新能源汽车概念及分类说明

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vehicle
• 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、安全法规各项要求的车辆。
混合动力汽车
HEV(Hybrid Electric Vehicle)
• 是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组 成的车辆。
燃料电池汽车
FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)
弱混合动力(微 混合动力)
Micro Hybrid)
中度混合动力 Medium
Hybrid(混合度 30%左右)
插电式混合动力 PHEV(Plug-in hybrid electric vehicle)可利用
电网充电
轻度混合动力 Mild Hybrid( 混合度<20%)
重度混合动力 FULL HYBRID( 混合度>50%)
弱混合动力系统对传统发动机的起动机进行了改造,形成由带传动的发电起动一体式电机(BSG)。 该电机用来控制发动机快速起停,因此可以取消发动机的怠速过程,降低了油耗和排放。弱混合 动力系统搭载的电机功率比较小,仅靠电机无法使车辆起步,起步过程仍需要发动机介入,是一 种初级的混合动力系统。

测器(需要高精度的位置检测器,来为控 动汽车动力性能要求。 电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。
制系统提供电动机转子的位置、转速和电
另外,由于开关磁阻电动机输出转矩波
流的变化信号,并要求有较高的开关频率
动较大,功率变换器的直流电流波动也
以降低开关磁阻电动机的噪声)
较大,所以在直流母线上需要装置一个
很大的滤波电容器。
在低速时只靠电动机驱动行驶,速度提高时发动机和电动机相配合驱动。
低速时是串联方式工作,稳定高速时是并联方式工作。
该结构的优点是控制方便,缺点是结构比较复杂。 。
混合动力不同形式特点比较表(按结构类型分类)
在混合动力系统中,根据电动汽车 电动机的输出功率在整个系统输出功 率中所占比重,可以分为以下五类:
燃料电池汽车 FCEV(Fuel Cell
Electric Vehicle)
结构类型分类 (按动力传输路
线)
混合程度分类
交流三相感应 电动机
永磁无刷直 流电动机
开关磁阻 电动机
串联SHEV (Series Hybrid)
并联
PHEV (Paralle l Hybrid)
混联 (Seriesparallel hybrid )
Synchronous
面的定子上,散热容易,也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是 景。
Motor)---高性能 因此,永磁无刷直流电 使相电流相位角超前,提供直轴去磁磁势
动机没有换向火花,没 来削弱定子绕组中的磁链。
控制,使其不发生过载。永磁无刷直流 电动机在恒功率模式下,操纵复杂,需 要一套复杂的控制系统,从而使得永磁
注:混合程度指电机输出功率在整个系统总功率中所占的比重又称混合度)
概念解读
新能源汽车 (New energy vehicle/Green-
car)
电动汽车EV (Electric Vehicle)
• 指采用非常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料、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、新结构的车辆。
混联式混合动力(电动)汽车 PSHEV(Parallel-Series hybrid electric vehicle):
混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发 电机和电动机,根据助力装置不同,它又分为发动机为主和电动机为主两 种。以发动机为主的形式中,发动机作为主动力源,电机为辅助动力源; 以电机为主的形式中,发动机作为辅助动力源,电动机为主动力源
并联式混合动力(电动)汽车 PHEV((Parallel Hybrid electric vehicle):
并联式驱动部件由发动机和电动机共同构成
以发动机为主动力,电动机作为辅助动力,共同驱动车辆,或各自单独驱动车辆。 发动机通过机械传动机构可以直接驱动车辆,燃油能量利用效率较高。 发动机受车辆行驶工况影响。 结构上需要变速装置和动力复合装置,结构较为复杂。 适合高速公路等稳定行驶路况。
优良 小 小
6~10 好
一般
驱动电机及配套控制系统说明
名称
特点
配套的控制系统
优势
不足之处
交流三相感应电动 转子和定子之间没有相 由于无法直接采用直流电供电,故需要应 功率覆盖面广,可采用空气 效率较低,转子容易发热,在高速运转
机TPIM(Three phase AC induction motor )---应用最为广
混合动力电动汽车分类(混 合度)
混合度不同,功能要求也有差别,具体见 下表,混合度指的是电系统功率Pelec占动
力源总功率Ptotal的百分比,即:
弱混合动力(也称 微混合动力)
轻度混合动力
中度混合动力
重度混合动力(也称全混合动力, 强混合动力)
插电式混合动力(Plug in Hybrid)
1.弱混合(弱混)动力系统介绍:Start-Stop启停,BSG,ISG
• 是电动车的一种,其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而 不是经过燃烧,直接变成电能的。燃料电池电动车以燃料的氢气与
空气的氧气反应,以其产生的电力推动马达而得以行驶。
纯电动车BEV( Blade electrical vehicle )结构组成及驱动电机对比
驱动电 机对比表
项目 比功率 峰值效率(%) 负荷效率(%) 功率因数(%) 恒功率区 转速范围(r/min) 可靠性 结构的坚固性 电机外廓 电机质量 电机成本 ($/kW) 控制操作性能 控制器成本
Start-Stop微混技术对于传统汽车的发动机前端轮系不进行改动 只是更改原有车辆的起动机,提高起动机的启停次数并提高效率, 保证车辆能够快速启动及在理想的使用工况下的寿命。
BSG混合动力系统在发动机前端用皮带传递 机构将一体化启动/发电机与发动机相连接, 取代了发动机原有的发电机
1.弱混合(弱混)动力系统介绍:BSG
电动汽车EV (Electric
Vehicle)
纯电动BEV (Blade electrical vehicle)
按驱动电 动机分类
新能源汽车 (Green-car)
混合动力HEV (Hybrid Electric Vehicle)
代用燃料汽车 (Alternative fuel vehicle)
串联式混合动力(电动)汽车 SHEV(Series hybrid electric vehicle):
串联式 驱动部件由发动机、发电机和电动机构成
发动机只作为发电机的动力源,汽车只靠电动机驱动行驶,驱动系统只是电动机。 发动机不受汽车行驶工况的影响,始终在最佳工作区稳定运行。 发动机动力全部转化为电能才能为车辆所用,燃油能量的利用率比较低。 适合于市内低速运行。
绕组,绕组的端部较短,微处理器、数字逻辑电路等原件组成。控 现各种特殊要求的转矩一速 矩波动,噪声是开关磁阻电动机最主要
没有相间跨接线,维护 制器性能好坏和调节的灵活性,取决于微 度特性,而且在很广的范围 的缺点。但近年来的研究表明,采用合
修理容易。
处理器的软硬件性能配合关系)、位置检 内保持高效率。更加适合电 理的设计、制造和控制技术,开关磁阻
互接触的滑环、换向器 用逆变器中的功率半导体器件,将直流电 冷却或液体冷却方式,冷却 时需要保证对电动机的冷却,否则会损 等部件,结构简单,运 变为频率和幅值都可以调节的交流电来实 自由度高。对环境的适应性 坏。其次功率因数较低,使得变频变压 行可靠,经久耐用。但 现对电动机的控制。采用此类电动机的电 好,并能够实现再生回馈制 装置的输入功率因数也较低,因此需要 此类电动机不能直接使 动汽车上,主要有v/f控制法、转差频率 动。与同样功率的直流电动 采用大容量的变频变压装置。电动机控 用蓄电池供给的直流电,控制法。采用较多的为矢量控制法,对电 机相比较,质量减轻一半左 制系统的造价远远高于电动机本身,提
• 指以电能为动力的汽车,一般采用高效率充电电池、或燃料电池为 动力源的车辆
代用燃料汽车
(Alternative fuelvehicle)
• 是指采用代用燃料(如液化石油气、压缩天然气等)来代替汽油或 柴油的发动机的车辆。它实际上是将原来的汽油发动机加以改装,
使之适合燃烧两种燃料。
纯电动汽车
BEV( Blade electrical
补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,
电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

• 因为有了电池, 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

• 在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现"零"排放。

• 有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇 到的难题
混合动力HEV(Hybrid Electric Vehicle)
混合动力汽车构成:1.控制系统;2.驱动系统;3.辅助动力系统;4.电池组 混合动力汽车的优点是:

• 采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油 耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来
感应电机 中
94~95 90~92 82~85 1:5 12000~15000
好 好 中 中 8~12 好 高
永磁电机 高
95~97 85~97 90~93 1:2.25 4000~10000 优良 一般
小 小 10~15 好 高
开关磁阻电机 较高 90 78~86 60~65 1:3
可>15000 好
机 PMBLM(Permanent Magnetism Bearingless
性而没有换向器和电刷 矢量控制系统,由于永磁体只能产生固定 如果采用空气轴承或磁悬浮 永磁无刷直流电动机的功率范围较小, 组成的机械接触结构。 幅值磁场,因而永磁无刷直流电动机系统 轴承,可以在每分钟高达几 永磁材料在受到振动、高温和过载电流 另外,它采用永磁体转 非常适合于运行在恒转矩区域,一般采用 十万转运行具有更高的能量 作用时,其导磁性能可能会下降或发生 子,没有励磁损耗;发 电流滞环控制或电流反馈型SPWM法来完成。密度和更高的效率,在纯电 退磁现象,将降低电动机的性能,严重 热的电枢绕组又装在外 为进一步扩充转速,永磁无刷直流电动机 动汽车中有着很好的应用前 时还会损坏电动机,在使用中必须严格
有无线电干扰,寿命长,
无刷直流电动机的驱动系统造价很高。
运行可靠,维修简便。
开关磁阻电动机 结构比其它任何一种电 开关磁阻电动机具有高度的非线性特性, 可靠性好,转速较高,效率 控制系统比其他电动机的控制系统复杂
SRM(Switched Reluctance Motor)---新型
动机都要简单,在电动 因此,它的驱动系统较为复杂。它的控制 高,比交流感应电动机要高。一些,位置检测器是开关磁阻电动机的 机的转子上没有滑环、 系统包括功率变换器(电路较简单不会出 损耗主要在定子,电机易于 关键器件,其性能对开关磁阻电动机的 绕组和永磁体等,只是 现直通故障,可靠性好,成本较感应电动 冷却;转子元永磁体,调速 控制操作有重要影响。由于开关磁阻电 在定子上有简单的集中 机的逆变器控制系统要低)、控制器(由 范围宽,控制灵活,易于实 动机为双凸极结构,不可避免地存在转
弱混(或称之为轻度混合)技术(Mild Hybrid)主要包括Start-Stop(启停)、BSG(Belt-driven Starter/Generator皮带传动启动/发电一体化电机)技术和ISG( Integrated Starter/Generator集成启 动/发电一体化电机)技术。
弱混系统结构如图示:

• 可以利用现有的加油站加油,不必再投资。

• 可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降 低成本。
混合动力汽车的缺点是: 有两套动力,再加上两套动力的管理控制系统,结构复杂,技术较难,
价格较高。
混合动力HEV(Hybrid Electric Vehicle)分类
按结构类型分类(按动力传输路线分类 )

另外具有非线性输出特 动机的励磁绕组交流电的频率和输入电动 右,价格便宜,维修方便。 高车身造价成本。此外,电动机的调速
性。
机的端调控制,控制交流三相感应电动机
性能也较差。
旋转磁场的磁通量和转矩,实现改变此类
电动机转速和输出转矩,来满足负载变化
特性的要求,并能够获得最高效率。
永磁无刷直流电动 具有直流电动机的外特 典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦 转速不受机械换向的限制, 受到永磁材料工艺的影响和限制,使得
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