汽车发动机原理 第4版 教学课件 作者 颜伏伍 电子课件 第9章 新型汽车动力装置.ppt

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1、汽车发动机原理2021/7/232目录绪论第一章发动机的性能第二章发动机的换气过程第三章燃料与燃烧第四章汽油机混合气的形成和燃烧第五章柴油机混合气的形成和燃烧第六章汽车发动机特性第七章车用发动机废气涡轮增压第八章发动机排气污染与噪声控制第九章新型汽车动力装置第十章发动机动力学2021/7/23汽车发动机原理3第九章新型汽车动力装置能源问题、环保问题和安全问题成为困扰汽车业发展的三大难题，多能源、高效率、少污染和高安全性是未来汽车的发展方向。电动汽车动力装置因其效率高和清洁性成为未来汽车动力的主要发展方向。电动汽车除了在能源、环保和节

2、能方面显示出优越性和具有强大的竞争力外，在车辆性能方面也具备巨大的优势。第一节概述电动汽车在广义上可分为3类，即纯电动汽车(BatteryElectricalVehicle，BEV)、混合动力电动汽车(HybridElectricalVehicle，HEV)和燃料电池电动汽车(FuelcellElectricalVehicle，FCEV)目前，这3种电动汽车都处于不同的发展阶段，面临着不同的困难和挑战。2021/7/23汽车发动机原理45第二节纯电动汽车动力装置纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法

3、规各项要求的车辆。纯电动汽车的动力装置主要包括动力电源、电源管理系统、电动机及其控制系统等。2021/7/23汽车发动机原理2021/7/23汽车发动机原理6一、纯电动汽车动力装置原理按照传动系的不同，纯电动汽车可以分为：单电机集中驱动和多电机分布驱动式电动汽车。2021/7/23汽车发动机原理7纯电动汽车能量来源主要为外部的充电，外部电能通过车载充电机给二次电源（如蓄电池等）充电，供给车辆能量。同时，还有一部分能量来自于制动能量回收。单电机集中驱动式电动汽车的工作原理如下：对于多电机分布驱动式（如电动轮驱动式）电动汽车，传动部分结

4、构差别较大，没有传动机构，采用电子差速等。2021/7/23汽车发动机原理8二、动力电池纯电动汽车的动力装置依靠动力电源来提供能量，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是锂离子动力电池，其他可用的电源还有镍-氢电池、超级电容等。1、动力电源的主要性能指标电池容量电池能量能量密度循环使用寿命电池功率2021/7/23汽车发动机原理9种类能量密度功率密度(W/kg)寿命（充电次数）成本特点缺点(Wh/kg)(Wh/L)密封铅酸3580200400～800低功率密度较大，安

5、全能量密度低镍-氢30~80140~300250~1000600～1200较高功率密度和能量密度大成本高，温度特性差锂离子110~200250~530300~1500500~2000很高高电压，高能量密度成本高目前商业化的电动汽车动力蓄电池的性能比较2021/7/23发动机原理102.常用的动力电池铅酸蓄电池：正极采用二氧化铅（PbO2），负极采用海绵状铅（Pb），电解液是稀硫酸溶液（H2SO4），单体电池标称电压为2V。其化学方程式为：镍-氢蓄电池：正极为Ni(OH)2（充电时）和NiOOH（放电时），负极为H2O（充电时）和H2

6、（放电时），电解质采用氢氧化钾溶液。其化学反应方程式为：锂离子蓄电池：正极是锂化过渡金属氧化物，负极是球状石墨或球状石墨与片状石墨的锂碳化合物。其化学方程式为：超级电容：超级电容是一种介于传统电解质电容器和电化学电池之间的新型储能组件。电化学电容器是依靠电解质与电极间形成特有的双电层结构（ElectricDoubleLayers）和电极表面的氧化还原反应来存储能量。2021/7/23发动机原理11双电层结构示意图微观力行成的一层在电极上，另一层在溶液中的两个异种电荷层，称为双电层。双电层结构形成一个平板电容器，其电容量为：其中为固体

7、与液体之间双电层的电位差，；Q为双电层的电荷量；为从零电荷电位算起的电极电位。电容器存储能力为Vw为电容器的最大工作电压。2021/7/23汽车发动机原理122.电池管理系统现有的研究主要在两个方面，一是开发高性能的电池，另一方面就是采用电池管理系统，在使用方面进行优化，充分发挥电池的性能，提高电池的寿命。电池管理系统主要功能：数据采集电池状态估计能量管理安全管理热管理2021/7/23汽车发动机原理132021/7/23汽车发动机原理14三、电机驱动系统电机驱动系统的作用是通过电机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车

8、轮和工作装置。其基本构成主要有两部分：电机和控制器。2021/7/23汽车发动机原理15目前电动汽车上使用的基本都是交流电机，在驱动过程中，电能转换装置按照DC/AC逆变器模式工作，把蓄电池的直流电变换为交流电供给交流电机；在制动能量