电池—电容混合电动汽车的
超级电容在电动车上的应用现状
超级电容在电动车上的应用现状0 引言由于环境污染和石油危机的双重压力，电动车已经逐渐成为人们生活中一种重要的绿色交通工具。
电源是电动车的能量源泉，但目前电池技术还不能完全满足电动车的要求。
超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件，具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，不仅适合于作短时间的功率输出源，还可利用它比功率高、比能量大、一次储能多等优点，在电动车启动、加速和爬坡时有效地改善运动特性。
超级电容和其他能量元件（发动机、蓄电池、燃料电池等）组成联合体共同工作，是实现能量回收利用、降低污染的有效途径，可以大大提高电动车一次充电的续驶里程。
因此，超级电容在电动车领域有着广阔的应用前景，将是未来电动车发展的重要方向之一。
电动轿车要求速度高、行程远，目前，动力锂电池的优势明显，超级电容电池的比能量只有它的10%，显然动力锂电池是电动轿车的最优选择。
城市公共交通的特点：公共交通线路站点固定，长度一般在10公里，最长线路一般不超过30公里。
车辆运行速度一般在50公里/小时左右。
车辆启动、停止、刹车、变速频繁，车辆在终点停留时间长，通常停留时间约在15～30分钟。
公共汽车的行驶与轿车不同，行驶速度较慢，一般小于80km/h，在城市工况下，公交车频繁起步、加速、制动和停车，要额外消耗许多燃油。
公共轿车制动消耗能量（油耗）所占比例，其算数平均值达47.1%，如何利用这部分能量，超级电容电池有明显的优势[1]。
1 国外应用现状超级电容在电动汽车中的一个显著应用是将其用作再生制动回馈能量储存单元，与动力电池组成联合体共同工作。
该组合可以将蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的优点结合在一起，提高再生制动效率，也避免再生制动对蓄电池可能造成的损害，被认为是解决未来电动汽车电源问题的最佳途径。
[2]日本是将超级电容运用于混合动力上较早的国家，本田FCX燃料电池-超级电容器混合动力车是世界上最早实现商品化的燃料电池轿车，在日本和美国加州上市时间早在2002年。
电动汽车基本知识
纯电动汽车的主要部件——充电设备
充电设备是电动汽车能源供给的基础，是电动 汽车进入商业化运营的保障。充电机是与交流电网 连接、为动力电池灯可充电的储能系统提供电能的 设备。 根据充电器的不同分类标准，可分为多种类型。
分类标准 充电机类型
安装位置
输入电源 连接方式
车载充电机
单相充电机 传导是充电机（接触）
充电模式：整车停车状态，驱动电机转变成发电机，将整车动能转变成电能 回收至储能系统
七、电动汽车安全知识
七、电动汽车安全知识
机动车安全
GB 7258 机动车运行安全技术条件
电动汽车特殊安全
GB/T18384 电动汽车安全要求
电动汽车安全知识——标准说明
GB/T 18384 电动汽车安全要求。 2011年第一次发布，2015年发布第二版。
车轮
辅助控制系统具有动力转向、温度控制和 辅助蓄电池供给等功能。 整车控制器 电机控制器 驱动电机 机械传动装置 传统低压电器系统主要由车灯、喇叭、雨 刮、仪表和收音机等电器件组成。 车轮
五、纯电动汽车的主要部件
纯电动车新能源部件主要包括了六大件，分别 是：电动机、电机控制器、整车控制器、辅助电源、 动力电池、以及充电设备。
车身
驾驶室
货厢
电气系统
传统低压电气系统
新能源电气系统
纯电动汽车的基本构成
底盘——传动系统
①
驱动电机
④
⑤
②
③
④
① 万向节
④半轴
②传动轴
⑤桥壳
③主减速器及差速器
纯电动汽车的基本构成
底盘——行驶系统
行驶系统的组成
1、车架
2、前后悬架
3、前后轮 4、前后桥
混合能源电动汽车的研究
０ Ｃ 值 较 低 时 ，进 入 燃料 电池 作 为 主 能源 为 了解 决 电动汽 车 续驶 里 程与 加速 爬 Ｓ
为 电能 的一 种 能量 转 换装 置 。只 要连 续 不 坡 性 能之 间 的矛盾 ，可 以采 用 由主 能源 ＿ ＿ 的工 作模 式 ；在 城 市道 路低 速 行驶 和 蓄 电 断地 向燃料 电池 内输 入氧 化剂 和 燃料 ，就 燃 料 电池 提 高最 佳 的续 驶 里程 ，而 由辅助 池 电量 充足 时 ，进 入太 阳 能驱 动模 式 ；在 能不 断 提供 电能 ，这 是它 与 常规 电池 的区 能 源一 超 级 电容 在加 速 和爬 坡 时提 供 短时 别 。其优 点有 以下 几方 面 ： 是 重视 弱 电施 工 图设 计 与招 投标 。 电动 汽 车爬 坡 或加 速 时 ，及 时利 用其 驱 动 的辅 助动 力 。辅 助 能源 系 统的 能量 可 以直 系 统 ，提供 必 要 的辅 助动 力 ，进 入混 合 驱 三 是 电 网 电压不 稳 定是 灯 具损 坏 的一个 主 在 简 化 照 明 管 理 与 设 备 维 修 ， 降低 费 用
绿色 环 保汽 车 代 替燃油 汽 车 是社 会可 持续 受 卡 诺 循 环 的 限制 ， 其 能 量 转 化 效 率 在 提高 。 发展 战 略 的需 要 ，成 为世 界 各 国共 同关注 ４ ０ — ６ ０ ％ ；如 果实 现 热 电联供 ，燃料 的 总利
电动汽车的动力系统和电池技术
电动汽车的动力系统和电池技术随着全球环境变化和政府节能减排政策的逐渐加强，电动汽车逐渐成为了当今社会推动绿色交通的重要手段。
电动汽车相比传统汽车，具有清洁、零排放、安全、安静、较低的运行成本等优势，因此备受消费者的青睐。
本文将从动力系统和电池技术两个方面对电动汽车进行介绍。
一、电动汽车的动力系统电动汽车的动力系统主要包括三种：纯电动、插电式混合动力和燃料电池混合动力。
纯电动汽车只依靠电池驱动电机，不依赖于其他能源；插电式混合动力辅以发动机发电，延长了行驶距离；燃料电池混合动力则利用氢气来驱动电动机。
动力系统中最关键的部分是电机和电控系统。
电机控制系统需要负责电机的启动、停止、转速控制和扭矩控制等。
常见的电机种类包括永磁同步电机、异步电机等。
其中永磁同步电机具有高效、高速、高扭矩、轻量化等特点，被广泛应用于电动车辆中。
另外，电池是电动汽车动力系统不可或缺的部分。
电动汽车需要用电池来储存能量，供电机在车辆行驶中提供动力。
在电动汽车中，常见的电池种类包括传统铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。
锂离子电池是当今最常用的电动车电池，具有能量密度大、重量轻、寿命长、自放电小等优点。
二、电动汽车的电池技术电池技术是电动汽车发展的关键技术之一。
以下介绍几种常见的电池技术。
1.镍氢电池技术镍氢电池由镍氢负极和氢化物正极组成，具有能量密度高、长寿命等优点，是电动汽车的常用电池。
然而，镍氢电池的较大缺点是重量大、体积大，充电速度慢，因此限制了其在电动汽车中的应用。
2.锂离子电池技术锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高、自放电率低等特点，当前是电动汽车的主流电池技术。
锂离子电池分为单体电池和组合电池，通常采用多个单体电池串联或并联来组成电动汽车的电池组。
3.超级电容器技术超级电容器是介于电池和电容器之间的产品，具有超长的寿命、超快的充电速度和良好的低温性能。
在电动汽车领域，超级电容器常用于辅助动力系统，可在起步加速时提供可靠的短时高功率输出。
混合动力电动汽车
混合动力电动汽车浅析摘要为解决能源和环境问题,混合动力电动汽车成为各国研究的焦点。
本文主要阐述了混合动力电动汽车的结构,并分析了不同类型的混合动力电动汽车的特点及存在的问题,已经成为当今汽车工业研究的主流。
关键词混合动力;电动汽车;汽车结构中图分类号 u469文献标识码 a 文章编号1674-6708(2010)17-0032-021 混合动力电动汽车的概述20世纪90年代以来,为解决能源和环境问题,各种电动汽车脱颖而出,但由于电动汽车在技术上、材料上存在棘手问题,以及电池的能量密度与汽油相差甚远,远未达到所需要的数值,再未来十几年内倘若电池技术没有重大突破,电动汽车将无法取代燃料汽油发动机汽车。
在这种情况下,一种集电动汽车与燃油汽车优点于一体的准绿色汽车——混合动力电动汽车登上了汽车工业的舞台。
混合动力电动汽车实际上并不是新的发明,早在1905年就有人申请了用蓄电池作动力驱动电动机来改善内燃机车辆加速能力的专利。
混合动力电动汽车的确切定义是什么呢?根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议,混合动力电动汽车是指由两种或两种以上的蓄能器、能源或转换器作驱动能源,其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。
混合动力电动汽车有很多形式,由汽油机和蓄电池混合的,柴油机和蓄电池混合的,蓄电池和燃料电池混合的,蓄电池和超大电容器混合的,蓄电池和飞轮混合的,蓄电池和蓄电池混合的等等。
通常所说的混合动力电动汽车是指内燃机和蓄电池混合的驱动的车辆;燃料电池和蓄电池混合的动力称为燃料电池电动车;蓄电池和电容器混合的动力称为超大容量电容器辅助动力电动汽车等等。
2 混合动力电动汽车的结构混合动力电动汽车的工作过程是发动机将内燃机与一定容量的得储能元件相结合,当低速行驶或者反复起步、停车而造成马达频繁工作时,电池容量下降时,发动机会自动启动,驱动发电机给电池组充电以维持一定的电量,而不需要像纯电动车那样从外部充电。
电动汽车电源系统电池概述
电动汽车动力储能装置包括所有动力蓄电池、超级电容、飞轮电池和燃料电池等储能元件及其以上各类电池的组合。
一、电池的基本组成电池通常由电极（正极和负极）、电解质、隔膜和外壳（容器）四部分组成。
电极是电池的核心部分，通常由活性物质和导电骨架组成。
活性物质是指可以通过化学反应释放出电能的物质，要求其电化学活性高、在电解液中的化学稳定性高以及电子导电性好。
活性物质是决定化学电源基本特性的重要部分。
导电骨架主要起传导电子及支撑活性物质的作用。
当电池通过外部电路（负载）放电时，电池的正极从外电路得到电子，而负极则向外电路输出电子；对于电池内部而言恰好相反。
电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷（带电离子）的作用。
电解质一般为液体或固体。
液体电解质常称为电解液，通常是酸、碱、盐的水溶液；固体电解质通常为盐类，由固体电解质组成的电池即称为干电池。
对电解液的要求是电导率高、溶液欧姆电压较小。
对一于固体电解质，要求具有离子导电性，而不具有电子导电性。
电解质的化学性质必须稳定，使其在储存期间与活性物质界面间的电化学反应速率小，这样电池自放电时容量损失减小。
为了避免电池内阴、阳极之间的距离较近而产生内部短路，产生严重的自放电现象，需要在其阴、阳极之间加放绝缘的隔膜，隔膜的形状一般为薄膜、板材或胶状物等。
对隔膜的要求是化学性质稳定，有一定的机械强度，对电解质离子运动的阻力小，是电的良好绝缘体，并可以阻挡从电极上脱落的活性物质微粒和枝晶的生长。
电池的外壳是盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器。
通常要求外壳具有足够的机械强度和化学稳定性，耐振动、耐冲击、耐腐蚀。
二、电池的基础知识（1）电池的组合蓄电池作为动力源．通常要求有较高的电压和电流，因此需要将若干个单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用：电池组合中对单体电池性能具有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽量一致的单体电池。
（2）电池的放电电池的放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程，即电池向外电路释放电流。
比亚迪案例分析——管理学作业
王传福&兄弟情
在王传福15岁时，父母亲都已去世。哥哥王 传方在18岁就扛起了家庭的重担。无论生活 多艰难，他始终要求弟弟要发奋读书。哥哥 说：“再苦再累，卖房也要读书，只要读书 才是唯一的出路。” 王传方一直承担弟弟的 学费和生活费，直到研究生毕业。今天已经 名动天下的王传福和哥嫂家住门对门，在生 活上互相照应。
《王传福传:比亚迪神话》
内容简介：他，让三洋、索尼等国际大公司 感到恐惧；他，一个近似狂妄的“技术狂 人” ；他，在漫漫熊市吸引“股神”入股 比亚迪；他，仅一年时间成为中国新一代首 富……他就是王传福，曾经一文不名的农家 子弟，2002年，他在短短7年时间里，将镍 镉电池产销量做到全球第一、镍氢电池排名 第二、锂电池排名第三，37岁便成为饮誉 全球的“
王传福,不在争议中成长,就在争议中隐去.
BYD汽车业务
BYD车系介绍
比亚迪福莱尔 创新
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比亚迪F3
比亚迪F3DM
BYD 车系
福莱尔是闭环控制,多点顺序喷射加进 口三元催化器的电喷发动机，尾气排放 符合国家最新尾气排放标准 F3配置齐全 符合“科技创新生活” 理念 比亚迪F3R极致的安全性能将是其最大 的卖点，有“安全状元”之称
从无到有是 创新，排列 组合也是 创新
激情
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效果检查
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个人：双模式 出租车：E6（纯电动车）
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新能源汽车比亚迪走在世界前面， 让别人知道比亚迪不只是卖便宜车， 而且是高科技‘高环保责任的企业
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动力蓄电池的认识
动力蓄电池的认识什么是动力蓄电池?动力蓄电池是指专门用于驱动电动汽车、混合动力汽车等车辆的电池组。
它是电动汽车的重要组成部分，提供动力供应，驱动车辆行驶。
动力蓄电池主要由锂离子电池、镍氢电池、超级电容器等组成。
锂离子电池锂离子电池是目前最常用的动力蓄电池技术之一。
它具有高能量密度、长寿命、轻量化等优点，因此被广泛应用于电动汽车领域。
锂离子电池通过锂离子的在正负极之间的往返移动来储存和释放电能。
镍氢电池镍氢电池是另一种常见的动力蓄电池技术。
它具有高充放电效率、较长的寿命、良好的循环性能等特点。
镍氢电池通过氢气在正负极之间的往返流动来储存和释放电能。
超级电容器超级电容器也被用于动力蓄电池领域，它可以高效地储存和释放电能，具有快速充放电能力和较长的寿命。
超级电容器主要由两个电极和电解质组成，通过电解质中的离子在两个电极之间的迁移来储存和释放电能。
动力蓄电池的优势和挑战动力蓄电池在推动电动汽车等新能源汽车发展方面具有重要作用，它带来了许多优势，但也存在一些挑战。
优势1.环保节能：相比传统燃油车，动力蓄电池驱动的电动汽车零排放、无噪音，对减少环境污染和能源消耗具有积极意义。
2.高效性能：动力蓄电池具有良好的能量转换效率，能够高效地将电能转化为动力，提供给电动汽车驱动。
3.可再生性：动力蓄电池的组成材料大多来自可再生资源，如锂、镍等，有利于可持续发展。
挑战1.成本：动力蓄电池的制造成本较高，目前仍是电动汽车价格较高的主要原因之一。
2.寿命：动力蓄电池的寿命有限，随着使用时间的增加，电池的能量储存和释放能力会逐渐下降。
3.安全性：动力蓄电池在使用和维护过程中存在一定的安全风险，如过热、短路等问题。
动力蓄电池的应用动力蓄电池广泛应用于电动汽车、混合动力汽车等车辆领域，推动了新能源汽车的发展。
电动汽车电动汽车是动力蓄电池的主要应用领域之一。
动力蓄电池为电动汽车提供驱动动力，使其不需要使用燃油，从而减少环境污染和能源消耗。
1新能源汽车的主要类型和技术有哪些
1新能源汽车的主要类型和技术有哪些新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车、气动力汽车、甲醇汽车、飞轮储能汽车和超级电容汽车。
新能源汽车是指采用先进技术原理、新技术、新结构，以非常规车用燃料为动力源，集成了汽车动力控制和驱动先进技术的汽车1.混合动力电动汽车。
混合动力是指那些使用传统燃料，并配备电机和发动机以改善低速动力输出和油耗的车辆。
根据燃料种类的不同，可以分为汽油混合动力和柴油混合动力。
2.纯电动汽车。
顾名思义，纯电动汽车主要靠电力驱动。
大多数车辆都是由电动机直接驱动的，有些电动机安装在发动机舱内，有些直接用车轮作为四个电动机的转子。
难点在于储能技术3.燃料电池汽车。
燃料电池汽车是指使用氢、甲醇等的汽车。
作为燃料，通过化学反应产生电流并由马达驱动。
电池的能量通过氢和氧的化学作用直接转化为电能，而不是通过燃烧。
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，所以燃料电池汽车是无污染汽车;4.氢动力汽车。
氢动力汽车是真正的零排放汽车，排放的是纯水。
它具有无污染、零排放、储量丰富等优点。
因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代品。
5.燃气汽车。
燃气成分单一，纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，一氧化碳和微粒排放低，发动机低温起动和运行性能好。
其缺点是运输性能比液体燃料差，发动机容积效率低，点火延迟时间长，动力性能降低。
6.甲醇汽车。
使用甲醇代替石油燃料的汽车;7.飞轮储能车。
飞轮的惯性储能用于储存发动机未满载时的剩余能量和车辆下坡增长减速时的能量，回馈给发电机发电，再驱动或加速飞轮转动。
作为混合动力汽车中的辅助，它具有提高能量利用效率、重量轻、储能高、能量进出响应快、维护量少、使用寿命长等优点，但缺点是成本高、汽车转向会受到飞轮陀螺效应的影响。
8.超级电容车。
超级电容器是基于双电层原理的电容器。
在超级电容器两个极板上的电荷产生的电场的作用下，在电解质和电极的界面上形成相反的电荷，以平衡电解质内部的电场。
汽车混合动力技术的分类及其工作原理-概述说明以及解释
汽车混合动力技术的分类及其工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分：汽车混合动力技术是一种结合传统燃油发动机和电动机的创新技术，旨在提高汽车的燃油经济性和环境友好性。
随着环境保护意识的增强和能源问题的日益突出，混合动力技术已成为汽车行业的一个热点领域。
混合动力技术的分类主要包括串联式混合动力、并联式混合动力和增程式混合动力。
串联式混合动力系统是通过燃油发动机驱动发电机，再由发电机提供电能驱动电动机，电动机带动车轮运动。
并联式混合动力系统则是燃油发动机和电动机同时带动车轮运动，从而实现动力的协同作用。
增程式混合动力系统则是在车辆使用纯电动模式下，电动机的电能耗尽后，通过发动机驱动发电机为电动机提供电能，从而提供额外的续驶里程。
混合动力技术的工作原理主要是通过燃油发动机和电动机的协同工作来实现动力输出。
燃油发动机负责提供额外的动力和充电发电机的驱动力，同时也为电动机提供电能；而电动机正好可以利用废气能量等方式减轻燃油发动机的负荷，实现动力的平衡和优化。
总之，混合动力技术作为一种环保节能的新型汽车动力技术，具有很大的发展潜力。
通过对不同分类的混合动力技术的研究和应用，可以推动汽车行业向更加环保、高效的方向发展，并为解决能源和环境问题做出积极贡献。
1.2文章结构文章结构的部分是为了给读者提供一个清晰的预览，让他们了解文章的框架和内容。
在本文中，文章的结构如下：2. 正文：2.1 混合动力技术的分类2.2 混合动力技术的工作原理在这个部分，我们将首先对混合动力技术进行分类，然后详细介绍每种分类的工作原理。
这样的结构有助于读者理解混合动力技术的概念、分类和工作原理。
接下来，我们将重点介绍每个部分的内容。
1.3 目的：混合动力技术作为汽车工业发展的重要方向之一，具有节能环保、减少尾气排放和提高燃油利用率等优势。
本文旨在通过对混合动力技术的分类及工作原理的介绍，深入探讨不同类型混合动力技术的工作原理，了解其在实际应用中的优劣势，以期为我们更好地理解和应用混合动力技术提供指导和借鉴。
电动汽车的组成
1.电动汽车的组成电动汽车由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。
电力驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮，其功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。
后一种功能称作再生制动。
电源系统包括电源、能量管理系统和充电机，其功用主要是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。
辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机等等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。
1.1 电机与驱动控制针对电动汽车驾驶模式多变、路况复杂等特点，对电动汽车的电机与驱动控制方面进行了深入的研究，首次将鲁棒控制方法应用于电动汽车的驱动控制和永磁直流电机的再生制动，取得了满意的效果。
图2所示为XJ TUEV21电动汽车控制系统的电压电流双死循环结构，并通过对电机驱动电流进行控制来提高系统的性能。
理论仿真和实验表明，在车辆运行过程中，虽然系统参数变化较大，但因控制算法的鲁棒性强，因此控制效果明显优于传统的PID控制。
图1.电动汽车的工作原理电机驱动控制器采用DSP2407芯片，控制一个IGBT的半桥结构，实现电动汽车的驱动与再生制动。
倒车通过倒车挡来实现，使电机由4象限运行变成2象限运行，因此节约了控制器的成本。
油门踏板与剎车踏板分别给出控制电机的驱动电流与能量回馈电流的指令，通过电流传感器与电压传感器构成死循环系统，实现电机驱动力矩的控制与回馈电流的控制。
1.2 再生制动控制系统制约电动汽车发展的一个关键因素是它的续驶里程问题，而再生制动可以节约能源、提高续驶里程，具有显著的经济价值和社会效益。
同时，再生制动还可以减少剎车片的磨损，降低车辆故障率及使用成本。
图3所示为XJ TUEV21电动汽车再生制动控制系统的结构图，该系统由超级电容或飞轮及其控制器组成，而利用超级电容或飞轮吸收再生制动能量，具有非常突出的优点。
电动汽车基本结构(1)
图2-30 Coaster SHEV结构布置
电动汽车基本结构(1)
（2） 并联式混合动力电动汽车
采用发动机和驱动电机两套独立的驱动系统
电动汽车基本结构(1)
发动机单独驱动 驱动电机单独驱动 发动机和驱动电机混合驱动
电动汽车基本结构(1)
1、概念：利用动力电池作为储能动力源，通过动力电 池向驱动电机提供电能，驱动电机运转，从而推动电 动汽车前进的一种新能源汽车。
吉利 EC7-EV
电动汽车基本结构(1)
2、基本结构
蓄电池
逆变器
驱动 电机
驱动轴
由机械、电子、能源、计算机、信息技术等集成
电动汽车基本结构(1)
2.3 混合动力电动汽车
1、混合动力汽车：指汽车传动系统由两个或多个能同 时运转的单个动力传动系统联合组成的汽车。
电动汽车基本结构(1)
三个子系统：
1、电驱动子系统：电子控制器、功率转换器、电机、 机械传动装置和驱动车轮。 2、能源子系统：主电源、能量管理系统和充电系统。 3、辅助控制子系统：具有动力转向、温度控制和辅 助动力供给等功能。
电动汽车基本结构(1)
电动汽车基本结构(1)
2.6.2 电驱动的结构形式
油 箱
发 动 机
发电机
离合器
驱动 电机
车轮
动力电池组
Ø离合器打开：简单的串联式 Ø离合器接合，发电机不工作：简单的并联式 Ø离合器接合，发电机工作：复杂的混联电动式汽车基本结构(1)
功率分流混联式混合动力电动汽车
车轮
油 箱
发 动 机
行星轮系
发电机
驱动 电机
纯电及混动新能源汽车基础知识
纯电及混动新能源汽车基础知识新能源车的架构油电混合,俗称--混合动⼒并联式、串联式、混联式弱混、中混、重混⾮插电式、插电式电池组动⼒电池技术电电混合;俗称--电动汽车燃料电池技术动⼒电池超级电容技术动⼒电池注意：低速电瓶车、双燃料车（含天然⽓、⽣物柴油、⼄醇、甲醇等）均不属于新能源技术新能源车运⽤的技术结构特征主要特征是：在原有的动⼒结构上：运⽤了⾼压电源，控制电机、加⼊了电⼒驱动的车辆（减少或取代热⼒燃油消耗与排放污染的热⼒驱动装置）。
1、混合动⼒驱动⽤两个以上能源动⼒驱动的车辆、主要体现在原燃油内燃机热⼒经变速器输出驱动的基础上，改造增添了⾼压电⼒电机驱动。
2、燃料电池驱动主要以氢与氧能源在特定的装置设备内、电解产⽣电⼒能量，控制⾼压电机驱动的车辆。
3、纯电⼒驱动直接由⾼压蓄电池供电，经变频器电机控制单元、控制电机起动运转，淘汰了热⼒发动机，变速器装置，只靠⾼压电⼒驱动的车辆。
4、⾼压电装置特征直流⾼压电池输出与变频器连接到电机的导线路，都是⾼压导线，绝缘性很⾼，均以橙⾊表⽰，在养护、维修时有风险，应规范注意安全防护，断电10分钟后才能进⾏操作。
▲纯电动汽车架构燃料电池⼯作原理虽然燃料电池名字⾥⾯有“燃料”字样，同时氢⽓也能够跟氧⽓在⼀起剧烈燃烧，但在燃料电池却不是利⽤燃烧来获取能量，⽽是利⽤氢⽓跟氧⽓化学反应过程中的 -电荷转移来形成电流的。
最关键的技术就是利⽤特殊的“电解质薄膜”将氢⽓原⼦拆分，整个过程可以理解成蚊⼦⽆法穿过纱窗，但是更⼩的灰尘却可以….电解质薄膜也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。
混合动⼒运⽤技术混合动⼒车作为“准绿⾊汽车”，保留内燃机与⼀定的热⼒特性和先进控制电机电⼒系统特性驱动的相结合，可以⼤幅度降低油耗，减少污染物排放，是内燃机汽车转向电动汽车之前的过渡产品！混合动⼒车经济使⽤能量特性分类MicroHybrid弱混电功率⽐例（混合度）:5%功能：1、发动机起、停2、发动机驱动、优化3、电动机轻微助⼒、发电理论最⼤节油效果：5～10 %mildHybrid轻混（中）电功率⽐例（混合度）:5～25 %功能：1、发动机起、停2、发动机驱动、优化3、电机助⼒、发电4、⾃动能量回收理论最⼤节油效果：15～40 %FullHybrid全混（强）电功率⽐例（混合度）:25～50 %功能：1、发动机起、停2、发动机驱动、优化3、电机助⼒、发电4、制动能量回收5、纯电动⾏驶理论最⼤节油效果：25～50 %混合动⼒动⼒的运⽤特征THS（丰⽥混合动⼒系统）主要操作特征1.起动：发动机效率差时，例如起步和低速⾏驶时，发动机停⽌且仅利⽤电动机驱动车辆。
超级电容在混合动力电动汽车中的应用
试验与研究 超级电容在混合动力电动汽车中的应用合肥工业大学机械与汽车学院 张炳力 赵 韩 张 翔 钱立军 [摘要]随着混合动力电动汽车研究的深入,超级电容独特的储能特性正日益受到人们的重视。
本文在介绍超级电容的分类、特性、工作原理的基础上,提出了超级电容和蓄电池一起用于混合动力电动汽车,可以实现制动能量快速回收利用、发动机冷起动等,对混合动力电动汽车研究具有一定的参考价值。
关键词: 混合动力电动汽车 超级电容 制动 能量回收 冷起动1 引言混合动力电动汽车(H yb ird E lectric V eh icle, H EV)是采用传统内燃机和电动机作为动力源,通过热能和电力两套系统开动汽车,达到节省燃料和降低排气污染的目的,具有排量小、速度高、排放好的优点。
各国政府都在加紧研制,美国政府和三大汽车公司实施的PN GV计划,通过3年的论证,混合动力电动系统可在低污染条件下达到百公里油耗仅3L。
日本本田和美国克莱斯勒的产品都已达到技术指标,丰田公司的产品销量超过1000台。
为了在该项技术与国际同步,我国政府也耗资数亿元启动了国家“863”计划电动车重大专项计划,“十五”目标是混合动力电动汽车要达到节省燃料50%,排放下降80%,制动能量回收30%,要想实现上述目标,必须在发动机、电动机、蓄电池等各单元技术,各系统的电控技术上攻关。
近年来,由于超级电容(U ltra Cap acito r)具有快速存储释放能量、适用温度范围宽、寿命长和易于管理等优点,如和其它能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池)组成联合体共同工作,可以使系统同时满足动力性、经济性的要求,与其它储能元件单独使用相比具有明显优势,是实现能量回收利用、降低污染的有效途径,国外已开始研究超级电容在汽车驱动系统中的应用。
2 超级电容的分类、特点和工作原理2.1 分类目前国际上生产超级电容主要有欧美和日本的M axw ell、Skeltech、Saft、W ess、Panason ic等几家大公司,按电容器活性物质的储能方式可分为3类:第一类是以活性碳为正、负电极的电双层超级电容(E lectric Doub le L arger Cap acito r,EDL C)。
混合锂离子超级电容
混合锂离子超级电容混合锂离子超级电容是一种新型的电能存储装置，具有高能量密度和高功率密度的优势。
它结合了锂离子电池和超级电容器的特点，具备了两者的优点，并且在很多领域都有着广泛的应用前景。
混合锂离子超级电容的研究和发展已经取得了一定的进展。
目前，人们已经成功地制备出了混合锂离子超级电容，并且在电动汽车、储能系统等领域进行了实际应用。
与传统的锂离子电池相比，混合锂离子超级电容具有更高的能量密度和更长的循环寿命。
与传统的超级电容器相比，混合锂离子超级电容具有更高的能量密度和更好的循环稳定性。
因此，混合锂离子超级电容被认为是一种具有很大潜力的电能存储装置。
混合锂离子超级电容的原理是利用锂离子在正负极之间的迁移来实现电能的存储和释放。
正极材料通常采用高比表面积的活性炭，能够提供更多的孔隙用于储存锂离子。
负极材料通常采用具有优良导电性能的碳材料，能够提供更好的电子传导路径。
电解液通常采用含有锂盐的有机溶液，能够提供锂离子的传输介质。
通过这样的构造，混合锂离子超级电容能够实现高能量密度和高功率密度的同时，还能够提供较长的循环寿命。
混合锂离子超级电容在电动汽车领域具有广阔的应用前景。
由于其高能量密度和高功率密度，混合锂离子超级电容能够满足电动汽车对于长续航里程和快速充电的需求。
与传统的锂离子电池相比，混合锂离子超级电容具有更高的充电速度和更长的使用寿命。
另外，混合锂离子超级电容还具有较好的低温性能，能够在极端寒冷的环境下正常工作，这对于电动汽车在寒冷地区的使用非常重要。
除了电动汽车，混合锂离子超级电容还可以应用于储能系统。
由于其高能量密度和高功率密度，混合锂离子超级电容能够在短时间内存储和释放大量的电能。
这对于平衡电网负荷、应对突发用电需求等方面非常重要。
另外，混合锂离子超级电容还可以用于储能设备的备用电源，以应对电力中断等突发情况。
混合锂离子超级电容是一种具有很大潜力的电能存储装置。
它结合了锂离子电池和超级电容器的优点，具备高能量密度和高功率密度的特点。
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实验三电池—电容混合电动汽车的
能量分配实验
一、实验目的
1、掌握电电混合电动汽车的结构原理。
2、通过实验，掌握电电混合电动汽车的能量分配原理。
3、通过实验，掌握电电混合电动汽车双向电能转换实验平台的使用方法。
二、原理简介
2.1 电电混合电动汽车的结构及能量流动
2.1.1 结构
（1）纯电动车结构及工作原理
驱动电动机电池组
电驱动单元充电接口
图1 纯电动车的机构示意图
纯电动汽车机构十分简单，核心模块为电源和驱动电机，其中电源一般为大容量可充电电池，一般为锂离子电池。
另有其他非核心模块包括电动机调速控制装置、传动装置、行驶装置、转向装置、制动装置等。
图2 纯电动汽车的工作原理图
（2）电电混合电动车结构
电电混合电动汽车，又名“电池-超级电容混合电动汽车”，一些文献将其归属于纯电动汽车的一种，是纯电动汽车的再发展，二者结构原理相类似；其区别是电电混合电动汽车在车体的能量源部分加入了超级电容，作为大容量电池的辅助电源，另外由于超级电容的加入，车体的能量控制单元相应的控制策略变得稍微复杂。
超级电容可以减小复杂工况下冲击电流对电池的冲击，延长电
池的使用寿命。
归为以下几类：
永磁同步驱动电机
系统
车轮
磷酸铁锂电池包DC/DC
变换器
超级电容模组
同步电机
控制器
图4 加速模式下能量流动示意图
永磁同步驱动电机
系统
车轮
磷酸铁锂电池包DC/DC
变换器
超级电容模组
同步电机
控制器
图5 匀速状态下的能量流动示意图
永磁同步驱动电机
系统
车轮
磷酸铁锂电池包DC/DC
变换器
超级电容模组
同步电机
控制器
图6 怠速状态(红灯状态)下能量流动示意图
永磁同步驱动电机
系统
车轮
磷酸铁锂电池包
DC/DC 变换器
超级电容模组
同步电机控制器
图7 制动情况下能量流动示意图
2.2 电动汽车双向电能转换实验平台介绍
图8 电动汽车实验平台总图
电电混合电动汽车实验平台包括ABB 高压变频柜、磷酸铁锂电池柜、超级电容柜、交流电力测功机及驱动电机台架、能耗电阻相及工控操作台，如图8。
其结构基本原理见图3。
（1） Li 电池组
磷酸铁锂电池包（J-2柜）
电池类型 磷酸铁锂电池
单电池额定容量 100Ah 单电池额定电压 3.2V 电池组规格
22节单电池串联
可承受电流上下限-40A至60A（正数为放电）（2）超级电容
超级电容器模组（J-3柜）
超级电容类型Maxwell Boostcap品牌超级电容模块额定容量单模块165F
模组构成两组模块并联构成
额定电压48.6V
可承受电流上下限-100A至100A（正数为放电）（3）DC/DC变换器
双向能量调节器DC/DC（J-2柜上）
额定功率8kW
最大功率10kW
输入电压30-60V
输出电压60-100V
双向输出电流0-200A
额定转换效率≥90%
（4）同步电机
驱动电机类型永磁同步电机（J-4右）
额定/最大功率6kW/12kW
额定电压72V
扭矩范围-30Nm至40Nm
最高转速2800rpm
（5）交流电力测功机系统
交流电力测功机系统（J-4左）
额定吸收功率15kW
最大吸收扭矩97Nm
电机最大转速3000r/min
变频器ABB工业变频器（J-6柜）
控制仪FC2012测控系统（J-1左）
扭矩测量仪高精度HBMT40扭力环（J-4中）
电能消耗类型能耗电阻箱（J-5）
三、实验设备
电动汽车双向电能转换实验平台1台
四、实验内容及步骤
电动汽车双向电能转换实验步骤（踏板模式）：
1) 开启系统总电源开关，包括三相380V交流电及单相220V交流电。
(2) 开启J-2、J-3、J-6系统柜面板上的合闸开关按钮。
（内部开关禁止私自拨动）
(3) 打开屏幕显示开关，开启工控机IPC，进入Windows 7系统。
(4) 开启FC2012测功机控制仪的开关按钮，按下开启TRA-ON变频器开关，将控制模式调整为n1/p 转速控制模式,并按下REMOTE远程控制按钮。
（极为重要）
(5) 点击Windows系统桌面上的EVStation软件程序，开始进入测试程序。
(6) 进入测试程序后会显示主界面如下：
（7）点击后会显示所有测试模块如下界面：
（8）点击不同的测试模块选项进入相应的测试程序。
实验一：驱动电机性能测试
（9）选中“驱动电机性能测试”，测试标签填学号后三位，点击“进入”。
进入驱动电机性能测试模块后，监控界面显示锂电池组及驱动电机系统等重要参数，以及四个关键参数的实时图形(转速、扭矩、锂电池电流以及转矩-扭矩对应曲线)。
（10）首先点击进行SOC判断，对应着不同的SOC值，从而进入不同的模式。
当SOC小于20%时候，将弹出对话框，这种模式下必须先进入
锂电池性能测试或者双向电能转换测试模块对锂电池进行充电。
当SOC位于20%到80%之间的时候，进入正常操作模式。
当SOC大于80%时候，将弹出对话框，这种模式下必须进入锂电池性能测试或者双向电能转换测试模块先对锂电池进行放电操作。
（11）然后点击给整个测试系统上强电，强电上电成功，
图标将会变为绿色，否则弹出上电失败对话框。
（12）上强电成功后，将有自动测试以及手动测试两种模式选择，选择自动模式，弹出对话框：
如上图所示，最左边第一列进行转速设置，转速控制在500-1800转，相邻两个数据不可以超过200；第二到第五列进行扭矩设置，数据须从0开始以0结束，绝对值最大为25，数据应如上图所示，平滑过渡。
而Total Time下面进行测试总时间设置，设置在2—7分钟之间。
（13）点击保存，系统开始工作。
（14）测试结束后，点击“退出测试”。
实验二：超级电容模组性能测试
（15）进入（8）所示图形后，选择超级电容模组性能测试，标签填学号后3位，点击进入。
进入超级电容模组性能测试模块后，三个图形曲线分别显示对应测试显示的三个重要参数(超级电容电压曲线、超级电容电流曲线、超级电容电压--电流曲线)。
图形上方的参数列表显示超级电容模组、锂电池组以及驱动电机系统性能参数。
（16）首先点击“自检测”进行SOC判断，点击“打开电源”，状态图标变绿，上电成功。
（17）上电成功后，将有自动测试以及手动测
试两种模式选择。
选择自动模式。
弹出
电流必须以0开始以0结束，期间其绝对值不得大于80A，电流数值变化须平稳。
时间单位为秒，从0至60大小不等，可自己更改。
（18）自动测试完毕后，可以继续进行手动测试或者直接点击
实验三：动力系统能量管理测试
（19）在（8）所示图形中选中最后一个，标签填学号后三位，点击进入，弹出：
（20）选择“踏板仿真测试：踏板->模型->电机”和“B+C电电混合电动汽车”，测试标签填学号后三位，点击开始，进入：
如上图所示，左上方为模拟汽车运行的表盘，在测试过程中，模拟显示汽车运行的实时车速，锂电池组的SOC以及驱动电机的温度信息。
中间概念汽车模型上将实时显示锂电池组、超级电容模组以及驱动电机的关键参数信息，并且能够实时显示当前系统的能量流动状态。
下方三个图形分别显示对应测试的三个重要参数曲线图形（超级电容电流、锂电池组电流以及运行工况转速）。
（21）首先点击进行SOC判断，点击给整个测试系统上强电，强电上电成功，状态图标变绿。
当上述两项成功之后，点击
开始进行B+C电电混合电动汽车踏板仿真测试。
测试中，用户可通过踩踏油门踏板和刹车踏板完成驾驶模拟。
期间要密切注意锂电池电流、超级电容电流和电机转速的变化情况，锂电池电流在-40A至60A之间，超级电容电流在-100A—100A之间，电机转速在2000转以下。
(22) 测试完毕后，可直接点击进行停止测试操作，随后可以通过
来退出当前测试。
程序的退出：
(1) 退出EVStation软件程序。
（具体测试软件操作，请参见软件说明书）
(2) 再次点击FC2012测功机控制仪的REMOTE远程控制按钮，使REMOTE按钮上面的指示灯处于熄灭状态，按下关闭TRA-OFF变频器开关，然后关闭控制仪的总开关按钮。
(详细按钮请参见图5)
(3) 按下J-2、J-3、J-6系统柜面板上的分闸开关按钮。
(4) 关闭并退出Windows 7系统以及工业控制计算机。
(5) 关闭系统总电源开关。