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1、1 第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽 车的特点、结构、节油原理；丰田车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽混合动力电动汽 车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。 第二章 汽车的燃油经济性 第五节 电动汽车的研究 返回目录返回目录 2 电动汽车的特点电动汽车的特点 电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体，电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体， 是汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材是汽车、电力、自动控制、化
2、学、计算机、新能源和新材 料等工程技术中最新成果的集成产物。料等工程技术中最新成果的集成产物。 从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。 从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效 化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。 第五节 电动汽车的研究 3 第五节 电动汽车的研究 4 电动汽车的类型电动汽车的类型 纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。 燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接燃料电池是一种将燃料的化学
3、能用电化学方法直接 转换成电能的电化学发电器。转换成电能的电化学发电器。 燃料电池的效率是内燃机的燃料电池的效率是内燃机的23倍，无污染、无噪倍，无污染、无噪 声，排出的是水。声，排出的是水。 价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。 第五节 电动汽车的研究 5 一、混合动力电动汽车的特点 电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点，电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点， 同时它的转速同时它的转速转矩控制特性也比较灵活。转矩控制特性也比较灵活。 电动机在低转速时具有恒转矩的特性，高速时具有恒功率电动机在低转速时具有恒转矩的特
4、性，高速时具有恒功率 的特性，可以在转速的特性，可以在转速转矩曲线下的任何一点工作。转矩曲线下的任何一点工作。 混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合， 充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车 动力性能差和续驶里程短的问题。动力性能差和续驶里程短的问题。 第五节 电动汽车的研究 6 一、混合动力电动汽车的特点 1）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于 提高汽车动力性；提高汽车动力性； 2）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽
5、车续驶里）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里 程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美；程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美； 3）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式 工作，成为零排放汽车；工作，成为零排放汽车； 混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下： 第五节 电动汽车的研究 7 一、混合动力电动汽车的特点 4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能 源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；源供应，保证了汽车的乘坐舒适性； 5）辅助
6、动力可以向储能装置提供能量，保证混合动）辅助动力可以向储能装置提供能量，保证混合动 力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施 的建设；的建设； 6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池 的使用寿命。的使用寿命。 混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下： 第五节 电动汽车的研究 8 二、混合动力电动汽车的结构 混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。 根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同
7、，可根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可 以分为以分为串联式串联式、并联式并联式和和混联式混联式。 第五节 电动汽车的研究 9 第五节 电动汽车的研究 10 三、混合动力电动汽车的节油原理 1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在 汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率 时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机 的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最
8、 优工作区域内；优工作区域内； 2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内 燃机，以节约燃油；燃机，以节约燃油； 3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收 部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽 车的燃油经济性。车的燃油经济性。 第五节 电动汽车的研究 11 2005年年12月月15日，首次在海外生产的丰田日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯）（普锐斯） 混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司混合动力汽车在四川一汽
9、丰田汽车有限公司长春丰越公司 正式下线。上市时基准型正式下线。上市时基准型28.8万元，高端型万元，高端型30.2万元。万元。 第五节 电动汽车的研究 12 四、能量管理策略 设定目标如下：设定目标如下： 1）使燃油经济性最优；）使燃油经济性最优；2）使排放最低；）使排放最低；3）使驱动系）使驱动系 统的成本最小化；统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。）维持或提高整车的各项性能。 采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰 值功率。值功率。 容易对发动机运行工况进行优化。容易对发动机运行工况进行优化。 电动机响应快、控制灵敏，容易
10、实现不同的控制方法。电动机响应快、控制灵敏，容易实现不同的控制方法。 多用于并联式混合动力系统。多用于并联式混合动力系统。 1.电动机辅助控制策略 第五节 电动汽车的研究 13 第五节 电动汽车的研究 14 2.优化ICE曲线控制策略 从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和 一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条 件下发动机的最佳工作曲线。件下发动机的最佳工作曲线。 第五节 电动汽车的研究 15 2.优化ICE曲线控制策略 发动机在需求功率或转矩高于某个限
11、值时才会工作。发动机在需求功率或转矩高于某个限值时才会工作。 只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调 节能力时，才会调整发动机的工作点。节能力时，才会调整发动机的工作点。 第五节 电动汽车的研究 16 五、实例分析 第五节 电动汽车的研究 17 第五节 电动汽车的研究 18 例例 23 0123 / 4518.24518.24518.2/ n T bb nb nb nn m m mmmm 1146N m2000r min 2000r min7200r min 527.447 0 b165465. 0 1 b 4 2 106077
12、2. 3 b 9 3 1061349. 3 b 六、电动汽车的动力性计算 某电动大客车使用的电动机性能如下：某电动大客车使用的电动机性能如下： Tm电动机转矩（电动机转矩（ ）；）；nm 电动机转速（电动机转速（r/min）。）。 拟合公式系数如下拟合公式系数如下 电动机自带减速器，速比电动机自带减速器，速比 =2.93；电动机的最高转速为；电动机的最高转速为 7200r/min。 第五节 电动汽车的研究 m i N m 19 参数参数 数值数值 参数参数 数值数值 整车满载总质量整车满载总质量/kg 17000 旋转质量换算旋转质量换算 系数系数 1.29 迎风面积迎风面积A/m2 7.95
13、 电动机及其控电动机及其控 制器效率制器效率mc 0.90 空气阻力系数空气阻力系数CD 0.7 主减速比主减速比i0 6.2 滚动阻力系数滚动阻力系数f 0.0076+0.000056ua 蓄电池组总能蓄电池组总能 量量EB/（ ） 180 车轮滚动半径车轮滚动半径 0.475 蓄电池的平均蓄电池的平均 放电效率放电效率q 0.95 传动系总效率传动系总效率T 0.92 电动大客车的基本参数电动大客车的基本参数 第五节 电动汽车的研究 kW h r /mR 20 要求要求 1）绘制驱动力）绘制驱动力行驶阻力平衡图；行驶阻力平衡图； 2）计算最高车速、最大爬坡度和）计算最高车速、最大爬坡度和0
14、 50km/h的加速时间；的加速时间； 3）计算充满电后，按照）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。匀速行驶的续驶里程。 第五节 电动汽车的研究 21 m m r T0mm 18.35 475. 0 92. 02 . 693. 2 T T R iiT F m m m0 rm a 00986. 0 93. 22 . 6 475. 0 377. 0377. 0n n ii Rn u a af 3296. 916.1266 000056. 00076. 08 . 917000 u uGfF 2 a 2 a 2 aD w 263. 0 15.21 95. 77 . 0 15.21 u u
15、AuC F 第五节 电动汽车的研究 1.驱动力行驶阻力平衡图 22 1.驱动力行驶阻力平衡图 第五节 电动汽车的研究 23 功率平衡图 第五节 电动汽车的研究 24 2 a 6 m 4 2 amw 1058. 11011. 2 8 . 917000 263. 018.35 uT uT G FF D 2 22 1 1 arcsintan f DffD i 第五节 电动汽车的研究 2.最大爬坡度 25 2.最大爬坡度 第五节 电动汽车的研究 26 3.加速时间计算 fD g t u d d a 2 a 6 m 4 w 1058110112uT G FF D 第五节 电动汽车的研究 27 3.加速时间计算 第五节 电动汽车的研究 28 3.加速时间计算 第五节 电动汽车的研究 29 3.加速时间计算 第五节 电动汽车的研究 30 a 0.0076 0.0000560.0104fu 64N.1732N0104. 08 . 917000 f GfF 22 Da w 0.7 7.95 50 N657.8N 21.1521.15 C Au F fw 2390.44NFFF 3 BTmcq 1036000.7 149262m E s F
