電動汽車技術(shù)

北京航空航天大學交通科學與工程學院

李興虎

e-mail:Tel:82339869

(381301～381304班用,2023.11.18)電動汽車“家族〞及其歷史傳統(tǒng)汽車面臨的問題電動汽車的優(yōu)勢與缺乏EV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題HEV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題FCEV開展的現(xiàn)狀及面臨的問題

1傳統(tǒng)燃油汽車的驅(qū)動系統(tǒng)〔a〕發(fā)動機前置后驅(qū)動 〔b〕發(fā)動機前置前驅(qū)動2主要化石燃料的可開采年限預測鈾為2001年數(shù)據(jù)，其余為2002年〕煤204年石油40.6年天然氣60.7年鈾61.1年

傳統(tǒng)燃油汽車面臨的能源問題3石油危機第一次石油危機(1973年至1974年)第二次石油危機(1979年至1980年)

第三次石油危機(1990年)第四次石油危機?2023.7.11.紐約原油期貨盤中突破147.27$/桶近5年每桶石油均價/美元2003:31.5，2004:41.5，2005:56.7，2006:66.22007:75●●一桶大約為136公斤2023.10.22.紐約原油期貨71$/桶4使用中的污染物：CO、NOx、HC微粒污染物傳統(tǒng)燃油汽車面臨的環(huán)境問題5

汽車產(chǎn)量及保有量

2006年

世界汽車產(chǎn)量6834.03萬輛,保有量2006年底8.5億輛

幾個汽車大國的產(chǎn)量:日本1148萬輛;美國1126萬輛;

中國728萬輛;德國540萬輛2007年

中國汽車產(chǎn)、銷量：888.2、879.2萬輛

全國保有量5696萬輛，占世界保有總量的6.7%。

全球平均每10人擁有汽車1.2輛，我國0.44輛

傳統(tǒng)燃油汽車面臨的資源問題6電動汽車—能夠用電力單獨驅(qū)動行駛的汽車電動汽車“家族〞的3兄弟蓄電池車〔二次電池汽車、純電動汽車、充電電池汽車〕，英文名有：PEV(Pureelectricvehicle),BPEV(BatteryPoweredElectricVehicle)等。混合動力電動車HEV〔HybridElectricVehicle)燃料電池車FCEV〔FuelCellElectricVehicle〕7電動汽車的優(yōu)勢與缺乏優(yōu)勢：良好的環(huán)境保護效果噪聲低可回收利用制動能量能量轉(zhuǎn)化效率高和廢熱比例少可對付能源枯竭問題主要缺乏：1.

續(xù)駛里程短，載重量少2.

制造本錢高3.

必須重新建設(shè)根底設(shè)施〔如加氫站、充電站等〕8老大-蓄電池電動汽車誕生及早期的開展1881年:第一輛電動汽車〔鉛酸電池動力三輪車〕由法國工程師斯塔夫·特魯夫〔GustaveTrouve〕創(chuàng)造1890年:依柯華州誕生了美國第一輛蓄電池汽車，時速23km/h。之后,得到了快速開展。20世紀初:美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量中的38％，僅次于蒸汽機汽車的40％。到了1915年，美國電動汽車的年產(chǎn)量達5000輛。9WoiverMampton,1897

10純電動汽車的“人生坎坷〞1935到1960年:幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)并逐步退出使用原因：起動電機的創(chuàng)造促進了汽油機汽車的開展美國州際公路的開展，使電動汽車不能適應長距離行駛的缺點更為突出1120世紀六十年代→汽車保有量猛增加→污染排放量增大→興旺國家發(fā)生光化學煙霧→人類健康與生命平安受到威脅在美國、日本等國又重新開始電動汽車的開發(fā)到20世紀80年代電動汽車的研究、開發(fā)和應用又一度處于近乎停止狀態(tài)。電動車第二次的研究開發(fā)：121990年9月加州政府通過的法規(guī)規(guī)定了“零排放車輛ZEV〞的銷售比例其它各州仿效立法，推動了美國和汽車大國電動汽車的迅速開展。

原因：環(huán)境污染；能源供給電動汽車第三次研究開發(fā)：13公司名稱豐田汽車本田技研工業(yè)日產(chǎn)汽車車名RAV41.VEVEVPLUSR'nessaEV長×寬×高(mm)3980×l695×l6754045×1750×16304770×1765×1680車輛重量(ks)154016201730乘坐人數(shù)(名)545最高速度(km／h)125130以上1201次充電運行距離(km)215220230電機種類交流同步電機交流同步電機永磁交流同步電機電機最大功率(kW)50(連續(xù))4962電池種類鎳氫電池鎳氫電池鋰離子電池電容量(Ah)95(5HR)95(HR)95(5HR)總電壓(V)288288345EV的主要性能參數(shù)14EV的構(gòu)造簡介二次電池〔SecondaryBattery〕、充電電池、蓄電池汽車151990年GM的EV1Nissan2000年的EVHypermini,350萬日圓16エブリイLE-DA62V〔スズキ株〕17車名及制造商、價格エブリイLE-DA62Vスズキ公司價格：300萬日圓（改裝用汽油車91.3萬日圓）整車長×寬×高：（mm）3,395×1,475×1,87010?15工況:續(xù)駛里程110km

最高車速：95km/h最大爬坡度（tanθ)0.2車輛總重量：1,590kg乘坐人數(shù)：2人

加速性能（０～?40km）：6.2s電動機電機型式：PA13A永磁同步型；個數(shù)：1額定功率：20kW,240V；最大轉(zhuǎn)矩：95N?m/4,500r/min動力電池EC-EV1260型鉛酸電池電池個數(shù)：20總電壓：240V容量：60Ah/3h充電裝置充電電源：交流單相，100V或200V，充電方式：多段定電流自動充電時間：8-10h18老二——混合動力車的誕生費迪南·保時捷〔FerdinandPorsche〕1899研制成功汽油機與發(fā)電機組成但未被重視：其它技術(shù)制約〔如電機、電池和控制等〕環(huán)境、能源問題未被引起足夠重視等19豐田公司1997推出的HVPrius2005年Lexushybrid混合動力電動汽車例如20混聯(lián)驅(qū)動式混合動力系統(tǒng)21E-Four系統(tǒng)圖

22

富士重工2003年Ｂ9scrambler的動力總成23國內(nèi)混合動力整車相關(guān)單位*為國家863資助*重慶長安混合動力轎車*蕪湖奇瑞混合動力轎車*長春一汽混合動力大巴混合動力轎車*武漢二汽混合動力大巴混合動力轎車武漢理工大學混合動力大巴哈爾濱中強混聯(lián)混合動力大巴天津清源混合動力大巴混合動力中巴北京博大混合動力大巴北京理工大學混合動力大巴北京工業(yè)大學混合動力廂式車北京交通大學混合動力垃圾清掃(運)車上海同濟大學混合動力轎車上汽混合動力大巴比亞迪混合動力轎車湘潭湘電混合動力大巴長沙長豐混合動力越野車深圳五州龍混合動力大巴明華混合動力中巴廣州華南理工大學混合動力大巴鄭州宇通混合動力大巴合肥安凱（與株洲）混合動力大巴鞍山某公司混合動力汽車金龍廈門混合動力大巴24新世代自動車の基礎(chǔ)となる次世代電池技術(shù)に関する研究會.次世代自動車用電池の將來に向けた提言.２００６年８月p10252006年日本主要低公害車實際發(fā)貨量統(tǒng)計〔單位/輛〕乘用車貨車客車合計普通·小型微型普通·小型微型燃料電池汽車100001電動汽車000000混合動力汽車88,62801,658685690,410天然氣汽車11312,249742583,091甲醇汽車000000小計88,640313,90781011493,502柴油替代型LPG汽車002,261157202,438氫氣汽車50000526長安“羚羊〞ISG型混合動力車轎車2728混合動力軍車的優(yōu)勢(1)節(jié)油25%~40%。減少油料物資運輸上的負擔和費用，減小油料依賴度，大幅度提升機動性。(2)在特殊條件下，以純電力方式驅(qū)動時,排出廢熱少，不容易被熱成像儀等偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)。

(3)混合動力系統(tǒng)可兼作發(fā)電設(shè)備使用。

29美海軍陸戰(zhàn)隊新型越野車“影子〞RST-V(Reconnaissance,SurveillanceTargetingVehicle)/SmarTruckIII30“RST-V〞越野車〔4輪4座〕的特點前部裝配柴油機(2.5升，渦輪增壓、空冷,直噴),功率114千瓦柴油機帶動功率110千瓦的永磁發(fā)電機。每個輪子上都嵌裝一臺功率50千瓦的電動機。由鋰離子蓄電池組補充能源。剎車或下坡時可回收能量一次加油情況下的行駛距離為758公里31老三—燃料電池汽車的誕生1968年，通用汽車制作了世界第一輛可使用的廂式燃料電池貨車，最大功率為150kW，燃料為液氫，續(xù)駛里程為200km1993年加拿大Ballard公司研制出世界第一輛燃料電池公共汽車1994年戴-克公司推出NECARI〔NewElectricCar〕燃料電池轎車32

GM1968的ELECTROVANFCV

1959年，AllisChalmers制成的堿性氫燃料電池拖拉機

33電動汽車購入后必須的設(shè)施和5年內(nèi)的維護費用舉例充電電源改造200V充電電源；費用約20萬日圓；施工時間1天購入后的維護費用（5年內(nèi)）第1年度：定期檢查與維護，比燃油車高約

2萬日圓第2年度：檢查與維護、更換電池，比燃油車高約79萬日圓第3年度：定期檢查與維護，比燃油車高約2萬日圓第4年度：檢查與維護、更換電池，比燃油車高約79萬日圓第5年度：定期檢查與維護，比燃油車高約2萬日圓34燃料電池車〔FCV〕2004年以前開發(fā)的燃料電池車的構(gòu)成比例35燃料電池汽車組成例如36373839HONDA公司的高壓氣瓶

40GM公司的液態(tài)氫罐的構(gòu)造示意圖

Extraction-抽出reversing-換向41

平安裝置42車輛名稱TOYOTAFCHVHONDAFCXFord2002FocusFCV長×寬×高(mm×mm×mm)4,735×1,815×1,6854165×1760×1645-車輛重量(kg)1,8601,6801,600乘坐人數(shù)(名)54-性能

續(xù)駛距離/km300（10?15循環(huán)）355（LA-4循環(huán)）260-320最高速度（km/h）155150-

燃料電池名稱豐田FC-Stacks-BallardMark902系列種類質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜功率（kW）9078-電機種類交流同步電機交流同步電機交流感應電機最大轉(zhuǎn)矩（N?m）260272190最高功率（kW）806065種類種類純氫純氫純氫儲存方式高壓氫罐高壓氫罐高壓氫罐最高充填壓力/MPa3534.435.2二次電池種類鎳氫電池無鎳氫電池超級電容靜電容量/F無8.0無43近年發(fā)布的燃料電池汽車性能參數(shù)比較燃料制造廠及公布時間車名FC功率kW最高速度km／h續(xù)駛里程km混合動力類型氫高壓25MPa豐田公司，2001FCHV—490>150>250蓄電池豐田公司，2001FCHV-BUS190>80>300蓄電池本田公司，2001FCX-V360130180超級電容大發(fā)公司2001MoveFCV-K-II30105120蓄電池福特公司FocusFCV67(電機)>128160蓄電池30MPa戴姆勒—克來斯勒，1994NeCar15090130無35MPa豐田公司，2003FCHV90>155300蓄電池本田公司，2001FCX-V478140315超級電容本田公司，2002FCX85150355超級電容戴姆勒—克來斯勒，2002Citaro>20080>200無戴姆勒—克來斯勒，2002F-Cell(Aclass)85140145蓄電池70MPa鈴木公司，2004MRWAGON-FCV38110200未知液體通用公司2000HydroGen180140400蓄電池通用公司2001HydroGen394150400無大眾公司，2000Hymotion7