电动汽车构造与原理课件.ppt
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1、电动汽车ElectricVehicle主要内容v1 1、发展电动汽车缘由、发展电动汽车缘由v2 2、电动汽车研发现状、电动汽车研发现状v3 3、结构及工作原理、结构及工作原理v4 4、电动汽车关键技术、电动汽车关键技术v5 5、燃料电池电动汽车、燃料电池电动汽车v自汽车发明以来,汽车的动力主要依赖于石油,由此燃烧产生的废气对大气的污染日益严重,越来越严格的汽车废气排放控制法规正在颁布和实施。v在能源方面,世界石油储量占能源总储量的13,据世界能源理事会预测,按目前的石油开采速度,世界石油的开采只能支撑30多年。显然,汽车制造业必须由利用危害生态环境的单一能源向开发使用多种能源、加强环境保护方面
2、转变。1.发展电动汽车缘由发展电动汽车缘由v2000年世界人口大约60亿,但2050年人口将增加到100亿,从而汽车数量将从7亿增加到25亿。如果车辆都使用内燃机,石油哪里来?排气污染如何处理?迫使人们去寻找可持续发展的交通工具。v面对节能与环保的双重压力,近几年,国内外各国主要将研究方向锁定在替代燃料汽车替代燃料汽车(醇类、天然气、氢气等)和电动汽车电动汽车两个主要方向。1.发展电动汽车缘由发展电动汽车缘由1.发展电动汽车缘由发展电动汽车缘由v我国已成为世界第二石油进口大国。2005年,中国日消费原油约673万桶,其中40%是2700多万辆民用汽车消耗的。按照现在汽车年耗汽油的平均增长速度,
3、中国汽车到2030年耗油将达2.63亿吨,进口比例将达84%,远远高于30%的安全警戒线。v截止到2007年6月底,北京市机动车保有量达273万辆,居国内之首,年均增长率为15%左右,预计07年年底将突破300万辆。汽车在给人们的日常出行带来极大方便的同时,也引起了环境污染、噪声污染和石油紧张等问题。电动汽车优点环境方面:零排放环境方面:零排放电动汽车可以实现城市交通的零排放,我们即使考虑到为电动汽车提供电力的电站所排放出来的废气,使用电动汽车仍然可以大大的减少全球空气污染。能源方面:能源多样性能源方面:能源多样性电动汽车可以保证全球的能源安全,并且可以使用多种可再生能源。像热能、核能、水能、
4、潮汐能、风能、地热能、太阳能、化学能、生物能等。控制方面:易于控制控制方面:易于控制电动汽车比传统的燃料汽车更易实现精确的控制,智能交通系统则有可能率先通过电动车来实现,从而提高道路利用率和交通安全性。AdvantagesofelectricvehiclesvElectric motors are mechanically very simple,and release almost no air pollutants at the place where they are operated.vElectric motors often achieve 90%energy conversion
5、 efficiency over the full range of speeds and power output and can be precisely controlled.They can also be combined with regenerative braking systems that have the ability to convert movement energy back into stored electricity.This can be used to reduce the wear on brake systems(and consequent bra
6、ke pad dust)and reduce the total energy requirement of a trip,especially effective for start-and-stop city use.AdvantagesofelectricvehiclesvThey can be finely controlled and provide high torque from rest,unlike internal combustion engines,and do not need multiple gears to match power curves.This rem
7、oves the need for gearboxes and torque converters.vAnother advantage is that electric vehicles typically have less vibration and noise pollution than a vehicle powered by an internal combustion engine,whether it is at rest or in motion.vElectricity is a form of energy that remains within the contine
8、nt where it was produced and can be multi-sourced.As a result it gives the greatest degree of energy resilience.vThe GM Volt will cost less than purchasing a cup of your favorite coffee to recharge.The Volt should cost less than 2 cents per mile to drive on electricity,compared with 12 cents a mile
9、on gasoline at a price of$3.60 a gallon.This would be the equillant to paying 70 cents a gallon of gas.DisadvantagesofelectricvehiclesvLimited rangeduetothelowenergydensityofbatteries,comparedtothefuelofinternalcombustionenginedvehicles.vLong recharge timescomparedtotherefuelingtimerequiredbyinterna
10、lcombustionenginedvehicles.vMostelectricitygenerationintheUnitedStates,isfromfossilsources,accordingtotheUSDOE.vTheUSnationalgridisunderinvestedandishavingtroublemeetingcurrentlevelsofdemandaccordingtotheUSDOE.DisadvantagesofelectricvehiclesvOverall average efficiency from US power plants(33%efficie
11、nt)to point of use(transmission loss 9.5%),(US DOE figures)is 29.87%.Accepting 90%efficiency for the electric vehicle gives us a figure of only 26.88%overall efficiency.That is lower than internal combustion engined vehicles(Petrol/Gasoline 30%efficient,Diesel engines 45%efficient-Volvo figures).Die
12、sel engines can also easily run on renewable fuels,biodiesel,vegetable oil fuel(preferably from waste sources),with no loss of efficiency.Using grid electricity entirely negates the efficiency advantages of electric vehicles.vThis comparison isnt entirely fair,though,since it compares tank-to-flywhe
13、el efficiency of gasoline and diesel powered engines to the well-to-wheel efficiency of electric motors.It also fails to recognize that the practical efficiency of the internal combustion engine is significantly lower in actual use,because of transmission and idling losses.vTo achieve a sound conclu
14、sion,one would also have to take into account the refining and delivery losses of gasoline and diesel,and the energy efficiency of biofuel production.(Output fuel energy divided by the sum of the invested energy and energy in the biomass).The equivalent for fossil electricity production would also n
15、eed to be considered(mining and transportation of coal to the power station for example,or the Co2 produced building renewable electricity generation).优缺点v优点:不烧油、零污染、电动机驱动噪声小、易于控制,稳态性能良好,可实现再生制动,无复杂的传动系统和机械式逆转装置。v缺点:由于蓄电池的比功率和比能量较低,充电时间长,所以动力性、机动性差和续驶里程短;另外,蓄电池的体积重量大,整车重量大。电动汽车分类BatteryElectricVehic
16、le,BEV蓄电池蓄电池电动汽车电动汽车 ElectricVehicle,FCEV燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池电动汽车电动汽车电动汽车电动汽车 HybridElectricVehicle,HEV混合动力混合动力电动汽车电动汽车 v电动汽车(Electric Vehicle,EV)是一种电力驱动的道路交通工具,最大区别在于能源和驱动系统(电动机)不同。v包括蓄电池电动汽车(Battery Electric Vehicle,BEV)、混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)和燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)v纯
17、电动汽车(Pure Electric Vehicle,PEV;Full-Electric Vehicle,FEV)以电动机代替燃油的内燃机,电力驱动的优点是不使用燃料、零排放且噪声低;同时因使用单一的电能源,电控系统相比混合电动车大为简化,既降低了成本,又可补偿电池的部分价格。电动汽车的技术特征类类 型型蓄蓄电电池池电动电动汽汽车车混合混合动动力力电动电动汽汽车车燃料燃料电电池池电动电动汽汽车车驱动方式驱动方式电动电动机机驱动驱动内燃机内燃机驱动驱动电动电动机机驱动驱动电动电动机机驱动驱动能量系统能量系统蓄蓄电电池池超超级电级电容器容器蓄蓄电电池池超超级电级电容器容器内燃机内燃机发电单发电单元
18、元燃料燃料电电池池能源和基础能源和基础设施设施电电网充网充电设备电设备加油站加油站电电网充网充电设备电设备氢氢气气甲醇或汽油甲醇或汽油乙醇乙醇主要特点主要特点零排放零排放ZEV不依不依赖赖原油原油初期成本高初期成本高已已经销经销售售很低排放很低排放行行驶驶里程里程长长依依赖赖原油原油结结构复构复杂杂已有已有销销售售零排放或超低排放零排放或超低排放能源效率高能源效率高不依不依赖赖原油原油行行驶驶里程里程长长成本高成本高研研发发中中主要问题主要问题蓄蓄电电池和管理系池和管理系统统高的高的驱动驱动性能性能充充电设电设施施多能源管理与多能源管理与优优化控制化控制依依赖赖行行驶驶周期周期蓄蓄电电池池评评
19、估与管理估与管理燃料燃料电电池池燃料燃料处处理器理器燃料系燃料系统统电动汽车的发展历史电动汽车的发展历史实际上,电动汽车早在内燃机汽车诞生的50年前就出现了!1834年ThomasDavenport制造了第一台电动三轮车,它由不可充电的干电池驱动.电动汽车的初期发展(电动汽车的初期发展(18341930)v1881年法国工程师GustaveTrouve装配以铅酸蓄电池为动力的三轮车,这是世界上第一辆可充电的电动汽车;v1886年,FrankSprague设计生产了有轨电车。从此,电动汽车流行起来并且在车辆运输中发挥了重要作用。v1885年世界上第一台汽油机汽车由德国人Benz研制成功。v在当时
20、的美国,年销售4200辆汽车中38是电动汽车,22是内燃机汽车,40是蒸汽机汽车。v其中,电动汽车是金融巨头和财富的象征,当时一辆电动汽车的价格相当于今天的一台RollsRoyce。v在19世纪末期,许多美国、英国和法国公司都开始生产电动汽车:最早的电动汽车公司是Morris和Salom电动客车和货车公司;最大的电动汽车公司是Pope,到1898年底生产了500辆ColumbiaEV;车型最多、性能最好的是Riker电动汽车公司。1897年英国伦敦电动出租汽车公司生产了15辆电动汽车;法国BGS公司生产各种小汽车、货车、客车和豪华轿车,能够设计制造专用的蓄电池,所以BGS在1900年之前一直保
21、持着世界电动汽车行驶里程的最高纪录,其续驶里程达到290km;速度最快的电动赛车JamaisContente(永不满足)于1899年5月创下了110km/h的记录,由比利时人CamillJenatzy驾驶。v到1912年美国拥有34000辆注册电动汽车。18991916年期间,Baker公司一直是美国最主要的电动汽车制造商。v19011920年,英国伦敦电动出租汽车公司生产了后轮轮毂式电动机、后轮驱动、斜轮转向和充气轮胎的电动汽车。19071938年,底特律电气公司生产的电动汽车不仅无噪声、清洁可靠,而且最高时速达到40km/h,续驶里程到达129km。v到1930年代,电动汽车几乎消失了。这
22、是怎么造成的呢?Edison Electric Car IN 1913Electric car and antique car on display at_1912v速度最快的电动赛车速度最快的电动赛车Jamais Contente(永(永不满足)于不满足)于1899年年5月创下了月创下了110km/h的记录,的记录,由比利时人由比利时人Camill Jenatzy驾驶。驾驶。v陈清泉院士认为,“一个人的伙伴同时也是他的敌人”是描述电动汽车发展最为合适的句子。因为电动机是促进电动汽车发展的关键部件,同时由于电动机的迅速发展,推动燃油汽车快速发展。v1911年Kettering发明汽车起动机(电
23、动机),使得燃油汽车比价格昂贵的电动汽车更有吸引力。福特推出的T型车使其从1906年的850美元降低到1925年260美元(福特公司员工两个月工资就能买一台),使用成本很低,续驶里程为电动汽车的23倍,宣告了电动汽车的迅速消失。Large-scaleelectrictransportvMetrosvTramsvelectriclocomotivesvTrolleybusesvSedenvEVBusSmallscaleelectricvehicles电动汽车经历的三次重大机遇电动汽车经历的三次重大机遇v第一次发生在一百余年前。当时电池和电机的发展第一次发生在一百余年前。当时电池和电机的发展较内燃
24、机成熟,且石油的运用还没有普及,使电动较内燃机成熟,且石油的运用还没有普及,使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重地位。汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重地位。v第二次机遇上世纪第二次机遇上世纪70年代石油危机的爆发,给世界年代石油危机的爆发,给世界各国巨大冲击,人们开始考虑替代石油的其他能源,各国巨大冲击,人们开始考虑替代石油的其他能源,包括风能、太阳能、电能等可再生能源。包括风能、太阳能、电能等可再生能源。v第三次机遇开始于环境保护日益成为人们所关注的第三次机遇开始于环境保护日益成为人们所关注的重大课题,开发生产零污染交通工具成为各国所追重大课题,开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目
25、标,使电动汽车成为当代汽车发展的主流。求的目标,使电动汽车成为当代汽车发展的主流。v2、国内外电动汽车技术现状与、国内外电动汽车技术现状与存在问题存在问题v国外现状国外现状 日本转向锂电池日本转向锂电池HEV和和EV 通用看好氢燃料汽车通用看好氢燃料汽车FCVv国内现状国内现状v通用的EV-1、S-1、Impact,福特的ETX-1、ETX-2、Rcostar、Ranger,丰田的RAV4、雪铁龙的AX106、SAXO等EV,采用了镍氢电池、锂离子电池等高能电池,快速充电时间减少到1520min,续驶里程增加到300400km,但其动力性和机动性仍然不如内燃机轿车。v目前,EV应用较多的是电动
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