【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和領(lǐng)導(dǎo)作用，形成合力加快推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以聯(lián)盟的方式，促進(jìn)企業(yè)間的合作與協(xié)同發(fā)展，快速、有效地突破電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，盡快形成規(guī)模化發(fā)展姿態(tài)。 中國(guó)汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃初稿已定，新能源汽車被列為中國(guó)汽車行業(yè)今后五年發(fā)展的重中之重。中國(guó)汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃中，將提出到 2020年，中國(guó)國(guó)內(nèi)新能源汽車的年銷售量達(dá)到百萬 輛的目標(biāo)。新能源汽車的發(fā)展重點(diǎn)將以汽車電動(dòng)化和動(dòng)力混合化兩大技術(shù)結(jié)合為標(biāo)志，進(jìn)行換代 與產(chǎn)業(yè)升級(jí) [4]。 國(guó)內(nèi)新能源汽車取得重大發(fā)展 20202020 年，我國(guó)自主研制的純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池三類新能源汽車整車產(chǎn)品相繼問世；混合動(dòng)力和純電動(dòng)客車實(shí)現(xiàn)了規(guī)模示范；純電動(dòng)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 4 汽車實(shí)現(xiàn)批量出口；燃料電池轎車研發(fā)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。 2020 年，新能源汽車在國(guó)內(nèi)已成全面出擊之勢(shì)。比亞迪、奇瑞、吉利、長(zhǎng)安、哈飛等汽車生產(chǎn)企業(yè)，紛紛在各大國(guó)際車展上頻頻亮相，展出了自行研發(fā)的燃料電池汽車及混合動(dòng)力汽車，從而在這場(chǎng)新能 源的競(jìng)技中，取得了首發(fā)權(quán)。 國(guó)產(chǎn)新能源汽車如雨后春筍，紛紛嶄露頭角，如長(zhǎng)安的 CV杰勛混合動(dòng)力版，奇瑞的 A東方之子燃料電池動(dòng)力汽車，海馬的 H12 電動(dòng)汽車、華普海域甲醇動(dòng)力轎車和海尚油電動(dòng)力混合汽車，力帆 520 混合動(dòng)力汽車等。在美國(guó)汽車城底特律舉行的 2020 北美國(guó)際汽車展上，比亞迪展示了插電式混合動(dòng)力汽車 2020 年 12 月 15 日在中國(guó)市場(chǎng)開始銷售，于2020 年在北美市場(chǎng)上市。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 5 第 3 章 汽車新能源的類型 純電動(dòng)汽車 純電 動(dòng)汽車的類型 純電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，一般采用高效率充電蓄電池為動(dòng)力源。純電動(dòng)汽車可分為 2 種類型，即用蓄電池作動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車和裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車。 一、 用蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車 用單一蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車，只裝置了蓄電池組，它的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖 31 所示 。 圖 31 用單一蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng) 二、 裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)車 用單一蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車，蓄電池的比能量和比功率較低，蓄電池組的質(zhì)量和體積比較大。因此，在某些純電動(dòng)汽車上增加輔助動(dòng)力源，如超級(jí)電容器、發(fā)電機(jī)組、太陽能等，由此改善純電動(dòng)汽車的啟動(dòng)性能和增加續(xù)駛里程。裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖 32所示。 圖 32 裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng) 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 6 純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理 燃油汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、地盤、車身和電器 4 大部分組成，純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比，主要增加了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)，電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理如圖 33 所示，它由電力驅(qū)動(dòng)模塊、車載電源模塊 和輔助模塊 3 大部分組成 [5]。 圖 33 電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理 當(dāng)汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車行駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能的節(jié)省蓄電池能量。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型 一、 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)類型 如圖 34 所示串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是：能量的產(chǎn)生和使用完全獨(dú)立，發(fā)動(dòng)機(jī)的功能只是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，由發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。汽車完全 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只需在某一轉(zhuǎn)速下工作，避免在怠速或其他不經(jīng)濟(jì)工況下工作可明顯減少排氣污染和提高燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約費(fèi)用。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 7 圖 34 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 圖 35 并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 二、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 35） 的混合動(dòng)力汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)飯別獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，采用異步交流電動(dòng)機(jī)，既可作電動(dòng)機(jī)，又可作發(fā)電機(jī)使用。 汽車在不同行駛工況下工作如下 : 。在一般路面上駕駛員以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力行駛。 。當(dāng)汽車在啟動(dòng)、小負(fù)荷和下坡行駛及汽車需要通過對(duì)排放要求嚴(yán)格限制的地區(qū)，可通過離合器是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，汽車由電動(dòng)機(jī)從蓄電池中獲得電能來驅(qū)動(dòng)。 。當(dāng)汽車加速或高速行駛需要大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可聯(lián)合工作，以獲得所需得峰值功率。 。大汽車在低負(fù)荷工作時(shí)異步交流電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)自動(dòng)接通為蓄電池充電，使蓄電池電能獲得補(bǔ)充，這有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。 。由汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為蓄電池充電，汽車制動(dòng)時(shí)能量回收部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏鴥?chǔ)存。 三、混聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式 混聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 36）的混合動(dòng)力系統(tǒng)利用動(dòng)力分配裝 置將動(dòng)力一分為二：一部分直接驅(qū)動(dòng)汽車；另一部分驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，而交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)并為蓄電池充電。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 8 圖 36 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 汽車在不同行駛工況下工作如下 : 。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力一路直接驅(qū)動(dòng)車輪；另一路經(jīng)交 流發(fā)電機(jī)、變流器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。 。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)效率不高而停止工作，由蓄電池帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。 。在正常行駛工況基礎(chǔ)上增加功率輸出，這部分增加的動(dòng)力由蓄電池供給，由電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給車輪。 。由汽車車輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電 動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電能為蓄電池充電，將汽車的制動(dòng)能回收為電能 [6]。 不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的比較 表 31 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放和控制難易程度等方面作了比較。表 32 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)模式、傳動(dòng)效率、整車布置、使用條件等方面作了比較。 表 31 不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類型的比較 項(xiàng)目 串聯(lián)式 并聯(lián)式 混聯(lián)式 公路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 較優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 城市行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 優(yōu) 較優(yōu) 優(yōu) 無路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 較優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 低排放性能 優(yōu) 較優(yōu) 較優(yōu) 成本 低 較低 較低 復(fù)雜程度 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜 控制難易程度 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 9 表 32 不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)的比較 結(jié)構(gòu)模型 串聯(lián)式 并聯(lián)式 混聯(lián)式 動(dòng)力總成 發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等三大動(dòng)力總成 發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) /發(fā)電機(jī) 或電 動(dòng) 機(jī) 兩 大動(dòng) 力 總成 發(fā) 動(dòng)機(jī) 、 電 動(dòng) /發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等三大動(dòng)力總成 驅(qū)動(dòng)模式 電動(dòng)機(jī)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng) 機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式 、電動(dòng) 機(jī) 電 動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式 傳動(dòng)效率 能量轉(zhuǎn)換效率較低 傳動(dòng)效率較高 傳動(dòng)效率較高 制動(dòng)能量回收 能夠回收制動(dòng)能量 能夠回收制動(dòng)能量 能夠回收制動(dòng)能量 整車總布局 三大動(dòng)力總成之間 沒 有機(jī) 械 式連接裝置，結(jié)構(gòu)布置的自由度較大，但三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都比較大，一般在大型車輛上采用 發(fā)動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng) 保持機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī) 與電 動(dòng) 機(jī) 兩 大動(dòng) 力 總成 之間 被 不 同 的機(jī) 械 裝置連接起來，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是布局受到一定的限制 三大動(dòng)力總成之間 采 用 機(jī) 械 裝 置 連接，三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都較小，能夠在小型車輛上布置，但結(jié)構(gòu)更加緊湊 適用條件 適用于大型客車或貨車，適應(yīng)在路況較 復(fù) 雜的 城 市道路和 普 通公 路 上行駛，更加接近電動(dòng)汽車的性能 適用于中小型汽車，適 應(yīng)在 城 市 道 路和 高 速公路上行駛，接近普通的內(nèi)燃機(jī)汽車性能 適用于各種類型的汽車，適應(yīng)在各種道路上行駛，更加接近普通得內(nèi)燃機(jī)汽車性能 燃料電池電動(dòng)汽車 燃料電池電動(dòng)汽車的類型 采用燃料電池作為電源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車 (Fuel Cell 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 10 Electric Vehicle, FCEV)。 FCEV 一般以質(zhì)子交換膜燃料電池（ PEMFC） 作為車載能源 .PCEV 按“多 電源”的配置不同，可分為以下幾種： 一、純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)（ PFC）的 FCEV 純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車只有燃料電池一個(gè)動(dòng)力源，汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過總線傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。 二、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（ FC+B）的 FCEV 燃料電池 +輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化 成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在汽車制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池將儲(chǔ)存回饋的能量。 三、燃料電池與超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng) (FC+C)的 FCEV 燃料電池 +超級(jí)電容與燃料電池 +輔助蓄電池的結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級(jí)電容。相對(duì)于蓄電池，超級(jí)電容充放電效率較高，能量損失小，功率密度大，在回收制動(dòng)能量方面比蓄電池有優(yōu)勢(shì)，循環(huán)壽命長(zhǎng)但是超級(jí)電容的能量密度較小隨著超級(jí)電容技術(shù)的不斷進(jìn)化，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的研究方向。 四、燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（ FC+B+C） 的 FCEV 燃料電池與輔助蓄電 池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。 在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容一起為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在汽車制動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池和超級(jí)電容將儲(chǔ)存回饋的能量。 燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理 目前燃料電池電動(dòng)汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料當(dāng)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將燃料電池與輔助動(dòng)力源相結(jié)合，燃料電池可以只滿足持續(xù)功率需求，借助輔助動(dòng)力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制動(dòng)時(shí)可以將回饋的能量?jī)?chǔ)存在輔助動(dòng) 力源中，混合式燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖 37[7]。 高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 11 （ a） 串聯(lián)式 （ b） 并聯(lián)式 圖 37 混合式燃料電池電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖 混合式燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力源、 DC/DC 變換器、 DC/AC 逆變器、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)等組成。 氣體燃料汽車 天然氣汽車 天然氣是指以天然氣作為燃料的汽車。按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣汽車可分為壓縮天然氣汽車（ CNGV） 和液化天 然氣汽車（ LNGV）。 壓縮天然氣是指壓縮到 ～ 的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。它是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組分簡(jiǎn)單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀釋潤(rùn)滑油，能夠延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。 液化天然氣是指常壓下、溫度為－ 162℃ 的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。目前世界上使用較多的是壓縮天然氣汽車。 液化石油氣汽車 液化石油氣 (簡(jiǎn)稱 LPG)的主要成分是丙烷 C3H8，此外還含有少 量的丙烷C4H10，丙烷 C3H6 和丁烯 C4H8，作為車用燃料來說，液化石油氣的能量密度比天然氣大，在中小型汽車上推廣比較容易。 目前，對(duì)于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純 LPG 汽車的條件，大多數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣 — 汽油兩用燃料汽車為主。 由于液化氣和天然氣的性質(zhì)