新能源汽车考试知识点市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

新能源汽车知识点总会第1页新能源汽车知识点n1.新能源汽车：新能源汽车：是指采取非常规车用燃料作为动力起源是指采取非常规车用燃料作为动力起源（或使用常规车用燃料、采取新型车载（或使用常规车用燃料、采取新型车载动力装置），综合车辆动力控制和驱动动力装置），综合车辆动力控制和驱动方面先进技术，形成技术原理先进、含方面先进技术，形成技术原理先进、含有新技术、新结构汽车。有新技术、新结构汽车。第2页新能源汽车n2.新能源汽车包含范围新能源汽车包含范围较广，普通可较广，普通可分为电动汽车、气体燃料汽车、生物分为电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车和氢燃料汽车等。燃料汽车和氢燃料汽车等。电动汽车：电动汽车：电动汽车包含纯电动汽车、混合动力电动电动汽车包含纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。汽车和燃料电池电动汽车。第3页新能源汽车n3.发展新能源汽车必要性发展新能源汽车必要性n石油短缺石油短缺n环境污染环境污染n气候变暖气候变暖第4页新能源汽车n4.汽车新能源主要包含：电能、氢能源、天然气、液化石油气（LPG）、醇类（甲醇、乙醇）燃料、二甲醚（DME）、太阳能、生物质能等。第5页新能源汽车n5.新能源汽车类型新能源汽车类型n1纯电动汽车纯电动汽车n2混合动力电动汽车混合动力电动汽车n3燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车n4气体燃料汽车气体燃料汽车n5生物燃料汽车生物燃料汽车n6氢燃料汽车氢燃料汽车n7太阳能汽车太阳能汽车第6页新能源汽车n6.纯电动汽车结构原理纯电动汽车结构原理第7页纯电动汽车结构原理纯电动汽车结构原理n1电力驱动主模块电力驱动主模块n电力驱动主模块主要包含中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装电力驱动主模块主要包含中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置和车轮等。它功用是将存放在蓄电池中电能高效地转化为车轮动能，并置和车轮等。它功用是将存放在蓄电池中电能高效地转化为车轮动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮动能转化为电能充入蓄电池。能够在汽车减速制动时，将车轮动能转化为电能充入蓄电池。n中央控制单元中央控制单元依据加速踏板和制动踏板输入信号，向驱动控制器发出对应依据加速踏板和制动踏板输入信号，向驱动控制器发出对应控制指令，对电动机进行开启、加速、减速、制动控制。控制指令，对电动机进行开启、加速、减速、制动控制。n驱动控制器驱动控制器是按中央控制单元指令和电动机速度、电流反馈信号，对电动是按中央控制单元指令和电动机速度、电流反馈信号，对电动机速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器必须和电动机配套使机速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器必须和电动机配套使用。用。n电机电机在电动汽车中被要求负担在电动汽车中被要求负担电动电动和和发电发电双重功效，即在正常行驶时发挥双重功效，即在正常行驶时发挥其主要电动机功效，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时又被要求其主要电动机功效，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮惯性动能转化为电能。进行发电，将车轮惯性动能转化为电能。n机械传动装置机械传动装置是将电动机驱动转矩传输给汽车驱动轴，从而带动汽车车轮是将电动机驱动转矩传输给汽车驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。行驶。第8页纯电动汽车结构原理纯电动汽车结构原理n2车载电源模块车载电源模块n电源模块主要包含蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器电源模块主要包含蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器等。它功用是向等。它功用是向电动机提供驱动电能电动机提供驱动电能、监测电源使用情况监测电源使用情况以以及及控制充电机向蓄电池充电控制充电机向蓄电池充电。n纯电动汽车惯用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂纯电动汽车惯用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。离子电池等。n纯电动汽车能量管理纯电动汽车能量管理主要是指电池管理系统，它主要功用是主要是指电池管理系统，它主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。温度监测等。n充电控制器充电控制器是把交流电转化为对应电压直流电，并按要求控是把交流电转化为对应电压直流电，并按要求控制其电流。制其电流。第9页纯电动汽车结构原理纯电动汽车结构原理n3.辅助系统辅助系统主要包含辅助动力源、动力转向系统、驾驶室主要包含辅助动力源、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力源外，显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力源外，依据不一样车型而不一样。依据不一样车型而不一样。n辅助动力源辅助动力源主要由辅助电源和主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成，其功率转换器组成，其功用是供给电动汽车其它各种辅助装置所需要动力电源，功用是供给电动汽车其它各种辅助装置所需要动力电源，普通为普通为12V或或24V直流低压电源，它主要给动力转向、制动直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调整控制、照明、力调整控制、照明、空调空调、电动窗门等各种辅助装置提供、电动窗门等各种辅助装置提供所需能源。所需能源。n动力转向系统动力转向系统是为实现汽车转弯而设置，它由转向盘、转是为实现汽车转弯而设置，它由转向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成。作用在转向盘上控制力，向器、转向机构和转向轮等组成。作用在转向盘上控制力，经过转向器和转向机构使转向轮偏转一定角度，实现汽车经过转向器和转向机构使转向轮偏转一定角度，实现汽车转向。转向。第10页纯电动汽车结构原理纯电动汽车结构原理n驾驶室显示操纵台驾驶室显示操纵台类同于传统汽车驾驶室仪表盘，不过其类同于传统汽车驾驶室仪表盘，不过其功效依据电动汽车驱动控制特点有所增减，其信息指示更功效依据电动汽车驱动控制特点有所增减，其信息指示更多地选取数字或液晶屏幕显示。多地选取数字或液晶屏幕显示。n辅助装置辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、主要有照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调整器、电动座椅调整器、车身安全防降器、电控后视镜调整器、电动座椅调整器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提升汽车操控性、舒适性、护装置控制器等。它们主要是为提升汽车操控性、舒适性、安全性而设置，依据需要进行选取。安全性而设置，依据需要进行选取。第11页新能源汽车7.电动汽车关键技术电动汽车关键技术n电池及管理技术电池及管理技术n电机及控制技术电机及控制技术n整车控制技术整车控制技术n整车轻量化技术整车轻量化技术第12页新能源汽车n8.混合动力电动汽车混合动力电动汽车是指同时装备是指同时装备两种动力源两种动力源热动力源（由传热动力源（由传统汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池统汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）汽车。与电动机）汽车。n9.混合动力电动汽车分类混合动力电动汽车分类按照动力系统结构形式划分：按照动力系统结构形式划分：能够将其分为能够将其分为串联式串联式混合动力电动汽车混合动力电动汽车(SHEV)、并联式并联式混合动力电动汽车混合动力电动汽车(PHEV)和和混联式混联式混合动力电动汽车混合动力电动汽车(PSHEV)。第13页10.混合动力电动汽车结构原理混合动力电动汽车结构原理 n并联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车n并并联联式式混混合合动动力力电电动动汽汽车车系系统统结结构构主主要要是是由由发发动动机机、电电动动机机/发发电电机机和和蓄蓄电电池池等等部部件件组组成成，有有各各种种组组合合型型式式，能能够够依依据据使使用用要要求求选选取取。并并联联式式混混合合动动力力系系统统采采取发动机和电动机两套独立驱动系统驱动车轮。取发动机和电动机两套独立驱动系统驱动车轮。发动机变速器电动机电池组第14页11.燃料电池电动汽车结构形式燃料电池电动汽车结构形式n1纯燃料电池驱动纯燃料电池驱动FCEVn纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽车全部功率负荷都由燃料电池负担。车全部功率负荷都由燃料电池负担。第15页新能源汽车n12.电池分类及性能指标电池分类及性能指标n电池分为化学电池、物理电池和生物电电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。池三大类。n电池性能指标主要有电压、容量、内阻、电池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、使能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，依据电池种类不一样，其性用寿命等，依据电池种类不一样，其性能指标也有差异。能指标也有差异。第16页13.电动汽车蓄电池种类电动汽车蓄电池种类n1铅酸蓄电池铅酸蓄电池n2镍氢电池镍氢电池n3镍镉电池镍镉电池n4锂离子电池锂离子电池n5锌镍电池锌镍电池n6空气电池空气电池第17页燃料电池分类燃料电池分类n14按电解质分类按电解质分类n(1)质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池(PEMFC)；n(2)碱性燃料电池碱性燃料电池(AFC)；n(3)磷酸燃料电池磷酸燃料电池(PAFC)；n(4)熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)；n(5)固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池(SOFC)；n(6)直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池(DMFC)；n(7)再生型燃料电池再生型燃料电池(RFC)；n(8)锌空燃料电池锌空燃料电池(ZAFC)；n(9)质子陶瓷燃料电池质子陶瓷燃料电池(PCFC)等。等。第18页15质子交换膜燃料电池结构及原理质子交换膜燃料电池结构及原理n 1.质子交换膜燃料电池基本结构质子交换膜燃料电池基本结构nPEMFC由质子交换膜，催化剂层，扩散层、集流由质子交换膜，催化剂层，扩散层、集流板板(又称双极板又称双极板)组成，如图所表示。组成，如图所表示。第19页15质子交换膜燃料电池结构及原理质子交换膜燃料电池结构及原理n 1质子交换膜燃料电池工作原理质子交换膜燃料电池工作原理nPEMFC在原理上相当于水电解在原理上相当于水电解“逆逆”装置。其单电装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化场所，阴极为氧化剂还原场所，两极都含发生氧化场所，阴极为氧化剂还原场所，两极都含有加速电极电化学反应催化剂，质子交换膜为电解有加速电极电化学反应催化剂，质子交换膜为电解质。质。第20页16超级电容器超级电容器n2超级电容结构原理超级电容结构原理n超级电容单体主要由电极、电解质、集电极、隔离膜连线极柱、超级电容单体主要由电极、电解质、集电极、隔离膜连线极柱、密封材料和排气阀等组成。电极材料普通有碳电极材料、金属密封材料和排气阀等组成。电极材料普通有碳电极材料、金属氧化物及其水合物电极材料、导电聚合物电极材料，要求电极氧化物及其水合物电极材料、导电聚合物电极材料，要求电极内阻小、导电率高、表面积大、尽可能薄；电解质需有较高导内阻小、导电率高、表面积大、尽可能薄；电解质需有较高导电性电性(内阻小内阻小)和足够电化学稳定性和足够电化学稳定性(提升单体电压提升单体电压)，电解质材，电解质材料分为有机类和无机类，或分为液态和固态类；集电极选取导料分为有机类和无机类，或分为液态和固态类；集电极选取导电性能良好金属和石墨等来充当，如泡沫镍、镍网电性能良好金属和石墨等来充当，如泡沫镍、镍网(箔箔)、铝箔、铝箔、钛网钛网(箔箔)以及碳纤维等；隔离膜预防超级电容相邻两电极短路，以及碳纤维等；隔离膜预防超级电容相邻两电极短路，确保接触电阻较小，尽可能薄，通常使用多孔隔膜。有机电解确保接触电阻较小，尽可能薄，通常使用多孔隔膜。有机电解质通常使用聚合物或纸作为隔膜，水溶液电解质可采取玻璃纤质通常使用聚合物或纸作为隔膜，水溶液电解质可采取玻璃纤维或陶瓷隔膜。维或陶瓷隔膜。第21页新能源汽车n17.电动汽车蓄电池充电方法电动汽车蓄电池充电方法主要有主要有恒（定）流充电恒（定）流充电、恒（定）压充恒（定）压充电电和和脉冲快速充电脉冲快速充电，可依据详细情况选，可依据详细情况选择一个充电方法或几个方法组合方法，择一个充电方法或几个方法组合方法，当代智能型蓄电池充电器可设置不一样当代智能型蓄电池充电器可设置不一样充电方法。充电方法。第22页新能源汽车n18电动汽车电机驱动系统组成及任务电动汽车电机驱动系统组成及任务n电机驱动系统是电动汽车心脏，它由电机、功率转电机驱动系统是电动汽车心脏，它由电机、功率转化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其成，其任务任务是在驾驶员控制下，高效率地将蓄电池电是在驾驶员控制下，高效率地将蓄电池电量转化为车轮动能，或者将车轮动能反馈到蓄电池中。量转化为车轮动能，或者将车轮动能反馈到蓄电池中。第23页电动汽车电机驱动系统类型电动汽车电机驱动系统类型n19.电动汽车电机驱动系统类型电动汽车电机驱动系统类型n电动汽车电机驱动系统按所选电动机类型可分为电动汽车电机驱动系统按所选电动机类型可分为:n(1)直流电动机直流电动机;n(2)无刷直流电动机无刷直流电动机;n(3)异步电动机异步电动机;n(4)永磁同时电动机永磁同时电动机;n(5)开关磁阻电动机。开关磁阻电动机。第24页 直流电动机工作原理直流电动机工作原理n直直流流电电动动机机工工作作原原理理图图所所表表示示。图图中中，定定子子有有一一对对N、S极极，电电枢枢绕绕组组末末端端分分别别接接到到两两个个换换向向片片上上，正正、负电刷负电刷A和和B分别与两个换向片接触。分别与两个换向片接触。第25页20.电动汽车能量管理系统组成及功用电动汽车能量管理系统组成及功用n能能量量管管理理系系统统在在电电动动汽汽车车中中非非常常主主要要，它它由由硬硬件件系系统统和和软软件件系系统统组组成成，如如图图所所表表示示。能能量量管管理理系系统统含含有有从从电电动动汽汽车车各各子子系系统统采采集集运运行行数数据据，控控制制完完成成电电池池充充电电、显显示示蓄蓄电电池池荷荷电电状状态态(SOC)、预预测测剩剩下下行行驶驶里里程程、监监控控电电池池状状态态、调调整整车车内内温温度度、调调整整车车灯灯亮亮度度以以及及回回收收再再生生制制动动能能量量为为蓄蓄电电池池充充电电等等功功效效。能能量量管管理理系系统统中中最主要是电池管理系统。最主要是电池管理系统。第26页21电动汽车再生制动能量回收系统电动汽车再生制动能量回收系统 n再生制动再生制动是指电动汽车在是指电动汽车在减速制动减速制动(刹车或者下坡刹车或者下坡)时将时将汽车部分动能转化为电能，转汽车部分动能转化为电能，转化电能储存在储存装置中，如化电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容和超高各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮，最终增加电动汽车续速飞轮，最终增加电动汽车续驶里程。假如储能器已经被完驶里程。假如储能器已经被完全充满，再生制动就不能实现，全充满，再生制动就不能实现，所需制动力就只能由常规制动所需制动力就只能由常规制动系统提供。图为电动汽车制动系统提供。图为电动汽车制动系统结构。系统结构。第27页制动能量回收方法和类型制动能量回收方法和类型n 制动能量回收制动能量回收基本原理基本原理是先将汽车制动或减速时一部分是先将汽车制动或减速时一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）为其它形式能量机械能（动能）经再生系统转换（或转移）为其它形式能量（旋转动能、液压能、化学能等），并储存在储能器中，同时（旋转动能、液压能、化学能等），并储存在储能器中，同时产生一定负荷阻力使汽车减速制动；当汽车再次开启或加速时，产生一定负荷阻力使汽车减速制动；当汽车再次开启或加速时，再生系统又将储存在储能器中能量再转换为汽车行驶所需要动再生系统又将储存在储能器中能量再转换为汽车行驶所需要动能（驱动力）。能（驱动力）。n制动能量回收方法制动能量回收方法依据储能机理不一样，电动汽车制动能量回收方法也不一依据储能机理不一样，电动汽车制动能量回收方法也不一样，主要有样，主要有3种，即种，即飞轮储能飞轮储能、液压储能液压储能和和电化学储能电化学储能。第28页 22.电动汽车制动能量回收系统电动汽车制动能量回收系统n再再生生制制动动系系统统结结构构与与原原理理如如图图所所表表示示，由由驱驱动动轮轮、主主减减速速器器、变变速速器器、电电动动机机、AC/DC转转换换器器、DC/DC转换器、能量储存系统以及控制器组成。转换器、能量储存系统以及控制器组成。第29页第30页