7.1纯电动汽车（课件）- 《汽车文化》同步教学（北京邮电版·2023）

第7站 新能源汽车 1 CONTENTS 01 纯电动汽车 02 混合动力汽车 03 替代燃料汽车 04 太阳能汽车 2 在不断加剧的“人、车、自然”的矛盾下,人们开始把目光从传统的燃油汽车转向新能源汽车。 现在汽车所用的能源大多数还都是汽油或者柴油,总有一天,这些不可再生的化石燃料终将枯竭,人们不得不去寻找其他能源代替矿物燃料驱动汽车。此外,传统燃料排放气体带来的环境问题已经越来越严重,人们希望能有更多绿色的能源应用于汽车动力当中。 新能源汽车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,但需要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。 新能源汽车包括的范围较广,一般可以分为电动汽车、混合动力电动汽车、替代燃料汽车和太阳能汽车等。 3 纯电动汽车 7.1 4 纯电动汽车(blade electric vehicles , BEV)是完全由可充电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。虽然它已有百余年的悠久历史,但一直仅限于某些特定范围内应用,市场较小。主要原因是各种类别的蓄电池普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点,但由于其对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好。 5 目前最大的困难是蓄电池技术。蓄电池单位质量存储的能量太少,同时电动车的蓄电池较贵,又没有形成经济规模,故购买价格较贵。至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。电池是电动汽车发展的首要关键,要想在较大范围内应用电动汽车,首先需要依靠先进的蓄电池。经过多年的筛选,现在普遍看好的有氢镍电池、锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位质量存储能量比铅酸电池多一倍,其他性能也都优于铅酸电池,但目前其价格为铅酸电池的4~5倍。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属,锂离子电池单位质量储能为铅酸电池的3倍,锂聚合物电池为4倍,而且锂资源较丰富,价格相对便宜,是很有前景的电池。我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。 7.1.1电动汽车发展现状 6 电动汽车的优点是本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其他污染物也显著减少。电厂大多建于远离人口密集城市的地区,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关成熟技术。电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们对石油资源日渐枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车要高,因而有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个热点。 7.1.1电动汽车发展现状 7 电动汽车的组成主要包括电动机、传动装置、控制单元、电源等,如图7-1所示。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与普通汽车相同。 7.1.2电动汽车的主要结构 8 1.电源 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前,电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,铅酸蓄电池由于比能量较低,充电速度较慢,寿命较短,逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池,这些新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。 7.1.2电动汽车的主要结构 9 2.驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串励电动机,这种电机具有较软的机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大等缺陷,随着电机技术和电机控制技术的发展,势必将被直流无刷电动机、开关磁阻电动机和交流异步电动机所取代。 7.1.2电动汽车的主要结构 10 3.电动机调速控制装置 电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机驱动转矩和旋转方向的控制。 在驱动电动机的旋向变换控制中,直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向,实现电动机的旋向变换,这使得电路复杂化,可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可