(新版)新能源汽车课件：新能源汽车的基本概念与发展

新能源汽車的基本概念與發展學習目標瞭解新能源汽車的定義與分類；瞭解發展新能源汽車的重要意義。學習任務描述新能源汽車，是進入二十一世紀以來，汽車技術發展的重要方向。那麼，為什麼要推廣新能源汽車？新能源汽車指的是什麼？哪些又能夠被稱為汽車新能源？新能源汽車有哪些類型？學習任務1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發展3.新能源汽車動力電池4.電機的基礎知識學習任務1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發展3.新能源汽車動力電池4.電機的基礎知識引導問題1：

什麼是新能源汽車？採用非常規的車用燃料作為動力來源或使用常規的車用燃料、採用新型車載動力裝置代表車型1豐田普銳斯代表車型2雷克薩斯RX450h引導問題1：

什麼是新能源汽車？新能源汽車是指採用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料，採用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進，具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車的發展旨在通過技術創新，重點在能源消耗、環境污染等方面，改善汽車相關性能。因此其在排放與能源消耗方面，較傳統內燃機汽車具有更大的優勢。什麼是新能源汽車？（視頻）新能源汽車十大戰將（視頻）引導問題2：

為什麼要發展新能源汽車？截止2011年11月國家統計局數據，中國汽車保有量達1.04億輛，全球汽車保有量同期已突破10億輛。據中汽協相關數據顯示，2013年中國汽車市場總需求量約為2080萬輛，並呈上升趨勢，並且隨著經濟與社會的發展，汽車的銷量也一直呈上升趨勢。汽車發展給人類生活帶來便利的同時，也帶來了環境污染與能源短缺等問題。環境問題圖2：世界主要國家CO2排放比例能源大量消耗帶來溫室氣體排放問題，是造成氣候變化主要原因。圖3：各國汽車減排目標各國紛紛制訂標準，降低汽車排放中二氧化碳對環境的影響。汽車尾氣污染2011年汽車排放能源問題圖：國際原油價格（美元/桶）石油價格長期上升趨勢明顯，油價日益高昂已成為經濟不能承受之重。能源問題圖：

我國對進口石油依存度預測引導問題2：

為什麼要發展新能源汽車？汽車尾氣已經成為了空氣污染的重要原因，開發新能源汽車，減少環境污染，是汽車技術發展的必然趨勢。開發出新能源汽車，減少對化石燃料的依存度，對國家未來發展至關重要。從環境保護與能源的角度，新能源汽車是未來汽車發展的必然趨勢，也是我國未來社會與經濟發展的必然需求。新能源汽車之辯（視頻）引導問題3：

汽車新能源有哪些？引導問題3：

汽車新能源有哪些？全球範圍內，地球為人類提供的能源主要包括化石燃料（煤、石油、天然氣等）、水能、生物能、風能、太陽能、潮汐能、地熱能、核能等引導問題3：

汽車新能源有哪些？汽車新能源主要包括電能、氫能源、天燃氣（液化石油氣LPG，LiquefiedPetroleumGas；壓縮天然氣CNG，CompressedNaturalGas）、醇類燃料、二甲醚（DME，DimethylEther）、太陽能等。下表為各種新能源優缺點。新能源優點缺點備註電能1來源豐富；2直接污染及雜訊小；3結核簡單，維修方便。1蓄電池能量密度小，汽車續駛里程短，動力性較著；2電池重量大，壽命短，成本較高；3蓄電池充電時間長。1目前應用相對有限，多應用於公共交通領域；2公認的未來汽車的主流。氫能源1來源豐富；2污染很小；3氫能源的辛烷值高，熱值高。1氫生產成本高；2氣態氫能量密度小，儲運不便，液態氮技術難度大，成本高；3需開發專用發動機1制氫及儲運等技術仍不成熟；2應用範圍較少。天然氣1資源豐富；2污染小；3辛烷值高。1需要建設配套保障設施（加氣站等），投資強度大；2能量密度較小，續駛里程受限；3動力性較低；4儲帶不便。

醇類燃料1來源較豐富；2辛烷值高；3污染較小1毒性較大；2對金屬及橡膠件具有腐蝕性；3冷起動性能較差。

二甲醚1來源較豐富；2污染小；3十六烷值高。1毒性較大；2動力性較低；3儲帶不便；4二甲醚生產成本較高。

太陽能1來源豐富，可再生；2污染小。1效率低；2成本高。應用尚需較長時間各種汽車新能源對比引導問題4：

新能源汽車分類引導問題4：

新能源汽車分類根據《新能源汽車生產企業及產品准入管理規則》的規定，新能源汽車包括混合動力電動汽車（HEV，HybridElectricVehicle）、純電動汽車（BEV，BatteryElectricVehicle）、燃料電池電動汽車（FCEV，FuelCellsElectricVehicle）、天燃氣汽車以及其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。混合動力電動汽車混合動力電動汽車，是由多於一種的能量轉換器提供驅動動力的混合型電動汽車，即使用蓄電池和副能量單元的電動汽車。目前混合動力電動汽車多採用傳統燃料的燃油發動機與電力的混合方式，其關鍵技術為混合動力系統，它直接影響到混合動力電動汽車的整車性能。混合動力電動汽車的優勢在於其可通過平均需用功率確定內燃機的最大功率，使內燃機處於油耗低、污染小的最優工況下工作，通常可以降低排放；混合動力電動汽車所使用的電池可回收制動等工況下的能量混合動力電動汽車也存在價格高、續駛里程小、動力性相對不足等問題。目前國內外有應用較成熟的車型。純電動汽車純電動汽車，是以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。純電動汽車完全採用可充電式電池驅動，關鍵部件在於電動發電機與蓄電池，而純電動汽車的應用受限的難點在於電力儲存技術。純電動汽車應用前景廣泛，具有無污染、低雜訊、高能效等優點。但蓄電池單位重量儲存的能量太小，充電後持續行駛里程不理想。目前電動汽車產業發展，必須重新構建配套基礎設施網路（充電站），需要大量的投入。燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車，是利用燃料電池，將燃料中的化學能直接轉化為電能實現動力驅動的新型汽車。與內燃機汽車相比，燃料電池電動汽車是通過電池直接將化學能轉化為電能，利用電機驅動，而不是利用燃料的燃燒過程。其能量轉換效率較內燃機要高2-3倍。燃料電池化學反應過程不會產生污染物，雜訊低。但燃料電池組的生產、集成及產業化仍待發展。天然氣汽車天然氣汽車，是以天然氣作為燃料的汽車，又稱為“藍色動力”汽車。按天然氣的化學成分和形態，可以分為壓縮天然氣汽車（CNG）、液化天然氣汽車（LNG）和液化石油氣汽車（LPG）。天然氣燃料具有低污染、低成本、安全性高優點，但動力性能較低、不便儲運。由於考慮到大規模應用，須建立相應的加氣站及為加氣站輸送天然氣的管道，投入較大。目前國內在天然氣汽車具有一定的發展，多應用於公共交通領域。其他新能源汽車除上述新能源汽車外，還包括有醇、醚類燃料也應用於新能源汽車。例如乙醇汽車用的燃料是乙醇汽油。目前此類汽車技術相對成熟，在美國、巴西等乙醇資源豐富的國家發展迅速。二甲醚汽車是用二甲醚作為壓燃式發動機的燃料，目前有兩類應用範圍：一是將二甲醚作為點火促進物質；二是將純液態二甲醚進行直接燃燒。我國在二甲醚汽車開發上已取得重要進展，成功開發並應用了二甲醚城市公交客車。

類型指標混合動力純電動燃料電池天然氣醇/醚車輛性能好一般一般差一般能量密度較好差差差一般能源儲存性一般差差差一般排放性能較好好好一般一般能量轉換效率好較好好差差能源來源一般較好好差一般購車成本一般一般差較好較好燃料成本較好好差較好較好加油/電便利性好較好差差一般表1-2各種新能源汽車比較學習任務1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發展3.新能源汽車動力電池4.電機的基礎知識引導問題1：國外新能源汽車的發展1.混合動力電動汽車的發展2.純電動汽車的發展3.燃料電池汽車的發展4.天然氣汽車的發展1.混合動力電動汽車的發展在傳統內燃機汽車基礎上耦合增加一套由驅動電機和動力蓄電池組成的輔助動力系統日本最早開始混合動力電動汽車的開發，並成功實現產業化。1997年10月，日本豐田汽車推出了第一代普銳斯（Prius）問世。歐洲混合動力電動汽車技術起步較晚，採取與美國合作方式共同應用混合動力總成技術，將其主要應用於傳統動力的油耗較高的車型上，以改善動力性與排放。第三代NHW30普銳斯第二代NHW20普銳斯第一代NHW11普銳斯第一代NHW10普銳斯混合動力技術是由發動機驅動向純電動驅動發展的必經過程。如何應用混合動力技術，實現節油減排，且將成本控制在一定範圍，成為各大汽車公司發展混合動力電動汽車的關鍵問題。根據車用能源的使用情況，混合動力電動汽車的發展有發動機與電機集成、傳動系與電機集成兩種趨勢，而最終目標則是純電動。1.混合動力電動汽車的發展2.純電動汽車的發展（通過小型化實現商業化）圖：典型純電動汽車組成框圖

電子控制器功率轉換器三相感應電動機固定速比變速器和差速器車輪車輪能量管理系統動力電池輔助動力源動力轉向系統蓄電池充電器空調器電力動力系統電源系統輔助系統交流電源轉向盤制動踏板加速踏板小排量燃油轎車増程式小型電動轎車小型化純電動轎車輕型電動車微型電動車小型化純電動轎車鋰電池輪轂電機+電動化底盤+家用電源充電+核心技術方向：日產Leaf大眾E-UP雪鐵龍C-ZERO大眾高爾夫燃料電池電動汽車是指動力系統主要由燃料電池發動機、燃料箱（氫瓶）、電機、動力蓄電池等組成，採用燃料電池發電作為主要能量源，通過電機驅動車輛前進。燃料電池汽車具有效率高、節能環保（以氫氣為能源、排放物為水、運行平穩雜訊小）等優點通過長時間、持續穩步的對燃料電池汽車技術研發與應用的支持，國外燃料電池汽車產品的可靠性、環境適應性取得了重大突破，示範運行不斷深入，並陸續推出用於租賃商業化示範的先進燃料電池汽車，燃料電池汽車進入技術與市場示範階段。燃料電池已經發明很久，最初主要應用於航太和軍事領域，後來，隨著世界能源危機爆發及環境污染日益加劇，以質子交換模式為代表的燃料電池技術受到世界各國及大型汽車公司的普遍重視，紛紛投入鉅資研發各類燃料電池電動汽車3.燃料電池汽車的發展（新能源汽車終極奮鬥的目標）4.天然氣汽車的發展（新能源汽車終極奮鬥的目標）天然氣作為汽車燃料於本世紀30年代初義大利人率先採用，到1939年，義大利已有1萬輛汽車燃用天然氣。歐洲法、荷等國為補充其液體燃料不足，相繼採用了壓縮煤氣汽車。目前世界上擁有壓縮天然氣汽車共100多萬輛，高壓加氣站3000多座，主要分佈在意大利、阿根廷、俄羅斯、美國、加拿大和新西蘭等國。引導問題2：

國內新能源汽車發展（混合動力汽車）從世界範圍來看，我國電動汽車的研製與國外發達國家幾乎站在同一起跑線上。“九五”期間，科技部將電動汽車專案列入國家重大科技產業工程專案，投入近1億元。從技術發展角度上而言，我國已經掌握電動汽車電池技術、燃料電池技術、天然氣發動機、整車控制系統等相關核心技術，並在部分技術上領先於世界水準。目前，整車方面已初步形成產品開發的系統配套、管理機制和團隊組合，純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池汽車樣車均已成功研發，關鍵零部件、燃料電池發動機已形成系統，高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高，多能源控制系統初步形成。國內部分混合動力汽車及相關技術引導問題2：

國內新能源汽車發展（混合動力汽車）在混合動力電動汽車的核心——電池技術研發方面，我國已自主研製出容量為

的鎳氫和鋰離子動力電池系列產品，能量密度和功率密度接近國際水準，同時突破了安全技術瓶頸，在世界上首次規模應用於城市公交大客車；目前，國內汽車企業已將混合動力電動汽車作為未來主流競爭型產品在戰略上高度重視，一汽、東風、上汽、長安、奇瑞、比亞迪等都已投入了大量的人力、物力，混合動力車型已完成樣車開發，並有部分車型已經實現小批量上市。比亞迪公司基於其在鐵電池技術的技術創新，已經掌握高鐵電池的核實技術，且此項技術在國際上處於領先水準。此種電池具有高能高容量、原材料豐富、成本低廉、綠色無污染等優點。引導問題2：

國內新能源汽車發展（純電動汽車）國家科委、計委在“八五”、“九五”期間組織了純電動汽車的攻關，現在又將純電動汽車列入“十五”國家863計畫電動汽車重大專項。東風公司是國內最早從事電動汽車研發的汽車企業之一，開發了遊覽車、多功能車、工業專用車和高爾夫球車等4大系列、近20個品種的純電動車，包括東風純電動轎車（EQ7160EV）、純電動富康轎車（EQ7140EV）、純電動客車（EQ6690EV）等。目前在純電動汽車的電池和電機研製方面，我國與世界先進水準差距較小，有些甚至處於領先地位。如深圳雷天綠色電動源有限公司開發的鋰離子電池續駛能力達到

，最高時速可達

，單臺車電池成本4萬元左右；在整車開發方面，天津清源電動車輛有限責任公司和一汽天津夏利股份有限公司牽頭，中國汽車技術研究中心、天津大學、天津和平海灣公司和天津藍天高科公司等十幾個單位共同參與合作開發出XL2000純電動轎車。國內部分純電動汽車引導問題2：

國內新能源汽車發展（純電動汽車）比亞迪汽車，基於自主的“鐵電池”技術，開發了混合動力電動汽車與純電動汽車，其中比亞迪e6成為了第一款規模化運營的純電動汽車產品。表1-7為e6關鍵資訊表。引導問題2：

國內新能源汽車發展（燃料電池汽車）國內燃料電池的研發起步並不晚，甚至可以追溯到1958年，然而發展很慢，直到九十年代才開始加快發展。在國家“十五”“863”計畫電動汽車關鍵技術重大科技專項和“十一五”節能與新能源汽車重大專案支持下，我國燃料電池汽車技術研發取得重要進展，基本掌握了整車、動力系統與關鍵零部件的核心技術;建立了具有自主知識產權的燃料電池汽車動力系統技術平臺;形成了燃料電池發動機、動力電池、DC/DC變換器、驅動電機、儲氫與供氫系統等關鍵零部件配套研發體系，具有百量級燃料電池汽車動力系統平臺與整車生產能力。國內部分燃料電池汽車研製的“超越”系列、“上海牌”、“帕薩特”、“奔騰”、“志翔”等燃料電池汽車經受住了大規模、高溫、大強度示範考核，成功服務於2008北京奧運會和2010年上海世博會。引導問題2：

國內新能源汽車發展（天然氣汽車）20世紀80年代中期，我國引進了部分CNG加氣站設備，在四川建立了我國第一個CNG加氣站；1993年中國石油天然氣總公司系統引進國外有關技術並於1996年將加氣站裝置和汽車改裝部件引進技術國產化、技術標準規範化。目前，我國天然氣汽車多集中在商用車領域，並達到一定規模。據相關數據顯示，中國天然氣汽車產業在政府和市場的雙重驅動下，保有量已從2000年的不足1萬輛發展到目前的100萬餘輛，成長為世界第六大天然氣汽車市場。通過十多年的研發與應用，目前已經形成了較完善天然氣城市公交汽車、計程車的應用體系，且建設覆蓋中大型城市的加氣站網路。國內部分天然氣汽車《天然氣“十二五”規劃》預計2015年我國天然氣消費量為2300億立方米左右，用氣普及率將進一步提高，供應能力將超過2600億立方米（包括煤層氣、葉岩氣及煤制天然氣等非常規天然氣和進口天然氣），到2015年天然氣占一次能源消費總量的比重達到7.5%。而隨著煤層氣、葉岩氣等非常規天然氣的不斷開發利用，我國能源“氣化”進程將進一步加快。引導問題3：

新能源汽車的發展政策新能源汽車在世界各國都得到了重視，尤其歐美及日本。表1-8列出了部分歐洲國家對新能源汽車的政策，可以看到政府推廣新能源汽車的推廣。從技術發展的角度，歐美國家著名汽車公司以傳統內燃機汽車為基礎，研發新型能源（天然氣、乙醇、二甲醚等）發動機技術，以提高汽車經濟性及排放性，同時也在混合動力電動汽車、動力電池（包括）技術投入巨大，並且取得了一定的研究與市場成果。日本則以混合動力電動汽車為突破口，重點發展電動汽車，同時積極發展新型燃料電池汽車等新能源汽車技術。進入21世紀，新能源汽車的發展在國內受到關注，政府也出臺了相應的新能源汽車的刺激政策，並且在新能源汽車發展作為重點產業進行扶持。表1-9為我國《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》部分內容。學習任務1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發展3.新能源汽車動力電池（視頻）4.電機的基礎知識引導問題1：

動力電池的基本概念1.電壓：工作電壓：電池在一定負載條件下實際的放電電壓，如鉛酸蓄電池的工作電壓為1.8V-2V，鎳氫電池的工作電壓：1.1V-1.5V，鋰離子電池的工作電壓：2.75-3.6V；額定電壓：電池工作時公認的標準電壓，如鎳鎘電池額定電壓：1.2V，鉛酸蓄電池的額定電壓：2V；終止電壓：放電終止時的電壓值，通常與負載、使用要求有關；充電電壓：外電路直流電壓對電池充電的電壓。一般，充電電壓要大於開路電壓，如鎳鎘電池的充電電壓：1.45-1.5V，鋰離子電池的充電電壓：4.1-4.2V，鉛酸蓄電池的充電電壓：

2.25-2.7V。引導問題1：

動力電池的基本概念2.容量與比容量：容量是指在充電以後，在一定放電條件下所能釋放出的電量，其單位為

，容量與放電電流大小有關，與充放電截止電壓有關。比容量是指單位品質或單位體積的電池所能給出的電量。額定容量，是指設計與製造電池時，按照國家或相關部門頒佈的標準，保證電池在一定的放電條件下能夠放出的最低限度的電量。實際容量，是指電池在定的放電條件下實際放出的電量。它等於放電電流與放電時間的乘積。值得注意的是，實際電池中正負極容量不等，多為負極容量過剩。引導問題1：

動力電池的基本概念3.功率與比功率電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內輸出的能量，單位為

。比功率則是指單位品質或單位體積電池輸出的功率，單位為KW/kg或KW/L。4.放電率放電率是指放電時的速率，常用“時率”和“倍率”表示。時率是指以放電時間表示的放電速率，即以一定的放電電流放完額定容量所需的時間。倍率是指電池在規定時間內放出額定容量所輸出的電流值，數值上等於額定容量的倍數。放電深度（Depthofdischarge，DOD）表示放電程度的一種量度，它是放電容量與總放電容量的百分比。引導問題1：

動力電池的基本概念5.荷電狀態：荷電狀態（Stateofcharge，SOC），是指剩餘電量與額定容量或實際容量的比例。這一參數是在電動汽車使用中十分關鍵卻不易獲取的數據。6.自放電與存儲性能：對所有化學電源，即使在與外界電路無任何接觸的條件下開路放置，其容量也會自然衰減，這種現象稱為自放電。電池自放電的大小用自放電率衡量，通常以單位時間內容量減少的百分比表示：

自放電率=（儲存前電池容量—儲存後電池容量）/儲存前電池容量x100%引導問題1：

動力電池的基本概念7.使用壽命：使用壽命是指電池實際使用的時間長短。對於充電電池而言，電池的壽命分為充放電迴圈壽命和濕擱置壽命。充放電迴圈壽命是衡量充電電池性能的重要參數。它是指在一定的充放電制度下，電池容量降到某規定值前，電池能耐受的充放電次數。充放電迴圈壽命趙長，電池性能越好。目前，鎳鎘電池的充放電迴圈壽命為

500-800次，鉛酸蓄電池為

200-500次，鋰離子電池為

600-1000次。充電電池的充放電迴圈壽命與放電深度、溫度、充放電制度工等條件有關。引導問題2：

新能源汽車對動力電池的要求1.比能量高。為保證電動汽車的續駛里程，電動汽車的動力電池須盡可能儲存多的能量，同時電動汽車的重量不能過大，電池的安裝空間也受整車分佈限制，因此動力電池必須有足夠的比能量。2.比功率大。為滿足電動汽車在加速、上坡、負載等行駛條件下的動力要求，電池必須具備大的比功率。3.連續放電率高，自放電率低，電池能夠適應快速放電的要求。自放電率低，以保證電池能夠長期存放。4.充電技術成熟，時間短，充電技術通用性強。能夠實現快速充電。引導問題2：

新能源汽車對動力電池的要求5.適應車輛運行環境。電池除能在常溫條件下正常穩定地工作，不受環境溫度影響，不需要特殊的加熱、保溫系統。能夠適應電動汽車行駛過程中的振動。6.安全可靠。電池應乾燥、潔淨，電解質不會滲漏腐蝕接線柱、外殼。不會引起自燃或燃燒，在發生碰撞等事故時，不會對乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理及再生利用，電池中的有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可採用機械裝置進行整體拆解、更換，線路連接方便。7.長壽命、免維護。電池的迴圈壽命不低於1000次，在使用壽命限定期間內，不需要進行維護與修理。引導問題3：

常用電動汽車動力電池常用的車用動力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池等。鉛酸電池廣泛應用於內燃機汽車的低壓供電電源，是一種成熟的汽車電池，但存在比能量低、品質和體積太、續駛里程短、使用壽命短、污染嚴重等問題，制約了其在電動汽車上的應用。鎳氫電池因其能量密度高、無鎘污染、可大電流快速充放電等優點，能夠滿足電動汽車對動力電池的要求，因此鎳氫電池目前被成熟地應用到商業化的電動汽車，如豐田Prius。鋰離子電池是目前新能源汽車研究的熱點，它具備能量密度高、能量效率高、自放電率小、迴圈使用壽命長、可實現大電流充放電、無污染等優點。各種動力電池引導問題3：

常用電動汽車動力電池1.鉛酸電池蓄電池工作過程就是化學能與電能的相互轉化。當蓄電池將化學能轉化為電能而向外供電時，稱為放電過程；當蓄電池與外界直流電池相聯而將電能轉化為化學能儲存起來時，稱為充電過程。鉛酸電池充足電時，正極板活性物質為

，負極板活性物質為

。鉛酸電池的電解液由純硫酸和蒸餾水按一定比例配製而成，其密度為引導問題3：

常用電動汽車動力電池2.鎳氫（

MH/Ni）電池鎳氫電池具有長期過放電和過充電保護能力，但壽命不如鎳鎘電池。鎳氫電池已在20世紀90年代逐步實現產業化。鎳氫（MH/Ni）電池採用鎳的氧化物作為正極，儲氫金屬作為負極，電解液通常選用

KOH溶液。由

Ni(OH)2正極材料和儲氫合金負極材料組成電池的反應式：引導問題3：

常用電動汽車動力電池3.鋰離子電池鋰離子電池以碳為負極，以含鋰的化合物為正極。鋰電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質電池等，鋰離子電池比能量的理論值為570Wh/Kg，它目前達到的性能指標是：比能量為100Wh/Kg，比功率200W/Kg，迴圈使用壽命為1200次，充電時間2-4h。以LiFeO4為例，其化學反應方程式如下：引導問題3：

常用電動汽車動力電池4.飛輪電池當飛輪以一定角速度旋轉時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉換成電能的。飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉，在外電源的驅動下，電機帶動飛輪高速旋轉，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉速從而增大其功能；放電時，電機則以發電機狀態運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉換。據稱，飛輪電池比能呈可達

，比功率達

，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。引導問題3：

常用電動汽車動力電池5.超級電容超級電容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名電化學電容器(ElectrochemicalCapacitors)，雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。超級電容突出優點是功率密度高、充放電時間短、迴圈壽命長、工作溫度範圍寬，是世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種。超級電容可以彌補現階段鋰離子電池在功率密度等方面的不足。目前，它已經應用於軍事、新能源汽車以及各種機電設備中。引導問題3：

常用電動汽車動力電池5.超級電容我國研發動力電池產品的主要性能居國際先進水準，電池產業基礎雄厚，但需要解決一些薄弱環節。我國動力電池關鍵技術、關鍵材料和產品研發取得重大進展，與日本、美國、德國等國際先進水準比較，總體水準相當。超級電容結構學習任務1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發展3.新能源汽車動力電池4.電機的基礎知識引導問題1：

電機的基本概念1.電機電機，是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的電磁裝置。它的主要作用是產生驅動轉矩，作為車用電器或各種機械的動力源。通常指電動機與發電機。2.電機的關鍵參數：轉速

：額定轉速：是指在額定功率下電機的轉速。單位為

。電機轉矩

：電機扭矩即電動機的輸出扭矩，為電動機的基本參數之一。常用單位為NM。功率

：額定功率是指電機在額定電壓額定環境等條件下電機軸上的輸出功率。常用單位是

Kw。引導問題1：

電機的基本概念效率

：效率指的電機有效輸出功率與總功率之率，不同類型電機效率曲線不同。對於電動汽車而言，電機的效率可以表示為：引導問題2：

新能源汽車對電機的要求1.高電壓。在允許的範圍內，盡可能採用高電壓，可以減小電動機的尺寸和導線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。2.轉速高。電動汽車所採用的感應電動機的轉速可以達到

8000-12000r/min，高轉速電動機的體積較小，品質較輕，有利於降低裝車的裝備品質。3.品質輕，體積小。電動機可通過採用鋁合金外殼等途徑降低電動機的品質，各種控制裝置和冷卻系統的材料等也盡可能選用輕質材料。4.電動機應具有較大的啟動轉矩和較大範圍的調速性能，以滿足啟動、加速、行駛、減速、制動所需的功率與轉矩。能夠實現快速充電。引導問題2：

新能源汽車對電機的要求5.電動汽車驅動電動機需要有4至5倍的超載，以滿足短時加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業驅動電動機只要求有2倍的超載就可以了。6.電動汽車驅動電動機應具有高的可控性、穩態精度、動態性能，以滿足多部電動機協調運行，而工業驅動電動機只要求滿足某一種特定的性能。7.電動機應具有高效率、低損耗，並在車輛減速時，可進行制動能量回收。8.電氣系統安全性和控制系統的安全性應達到有關的標準和規定。9.電機能夠在惡劣條件下可靠工作。電動機應具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，並在運行時雜訊低，能夠在較惡劣的環境下長期工作。10.結構簡單，適合大批量生產，使用維修方便，價格便宜等。引導問題3：

不同類型的電機1.直流電動機有刷直流電動機的主要優點是控制簡單、技術成熟。具有交流電機不可比擬的優良控制特性。由於存在電刷和機械換向器，不但限制了電機超載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經常維護和更換電刷和換向器。由於損耗存在於轉子上，使得散熱困難，限制了電機轉矩品質比的進一步提高。鑒於直流電動機存在以上缺陷，在新研製的電動汽車上已基本不採用直流電動機。引導問題3：

不同類型的電機2.交流三相感應電動機交流三相感應電動機是應用得最廣泛的電動機。其定子和轉子採用矽鋼片疊壓而定子之間沒有相互接觸的滑環、換向器等部件。結構簡單，運行可靠，經久耐用。交流感應電動機的功率覆蓋面很寬廣，轉速達到12000～15000r/min。可採用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對環境的適應性好，井能夠實現再生回饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，品質減輕一半左右，價格便宜，維修方便。引導問題3：

不同類型的電機3.永磁無刷直流電動機永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有刷組成