项目1 电动汽车基础与共性技术

任务1.1 电动汽车认识

【学习目标】

1.知识目标

1）掌握新能源汽车和电动汽车的定义与分类。

2）掌握混合动力电动汽车的定义与不同分类方法。

3）掌握不同种类混合动力电动汽车的技术特点。

4）了解电动汽车当代发展意义与现状。

2.能力目标

能对当下市场上主流的电动汽车进行分类，并能在不同种类的电动汽车之间进行技术特点比较。

【任务描述】

客户打算买一辆新能源汽车，初步了解市场上有纯电动汽车、插电式混合动力汽车、双擎混合动力汽车等很多类型，不知道如何选择。作为汽车经销商的一名技术人员应该熟悉各种类型的新能源汽车，你将如何向客户介绍？

【任务准备】

一、新能源汽车认知

2020年，国务院制定了《新能源汽车产业发展规划（2021—2035）》，推动新能源汽车产业高质量发展，加快建设汽车强国。2011—2019年，我国新能源汽车产销量累计分别达到428万辆和419万辆，如图1-1和图1-2所示。

1.新能源汽车定义

国家提出发展的新能源汽车有明确含义，是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、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、新结构的汽车。

2.新能源汽车分类

新能源汽车有以下类型：

（1）纯电动汽车 纯电动汽车（Battery Electric Vehicles，BEV）是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过蓄电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。

（2）插电（增程）式混合动力汽车 插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）是新型的混合动力电动汽车，与普通混合动力汽车的区别是普通混合动力车的蓄电池容量很小，仅在起停、加/减速的时候供应/回收电能，不能外部充电，不能用纯电模式较长距离行驶。插电式混合动力车的蓄电池相对比较大，可以外部充电，可以用纯电模式行驶，蓄电池电量耗尽后再以混合动力模式（以内燃机为主）行驶，并适时向蓄电池充电。

（3）燃料电池电动汽车 燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

（4）替代燃料汽车 根据目前世界范围内替代燃料的使用情况，总体上可以把它们分为三类：醇、醚、酯类等含氧燃料（主要包括甲醇、乙醇、二甲醚以及由植物油制取的生物柴油）；合成油（指由煤、天然气或生物质生产的液体燃油）；气体燃料（指天然气、液化石油气、氢气、煤层气、沼气等）。

（5）其他新能源汽车 其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。

二、电动汽车认知

我国节能与新能源汽车产业规模位居世界前列，各类混合动力汽车已经大规模生产和销售，同时市场上销售的新能源汽车主要是纯电动汽车、插电式混合动力汽车（含增程式混合动力汽车），因此采用电动汽车这个概念更符合这类产品的技术特点和产业的实际情况。

1.电动汽车含义

电动汽车是指全部或部分采用电能驱动电动机作为动力系统的汽车。

2.电动汽车分类

根据上述定义，电动汽车包含混合动力汽车、插电（增程）式混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车。其中，混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指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，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或多个驱动系统共同提供。本书中的混合动力汽车是指油电混合动力电动汽车，因组成部件、布置方式和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。

（1）按照混合程度分 混合动力汽车按混合度分为轻度混合、中度混合、重度混合。混合度的计算公式为

式中，Pelec是电系统功率；Ptotal是动力源总功率。

这种分类并没有严格的区分，如表1-1列出了不同分类的节油率、功能和代表车型以供参考。

1）轻度混合动力电动汽车。这种混合动力系统对传统发动机的发电机进行了改造，形成由带传动的发电/起动一体式电机（Belt-driven Starter Generator，BSG)。该电机用来控制发动机快速起停，可以取消发动机的怠速过程，降低了油耗和排放。轻度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，但因成本相对较低，应用比较广泛。

2）中度混合动力电动汽车。该混合动力系统采用了集成起动发电机（Integrated Starter Generator，ISG）。与轻混合动力系统相比，中度混合动力系统除了能够实现用电机控制发动机的起停外，还能够在电动汽车制动和下坡工况下，实现对部分能量回收。在行驶过程中，发动机的动力可以在车轮的驱动需求和发电机发电需求之间进行调节。

中度混合动力系统采用的是高压电机，在汽车加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助发动机驱动车辆，补充发动机本身动力输出的不足，提高整车性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30%，在城市循环工况下节油率可以达到20%～30%，目前技术比较成熟，应用广泛。

3）重度混合动力系统。重度混合动力系统采用了高压电机，混合度可以达到50%，在城市循环工况下节油率可以达到30%～50%。其特点是动力系统以发动机为基础动力，动力蓄电池为辅助动力。采用的电机功率更为强大，完全可以满足车辆在起步和低速时的动力要求。因此，重度混合车型无论是在起步还是低速行驶状态下都不需要起动发动机，依靠电机可以完全胜任，在低速时就像一款纯电动汽车；在急加速和爬坡运行工况下车辆需要较大的驱动力时，电机和发动机同时对车辆提供动力。随着电机、蓄电池技术的进步，重度混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。丰田普锐斯混合动力汽车采用的就是重度混合动力系统。

（2）按照驱动形式分

1）串联式混合动力电动汽车（Series Hybrid Electric Vehicle，SHEV）。如图1-3所示，串联式混合动力电动汽车由发动机驱动交流发电机发电，通过逆变器和蓄电池再驱动交流电动机和车轮运转行驶，电动机是驱动汽车前行的唯一动力源。

串联式混合动力电动汽车全部动力来自驱动电机，而电机具有低速恒转矩和高速恒功率输出特性，从而非常适合于汽车的行驶条件，使汽车加速性能得到提高。发动机与驱动轮之间无机械连接，具有独立于汽车行驶工况对发动机进行控制的优点，使发动机可稳定于高效区或低排放区附近工作，该结构尤其适合于难与驱动轮进行机械连接的高效发动机。

串联式动力传动系统的综合效率较低，这是因为发动机输出的机械能由发电机转化为电能，再由电动机将电能转化为机械能用来驱动汽车。途经两次能量转换，中间必然伴随能量损失。其三个动力总成，即发动机、发电机和电动机也会给系统总布置带来困难并使成本增加。

2）并联式混合动力电动汽车（Parallel Hybrid Electric Vehicle，PHEV）。如图1-4所示，并联式混合动力电动汽车的发动机直接通过发电机/电动机，驱动车轮转动，并可利用发动机或电动机单独驱动车轮，又可共同驱动车轮。在车辆行驶中，发电机/电动机除了补充发动机的动力之外，还可作为发电机为HV蓄电池充电。

并联式混合动力电动汽车以发动机作为主动力，电动机作为辅助动力，其作用是让发动机尽量工作在高效率状态，从而达到节油的效果。工作时，发动机和电动机可共同驱动或各自单独驱动车辆；保留了常规汽车的动力传递方式，燃油能量利用效率较高；发动机通过机械传动机构可以直接驱动车辆；适合高速公路等稳定行驶路况；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。

3）混联式混合动力电动汽车（Power-Split Hybrid Electric Vehicle，PSHEV）。如图1-5所示，混联式混合动力系统结合了串联式混合动力系统和并联式混合动力系统的特征。该系统有两个电动机/发电机，1号电动机/发电机可利用发动机动力发电，产生的电能为HV蓄电池充电，同时为2号电动机/发电机提供动力。两个电动机/发电机和行星排配合，根据工况的需要，合理调节发动机和电动机功率的占有率，使发动机、发电机、电动机三者更好地优化匹配，使动力性、经济性、净化性“三丰收”。

（3）按照电机放置位置分 按电机放置位置分为P0、P1、P2、P3和P4。各类混合动力系统驱动电机安装位置如1-6所示，相应的技术特点和应用情况见表1-2，表中的PS严格来说不在此种分类之中，但经常和其他类型拿来作比较。

三、电动汽车发展概述

1.电动汽车发展的意义

自1886年第一辆汽车诞生以来，汽车工业的蓬勃发展极大地改变了人们的生活方式，提高了人们的生活质量。汽车已成为当今人类社会不可或缺的交通工具，汽车工业的发展还给人们创造了大量的就业机会，促进了经济的发展。汽车技术的进步也极大地促进了机械、电子、化工等相关科学技术的进步。可以说，汽车的出现改变了整个世界的面貌。

从2009年起，我国就成为全球汽车产销量最大的国家。图1-7所示为2013~2019年我国汽车年销量统计，截至2019年6月，全国机动车保有量达3.4亿辆，其中汽车2.5亿辆。2018年全国新注册登记民用汽车达2652.11万辆，同比下降5.3%。机动车驾驶人突破4亿人，达4.09亿人，其中汽车驾驶人3.69亿人。全国66个城市汽车保有量超过100万辆，北京、成都等11个城市超过300万辆。据测算，目前中国千人汽车保有量已经达到179辆，超过世界千人汽车保有量平均170辆的水平。我国汽车工业的快速发展也带来了一系列的挑战。

（1）来自能源的挑战 能源是国家的重要战略资源，在国民经济和社会发展中发挥着十分重要的促进与保障作用。能源问题已成为一个全球性的战略问题，关系到全球经济安全和军事安全。

如图1-8所示，虽然我国是全球第六大石油开采国，但是2019年我国的原油进口量已经达到50572万吨，表观消费量达到69592.4万吨，而在2011年时，原油进口量仅为25378万吨，表观消费量约为45491.6万吨，据此来看，原油的对外依存度已从2011年的55.78%提升至72.67%。我国是石油消费大国，石油消费量逐年递增。2014年底，全国汽车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例已经达到55%；2015—2019年，每年新增石油消费量的65%～70%以上被新增汽车所消耗，汽车燃油消费占比持续攀升。

在不发展新能源汽车的情况下，我国原油对外依存度呈上升趋势。而发展新能源汽车可有效遏制原油对外依存度上升态势，到2050年，在理想情况下可使原油对外依存度下降10个百分点，低于当前水平，因此发展电动汽车对于我国能源安全具有重要意义。

（2）来自环境的挑战

1）空气质量。在汽车保有量持续快速增长的情况下，汽车排放污染对我国大气质量特别是大城市大气质量形成了严重威胁。我国城市的空气污染已由“烟囱”型转变为“尾气”型，汽车有害排放已经成为大中城市空气污染的重要来源。我国大城市60%的CO、50%的NOx、30%的HC污染均来源于机动车的尾气排放。我国约2/3的城市空气质量不达标，颗粒污染物超标严重，而汽车排放占城市颗粒污染物的20%～30%。联合国开发计划署（The United Nations Development Programme，UNDP）的《中国人类发展报告》指出，目前在全球20个空气污染最严重的城市中我国占16个，环境污染不仅导致高昂的经济成本和环境成本，而且对公众健康构成危害，使全面建设小康社会对环境的要求面临巨大挑战。

2）热岛效应。近年来，机动车尾气排放集聚引起的热岛效应，已导致城市温度平均升高2～4℃。

3）噪声污染。在城市中，80%的噪声污染由车辆造成，我国有56个城市的交通噪声平均值达到74dB，远远超过国家规定的标准。

（3）来自气候的挑战 英国BP集团发布的2018年能源报告指出，全球能源消费和使用过程中产生的碳排放在2018年的增速达到了自2010/2011年以来的最高水平，这与《巴黎气候协定》提出的加快转型目标背道而驰。其中，一次能源增长2.9%，几乎是近10年平均增速的两倍，也是自2010年以来的最高增速；中国、美国、印度贡献了全球能源需求增长的2/3；能源消费产生的碳排放增长2.0%，为近七年来的最高增速。世界气候组织也发布报告，2018年是近五年来气温最高的一年，亚洲、北美洲、欧洲许多地方都出现了以往没有的40℃以上的高温。各方面的信息无不显示，减少二氧化碳排放迫在眉睫、刻不容缓，今后10年是二氧化碳减排的关键10年。

在我国，提到汽车行业的二氧化碳减排，首先想到的是发展新能源汽车，并力争到2035年新能源汽车占汽车总量的20%～35%。新能源汽车是未来节能减排的重要发展方向，特别是纯电动汽车，当使用的是脱碳的电力或可再生能源的风能、太阳能电力时，因为不排放二氧化碳和气体污染物，所以节能减排效果明显，对改善城市的大气环境尤为重要。但是，在近10年，新能源汽车对交通领域二氧化碳减排能起到的作用很微弱，原因主要是当前新能源汽车的产量不足全球汽车总产量的5%，即使到2035年预计也只占35%。电动化的传统汽车能成为10年乃至20年汽车工业大幅度减少二氧化碳排放的主力军，也是在世界范围内真正能迅速形成大规模生产能力，从而取代当前传统汽车的技术路线。

面对日益严峻的能源、环境与气候变化三大挑战，“电动化、智能化、共享化”已成为全球汽车产业转型升级的主要方向，并进入叠加融合、相互赋能、加速发展的新阶段，汽车能源动力、生产运行、消费使用将发生全面变革。

经过近10年的发展，我国电动汽车产销量和保有量都位居世界第一，电动汽车关键零部件与世界一流技术差距缩小，在动力电池等部分领域已经处于全球领先地位，发展新能源智能网联汽车是我国汽车工业由汽车大国向汽车强国发展的千载难逢的机遇。

2.电动汽车发展历史

（1）纯电动汽车的历史与现状 1834年，苏格兰人德文博特制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的简单玻璃封装的干电池驱动，只能行驶一小段距离。1859年，法国人普兰特发明了世界第一只可充电的蓄电池，后来纯电动汽车的发展奠定了基础。1881年，法国工程师特鲁夫第一次将直流电机和可充电的铅酸电池用于私人车辆，并在同年巴黎举办的国际电器展览会上展出了一辆能实际操作使用的电动三轮车。1885年，在德文博特的电动车问世半个世纪后，德国人卡尔·本茨发明了汽油机驱动的汽车，并于1886年1月26日获得专利，成为人类历史上的伟大创举。但是，当时因为纯电动汽车比燃油汽车结构简单且只需配有电机和电池，制造起来比较容易，而燃油汽车性能比较差，发动机起动也很困难，所以在初期阶段纯电动汽车得到了发展。

19世纪末，许多美国、英国和法国的公司都开始生产纯电动汽车。最早的纯电动汽车制造厂是由Morria和Salam拥有的电动客车和货车公司。另一个比较早的纯电动汽车生产商是Pope制造公司，到1898年底，Pope生产了约500辆Calumlria型纯电动汽车。1896—1920年期间，Riker纯电动汽车公司生产了多种类型的纯电动汽车，其中1897年生产的Victoria是一种设计较好的车型。除了美国纯电动汽车制造厂外，英国的伦敦电动出租汽车公司于1897年生产了15辆电动出租车。法国的BGS公司在1899—1906年也生产了几种不同类型的商用型纯电动汽车，包括小汽车、货车、客车和豪华轿车。1899年，比利时人Camille Jenatzy驾驶的电力驱动汽车Jamais Contente首次实现了百公里以上的时速。

1895—1915年是早期纯电动汽车的黄金时代。1900年，在美国销售的4200辆汽车中有38%是纯电动汽车，22%是燃油汽车，40%是蒸汽机汽车。在当时，纯电动汽车是金融巨头的代步工具及财富的象征。

进入20世纪以后，由于大量发现油田，石油开采提炼和内燃机技术的迅速进步，而纯电动汽车则由于电池技术进步缓慢，在性能、价格等方面都难以与燃油车竞争而逐步被燃油汽车所取代。1911年，Kettering发明了汽车发动机起动机，使得燃油汽车更具吸引力，从此打破了纯电动汽车在市场的主导地位。而福特汽车公司的出现彻底结束了纯电动汽车的生命，到20世纪30年代，纯电动汽车几乎消失了。

直到20世纪70~80年代，石油危机和空气污染等原因才促使人们重燃对纯电动汽车的兴趣。图1-9所示为Morria和Salom公司生产的纯电动汽车，图1-10所示为1897年英国伦敦的电动出租车。

20世纪70年代初期，美国、英国、法国、德国、意大利和日本开始发展纯电动汽车。20世纪70年代后期，世界上许多公司都开始研制纯电动汽车。但是石油价格在20世纪70年代末开始下跌，在纯电动汽车成为商业化产品发展起来之前，能源危机和石油短缺变得不再严重，因而纯电动汽车的商业化失去了动力，纯电动汽车的发展显著变慢，继而开始走入低谷。

20世纪80年代，由于人们日益关注空气质量和温室效应所产生的影响，纯电动汽车的发展再次获得生机。20世纪90年代初，美国开始实行更严格的排放法规，1990年，美国加利福尼亚州大气资源管理局（CARS）颁布了一项法规，规定1998年在加利福尼亚州出售的汽车中2%必须是零排放车辆（ZEV），到2003年零排放车辆应达到10%。受加利福尼亚州法规的影响，美国其他州以及其他国家开始制订类似的法规，纯电动汽车被认为是符合零排放标准的唯一可用技术，因此纯电动汽车迅速发展起来。

2000年以来，随着各国对纯电动汽车技术研发投入的不断加大，车用动力蓄电池、电机及其控制系统等瓶颈技术取得了重大进展，电力电子、控制和信息技术的广泛应用促使纯电动汽车技术深入发展、日臻完美，产品的可靠性、寿命得到明显提升，成本得到有效控制，纯电动汽车技术在世界范围内得到快速发展。

在美国，特斯拉、通用和福特的新能源汽车发展强劲。纯电动车型以特斯拉公司的Model S和Model X为代表，2019款Model S（图1-11）车型包括单电机后轮驱动和双电机全轮驱动两种形式，搭载85kW·h和60kW·h锂离子蓄电池，0～100km/h加速时间仅需5.7s，续驶里程最高达502km。Model X高性能版P90D，采用双电机四轮驱动，0～100km/h加速时间仅为3.4s，最高车速为250km/h，续驶里程可达467km。

在日本，日产Leaf和三菱的iMiEV电动车是纯电动汽车的代表车型，老款Leaf搭载24kW·h蓄电池组，续驶里程约为135km。2019款日产Leaf Plus（图1-12）则搭载更大的62kW·h蓄电池组，一次充电可续驶363km，比基础版多了120km，还升级了动力系统，最大输出功率为157kW，最大转矩为338N·m，比基础版多了49kW。

欧洲纯电动汽车以德国产车型为代表。大众e-Golf采用一台峰值功率为85kW、峰值转矩为270N·m的永磁同步电机，0—100km/h加速时间为10.4s，最高车速为140km/h，采用24kW·h锂离子蓄电池组，整备质量为1510kg，续驶里程为190km。

宝马i4（图1-13）搭载了第五代宝马eDrive电力驱动技术，其中驱动电机的最大功率为390kW，这使得i4的0—100km/h加速仅需4s，最高车速能超过200km/h。宝马i4概念车配备了容量为80kW·h的蓄电池组，重量约为550kg，综合续驶里程（WLTP）为600km。在快充模式下，约35min可将蓄电池电量充至80%；在最快的充电效率下，每6min可以恢复100km的续驶里程。

（2）混合动力汽车的历史与现状 早在20世纪初，混合动力汽车就已经出现在汽车市场上。1916年，美国芝加哥的伍德斯汽车公司推出了一辆并联混合动力汽车，除了电机驱动外还装有一台9kW四缸汽油机，用于高速行驶及对蓄电池充电。在纯电动模式下，最高车速为32km/h，两种驱动系统都工作时，最高车速可达58km/h。1899年，在巴黎美术展览馆展出了两款混合动力汽车：一款是比利时Pieper研究院开发的并联式混合动力汽车，装有一台由电机辅助的小型空冷汽油发动机；另一款是法国Vendovelli与Priestly公司制造的串联式混合动力汽车，与1.1kW发电机组合的一台0.55kW汽油发动机安装在拖车上，以通过对蓄电池组的再充电延长其续驶里程。1899—1914年期间，出现了兼有并联和串联模式的其他形式混合动力汽车。与纯电动汽车的命运相似，第一次世界大战后，混合动力汽车从市场上逐渐消失了。

20世纪70年代的石油危机并没有促使混合动力汽车成功进入市场，那时人们的焦点还在纯电动汽车上。到了90年代，当人们认识到纯电动汽车还难以达到实用化程度后，又对混合动力汽车产生了浓厚的兴趣。世界各主要汽车厂商都投入巨资来开发混合动力汽车，并取得不少成果。在混合动力汽车商品化的过程中，丰田普锐斯和本田的Insight是最具有历史意义的两款车型。丰田第一代混合动力汽车普锐斯于1997年上市，如图1-14所示；本田第一代混合动力汽车Insight于1999年上市，如图1-15所示。

2000年以后，混合动力汽车市场增长加快，从日本丰田一枝独秀向多元化发展，本田、通用等世界大型汽车公司纷纷推出各具特色的混合动力汽车。

在传统混合动力汽车领域，丰田把普锐斯混合动力技术应用到全系列产品，2019年上市的凯美瑞Hybrid使用2.5L A25A-FXS发动机和THS-IV（图1-16），加速性能比上一代也有了小幅度的提升，工信油耗只有4.1L/100km。如图1-17所示，本田发布了混合动力汽车战略，在低端车型使用单电机的i-DCD（智能双离合驱动）系统，在中端车型使用双电机的i-MMD（智能化多模式驱动）系统，以及在高端车型使用三电机的Sports Hybrid SH-AWD（运动化混合动力全轮驱动）系统，2019年推出了第十代雅阁搭载了第三代i-MMD系统，工信油耗只有4.4L/100km。

通用汽车的混合动力汽车方案有轻混、重混、增程，它们分别在君越混动、凯雷德混动、沃蓝达等车型上应用。通用汽车公司生产的世界第一台增程式电动汽车沃蓝达，驱动系统由两台永磁同步电机、一台行星齿轮变速器、两个旋转联轴节和一个制动器组成。牵引电机的最大功率为111kW，最大转矩为370N·m，该电机与55kW的发电机布置在同一根轴心线上。采用容量为16kW·h的锂离子蓄电电池，可以利用家用电源充电，充满电可行驶约64km，之后采用发动机带动发电机发电，为牵引电机提供电能驱动汽车。沃蓝达驱动系统结构如图1-18所示。

欧洲汽车厂的混合动力路线，一是全面应用轻混动力系统，二是在ISG（中混）基础上开发插电式混合动力汽车（PHEV）。

宝马新X5 xDrive45e搭载由3.0T直六发动机与电机组成的混动系统。其中内燃机提供207kW，电机提供83kW，综合输出达到了290kW，峰值转矩为600N·m。如图1-19所示，动力依然依托8速自动变速器以及xDrive四驱系统传递到四个车轮之上；新X5 xDrive45e 0～100km/h加速仅需要5.6s，极速可达235km/h，并可以在135km/h以下的速度内使用纯电模式行驶。内置的24kW·h锂离子蓄电池为新X5 xDrive45e提供67～87km（WLTP循环）的纯电续驶里程。

途观L PHEV采用宁德时代提供的高性能三元锂蓄电池组，总容量为12.1kW·h，P2混动结构由一台EA211高功率版1.4TSI发动机、一台永磁同步电机和一台DQ400E 6速变速器组成（图1-20），发动机通过离合器将动力和驱动电机之间进行衔接，接着电机再通过双离合变速器将动力进行输出。高效率一体电动机最大功率为85kW，最大转矩为330N·m，纯电最高速度为130km/h，同时在电机电控联合优化设计下，能量的转化率高达98%，有效地降低整车能耗，在纯电动模式下行驶里程可达到52km。

由于插电式混合汽车（PHEV，也称为插电式电动汽车，含增程式电动汽车）被列入新能源汽车，丰田、本田都在传统混合动力汽车技术基础上开发插电式混合动力汽车，该技术越来越引起人们的关注。

（3）燃料电池电动汽车的历史与现状 1968年，通用汽车公司生产出了世界第一辆可使用的燃料电池电动汽车，该燃料电池汽车以厢式货车为基础进行制造，装载了最大功率为150kW的燃料电池组，燃料为低温冷藏的液氢，续驶里程为200km，但由于该车的复杂结构，自身部件几乎占去所有车内空间，加上当时人们环境意识的淡薄且能源供需矛盾并不突出，所以后续的开发工作停止了。到了20世纪90年代，燃料电池电动汽车技术受到了空前重视，主要汽车厂商和生产国几乎都投入了大量的人力和物力研发燃料电池电动汽车。1993年加拿大巴拉德（Baliard）公司研制出世界第一辆燃料电池公共汽车。

戴姆勒汽车公司是世界上最大的燃料电池电动汽车厂商之一，从1994年开始，戴姆勒公司相继推出了necar 1（New Electric Car 1）、necar 2、necar 3、necar4和necar 5燃料电池电动汽车。2003年，戴姆勒启动了世界上范围最广的燃料电池汽车系列试验，范围涉及燃料电池乘用车、商用车以及公共汽车。

目前市场上只有少量的FCEV车型，包括丰田Mirai、本田Clarity和现代Nexo。如图1-21所示，丰田Mirai燃料电池电动汽车从2015年开始量产，多年间它运转良好并一直保持着持续不断的测试、研发和升级。2019款丰田Mirai的传动系部是最关键的部分，氢燃料电池驱动电机为提供全部动力，拥有500km续驶，最高车速可达200km/h，拥有114kW和百公里9s的加速性能，氢气可在5min内补充完毕，这几乎解决了电动汽车所有“痛点”。

韩国计划到2025年将氢燃料电池乘用车的年产能提升至10万辆；日本则预测到2030年全球燃料电池市场规模将比2017年增长28倍。发展氢能源汽车仍面临着诸多问题，如氢能源储存难、加氢站建设难等，随着基础设施逐渐完善，以及技术不断提升，具备高效率、低污染以及长续驶等优势的氢燃料电池汽车将得到快速发展，并最终成为新能源汽车产业不可或缺的一部分。

【任务实施】

1）对身边的电动汽车进行认知。

2）向客户讲解不同种类电动汽车的技术特点。

【知识与能力拓展】

一、搭载太阳能电池板的普锐斯混合动力电动汽车

丰田最新推出的插电式混合动力车型普锐斯PHEV可搭太阳能充电系统（选配）。新款普锐斯PHEV的太阳能充电系统由车顶搭载的太阳能电池板（图1-22）、储存电池板产生电能的镍氢蓄电池和内置DC/DC变换器的电子控制单元组成。

全新普锐斯的亮点配置是采用了太阳能通风系统与遥控空调系统。普锐斯有独有的太阳能通风系统，利用安装在车顶的太阳能电池板吸收太阳能驱动车内通风系统，以降低车内温度；其智能钥匙远程开启遥控空调系统，可让驾乘者在进入车辆之前提前开启空调，有效降低车内温度。

新一代太阳能蓄电装置虽仍以曝晒面积最广的车顶结构为基础，其曲面造型透过吸热电极模组的重新规划，使得太阳能电池板可铺设于全车顶，在电极体薄型化与金属导引外盖等新技术的支持下，使得系统功率达到180W，可直接供应电机模组的所需电量。在行驶中，车顶的太阳能电池板以10%的充电速度为普锐斯混合动力版进行充电，大大提升了这款车的燃油经济性。另外，新款普锐斯混合动力版车顶太阳能电池板除了为电池充电以外，还可以为电动车窗、照明灯等配件供电。

二、丰田采用超级电容的混动勒芒赛车

因为超级电容的能量密度相比锂离子蓄电池低很多，所以它很难单独作为能量储存设备而运用在乘用车上，但它可以与传统内燃机组成混合动力系统。

丰田的混动勒芒赛车Racing TSO40 HYBRID采用超级电容技术，其动力系统来自一台汽油发动机和一个KERS系统，如图1-23所示。汽油机为3.4L V8，KERS系统采用了超级电容技术。由于赛车在制动瞬间的能量非常大，通过超级电容高功率密度的特点可以更高效地将能量回收储存起来，同时在赛车需要超车等瞬时大功率的情况下，超级电容可以释放能量满足这样的要求。

三、PSA Hybrid Air空气混合动力系统

在新能源汽车领域，如果纯电动汽车没有突破瓶颈，那混合动力（油电混合）依然是新能源汽车的主力，目前众多汽车厂商都在积极研发与推广。不过PSA集团（标致-雪铁龙集团）在这个领域另辟蹊径，开发出一套Hybrid Air空气混合动力系统。

如图1-24所示，这套空气混合动力系统主要包括汽油发动机动力总成、液压泵/液压马达以及压缩空气系统。其中液压泵、液压马达与变速器是整合到一起的（结构布局与油电混合系统相似）。其结构简图如图1-25所示，压缩空气能量的释放，是利用液压油推动液压机构（液压泵与液压马达），进而将动力传递到驱动桥。而制动能量的回收，也是通过液压机构作用于液压油来压缩空气进行能量储存。

压缩空气系统包括高压储气罐和低压储气罐，里面装的是活性稳定的氮气。高压储气罐位于车身底部的中央通道位置，而低压储气罐则布置在行李舱区域。

空气混合动力系统与油电混合动力系统类似，包含了四种行驶驱动模式：高压空气驱动模式（图1-26）、混合驱动模式（图1-27）、发动机驱动模式（图1-28）和能量回收模式（图1-29）。其中，发动机驱动模式主要用于高速定速巡航（这也是发动机最经济的工作区间）；高压空气驱动主要用于城市道路（速度不超过70km/h）；而需要加速或爬坡时，两者同时介入工作。最后就是制动能量回收，这与电动机回收电能储存于蓄电池有所差别，它是以压缩气体的形式储存于储气罐内。

【强化练习】

1）雷凌双擎属于以下哪种类型的混合动力电动汽车？

A.一般混合动力电动汽车

B.插电式混合动力电动汽车

2）特斯拉属于以下哪种电动汽车类型？

A.纯电动汽车

B.混合动力电动汽车

C.燃料电池电动汽车

D.燃气汽车

3）丰田普锐斯属于以下哪种电动汽车类型？

A.纯电动汽车

B.混合动力电动汽车

C.燃料电池电动汽车

D.燃气汽车

4）广汽丰田雷凌双擎属于以下哪种电动汽车类型？

A.纯电动汽车

B.混合动力电动汽车

C.燃料电池电动汽车

D.燃气汽车

5）以下哪个不属于电动汽车范畴的？

A.纯电动汽车

B.混合动力电动汽车

C.燃料电池电动汽车

D.燃气汽车

6）混合动力电动汽车按照驱动形式可分为__________、__________、__________。

7）混合动力电动汽车按照电机安装位置可分为__________、__________、__________、__________。

8）混合动力电动汽车按照能否外接电源进行充电可分为__________、__________。

9）混合动力电动汽车按照混合程度进行分类可分为__________、__________、__________。

10）电动汽车是最近这十几年才发展起来的，要比内燃机汽车晚得多。（　）