超级电容在电动汽车上的应用探讨
超级电容在电动汽车中的应用
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/3a16807278.html, 超级电容在电动汽车中的应用 作者：单硕尚鑫波 来源：《山东工业技术》2018年第02期 摘要：新能源汽车的发展成为世界性研究课题，发展更优的储能系统成为研究的重点之一。本文用Matlab对蓄电池与超级电容混合电源混合电源储能系统进行仿真分析，并对其控制策略优化，从而得到更高的能量利用率并更高效的回馈能量。关键词：蓄电池；超级电容；混合电源；新能源汽车 DOI：10.16640/https://www.sodocs.net/doc/3a16807278.html,ki.37-1222/t.2018.02.033 0引言 目前，蓄电池是电动汽车最常用的能量存储装置。在纯电动汽车上，铅酸电池其比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面均比镍氢电池、锂离子电池差。镍氢电池均匀性较差，自放电率较高。锂离子蓄电池正极材料LiCoO2价格高，且必须有特殊的保护电路。单一类型的储能方式，很难同时满足所有工作特性。混合电源则可以发挥不同储能装置的优势，是新能源汽车研究的方向之一。 本文用超级电容作为能量缓冲单元，与蓄电池直接并联构成混合能源，不但可以降低瞬时大功率需求时对蓄电池的冲击，同时可以利用超级电容可以大电流充电的特性回馈能量。 1电动汽车常规储能系统 电动汽车的常规储能系统的两种典型工作模式，如图1、图2所示： 电动汽车常规动力装置由蓄电池提供系统所需的全部能量，并且在制动时可以回馈能量。这种常规的储能系统存在以下弊端： （1）当汽车处于加速或者需要瞬时大功率需求时，蓄电池需要提供较大的供电电压，会对供电系统造成损害。 （2）当处于制动工况时，功率变换器存在一定的变压比，大大降低了能量的回收效率。 2超级电容混合储能系统 蓄电池与超级电容所组成的混合电源，如图3所示，由蓄电池与超级电容器组直接并联构成。由超级电容作为能量缓冲单元，因其具有大电流充、放电特性，所以可在瞬时大功率需求时提供大部分能量。而且在制动工况时，可以将能量首选回馈到超级电容，以获得更高的回馈效率。复合电源并联放电时，其电流输出如图4所示：
超级电容器在电动车上的应用
中心议题： 超级电容器基本原理 与传统电容器、电池的区别 解决方案： 超级电容器在刹车时再生能量回收 在启动和爬坡时快速提供大功率电流 现在，城市污染气体的排放中，汽车已占了70％以上，世界各国都在寻找汽车代用燃料。由于石油短缺日益严重人们都渐渐认识到开发新型汽车的重要性，即在使用石油和其它能源的同时尽量降低废气的排放。 超级电容器功率密度大，充放电时间短，大电流充放电特性好，寿命长，低温特性优于蓄电池，这些优异的性能使它在电动车上有很好的应用前景。 在城市市区运行的公交车，其运行线路在20公里以内，以超级电容为唯一能源的电动汽车，一次充电续驶里程可达20公里以上，在城市公交车将会有广阔的应用前景。 电动汽车属于新能源汽车，包括纯电动汽车，BEV）、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）三种类型。它集光、机、电、化各学科领域中的最新技术于一体，是汽车、电力拖动、功率电子、智能控制、化学电源、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。电动汽车与传统汽车在外形上没有什么区别，它们之间的主要区别在于动力驱动系统。 电动汽车采用蓄电池组作储能动力源，给电机驱动系统提供电能，驱动电动机，推动车轮前进。虽然电动汽车的爬坡度、时速不及传统汽车，但在行驶过程中不排放污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，结构简单，使用维修方便，是一种新型交通工具，被誉为“明日之星”，受到世界各国的青睐。 超级电容器简介 超级电容器又称为电化学电容器，是20世纪年代末出现的一种新产品，电容量高达法拉级。以使用的电极材料来看，目前主要有3种类型：高比表面积碳材料超级电容器、金属氧化物超级电容器、导电聚合物超级电容器。 1基本原理 根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器，EDLC）和赝电容器（Pesudocapaeitor）。碳基材料超级电容器能量储存的机理主要是靠碳表面附近形成
现代汽车技术
现代汽车技术与汽车竞赛 摘要：新技术促进了汽车竞赛的发展，给汽车竞赛注入了新的血液，使汽车竞赛不仅仅是比较车手的技术还要有技术做后盾；同时汽车竞赛又要求参与者技术的不断革新，反作用于汽车技术，使其不断进步。 关键字：F1、汽车技术、发动机、底盘、轮胎、风洞技术 正文： 汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。随着汽车技术的发展，汽车竞赛也就应运而生了。比如我们熟知的F1方程式，以改装房车为参赛车辆的比赛,勒芒24小时耐力赛,达喀尔拉力赛,WRC等等。其中可以说F1是汽车赛事中最盛大的赛事，也是级别最高的汽车竞赛。同时汽车技术也不断进步。 汽车技术包含： （一）汽车的动力性（1）汽车的最高车（2）汽车的加速（3）汽车的上坡能力 （二）汽车的燃料经济性 （三）汽车的制动性（1）制动效能（2）制动效能的恒定性
（3）制动时方向的稳定性 （四）汽车的操纵性和稳定性 （五）汽车的行驶平顶性 （六）汽车的通过性 （七）其他使用性能（1）操纵轻便性（2）机动性 （3）装卸方便性 （八）容量等等技术。 汽车技术的革新使汽车多种多样，能满足各种需求，使人们使用来更加和谐。 F1赛车（FIA Formula One Grand Prix Championship），中文全称为“一级方程式锦标赛”，是英文Formula Grand Prix的简称，目前这项比赛的正式全名为——“FIA Formula One World Championship”(一级方程式赛车世界锦标赛)。因为影响范围广，知名度高，与世界杯足球赛，奥林匹克运动会，并称为“世界三大运动”。“F”是FORMULA的缩写，即方程式；“1”的解释有很多，可以理解为顶尖车手，顶级赛事，奖金等等。事实上，数学上的方程式并无“精确”的意思。Formula在数学领域意为方程式，这也是翻译错误的原因。而在F1中，本意为“规格”，即统一规格的赛车，因级别最高，所以称F1。 F1赛车是世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的运动，是商业价值最高，魅力最大，最吸引人观看的体育赛事。包含了以空
电动汽车四轮独立驱动技术
电动汽车四轮独立驱动技术 第一章：绪论 1.1 引言 内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。 混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 1.2 四轮独立驱动技术的特点 电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动 汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱
动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点： （一）传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。 （二）与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS 与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。 （三）对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。 （四）实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置
电动汽车电池组热管理系统的关键技术
第22卷 第3期 2005年3月 公 路 交 通 科 技 Journal of Highway and T ransportation Research and Development V ol 122 N o 13 Mar 12005 文章编号:1002Ο0268(2005)03Ο0119Ο05 收稿日期:2004Ο03Ο16 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)重大专题项目(2003AA501100) 作者简介:付正阳(1978-),男,北京人,清华大学汽车工程系硕士研究生,主要从事电动汽车方面的研究1 电动汽车电池组热管理系统的关键技术 付正阳,林成涛,陈全世 (清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084) 摘要:电池组热管理系统的研究与开发对于电动汽车的安全可靠运行有着非常重要的意义。本文分析了温度对电池组性能和寿命的影响,概括了电池组热管理系统的功能,介绍了电池组热管理系统设计的一般流程,并对设计热管理系统提出了建议。文章重点分析了设计电池组热管理系统过程中的关键技术,包括电池最优工作温度范围的确定、电池生热机理研究、热物性参数的获取、电池组热场计算、传热介质的选择、散热结构的设计等。关键词:电动汽车;电池组;热管理系统 中图分类号:T M911141 文献标识码:A K ey Technologie s of Thermal Management System for EV Battery Packs FU Zheng Οyang ,LIN Cheng Οtao ,CHEN Quan Οshi (S tate K ey Laboratory of Autom otive Safety and Energy ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ) Abstract :Research and development of battery thermal management system (BT MS )is very im portant for the operation safety and relia 2bility of electric vehicle (E V )1In this paper ,by analyzing the in fluence of tem perature on the per formance and service life of batteries ,the desired function of a BT MS was outlined ,a procedure for designing BT MS was introduced 1Several key technologies during designing a BT MS were introduced and analyzed ,including optimum operating tem perature range of a battery ,heat generation mechanism ,ac 2quisition of the therm odynamic parameters ,calculation of tem perature distribution ,selection of heat trans fer medium ,design of cooling structure and s o on 1 K ey words :E lectric vehicle ;Battery pack ;Thermal management system 0 引言 能源与环境的压力使传统内燃机汽车的发展面临前所未有的挑战,各国政府、汽车公司、科研机构纷纷投入人力物力开发内燃机汽车的替代能源和动力,这大大促进了电动汽车的发展。 电池作为电动汽车中的主要储能元件,是电动汽车的关键部件[1,2],直接影响到电动汽车的性能。电池组热管理系统的研究与开发对于现代电动汽车是必需的,原因在于:(1)电动汽车电池组会长时间工作 在比较恶劣的热环境中,这将缩短电池使用寿命、降 低电池性能;(2)电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体性能的不均衡;(3)电池组的热监控和热管理对整车运行安全意义重大。 清华大学从承担国家“八五”电动汽车攻关项目以来,在电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车关键技术的研究中,积极开展了电池组热管理系统的研究,并在样车上进行了道路试验,目前电池组热管理系统的优化设计与改进工作正在进行中。本文是对前阶段研究工作的总结和今后工作的展望。
电动汽车驱动系统中的超级电容原理与应用
电动汽车驱动系统中的超级电容原理及应用 相关专题：汽车电子 时间：2010-04-29 18:38 来源：电子工程世界 超级电容是一种电化学装置，是介于电池和普通电容之间的过渡部件。其充放电过程高度可逆，可进行高效率（0.85～0.98）的快速（秒级）充放电。其优点还包括比功率高、循环寿命长、免维护等。 以前由于超级电容的比能量过低，放电时间太短，难以应用于汽车领域。随着超级电容技术的迅速发展，目前成为汽车领域研究和应用的新热点。超级电容不仅适合用作汽车发动机起动、动力转向等子系统的辅助能源，而且还可以与电池、燃料电池等结合用作电动汽车的辅助能源，从而提高电池寿命，弥补燃料电池比功率不足，最大限度的回收制动能量等。总之，其在汽车领域有十分广阔的应用前景。 超级电容的原理与分类 准确的说，超级电容应该叫做电化学电容器（Electrochemical Capacitor）。它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的寿命。 根据使用电极材料的不同可以把超级电容分为三类：
1、使用碳电极的双电层电容器(Double Layer Capacitor，DLC)如图1所示，可以把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板，电压加载到两个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子。从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。 图1 双电层超级电容器 DLC本质上是一种静电型能量储存方式。所以双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关，因而常常使用高比表面积的活性碳作为双电层电容器的电极材料，从而增加电容量。例如，活性碳在经过特定的化学处理后，表面积可以达到1000m2/g，从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的阻还能保持在很低的水平。碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。该类超级电容在汽车上应用也最为广泛。 2、使用金属氧化物电极的超级电容器，原来是指贵金属氧化物RuO2 、IrO2 作为电极的电容器。通过发生可逆的氧化/还原反应，使电荷在两个电极上发生转移的同时产生吸附电容。它与双电层电容的机理不同，称为法拉第赝电容(Faradaic pseudocapacitance)。与双电层电容器的静电容量相比，相同表面积下超电容器的容量要大10～100倍，因此可以制成体积非常小、容量大的电容器。但由于贵金属的价格高，主要用于军事领域。 3、使用有机聚合物电极的电容。目前技术还不是很成熟，价格较贵，还处于实验室研究阶段。
汽车新能源应用技术
汽车新能源应用技术 学院： 姓名： 学号：
电动汽车锂动力电池组热管理系统设计流程 摘要:纯电动汽车的动力来源于电池组，因此整车性能依赖于锂动力电池组的性能。而锂动力电池性能受环境温度的影响很大，锂动力电池组热管理的目的是控制电池组的温度和实现电池组温度均匀分布，电池组热管理系统的研究与开发对于电动汽车的安全可靠运行有着非常重要的意义。本文首先分析了温度对电池组性能和寿命的影响，概括了电池组热管理系统的功能，介绍了电池组热管理系统设计的一般流程和采用的方法。主要包括电池的选型、最优工作温度范围的确定、电池组的确定、电池生热机理研究、热物性参数的获取、电池组热场计算、传热介质的选择、散热结构的设计、保温加热结构的设计、温度控制策略的设计、软硬件的设计等。 关键词：电动汽车；电池组；热管理系统；设计流程 Abstract: The power of pure electric vehicle is from the battery pack,so the vehicle performance depends on the performance of lithium-ion power battery,the lithium power battery performance is much affected by the environment temperature.The purpose of lithium power battery thermal management is to control the temperature of the battery and battery temperature uniform distribution.Battery thermal management system research and development for safe and reliable operation of the electric vehicles has very important significance.This paper first analyzes the influence of temperature on the battery performance and life,summarizes the function of the battery thermal management system,introduces the general process and methods of the design of battery thermal management system.Mainly includes the selection of the battery,the determination of the optimal operating temperature range, battery heating mechanism research, thermal physical property parameters,battery thermal field calculation, the selection of the heat transfer medium,heat insulation structure design, structure design of heating,the design of the temperature control strategy, software and hardware design, etc. Keywords: EV;battery pack;thermal management system;design flow
纯电动汽车新技术
纯电动汽车新技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
研究生课程考核论文 （适用于课程论文、提交报告） 科目：发动机现代技术概论教师：周恩序 姓名：尤敏学号： 20140713221 专业：车辆工程领域类别：（专业硕士） 上课时间： 2014 年 9 月至2014 年 11 月 考生成绩： 卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语： 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制
电动汽车轮毂电机技术 【摘要】随着社会的快速发展，汽车领域所面临的能源紧缺和环境污染两大问题受到了高度重视，电动汽车的开发和应用已经成为研究热点。由于布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系统，轮毂电机越来越受到人们的关注。再生制动系统在电动汽车的能量利用和续航里程等方面有着重要的作用，是电动汽车领域的一项关键的节能技术，再生制动系统的研究对电动汽车的应用有着重要的意义。超级电容可以进行短时大电流充放电，而且充放电循环次数可达上万次，故能很好的解决电动汽车制动能量回收的问题。 【关键词】电动汽车；轮毂电机；再生制动；超级电容 1.研究背景 随着石油等不可再生资源的日渐减少，大气环境越来越差，电动汽车以其低污染、低能耗等优势为各个国家及各大汽车厂商所青睐。然而电动汽车现在主要面临的问题有：续驶里程短、充电时间长等。所以动力电池技术、驱动电机技术和电子控制系统技术为电动汽车目前面临的主要技术问题。轮毂电机驱动电动汽车以其结构简单、能量利用率高等优点成为汽车发展的新宠儿。汽车在制动过程中车辆的动能一直没有被很好的利用，大都被转换为热量耗散掉了。特别是在市区等复杂的城市工况下，红绿灯较多，车速较低，制动频繁，制动能量回收的意义显得尤为明显。目前车辆的制动能量回收技术主要有飞轮储能制动能量回收、液压储能制动能量回收和电化学能储能制动能量回收等。而电化学储能制动能量回收因为其能量主要以电能的形式流动，构造简单，控制方便，具有很好的发展前途。电动汽车中的蓄电池与驱动电机结构为电化学储能制动能量回收提供了方便。超级电容作为一种全新的储能元件的出现，具有十分重要的意义。超级电容有着蓄电池所不具备的优点。超级电容的充放电速率要比电池快的多，功率密度要比蓄电池大得多。利用超级电容可以迅速的回收制动过程中产生的能量。 2.轮毂电机技术 轮毂电机驱动电动汽车因为独特的特点，越来越受到人们的关注，许多汽车企业已经将其列为公司发展规划当中。由此可见，轮毂电机技术正逐步被人们所重
中国电动汽车用超级电容器行业研究报告
2011-2015年中国电动汽车用超级电容器行业投资发展研究报告 【目录】 0前言5 0.1研究目的5 0.2数据来源5 0.3读者对象6 1中国电动汽车用超级电容器产业发展概述7 1.1全球电动汽车用超级电容器产业发展概述7 1.1.1全球电动汽车用超级电容器的研究与发展7 1.1.2全球电动汽车用超级电容器市场发展现状9 1.2中国电动汽车用超级电容器产业发展概述10 1.2.1我国电动汽车用超级电容器发展历史10 1.2.2我国电动汽车用超级电容器发展现状分析11 1.3超级电容器在电动汽车上应用特点分析11
1.3.1超级电容器作为电动汽车的唯一动力12 1.3.2超级电容作为电动汽车的辅助动力13 1.3.3超级电容器作为电动汽车零部件的能源16 1.3.4超级电容器在电动汽车上的实际应用情况分析17 2中国电动汽车用超级电容器主要生产企业分析20 2.1麦克斯威（Maxwell）20 2.2贵弥功（Nippon Chemi-Con）22 2.3哈尔滨巨容24 2.4上海奥威25 2.5北京集星26 2.6北京合众汇能27 2.7凯迈嘉华28 2.8锦州凯美29 2.9其它电动汽车用超级电容器生产企业分析30 3中国电动汽车用超级电容器配套应用分析32 3.1中国电动汽车用超级电容器配套情况分析32 3.1.1中国电动汽车用超级电容器配套关系分析32 3.1.2中国电动汽车用超级电容器市场特点分析33 3.2中国电动汽车用超级电容器供应商市场份额分析34 3.2.1我国超级电容车市场销量分析34
3.2.2我国电动汽车用超级电容器生产企业产量分析35 3.3中国电动汽车用超级电容器产品价格情况分析36 4中国电动汽车用超级电容器主要原材料供给分析38 4.1电极材料38 4.2电解液39 4.3隔膜41 4.4主要原材料供应商分析41 4.4.1辽宁朝阳森塬活性炭有限公司42 4.4.2河南滑县大潮林物产有限责任公司43 4.4.3可乐丽国际贸易（上海）有限公司43 4.4.4深圳新宙邦电子材料科技有限公司44 4.4.5日本高度纸工业株式会社（NKK）46 4.4.6苏州贝格新材料科技有限公司48 5中国电动汽车用超级电容器产业发展趋势分析49 5.1我国电动汽车用超级电容器产业未来市场需求分析49 5.1.1我国超级电容商用车用超级电容器未来市场需求分析49 5.1.2我国超级电容乘用车用超级电容器未来市场需求分析51 5.2我国电动汽车用超级电容器产业未来技术发展趋势分析
现代电动汽车技术复习资料复习进程
现代电动汽车技术复 习资料
第一章绪论 1.电动汽车的定义：电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池为车载能源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科集成的高科技产品。 2.电动汽车的优点：尾气排放少、能源广泛化、能量效率高、运行费用低、系统可控性好。 3．发展电动汽车目前存在的主要问题：初始成本高；续驶里程短,载质量小；基础设施投入大；蓄电池的比能量和能量密度比燃油低得多。 4.电动汽车分为纯电动汽车、混合动力电动切换、插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车。 5.一般发展电动汽车的技术路径是：近期—混合电动汽车；中期—纯电动汽车；远期—燃料电池电动汽车。 第二章纯电动汽车 1.纯电动汽车的定义：是指利用动力电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而推动汽车前进的一种新能源汽车。 2.纯电动汽车的优点： （1）零排放、零污染、噪声小； （2）结构简单、维修方便； （3）行驶平稳、乘坐舒适、安全性好及驾驶简单轻便； （4）可使用多种能源、机械结构多样化等。 3.纯电动汽车的缺点： （1）低的电池能量密度。 （2）过重的电池组。 （3）有限的续驶里程与汽车动力性能。 （4）电池组昂贵的价格及有限的循环寿命。 （5）汽车附件的使用受到限制。 4. 从电气构成角度，纯电动汽车可分纯电动汽车系统可分为三个子系统：电动机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。 1）电动机驱动子系统包括：由车辆控制器、功率转换器（电力电子变换器）、电机、机械传动装置和驱动车轮组成。 2）能源子系统 由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成。 3）辅助子系统 由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源组成。 5.整车控制器：整车控制器是整个纯电动汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。
纯电动汽车的基本构成和其关键技术
如图1所示，纯电动汽车EV (Electric Vehicle)是仅由动力蓄电池向电动机提供电能驱动车辆行驶的道路车辆，也称为蓄电池电动汽车。纯电动汽车具有以下特点：节能，不消耗石油；环保，无污染；噪声和振动小；能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递，各部件的布置具有很大的灵活性；驱动系统布置不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机（如直流电动机和交流电动机）会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置会影响纯电动汽车的质量、尺寸及形状；不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式，对替换下来的蓄电池进行集中充电。 1 纯电动汽车的类型 纯电动汽车按照用途进行分类，可以分为纯电动轿车、纯电动货车和纯电动客车3种类型；按照驱动型式进行分类，可以分为直流电动机驱动的纯电动汽车、交流电动机驱动的纯电动汽车、双电动机驱动的纯电动汽车、双绕组电动机驱动的纯电动汽车和电动轮纯电动汽车等5种类型。 2纯宅动汽车的基本构成 如图2所示，纯电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统等组成。汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制驱动电动机运转，
电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。图3所示为奥运纯电动客车的基本构成。 21电力驱动系统 纯电动汽车的电力驱动系统的构成简图如图4所示，主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。该系统的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。 驱动电动机是驱动EV行驶的唯一动力装置。目前EV上使用的驱动电动机主要类型有直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。再生制动是EV节能的重要措施之一。制动时电动机可实现再生制动，一般可回收10%—15%的能量，有利于延长EV的行驶里程。在EV制动系统中，还保留有常规制动系统和ABS，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能。关于电动机，本讲座后文将详细讲解。22电源系统 纯电动汽车的电源系统包括车载电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄电池充电。
电动汽车驱动系统中的超级电容
电动汽车驱动系统中的超级电容作者：清华大学王燕超 超级电容 是一种电化学装置，是介于电 池和普通电容之间的过渡部件。其充放 电过程高度可逆，可进行高效率（0.85～0.98）的快速（秒级）充放电。其优点还包括比功率高、循环寿命长、免维护等。 以前由于超级电容的比能量过低，放电时间太短，难以应用于汽车领域。随着超级电容技术的迅速发展，目前成为汽车领域研究和应用的新热点。超级电容不仅适合用作汽车发动机起动、动力转向等子系统的辅助能源，而且还可以与电池、燃料电池等结合用作电动汽车的辅助能源，从而提高电池寿命，弥补燃料电池比功率不足，最大限度的回收制动能量等。总之，其在汽车领域有十分广阔的应用前景。 超级电容的原理与分类 准确的说，超级电容应该叫做电化学电容器（Electrochemical Capacitor）。它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的寿命。 根据使用电极材料的不同可以把超级电容分为三类： 1、使用碳电极的双电层电容器 (Double Layer Capacitor，DLC)如图1所示，可以把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板，电压加载到两个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子。从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。 图1 双电层超级电容器
DLC本质上是一种静电型能量储存方式。所以双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关，因而常常使用高比表面积的活性碳作为双电层电容器的电极材料，从而增加电容量。例如，活性碳在经过特定的化学处理后，表面积可以达到1000m2/g，从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平。碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。该类超级电容在汽车上应用也最为广泛。 2、使用金属氧化物电极的超级电容器，原来是指贵金属氧化物RuO2 、IrO2 作为电极的电容器。通过发生可逆的氧化/还原反应，使电荷在两个电极上发生转移的同时产生吸附电容。它与双电层电容的机理不同，称为法拉第赝电容 (Faradaic pseudocapacitance)。与双电层电容器的静电容量相比，相同表面积下超电容器的容量要大 10～100倍，因此可以制成体积非常小、容量大的电容器。但由于贵金属的价格高，主要用于军事领域。 3、使用有机聚合物电极的电容。目前技术还不是很成熟，价格较贵，还处于实验室研究阶段。 汽车用超级电容的研究进展 目前，美国、欧洲和日本都在积极开展电动汽车用超级电容的研究开发工作。美国能源部和USABC从1992年开始，组织国家实验室（Lawrence Livermore，Los Alamos等）和工业界（Maxwell，GE等）联合开发使用碳材料的双电层超级电容器。其研究的初期目标是在维持功率密度为1kW/kg的同时，把超级电容的能量密度提高到5Wh/kg。这一目标已经基本达到，但是尚未按进度完成PNGV确定的目标。有关资料表明，如果超级电容的比能量达到20Wh/kg，那么用于混合车将是比较理想的。
大容量超级电容器在电动汽车中的应用及维护
大容量超级电容器在电动汽车中的应用及维护 发表时间：2018-05-14T16:56:06.437Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：游桂章 [导读] 摘要：据相关数据显示，汽车尾气排放量占城市污染气体总量的70%。 （沈阳市第二十二中学辽宁省沈阳市 110000） 摘要：据相关数据显示，汽车尾气排放量占城市污染气体总量的70%。石油作为不可再生资源，工业革命以来，大量石油被开采和使用，造成石油存储量和总量不断下降。为了保护生态环境，减少废气的排放，近年来，国家大力发展电动汽车。电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。大容量超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。本文就大容量超级电容器在电动汽车中的应用及维护进行分析。 关键词：大容量超级电容器；电动汽车；应用；维护 随着环境污染和能源危机的日益加重，环保和节约能源成为当今社会的重要主题。电动汽车的研究在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起。在电动汽车性能提高并逐步迈向产业化的过程中，提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。常规汽车在城市工况行驶时，制动器所消耗的能量占总驱动能50%左右，因此实现制动能量回收可以大大提高能量利用率。而超级电容器能在汽车起动或制动时快速向负载释放或吸收能量，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，可以有效的延长电动汽车的行驶距离，所以超级电容器已成为电动汽车开发的重要方向之一。 1 超级电容器的结构原理 超级电容器（supercapacitor），又叫双电层电容器、黄金电池、法拉电池，是一种介于蓄电池和传统电容器之间的储能装置。与电池结构相似，超级电容器单体主要由电极、电解质、集电极、隔膜等、连接线柱等组成。 大容量超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外部电源接通超级电容器正负极板时，超级电容器极板的正负电极分别存储正负电荷。同时，为了平衡电解液的内电场，在电场力的作用下，正、负极板界面上产生负、正电荷，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷间极短间隙排列在相反的位置，所以会产生很大的电容。此外，当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，超级电容器为正常状态。大容量超级电容器在运用时没有出现化学反应，只是物理过程发生了变化，因此它的性能是非常稳定的。 2 大容量超级电容器的优点 2.1 与传统的电容器相比，大容量超级电容器的性能比较稳定，超级电荷存储的电能面积大，电容量高，等效电阻小，比功率高，是蓄电池的100倍。 2.2 超级电容的充、放电能力强，在额定电压值内，超级电容器可以快速充电到任一电压值，并将存储的电能一次性放完，同时不会对蓄电池充电和放电功能造成任何的影响。 2.3 大容量超级电容器具有环保效果明显的优点。超级电容器在使用过程中不会污染环境，具有防火防爆的功能，能够连续使用几万甚至十万次，并能进行回收利用，对环境不会产生危害。 3 电动汽车概述 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。这里指的是纯电池驱动车，而更广义的燃料电池和插电式混合动力车均不算在内。 电动汽车的优点是：它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。 4 电动汽车中超级电容器的应用 4.1 车辆起步时，电容控制速度 电动汽车起步时，超级电容器中存储了较多的电能。但是当电动汽车加速运动时，超级电容器中存储的容量比较小，才能确保制动过程中接收更多的能量。因此需要超级电容器进行放电，确保电动汽车加速行进。超级电容器蓄电能力与电容器端电压平方成正比，如果超级电容端的电压发生很大变化，电容器控制器放电深度，从而便于汽车在行驶过程中进行二次放电或者再生制动回收充电。 4.2 控制约束电流 电动车在行驶过程中，会根据路况进行加速、减速等不同速度行进，这个时候电动汽车的负载电流变化比较大，如果负载电流过大，超过了蓄电池所承受的最大放电量或者充电量时，则可能造成电池的损坏。因此，为了避免电池组过度放电或者充电，则需要超级电容进行放电和充电，从而延长电池的使用时间。因此，超级电容器应用在电动汽车上，必须合理控制荷载电流，可以采取恒定充电电流的方式，也就是控制蓄电池的充电电流。蓄电池电压再生制动过程中电压不会发生太大变化，但是超级电容蓄电压在单次制动过程中电压会发生剧烈变化，电枢电流急速上升，给电机以及功率器件造成巨大的损害。因此，使用恒定充电电流的方法，能够有效控制再生制动过程中电容器的充电功率。当电容器电压升高时，充电电流下降；如果电容器的电压低，则采用大电流充电的方式。 4.3 作为汽车辅助电源 目前超级电容器作为辅助电源的应用主要有三类：一是替代高功率电池应用在混合电动汽车上；二是作为燃料电池电动车的辅助动力电源；三是与高能量电池组成混合电源应用在纯电动汽车上。超级电容器作为汽车的辅助电源，与动力蓄电池配合使用，则可减少大电流充放电对电池的损害，延长电池的使用寿命。超级电容器的使用可以减少车内用于电制动、电转向等子系统的布线，使车辆的稳定性得到提高。另外，汽车转向、空调、音响、电动座椅等电系统，若使用超级电容，性能将会大大地提高。 5 大容量超级电容应用中存在的问题 大容量超级电容器虽然在应用中有着明显的优势，但依然存在着一些问题。与蓄电池相比，其能量密度偏低，寻找新的电极活性材料，提高超级电容器的能量密度成为根本也是难点所在。另外就是超级电容的一致性检测问题。大容量超级电容的额定电压很低，在应用中需要大量的串联。由于应用中需要大电流充放电，而过充则对电容的寿命有严重的影响，因此，串联中的各个单体电容器上电压是否一
纯电动汽车结构与控制技术课程标准
《纯电动汽车结构与控制技术》课程标准一、课程计划 课程名称 纯电动汽车结构与控制技术课程性质 汽车运用技术新能源 专业方向的核心课程 教学时间安排 第4学期72课时 课程描述 本课程主要内容是纯电动汽车结构与控制技术，具体内容包括：电动汽车的主体结构认识，主要介绍传动系统、能源系统、驱动电机；电动汽车循环冷却技术认识，主要介绍电池组冷却、电机冷却、控制器冷却；电动汽车能量补充系统认识，主要介绍充电系统、制动能量回收等等；电动汽车辅助系统认识，主要介绍电动转向系统、电控制动系统、电动空调系统、电动冷却系统、辅助dc/dc 转换器等等；典型的纯电动汽车结构认识，主要介绍整体开发的纯电动汽车（如荣威E50）；改装式的纯电动汽车(如福特福克斯)；未来的纯电动汽车技术。课程以理论讲授和实物操作相互结合，集中讲授与学生分组学习交替进行。通过本课程的学习，学生能够掌握纯电动汽车结构与控制技术的主要内容，并且学会使用通用工具、专用工具、设备和相关资料等进行规范作业。同时，培养学生生产安全、环保、效率、5S要求、团队协作等意识和素养。 学习目标 在教师指导下，学生以独立或小组合作的形式进行学习。 能描述传动系统、能源系统、驱动电机等电动汽车的主体结构； 能描述电池组冷却、电机冷却、控制器冷却等电动汽车循环冷却技术； 能描述充电系统、制动能量回收等等电动汽车能量补充系统；
能描述电动转向系统、电控制动系统、电动空调系统、电动冷却系统、辅助DC/DC转换器等等电动汽车辅助系统； 知道整体开发的纯电动汽车（如荣威E50）、改装式的纯电动汽车(如福特福克斯)、未来的纯电动汽车技术等典型纯电动动力汽车的结构。在实践过程中，重视劳动安全和环境保护规定。 学习与工作内容 学习对象 ●应对新能源汽车车主的咨询并正确指导合理使用； ●对纯电动汽车的主体结构认识与应用； ●对电动汽车循环冷却技术的认识与应用； ●对电动汽车能量补充系统的认识与应用； ●对电动汽车辅助系统的认识工具 用户使用手册、驾驶员手册、维 护手册等资料； 汽车使用维护通用工具、汽车举 升器、维护检测专用工具及测量 仪器设备。 工作方法 与顾客进行新能源车辆使用、保 养、故障情况等方面的沟通； 与维修接待员或车间主任就新能 源车辆维护工单内容的沟通与记 录； 制订完成工单作业项目的工作计 划，确定必要的专用工具和仪器 设备； 工作要求 ●组内成员之间、员工与完 成任务涉及的其他部门相 关人员之间进行良好沟通 合作； ●注意车上作业的安全、环 保、经济性； ●对已完成的工作进行记 录存档，评价和反馈； ●自觉保持规范、安全作业 及“5S”的工作要求。
电动汽车中超级电容器的应用及维护
电动汽车中超级电容器的应用及维护 发表时间：2017-05-10T17:11:27.057Z 来源：《教育学文摘》2017年5月总第228期作者：陈忠海[导读] 电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。 杭州汽车高级技工学校浙江杭州310000 摘要：能源危机和环境问题已经成为全球化的问题。因此，世界各国正在积极研究开发新能源和绿色能源，希望能有效地解决能源紧缺问题。近年来，国家大力发展电动汽车，电动汽车的动力来源主要是电能，但是当前我国的电池技术无法有效地满足电动汽车的运行需求。超级电容器具有电容量大、寿命长、经济环保等特性，将其应用在电动汽车领域，效果明显。 关键词：电动汽车超级电容器应用维护 据相关数据显示，汽车尾气排放量占城市污染气体总量的70%。石油作为不可再生资源，工业革命以来，大量石油被开采和使用，造成石油存储量和总量不断下降。为了保护生态环境，减少废气的排放，近年来，国家大力发展电动汽车。电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。 一、超级电容器 1.超级电容器的工作原理。超级电容器是一种新型的储能装置，它具有强大的储电能力，能提供强大的电源，容量可达数万法拉。它包括双电层电容器和赝电容器。超级电容器主要利用双电层，当电压加到超级电容器的两个极板上，极板上的正极存储正电荷，负极存储负电荷。正负极板上的电荷在磁场的作用下，为平衡电解液的电厂，电极间和电解液形成相反的电荷，正、负电荷也在两个不同的接触面上，并吸附周围电解质溶液中的离子，从而形成了双层电容。 2.超级电容器的优点。（1）与传统的电容器相比，超级电容器的性能比较稳定，超级电荷存储的电能面积大，电容量高，等效电阻小，比功率高，是蓄电池的100倍。（2）超级电容的充、放电能力强，在额定电压值内，超级电容器可以快速充电到任一电压值，并将存储的电能一次性放完，同时不会对蓄电池充电和放电功能造成任何的影响。（3）超级电容器具有环保效果明显的优点。超级电容器子在使用过程中不会污染环境，具有防火防爆的功能，能够连续使用几万甚至十万次，并能进行回收利用，对环境不会产生危害。 二、电动汽车中超级电容器的应用 1.车辆起步时，电容控制速度。电动汽车起步时，超级电容器中存储了较多的电能。但是当电动汽车加速运动时，超级电容器中存储的容量比较小，才能确保制动过程中接收更多的能量。因此需要超级电容器进行放电，确保电动汽车加速行进。超级电容器蓄电能力与电容器端电压平方成正比，如果超级电容端的电压发生很大变化，电容器控制器放电深度，从而便于汽车在行驶过程中进行二次放电或者再生制动回收充电。 2.控制约束电流。电动车在行驶过程中，会根据路况进行加速、减速等不同速度行进，这个时候电动汽车的负载电流变化比较大，如果负载电流过大，超过了蓄电池所承受的最大放电量或者充电量时，则可能造成电池的损坏。因此，为了避免电池组过度放电或者充电，则需要超级电容进行放电和充电，从而延长电池的使用时间。因此，超级电容器应用在电动汽车上，必须合理控制荷载电流，可以采取恒定充电电流的方式，也就是控制蓄电池的充电电流。蓄电池电压再生制动过程中电压不会发生太大变化，但是超级电容蓄电压在单次制动过程中电压会发生剧烈变化，电枢电流急速上升，给电机以及功率器件造成巨大的损害。因此，使用恒定充电电流的方法，能够有效控制再生制动过程中电容器的充电功率。当电容器电压升高时，充电电流下降；如果电容器的电压低，则采用大电流充电的方式。 三、超级电容器的维护 双层电容器内部电阻比较大，所以在无负荷电载的情况下，可以直接充电，如果出现过电压充电的情况，双层电容器会自动断开，因此不会损坏内部装置元件。与充电电池相比，超级电容器可无限制充电，充电次数可达106次以上，所以双层电容不仅具有电容特点，而且还具有电池的特性，是一种介于电容和电池的元件。 1.避免对超级电容器连续施加电压。超级电容器受到大气以及人为操作的影响，会导致电流急剧增加，超过电容器额定电流值。因此在日常应用过程中，超级电容器的工作电压值不能超过额定电压值。 2.合理控制超级电容器的温度。超级电容器的使用时间与工作温度息息相关，电容器中的电解液蒸发速度与工作温度密切相关。超级电容器的工作温度降低10摄氏度，超级电容器的使用时间就增加一倍，因此，必须合理控制超级电容器的工作温度。近年我国大力发展电动汽车，国家科技部、财政部、发改委等多部门联合出台了很多鼓励和推广新能源电动汽车的发展政策，极大地推动了电动汽车的发展。北京从2013年开始在市区以及怀柔等一些远郊区投入了大量的纯电动公交车，这种双源无轨电动公交车，既能用电池蓄电，也能用电网充电，非常方便。将超级电容器应用在电动公交车是未来发展的一个方向。由于超级电容器的能源密度小、充电速度快，一分钟之内就可以完成充电，而城市公交车线路是固定的，利用公交车进站时间进行充电，不会影响乘客乘车时间。参考文献 [1]魏家沛超级电容器在电动汽车中的应用及维护[J].机械研究与应用，2016，29，(6)，180-181。 [2]倪江锋超级电容器中的物理问题[J].物理教师，2014，35，(11)，67。 [3]张鹏浅析超级电容器在新能源汽车中的应用[J].电子测试，2016，(10)，132-133。