy）驾驶着一辆名为“快乐” （La Jamais Contente）的炮弹外形电动车以105.88km/h的速度刷新了由汽 油发动机保持的世界汽车最高车速的速度记录（图1-3），这是汽车速度第一 次突破100km/h大关，快乐电动车保持着这个汽车速度记录进入到了20世纪。
图1-5 1996年的GM EV1
经过几十年的发展，虽然屡次出现机会，但是直到21世纪初期电动车没有再 现19世纪末期至20世纪初期的辉煌。根源在于它不仅生产成本相对较高，充电麻 烦、维护成本高以及电池能量密度低造成的续航里程短和充电便利性差是个严重 的问题，这些弱点严重阻碍了电动车的普及。
第二节
图1-1 1881年的三轮电动车
与19世纪末的以内燃机为动力的汽车相比，电动车除了车速略低，在其他 方面的优点很多，比如起动方便，而且电动机工作时没有噪声、振动和难闻的 汽油味。而且，直流电动机低转速时大转矩输出特性使它用作汽车动力时不需 要复杂的传动系统且操作简便，因而电动车成了机动交通工具的一个主要发展 方向。
1973年爆发的中东石油危机令全世界陷入石油短缺的境地中，人们又开始关 注其他动力的汽车，电动车再一次进入人们的视线中。20世纪八九十年代，日本 和美国的汽车厂家生产了一系列电动车，比如Chrysler TE Van和丰田RAV4 EV， 名气最大的是1996年通用汽车公司投产的EV1电动轿车（图1-5），不过，它们 最终都是昙花一现。
图1-6 保时捷博物馆复原的罗尼尔—保时捷
这辆充满灵感的轿车在1900年的巴黎世界博览会上大出风头，受到媒体广泛 关注，但并未对他的市场推广有什么帮助。“罗尼尔—保时捷”售价高达15000 奥匈帝国克朗，而同期最贵的5.97kW(8hp)奔驰Velo售价才5200德国马克，前 者是后者的2.6倍。作为市内交通工具，纯电动车曾在19世纪末到20世纪10年代 风行一时，直到20世纪20年代欧美城际公路网逐渐形成，电动车“腿短”的缺点 越来越明显（这也是同期蒸汽车被淘汰的原因之一）后才渐渐淡出人们的视野。
活塞连杆组故障诊断与修复
混合动力汽车发展历史
今天的混合动力汽车，被视作由传统内燃机汽车发展到未来纯电动汽车的中 间形态，但在汽车发展史上，第一辆混合动力汽车却是出现在纯电动汽车诞生的 近20年后。令人惊讶的是，他所采用的工作原理，直到今天仍被用于最新型的混 合动力车甚至是概念车上。
混合动力车的历史要追溯到1900年，世界第一辆混合动力车“罗尼尔—保时 捷”在1900年诞生。它的设计来自25岁的费迪南德·保时捷，这个年轻人未来将 作为第一代大众甲壳虫的设计师、保时捷品牌的开创者而扬名天下，但1900年时， 他只是位于维也纳的雅各布·罗尼尔公司的一位重要雇员，这是他的第一份工作。 这家公司原本是一家豪华马车制造商，从19世纪末开始生产电动汽车。
图1-4 1913年爱迪生和一辆电动车的合影
不过，电动车的黄金时代并没有持续太久，20世纪20年代后，内燃机技术达 到了一个新水平，装备内燃机的汽车速度更快，加一次油可持续巡航里程是电动 车的3倍左右，且使用成本低。相比之下，电动车的发展进入到了瓶颈时期，在 降低制造成本和改善使用便利性方面没有明显的进步。这种背景下，电动车很快 失去了存在的意义在1940年左右电动车基本上就从欧美汽车市场中消失了。
在“罗尼尔—保时捷”上，费迪南 德采用了串联式混合动力，由汽油发动 机为发电机提供能量，安装在前轮内的 两个轮毂电动机提供驱动力（图1-6）， 最大功率为7.46~10.44kW。今天的雪 佛兰Volt就采用了这种汽油机驱动发电 机的形式，而轮毂式电机驱动则被近来 很多纯电动概念车所使用。“罗尼尔— 保时捷”有双座和四座两种车身形式， 也有以蓄电池为能量源的纯电动型号， 在此基础上费迪南德还开发出装备4个 轮毂电机的四驱车型。
第十三章 第十四章 第十五章 第十六章 第十七章 第十八章 第十九章
直流—直流转换器 电动助力转向系统 电动汽车制动系统 电动汽车仪表 电动汽车空调系统 电动汽车充电 电动汽车高压安全技术
第一章 活塞连杆新组能故源障汽诊车断发与展修史复
第一节
活塞连杆组故障诊断与修复
纯电动汽车历史
1886年，卡尔·奔驰发明了以内燃机为动力的汽车，不过电动车却比以内 燃机为动力的汽车有更长的历史。电动车的历史可追溯到1834年，托马斯达 文波特（Thomas Davenport）制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的 干电池驱动，只能行驶一小段距离。第一辆以可充电池为动力的电动车于 1881年在法国巴黎出现，它是法国工程师法国人古斯塔夫土维装配的以铅酸 电池为动力的三轮车（图-1）。
图1-2 1882年西门子制造的无轨电车
图1-3 1899年“快乐”电动车
与此同时，大洋彼岸的美国在汽车的普及上比欧洲稍晚，但他们有自己的 优势，美国在电力技术发展和普及上领先于欧洲。发明了电灯、留声机的美国 著名的科学家托马斯·爱迪生是电动车的坚定支持者（图1-4），1911年《纽约 时报》曾经这样评论电动车：“它经济，不排放废气，是理想的交通工具。” 舆论和名人的效应对于电动车在美国的推广与普及无疑起到了推波助澜的作用， 像美国安东尼电气集团、贝克、底特律电气、哥伦比亚和瑞克这样的电动车制 造公司应运而生。当时的美国不仅拥有数量众多的电动轿车和电动货车， Bailey Electric公司在1907年甚至开发了最早的电动跑车。1897年纽约出现了 第一辆电动出租车。与此同时，和电动车一起相关的配套服务设施也应运而生， 美国汉福德电灯公司为电动车提供可以更换的电池。Detroit Electric公司不仅 制造电动车，还建立了电池充电站方便用户，现代电动车需要的那些配套设施 在90多年前就已经建立过了。