1、电电 动动 汽汽 车车 技技 术术 与与汽车未来动力系统和能源汽车未来动力系统和能源汽车安全与节能国家重点试验室汽车安全与节能国家重点试验室 副主任副主任清华大学清华大学 二级教授二级教授宋宋 健健电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第1页电动汽车技术电动汽车技术1.概述概述2.发展电动汽车意义发展电动汽车意义3.纯电动汽车技术纯电动汽车技术4.混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术5.燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术6.汽车未来动力系统能源汽车未来动力系统能源电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第2页电动汽车技术电动汽车技术概述概述1.电动汽车定义电动汽车定义2.汽
2、车能源发展史汽车能源发展史3.电动汽车种类：电动汽车种类：纯电动汽车；纯电动汽车；混合动力电动汽车；混合动力电动汽车；燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车；其它电动汽车其它电动汽车 电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第3页概概 述述电动汽车定义电动汽车定义 “电动汽车电动汽车”普通了解为：从普通了解为：从车载电源车载电源上取得电力，上取得电力，以以电机驱动电机驱动，满足道路，满足道路安全法规安全法规对汽车各项要求，并对汽车各项要求，并获准获准在正规道路上在正规道路上行驶行驶车辆。车辆。电动汽车普通由以下基本构件组成：电动汽车普通由以下基本构件组成：车载电源车载电源 驱动电机与控制器驱动电
3、机与控制器 汽车底盘和车身汽车底盘和车身电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第4页概 述汽车能源发展史历史上各种能源汽车蒸汽汽车-18，英国人史蒂芬孙创造了第一台蒸汽机车，十年后诞了蒸汽汽车电动汽车-1873年，英国人Robert Davidson 采取铁锌电池将马车改造成了第一辆三轮电动汽车。燃油汽车-1886年飞驰将内燃机安装在马车上，做成了第一辆燃油汽车。燃气汽车-最早燃气汽车是意大利人于1931年研制成功，并建成了CNG加气站。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第5页概 述汽车能源发展史电动汽车发展史1873年，英国人Robert Davidson 采取铁锌电池（一次
4、电池）将马车改造成了第一辆三轮电动车。所以电动车较汽车(1886年)早了。1881年，法国人Gustav Trouve 第一次采取铅酸电池（二次电池）造成了电动汽车。1882年法国人制造了可乘50人电动汽车。1886年伦敦出现了电动公共汽车。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第6页概 述汽车能源发展史电动汽车发展史1889年，法国人制造电动汽车时速达106公里，创当初汽车时速世界纪录。19，美国汽车产量4195辆。其中电动汽车1575辆，蒸汽汽车1684辆，燃油汽车936辆。电动汽车较燃油汽车百分比还大。19，美国公路上已基本见不到电动汽车了。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训
5、课件第7页概 述电动汽车种类电动汽车种类纯电动汽车：纯电动汽车：英文名称为英文名称为Pure Electric Vehicle，简称：，简称：PEV，是指以单一车载蓄电池为能源电动汽，是指以单一车载蓄电池为能源电动汽车。车。混合动力电动汽车：混合动力电动汽车：英文名称为英文名称为Hybrid Electric Vehicle，简称：，简称：HEV，是指以两种或两种以，是指以两种或两种以上动力源为能源电动汽车，即除了蓄电池以外，还带上动力源为能源电动汽车，即除了蓄电池以外，还带有燃烧某种燃料原动机或动力发电机组，如：内燃机、有燃烧某种燃料原动机或动力发电机组，如：内燃机、燃汽轮机或燃料电池等。燃
6、汽轮机或燃料电池等。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第8页概 述电动汽车种类电动汽车种类燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车：英文名称为英文名称为Fuel Cell Electric Vehicle，简称：，简称：FCEV，是指以燃料电池为动，是指以燃料电池为动力发电机混合动力电动汽车。力发电机混合动力电动汽车。其它电动汽车其它电动汽车：最近几年出现电动汽车，如：最近几年出现电动汽车，如：Plug-in混合动力电动汽车混合动力电动汽车和和低速小型电动汽车低速小型电动汽车等等电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第9页电动汽车技术发展电动汽车意义发展电动汽车意义1.降低汽车对环境污
7、染降低汽车对环境污染2.提升能源利用效率提升能源利用效率3.使汽车能源结构多样化使汽车能源结构多样化电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第10页发展电动汽车意义降低汽车对环境污染汽车对环境污染：美国：统计：大气污染物42%来自汽车排放，其中CO 66%、HC 31%、NOX 43%、微粒 17%、SO2 3%、CO2 20%、Pb37%。每年大气污染造成损失2290亿美圆。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第11页发展电动汽车意义降低汽车对环境污染我国：，大中城市大气污染物70%来自汽车排放全球污染最严重20个城市中有10个在我国。年，大气污染造成损失约600亿美圆，占国民生
8、产总值5%；20，大气污染造成损失约5000亿人民币，占国民生产总值3%。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第12页发展电动汽车意义降低汽车对环境污染降低汽车对环境污染电动汽车降低污染：电动汽车降低污染：纯电动汽车：纯电动汽车：行驶中基本无污染行驶中基本无污染混合动力电动汽车：混合动力电动汽车：可降低污染可降低污染80%。燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车：行驶中基本无污染行驶中基本无污染电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第13页发展电动汽车意义提升能源利用效率纯电动汽车：以石油为例，以原油为起点，依据日本能源研究所研究结论：传统燃油汽车（汽油）经过石油精练、运输、加油和内
9、燃机转化后传到汽车车轮有效能量占原油能量12%；（柴油车为15%）。纯电动汽车经过原油粗炼、发电厂发电、电力输送、电池充电、经电机将动力传至车轮有效能源利用率为14%。电动车能源利用率较汽油车高2个、较柴油车低1个百分点。混合动力电动汽车：混合动力电动汽车普通比传统燃油（汽油）汽车节油40%-50%。若按40%计算，有效能源利用率为20%，较传统燃油汽车高8个百分点。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第14页发展电动汽车意义提升能源利用效率提升能源利用效率燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车：燃料电池将氢气和氧气转化为电力燃料电池将氢气和氧气转化为电力效率效率最高为最高为60%。若采取
10、重整气体（如：甲烷、甲醇乙醇等），。若采取重整气体（如：甲烷、甲醇乙醇等），以重整气体为起点，经运输、燃料电池发电、以重整气体为起点，经运输、燃料电池发电、DC-DC转换、燃转换、燃料电池发动机消耗、电动机将动力传至车轮有效能源利用率为料电池发动机消耗、电动机将动力传至车轮有效能源利用率为20%。注意，这里未考虑重整气体制备过程能量损失。若将这部。注意，这里未考虑重整气体制备过程能量损失。若将这部分能量损失考虑在内，燃料电池有效能源利用率为分能量损失考虑在内，燃料电池有效能源利用率为15%左右。左右。总而言之：总而言之：混合动力电动汽车混合动力电动汽车有效有效能源利用率最高能源利用率最高。电动
11、汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第15页发展电动汽车意义使汽车能源结构多样化使汽车能源结构多样化 发展电动汽车主要意义之一发展电动汽车主要意义之一(我认为最主要我认为最主要原因原因)是为了处理能源安全问题，处理对石油能是为了处理能源安全问题，处理对石油能源依赖程度，使耗能大户源依赖程度，使耗能大户-汽车能源结构多汽车能源结构多样化。比如：电能可来自水能、核能、煤、样化。比如：电能可来自水能、核能、煤、风风能能、太阳能太阳能等。等。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第16页电动汽车技术纯电动汽车技术纯电动汽车技术1.国外纯电动汽车应用：法国、美国、日国外纯电动汽车应用：法国、美
12、国、日 本、本、德国等德国等2.我国纯电动汽车发展我国纯电动汽车发展3.纯电动汽车产业化困难纯电动汽车产业化困难电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第17页纯电动汽车技术纯电动汽车技术国外纯电动汽车应用国外纯电动汽车应用 法国：法国：全球最主动研制、推广纯电动汽车国家之一。全球最主动研制、推广纯电动汽车国家之一。电力电力75%来自核能，来自核能，15%来自水电；石油基本依赖进来自水电；石油基本依赖进口，油价是美国口，油价是美国4倍；国家对购置电动汽车给予补助。倍；国家对购置电动汽车给予补助。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第18页纯电动汽车技术纯电动汽车技术国外纯电动汽车应
13、用美国：1973年将开发研制电动汽车列入国家研究计划；1991年美国三大汽车（通用、福特、克莱斯勒）企业与政府合作联合攻关研制电动汽车关键部件-电池，至今镍氢电池性能已基本达标，但价格仍较贵，已投入小批量商业化生产。其它电池（锂离子和锂聚合物等）虽取得很大进展，但尚缺乏商业化生产基础。1998年2%和5%电动汽车化要求已放弃，年8%电动汽车百分比未能实现。当前基本放弃了纯电动汽车产业开发计划，改做PLUG-IN混合动力电动汽车。特斯拉现象。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第19页纯电动汽车技术纯电动汽车技术国外纯电动汽车应用国外纯电动汽车应用 日本：日本：石油基本依赖进口，油价很贵
14、；石油基本依赖进口，油价很贵；1971年将电动汽车列入年将电动汽车列入政府研究计划，政府研究计划，1976年在通产省下设置电动车辆协会；年在通产省下设置电动车辆协会；1991年东年东京电力企业采取镍镉电池研制出时速达京电力企业采取镍镉电池研制出时速达176公里，续驶里程公里，续驶里程548公公里（里（40Km/h等速）电动汽车。等速）电动汽车。1996年丰田、本田汽车企业研制电年丰田、本田汽车企业研制电动汽车进入小批量生产，销售到美国加州。动汽车进入小批量生产，销售到美国加州。德国德国：1992年在吕根岛（年在吕根岛（Rugen）对）对64辆电动车进行了辆电动车进行了4年应用年应用试验；试验；
15、1995年电动车保有量为年电动车保有量为4400台，是当初世界上电动汽车保台，是当初世界上电动汽车保有量最多国家。有量最多国家。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第20页纯电动汽车技术纯电动汽车技术我国纯电动汽车发展我国纯电动汽车发展90年代初，我国将电动汽车研究开发首次列入国家年代初，我国将电动汽车研究开发首次列入国家“八五八五”科技攻关计划，国家计委、科委、经贸委、国科技攻关计划，国家计委、科委、经贸委、国防科工委都对电动汽车研究给予支持。在电动汽车及防科工委都对电动汽车研究给予支持。在电动汽车及其电池、电机与控制器、充电系统、电子监控系统等其电池、电机与控制器、充电系统、电子监
16、控系统等方面取得了阶段性结果。方面取得了阶段性结果。“九五九五”期间，国家科委将电动汽车列入国家重大科期间，国家科委将电动汽车列入国家重大科技产业工程项目，包含：电动概念车开发；电动改装技产业工程项目，包含：电动概念车开发；电动改装车研制；电动汽车运行示范区建设；电池、电机、充车研制；电动汽车运行示范区建设；电池、电机、充电技术等关键技术研究和相关电动汽车政策、法规、电技术等关键技术研究和相关电动汽车政策、法规、标准制订等。标准制订等。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第21页纯电动汽车技术纯电动汽车技术我国纯电动汽车发展我国纯电动汽车发展1999年年4月，李岚清副总理强调汽车产业月
17、，李岚清副总理强调汽车产业要实现跨越式发展，要发展电动汽车。要实现跨越式发展，要发展电动汽车。1999年年10月，吴邦国副总理强调：为处月，吴邦国副总理强调：为处理环境污染和能源问题，中国政府将大理环境污染和能源问题，中国政府将大力支持电动汽车研究开发和生产。力支持电动汽车研究开发和生产。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第22页纯电动汽车技术纯电动汽车技术我国纯电动汽车发展10月我国将电动汽车项目列入国家“十五863”重大专题计划。投入8亿元人民币，对纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车关键技术进行了研究，取得了一些关键技术突破。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课
18、件第23页纯电动汽车技术纯电动汽车技术我国纯电动汽车发展10月我国再一次将电动汽车项目列入国家“十一五863”重大专题计划。投入11亿元人民币，重点对混合动力电动汽车产业化技术和燃料电池电动汽车技术进行研究，力争对关键技术突破。年6月国家“十一五863”计划将plug-in混合动力电动汽车和混合动力系统关键部件动力耦合装置列入发展计划，深入推进电动汽车技术深入发展。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第24页纯电动汽车技术纯电动汽车技术我国纯电动汽车发展10月我国提出了节能与新能源汽车发展战略：20新能源汽车保有量50万辆，对纯电动轿车补助（3000元/千瓦时电池，限额6万/车），对插
19、电式电动轿车补助（3000元/千瓦时电池，限额5万/车）；20新能源汽车保有量500万辆；20燃油汽车油耗限值6.9升/百公里；20燃油汽车油耗限值5.0升/百公里。年9月国家国家公布了对新能源汽车新补助标准。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第25页纯电动汽车技术纯电动汽车技术纯电动汽车产业化困难纯电动汽车产业化困难电池性能差电池性能差 ：电池比能量低、寿命短、充电速度慢电池比能量低、寿命短、充电速度慢和价格贵是纯电动汽车不能推广应用主要原因，另外和价格贵是纯电动汽车不能推广应用主要原因，另外电池还存在安全性问题。电池还存在安全性问题。动力性能差、运输效率低动力性能差、运输效率低：
20、因为电池存电量小，因为电池存电量小，普通电机功率也小，造成纯电动汽车最高车速、加速普通电机功率也小，造成纯电动汽车最高车速、加速能力、爬坡能力均较燃油汽车差，续驶里程短，运输能力、爬坡能力均较燃油汽车差，续驶里程短，运输效率也低。效率也低。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第26页纯电动汽车技术纯电动汽车技术纯电动汽车产业化困难纯电动汽车产业化困难成本高、价格贵：成本高、价格贵：普通纯电动汽车制造成本是同级别燃油车普通纯电动汽车制造成本是同级别燃油车2-3倍（主要是电池贵）；使用成本综合了电池使用成本后，在当倍（主要是电池贵）；使用成本综合了电池使用成本后，在当前油价下较燃油汽车贵。
21、前油价下较燃油汽车贵。基础设施缺乏：基础设施缺乏：社会上缺乏电动汽车充电站和电动汽车维修、社会上缺乏电动汽车充电站和电动汽车维修、培训人员等。培训人员等。电池突破口：锂硫（电池突破口：锂硫（Li-S）电池，比容量）电池，比容量1-2.5KWH/Kg；基；基于石墨烯锂离子电池，比功率可达于石墨烯锂离子电池，比功率可达100KW/Kg，比容量，比容量750WH/Kg；锂空气电池。锂空气电池。小型低速电动汽车含有应用前景小型低速电动汽车含有应用前景电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第27页电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术1.混合动力电动汽车介绍混合动力电动汽车介绍2.混
22、合动力电动汽车技术特点混合动力电动汽车技术特点3.四种混合动力系统四种混合动力系统4.混合动力电动汽车发展前景混合动力电动汽车发展前景电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第28页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车介绍混合动力电动汽车介绍混合动力电动汽车是在纯电动汽车碰到巨大技术障碍时产物。混合动力电动汽车是在纯电动汽车碰到巨大技术障碍时产物。混合动力电动汽车源自于美国总统克林顿亲自提倡和支持混合动力电动汽车源自于美国总统克林顿亲自提倡和支持“新一新一代汽车合作搭档代汽车合作搭档”计划计划(Partnership for a New Generation of(Pa
23、rtnership for a New Generation of VehiclesVehicles，简称，简称PNGV)PNGV)，开始于，开始于19931993年年9 9月，参加该项目标有月，参加该项目标有8 8个美个美国联邦政府机构，众多国家试验室、大学研究机构、通用、福特、国联邦政府机构，众多国家试验室、大学研究机构、通用、福特、克莱斯勤三大汽车企业，上千个汽车零部件供给商等企业部门。克莱斯勤三大汽车企业，上千个汽车零部件供给商等企业部门。该计划目标是到该计划目标是到 年研制并投产一个性能与现在传统发动机排量在年研制并投产一个性能与现在传统发动机排量在2.82.83.0 L3.0 L左
24、右中级轿车相同，而排放水平到达超低排放水平，左右中级轿车相同，而排放水平到达超低排放水平，燃料消耗量燃料消耗量到达百公里到达百公里3 L(3 L(即即1 1 加仑汽油行驶加仑汽油行驶80mile)80mile)。而能到达此目。而能到达此目标唯一选择就是混合动力电动汽车。标唯一选择就是混合动力电动汽车。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第29页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术特点混合动力电动汽车技术特点 混合动力电动汽车混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle(Hybrid Electric Vehicle，简称，简称HEV)HEV)
25、是是将将电动单元电动单元与与附加动力单元附加动力单元(Auxiliary Power Unit(Auxiliary Power Unit，简称，简称APU)APU)适适用到一辆车上。这个附加动力单元能够是一个燃烧用到一辆车上。这个附加动力单元能够是一个燃烧(或消耗或消耗)某种某种燃料发动机或动力发电机组。燃料能够是汽油、柴油等汽车传统燃料发动机或动力发电机组。燃料能够是汽油、柴油等汽车传统燃料，也能够是甲醇、乙醇、液化石油气、天然气、氢气等代用燃料，也能够是甲醇、乙醇、液化石油气、天然气、氢气等代用燃料。发动机能够是内燃机、燃气轮机、斯特林发动机等热机，燃料。发动机能够是内燃机、燃气轮机、斯特
26、林发动机等热机，也能够是燃料电池。也能够是燃料电池。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第30页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术特点混合动力电动汽车技术特点 与传统燃油汽车和电动汽车相比含有与传统燃油汽车和电动汽车相比含有特点：特点：1.电池容量减小（纯电动汽车电池容量减小（纯电动汽车5-20%左右），降低了左右），降低了电动汽车自重和成本。电动汽车自重和成本。2.附加动力单元附加动力单元(APU)选取，使混合动力电动汽车续驶选取，使混合动力电动汽车续驶里程与动力性能能够到达燃油汽车水平。里程与动力性能能够到达燃油汽车水平。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能
27、源培训课件第31页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术特点混合动力电动汽车技术特点 与传统燃油汽车和电动汽车相比含与传统燃油汽车和电动汽车相比含有特点：有特点：、附加动力单元主要工作在最正确工况点附近，比、附加动力单元主要工作在最正确工况点附近，比传统内燃机汽车需在低速、高速、怠速和高负荷变传统内燃机汽车需在低速、高速、怠速和高负荷变工况运行时废气排放相比，可到达超低排放水平，工况运行时废气排放相比，可到达超低排放水平，普通，较传统内燃机汽车普通，较传统内燃机汽车降低排放降低排放80%左右。同时，左右。同时，因为附加动力单元主要工作在最正确工况点附近，因为附加动力单元主
28、要工作在最正确工况点附近，降低了油耗降低了油耗30%（汽油机）（汽油机）左右。左右。专用发动机节能专用发动机节能可达可达40%。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第32页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术特点混合动力电动汽车技术特点 与传统燃油汽车和电动汽车相比含有特点：与传统燃油汽车和电动汽车相比含有特点：4.制动能量回收制动能量回收系统深入节约了能源，依据工况不一系统深入节约了能源，依据工况不一样，样，可降低油耗可降低油耗10%-20%；并提升制动系统可靠性；并提升制动系统可靠性和延长制动器使用寿命。和延长制动器使用寿命。5.因为电池处于浅冲浅放状态，提
29、升了电池使用寿命，因为电池处于浅冲浅放状态，提升了电池使用寿命，降低了使用成本。降低了使用成本。6.大大增加了技术难度，主要是电动机、发电机、附大大增加了技术难度，主要是电动机、发电机、附加动力单元、动力耦合装置、电池与管理系统和制加动力单元、动力耦合装置、电池与管理系统和制动能量回收协调控制难度。动能量回收协调控制难度。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第33页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统1.串联式：串联式：该系统由发动机、发电机、电池组、能量管理系该系统由发动机、发电机、电池组、能量管理系统统(Energy Management Sys
30、tem简称简称EMS)、驱动电机及其控制、驱动电机及其控制器、汽车传动系等部分组成。器、汽车传动系等部分组成。发动机与发电机组成附加动力单元发动机与发电机组成附加动力单元(APU)。发动机控制在。发动机控制在最正确工况区最正确工况区(油耗和排放最低油耗和排放最低)相对稳定运行，带动发电机所相对稳定运行，带动发电机所发出电能可直接供电动机驱动汽车。发出电能可直接供电动机驱动汽车。当汽车在起步、加速、爬坡或高速行驶等高负荷运行时，当汽车在起步、加速、爬坡或高速行驶等高负荷运行时，电池组能够提供额外电能。当汽车中低速运行时，发电机发出电池组能够提供额外电能。当汽车中低速运行时，发电机发出动力除了驱动
31、汽车外，多出电能向电池组充电。动力除了驱动汽车外，多出电能向电池组充电。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第34页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统1.串联式：串联式：串联式特点是：串联式特点是：动力系统需要三套动力系统需要三套（发动机、发电机、电动机），动力系统效（发动机、发电机、电动机），动力系统效率低，成本较高，节油率低；但控制难度较率低，成本较高，节油率低；但控制难度较低，排放性能好。低，排放性能好。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第35页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统2.并联式：并联
32、式：该系统由发动机、电池组、能量管理系统、发电该系统由发动机、电池组、能量管理系统、发电/电动机及其控制器、汽车传动系等部分组成。电动机及其控制器、汽车传动系等部分组成。该系统该系统发动机发动机与与电动机电动机以机械能以机械能迭加迭加方式驱动汽车。发动方式驱动汽车。发动机与电动机既能够独立地驱动汽车，在需要大功率时也能够共机与电动机既能够独立地驱动汽车，在需要大功率时也能够共同提供动力。同提供动力。汽车低负荷运行时，由电机单独驱动汽车；汽车低负荷运行时，由电机单独驱动汽车；汽车中等负荷运行时，由发动机驱动汽车，发动机控制在汽车中等负荷运行时，由发动机驱动汽车，发动机控制在最正确工况区附近稳定运
33、行，富裕动力经过电机（发电状态）最正确工况区附近稳定运行，富裕动力经过电机（发电状态）给电池充电；给电池充电；电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第36页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统2.并联式：并联式：当汽车高负荷运行时，发动机与电动机同时驱当汽车高负荷运行时，发动机与电动机同时驱动汽车；动汽车；汽车滑行或制动时，经过制动能量回收系统控汽车滑行或制动时，经过制动能量回收系统控制，由电机向电池组充电制，由电机向电池组充电。并联式特点是并联式特点是：动力系统效率高，成本较低，油耗较：动力系统效率高，成本较低，油耗较低；但控制难度较大，排放性能较串
34、联式稍差。低；但控制难度较大，排放性能较串联式稍差。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第37页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统3.混联式：混联式：该系统将串联络统与并联络统利用一个由行星齿该系统将串联络统与并联络统利用一个由行星齿轮系统组成动力分配装置，经过能量管理系统结合到一起，方轮系统组成动力分配装置，经过能量管理系统结合到一起，方便依据行驶工况及对能量需求，灵活采取不一样驱动方式。从便依据行驶工况及对能量需求，灵活采取不一样驱动方式。从而到达最高效率、最低燃油消耗和废气排放。而到达最高效率、最低燃油消耗和废气排放。混联式特点是混联式特点是
35、：结合了串联式和并联式优点，动力系统效：结合了串联式和并联式优点，动力系统效率高，油耗低，排放好，成本介于串联和并联之间；控制难度率高，油耗低，排放好，成本介于串联和并联之间；控制难度最大。最大。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第38页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术四种混合动力系统四种混合动力系统、plug-in混合动力汽车：混合动力汽车：该系统是纯电动汽车与混合动该系统是纯电动汽车与混合动力电动汽车融合。正常行驶时以纯电动为主，为了降低电池使力电动汽车融合。正常行驶时以纯电动为主，为了降低电池使用量（从而减轻重量，降低成本）、提升续驶里程、提升汽车用量（从而减轻重量，降
36、低成本）、提升续驶里程、提升汽车动力性和经济性，融合了混合动力汽车优点，从而到达最高效动力性和经济性，融合了混合动力汽车优点，从而到达最高效率、最低成本和废气排放。率、最低成本和废气排放。plug-in混合动力汽车特点是：结合了纯电动汽车和混合动混合动力汽车特点是：结合了纯电动汽车和混合动力电动汽车优点，动力系统效率高，油耗低，排放好，成本较力电动汽车优点，动力系统效率高，油耗低，排放好，成本较纯电动汽车有了大幅度降低。纯电动汽车有了大幅度降低。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第39页混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车技术混合动力电动汽车发展前景混合动力电动汽车发展前景 鉴于混合
37、动力电动汽车含有节能和环境保护优点，技术上不鉴于混合动力电动汽车含有节能和环境保护优点，技术上不存在克服不了困难，成本（并联式）较传统燃油汽车增加不多存在克服不了困难，成本（并联式）较传统燃油汽车增加不多（约（约10%-20%），有可能经过节约燃料费收回，在当前情况），有可能经过节约燃料费收回，在当前情况下是最有发展前景电动汽车。其中，下是最有发展前景电动汽车。其中，并联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车前景最为光明前景最为光明。plug-in电动汽车电动汽车在在特定条件特定条件下及在下及在油价与电价不平衡油价与电价不平衡时有时有较大优势。较大优势。假如假如EVT技术发展成熟，串联与混联
38、技术也较有前途。技术发展成熟，串联与混联技术也较有前途。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第40页电动汽车技术燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术1.燃料电池工作原理燃料电池工作原理2.燃料电池种类燃料电池种类3.燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车4.制约燃料电池电动汽车应用原因制约燃料电池电动汽车应用原因电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第41页燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术燃料电池工作原理燃料电池工作原理电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第42页燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术燃料电池种类（五种）燃料电池种类（五种）燃料电池电解质工作温度(
39、oC)优点缺点效率()碱性燃料电池KOH-H2O80开启快；室温常压下工作。需以纯氧作氧化剂；成本高。70磷酸燃料电池H3PO4200对CO2不敏感工作温度高；对CO敏感；效率低。40固体氧化物燃料电池ZrO2-Y2O31000可用空气作氧化剂；可用天然气或甲烷作燃料。工作温度高60熔融碳酸盐燃料电池Na2CO3650可用空气作氧化剂；可用天然气或甲烷作燃料工作温度高60质子交换膜燃料电池含氟质子交换膜80100工作温度低；可用空气作氧化剂；比功率大，起动快速。对CO非常敏感反应物需要加湿60电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第43页燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术燃料电池电
40、动汽车：燃料电池电动汽车：混合动力电动汽车一个，包含燃料混合动力电动汽车一个，包含燃料电池发动机、电机及其控制系统、电能存放系统等电池发动机、电机及其控制系统、电能存放系统等电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第44页燃料电池电动汽车技术燃料电池电动汽车技术制约燃料电池电动汽车应用原因制约燃料电池电动汽车应用原因1.氢气制备和储运：氢气制备和储运：制备成本，运输安全性，车载制备成本，运输安全性，车载安全性安全性2.燃料电池价格昂贵：燃料电池价格昂贵：质子交换膜成本高（质子交换膜成本高（120180美元美元/平米），电催化剂需用铂金（平米），电催化剂需用铂金（5克克/平米），平米），kw
41、/美元美元3.基础设施缺乏：基础设施缺乏：加氢站几乎没有。加氢站几乎没有。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第45页电动汽车技术汽车未来动力系统与能源汽车未来动力系统与能源1.纯电动汽车因为能源利用率较低，且电池比能量低、纯电动汽车因为能源利用率较低，且电池比能量低、充电慢、成本高，应用前景不乐观。不过，在电价充电慢、成本高，应用前景不乐观。不过，在电价与油价不均衡情况下，与油价不均衡情况下，低速小型电动汽车含有使用低速小型电动汽车含有使用成本低优势成本低优势。2.混合动力电动汽车因为能源利用率高，可实现超低混合动力电动汽车因为能源利用率高，可实现超低污染，价格增加有限，当前最有应用
42、前景。尤其是污染，价格增加有限，当前最有应用前景。尤其是并联式燃油或燃气混合动力汽车并联式燃油或燃气混合动力汽车与与plug-in混合动力混合动力汽车优势最为显著。汽车优势最为显著。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第46页电动汽车技术汽车未来动力系统与能源汽车未来动力系统与能源3、燃料电池电动汽车（氢燃料）尽管存在能源利用率较燃料电池电动汽车（氢燃料）尽管存在能源利用率较高，工作时噪音小，基本零污染等优点；但在处理高，工作时噪音小，基本零污染等优点；但在处理其燃料其燃料-氢气低成本制备和安全储运，燃料电池本氢气低成本制备和安全储运，燃料电池本身成本以及电催化剂材料问题前，应用前景不
43、明。身成本以及电催化剂材料问题前，应用前景不明。4、燃气（、燃气（LNG、CNG、LPG)汽车伴随页岩气革命，含汽车伴随页岩气革命，含有成本低、排放少特点，含有很好发展前景。尤其有成本低、排放少特点，含有很好发展前景。尤其是商用车因为气罐布置灵活，前景更加好。是商用车因为气罐布置灵活，前景更加好。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第47页电动汽车技术汽车未来动力系统与能源汽车未来动力系统与能源5、氢燃料汽车尽管存在基本零污染等优点；但在处理其氢燃料汽车尽管存在基本零污染等优点；但在处理其燃料燃料-氢气低成本制备、储运和氢气燃料安全问题氢气低成本制备、储运和氢气燃料安全问题前，应用前景不明。前，应用前景不明。6、蒸汽汽车因为体积大、重量太重、效率太低和污染严、蒸汽汽车因为体积大、重量太重、效率太低和污染严重，在汽车上不会再有应用前景。重，在汽车上不会再有应用前景。电动汽车技术与汽车未来动力系统和能源培训课件第48页
