第7站 新能源汽车.pptx

;;在不断加剧的“人、车、自然”的矛盾下,人们开始把目光从传统的燃油汽车转向新能源汽车。

现在汽车所用的能源大多数还都是汽油或者柴油,总有一天,这些不可再生的化石燃料终将枯竭,人们不得不去寻找其他能源代替矿物燃料驱动汽车。此外,传统燃料排放气体带来的环境问题已经越来越严重,人们希望能有更多绿色的能源应用于汽车动力当中。

新能源汽车指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料,但需要采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括的范围较广,一般可以分为电动汽车、混合动力电动汽车、替代燃料汽车和太阳能汽车等。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;1)发动机

混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机(汽油机和柴油机)、二冲程内燃机(汽油机和柴油机)、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。利用它们各自的优势,可以构成不同特点的混合动力系统。

2)电动机

混合动力汽车的电动机可以选择直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机等。随着混合动力汽车的发展,直流电动机已经很少采用,多采用交流异步电动机和永磁同步电动机,开关磁阻电动机的应用也得到重视。另外,还可以采用特种电动机作为混合动力汽车的驱动电动机,如轮毂电动机。;3)蓄电池

混合动力汽车常用的动力蓄电池包括飞轮蓄电池、超级电容、电化学蓄电池、燃料蓄电池、储能器和锌空气蓄电池等。蓄电池一般作为混合动力汽车的辅助能源,只有在起动发动机或电动机辅助驱动时才使用。

4)动力分配装置

在并联和混联系统中,机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。它不仅具有很大的机械复杂性,而且直接影响整车控制策略,因而成为混合动力系统开发的重点和难点。目前采用的复合方式动力分配装置有转矩复合式、速度复合式和双桥动力复合式。;;;;1)阿特金森循环发动机的定义

阿特金森循环是1882年由JamesAtkinson发明的一种内燃机形式。阿特金森循环发动机(Atkinsoncycleengine)提高了效率,现阶段用在某些混合动力车辆上。图7-3所示为阿特金森循环???动机的主要部件。;1)阿特金森循环发动机的定义

阿特金森循环发动机巧妙地只用一个飞轮带动曲柄连杆机构实现了4个冲程,其特点是可以通过推迟进气门关闭,在压缩冲程从进气门排出部分燃气,减少进气量。

现代阿特金森循环发动机使用电子控制装置和进气阀定时装置,使燃烧在气缸中的油气混合物的体积膨胀得更大,借此让动力装置更高效地利用燃油。;2)阿特金森循环发动机的工作原理

阿特金森循环发动机其实并不需要在普通发动机上做太大修改,只是改变气门开闭的时机。普通汽车发动机的工作是基于奥托循环进行的,包括吸气、压缩、做功和排气4个冲程。对于奥托循环发动机,在吸气行程中油气混合物被吸入气缸,在活塞到达下止点后,进气门关闭,油气混合物被封闭在气缸中,在压缩和做功行程中分别被压缩和点燃。这样,膨胀比几乎等于发动机的压缩比,很难提高。与此对照,在阿特金森循环中,在活塞到达下止点后上升时,进气门仍然打开,这样有一部分混合气体被推回到进气歧管,进而提高了爆炸的膨胀比,利于提高燃油效率。;3)阿特金森循环发动机的缺点

阿特金森循环发动机的缺点如下:

(1)独特的进气方式让低速转矩特性很差。在低速时,本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少,这让该类发动机低速转矩表现很差,由于车辆起步时动力不够,发动机的动力和对节气门的响应不如普通发动机,但是电动机的转矩很好地弥补了发动机转矩不足的缺点,特别适合于城市工况行驶。

(2)长活塞行程不利于高转速运转。较长的活塞行程确实可以充分地利用燃油的能量,提升经济性,但也因此限制了转速的升高,加速性能也变差,并且“升功率”指标会很低。对于追求性能的发动机,尤其是追求高速性能的赛车发动机,往往其活塞行程与活塞直径的比值会很低。在民用车上,为了平衡,通常活塞行程与活塞缸径两个数据是接近的。;4)阿特金森循环发动机的应用

1885年,阿特金森循环是通过曲柄和气闩等机构来实现的,其燃烧室用于保持固定的压缩比,而膨胀比随着载荷变化而变化,以此来优化燃油效率。20世纪初,工程师试图通过复杂的连杆机构以期实现不同的冲程,事实证明这种做法并不适用。随着电子技术的发展,可变气门配气相位(VVT)使得阿特金森循环真正成为可能。福特和丰田公司已经将阿特金森循环发动机商品化,应用于其混合动力汽车上。图7-4所示为采用阿特金森循环发动机的汽车。;1.根据结构布置形式分类

根据混合动力驱动模式、结构布置形式及动力传输路线,混合动力汽车主要分为串联式混合动力汽车并联式混合动力汽车和混联式混合动力汽车3类。;1)串联式混合动力汽车

串联式混合动力汽车的动力由发动机、