电动公交.ppt

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电动公交车概述合肥工业大学机械与汽车工程学院2015-2-11发展电动公交车的意义；电动公交车的种类；电动公交车的关键技术；电动公交车的能量补充方式。

一、发展电动公交车的意义l治理城市空气污染的迫切要求汽车尾气是汽车尾气是PM2.5PM2.5的主要来源之一的主要来源之一20142014年交通运输行业节能减排年交通运输行业节能减排工作要以绿色交通为主题，继续开工作要以绿色交通为主题，继续开展展“车、船、路、港车、船、路、港”千家企业低千家企业低碳交通运输专项行动和科技专项行碳交通运输专项行动和科技专项行动，鼓励使用节能和新能源汽车。

动，鼓励使用节能和新能源汽车。

一、发展电动公交车的意义l减少二氧化碳排放的重要手段城市公交的行驶工况，使用电动公交比传统的公交更省油。

城市公交的行驶工况，使用电动公交比传统的公交更省油。

城市公交的特点是：

线路固定、起婷次数多。

城市公交的特点是：

线路固定、起婷次数多。

一、发展电动公交车的意义l减少二氧化碳排放的重要手段公交车的公交车的“油改电油改电”本身就可以减少温室气体（二氧化碳）的排放；本身就可以减少温室气体（二氧化碳）的排放；一、发展电动公交车的意义l减少二氧化碳排放的重要手段公交车的公交车的“油改电油改电”本身就可以减少温室气体（二氧化碳）的排放；本身就可以减少温室气体（二氧化碳）的排放；能源转换方式能源转换方式燃料效率燃料效率车辆效率车辆效率综合效率综合效率生产生产分配分配合计合计石油石油-柴油柴油-清洁自然吸气柴油机清洁自然吸气柴油机85%40%34%石油石油-柴油柴油-柴油柴油-混合动力混合动力85%48%40.8%第六代柴油汽车第六代柴油汽车88%40%35.3%常规天然气常规天然气-增压中冷增压中冷CNG发动机发动机-混合动力混合动力70%58%40.6%燃煤发电燃煤发电-电能电能-纯电动汽车纯电动汽车含输配电，含输配电，42%充电充电85%38.2%90%34.4%核电站核电站-电能电能-纯电动汽车纯电动汽车含输配电，含输配电，92%充电充电85%78.2%90%70.4%核电站核电站-电能电能-氢气氢气-燃料电池汽车燃料电池汽车92%单侧单侧65%60%56%33.6%一、发展电动公交车的意义l减少二氧化碳排放的重要手段方便的公共交通，减少市民私家车的使用次数；方便的公共交通，减少市民私家车的使用次数；一、发展电动公交车的意义l保障国家能源安全的重要内容减轻全社会对石油资源的依存度；减轻全社会对石油资源的依存度；减少电网负荷的峰谷差率，提高电网的运行效率；减少电网负荷的峰谷差率，提高电网的运行效率；改善我国能源系统的环境可持续性。

改善我国能源系统的环境可持续性。

二、电动公交车的种类纯电动公交车二、电动公交车的种类纯电动公交车二、电动公交车的种类纯电动公交车动力电池储能超级电容储能二、电动公交车的种类纯电动公交车电电混合公交车比功率比功率KW/Kg比能量比能量Wh/Kg超级电容超级电容极高极高6低低7锂离子动力电池锂离子动力电池较高较高1.2高高90二、电动公交车的种类混合动力电动公交车混合动力电动汽车混合动力电动汽车（HybridElectricalVehicle（HybridElectricalVehicle，简称，简称HEV）HEV），主要是指在传统内，主要是指在传统内燃机汽车基础上耦合增加一套由驱动电机和动力蓄电池组成的辅助动力系统，并由该燃机汽车基础上耦合增加一套由驱动电机和动力蓄电池组成的辅助动力系统，并由该系统进行功率的平衡、耦合以及能量的再生与存储等功能的汽车。

根据机电耦合的程系统进行功率的平衡、耦合以及能量的再生与存储等功能的汽车。

根据机电耦合的程度、控制策略和道路交通状况节油率在度、控制策略和道路交通状况节油率在10104040不等。

可以分为并联、串联和混联等不等。

可以分为并联、串联和混联等几种形式。

几种形式。

二、电动公交车的种类混合动力电动公交车串联式并联式二、电动公交车的种类混合动力电动公交车混联式二、电动公交车的种类混合动力电动公交车增程式二、电动公交车的种类混合动力电动公交车插电式二、电动公交车的种类混合动力电动公交车二、电动公交车的种类燃料电池公交车目前，电动汽车常采用锂离子电池作目前，电动汽车常采用锂离子电池作为动力电池，锂离子是一种二次电池（可充为动力电池，锂离子是一种二次电池（可充电电池）。

其结构如右图所示：

电电池）。

其结构如右图所示：

正极的活性物质一般为锰酸锂、钴酸锂、正极的活性物质一般为锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、或者镍钴锰酸锂（俗称三元磷酸铁锂、或者镍钴锰酸锂（俗称三元材料）；材料）；负极的活性物质为石墨；负极的活性物质为石墨；电池内电解液为溶有锂盐的碳酸酯类有电池内电解液为溶有锂盐的碳酸酯类有机溶剂，锂离子聚合物电池则使用凝胶机溶剂，锂离子聚合物电池则使用凝胶状电解液；状电解液；隔膜为聚烯烃高分子薄膜。

隔膜为聚烯烃高分子薄膜。

3.1电动公交车的关键技术技术电池及其管理系统电池及其管理系统锂离子电池工作机理：

在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入锂离子电池工作机理：

在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌，脱嵌，中间的高分子薄膜可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

中间的高分子薄膜可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

3.1电动公交车的关键技术技术电池及其管理系统电池及其管理系统锂离子电池的主要缺点是：

不耐受过充锂离子电池的主要缺点是：

不耐受过充/过放电，内阻相对较高，析出过放电，内阻相对较高，析出的金属理与空气接触会燃烧，同时会引燃有机电解液，所示需要多重保护的金属理与空气接触会燃烧，同时会引燃有机电解液，所示需要多重保护机制，防止电池组过充、过放、过载、过热，同时，为了充分发挥电池的机制，防止电池组过充、过放、过载、过热，同时，为了充分发挥电池的性能和延长使用寿命，还要对电池组中各单体电池的一致性进行监测和维性能和延长使用寿命，还要对电池组中各单体电池的一致性进行监测和维护，这就产生了电池管理系统（护，这就产生了电池管理系统（BMS）。

）。

3.1电动公交车的关键技术技术电池及其管理系统电池及其管理系统3.1电动公交车的关键技术技术电池及其管理系统电池及其管理系统电池管理系统的一般功能结构电池管理系统的一般功能结构3.2电动公交车的关键技术电机及其控制器电机及其控制器车用驱动电机比普通工业用的电机性能要求严格得多，其特性主要体现在：

1.短时过载能力强短时过载能力强电动汽车在加速或爬坡时，需电动汽车在加速或爬坡时，需要驱动电机提供要驱动电机提供3-5倍的额定转矩。

倍的额定转矩。

2.运行速度范围宽运行速度范围宽在在电动汽车高速行驶时，驱动电动汽车高速行驶时，驱动电机应以额定转速的电机应以额定转速的2-3倍转速运行。

倍转速运行。

3.功率密度大，运行效率高功率密度大，运行效率高受车辆空间的限制，受车辆空间的限制，为减小车辆自重，提高车辆有效载荷的要求，要求驱动为减小车辆自重，提高车辆有效载荷的要求，要求驱动电机应该具有功率密度较大、效率较高，一般的车用电电机应该具有功率密度较大、效率较高，一般的车用电机机功率密度功率密度都能达到都能达到1KW/Kg以上。

以上。

4.可靠性高可靠性高电动汽车用驱动电机需要频繁起动和电动汽车用驱动电机需要频繁起动和停车，能够承受高温、多变的气候条件和频繁的振动，停车，能够承受高温、多变的气候条件和频繁的振动，在恶劣的环境下能够正常工作。

在恶劣的环境下能够正常工作。

3.2电动公交车的关键技术电机及其控制器电机及其控制器目前，在电动公交车上应用较多的是感应电机目前，在电动公交车上应用较多的是感应电机（IM）和永磁同步电机和永磁同步电机（PMSM）。

感应电机感应电机额定功率：

80KW最大功率：

180KW额度扭矩：

477N.m额度转速：

3600rpm最大转速：

4000rpm永磁同步电机及其控制器永磁同步电机及其控制器额定功率：

65KW最大功率：

120KW额度扭矩：

345N.m峰值扭矩：

640N.m额度转速：

1800rpm最大转速：

6000rpm3.2电动公交车的关键技术电机及其控制器电机及其控制器在各种可能工况下，汽车行驶所需的功率、转矩或驱动力与行驶车速围成的平面构成在各种可能工况下，汽车行驶所需的功率、转矩或驱动力与行驶车速围成的平面构成汽车的驱动特性场，受路面条件和动力输出约束，理想的汽车驱动特性场如图汽车的驱动特性场，受路面条件和动力输出约束，理想的汽车驱动特性场如图11所示。

所示。

对电动汽车，为获得最佳的动力性能，使电机驱动系统的动力特性尽可能地接近理想对电动汽车，为获得最佳的动力性能，使电机驱动系统的动力特性尽可能地接近理想汽车驱动场十分必要，即汽车驱动场十分必要，即低于额定工作转速为恒转矩输出、高于额定转速为恒功率输出。

低于额定工作转速为恒转矩输出、高于额定转速为恒功率输出。

3.2电动公交车的关键技术电机及其控制器电机及其控制器丰田普锐斯的电机控制器（也称功率控制模块）丰田普锐斯的电机控制器（也称功率控制模块）3.2电动公交车的关键技术整车控制器整车控制器电动汽车整车控制器应用在纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车上，一般称作电动汽车整车控制器应用在纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车上，一般称作VCUVCU（纯电动汽车）或（纯电动汽车）或HCUHCU（混合动力汽车）。

其主要功能是通过协调和控制各动力系统部（混合动力汽车）。

其主要功能是通过协调和控制各动力系统部件，完成整车级别的动力管理、能量管理、安全监控和故障诊断等功能。

件，完成整车级别的动力管理、能量管理、安全监控和故障诊断等功能。

纯电动汽车整车控制器（纯电动汽车整车控制器（VCUVCU）3.2电动公交车的关键技术整车控制器整车控制器混合动力汽车整车控制器（混合动力汽车整车控制器（HCUHCU）3.2电动公交车的关键技术整车控制器整车控制器整车控制器的控制策略整车控制器的控制策略3.2电动公交车的关键技术整车控制器整车控制器整车控制器参与整车控制器参与ABSABS制动过程控制制动过程控制四、电动公交车的能量补充方式4.1常规充电方式针对纯电动公交车和插电式（外接充电式）混合动力公交车而言。

针对纯电动公交车和插电式（外接充电式）混合动力公交车而言。

动力电池组基本的充电方式可以分为恒流充电、恒压充电和脉冲快速充电三种。

动力电池组基本的充电方式可以分为恒流充电、恒压充电和脉冲快速充电三种。

n恒流充电恒流充电在充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。

在充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。

四、电动公交车的能量补充方式4.1常规充电方式针对纯电动公交车和插电式（外接充电式）混合动力公交车而言。

针对纯电动公交车和插电式（外接充电式）混合动力公交车而言。

n定压充电定压充电指加在电池组正负指加在电池组正负极上的充电电压恒定不变。

极上的充电电压恒定不变。

n快速脉冲充电快速脉冲充电大电流恒流充电大电流恒流充电至单池电压升至某一值，停充至单池电压升至某一值，停充1525ms，再反向脉冲放电（脉冲，再反向脉冲放电（脉冲宽度一般为宽度一般为1501000us），再），再停充停充2540ms，如此循环，直至，如此循环，直至充足电。

充足电。

4.1常规充电方式常规的充电模式采用常规的充电模式采用“限流、限压限流、限压”两阶段充电模式。

充电开始阶段，一般采用最两阶段充电模式。

充电开始阶段，一般采用最佳充电倍率佳充电倍率（锂离子电池为锂离子电池为0.3CA）0.3CA）进行限流充电。

当电池电压上升到允许的最高充电电进行限流充电。

当电池电压上升到允许的最高充电电压时，保持恒压充电。

压时，保持恒压充电。

对于锂离子电池，充电过程要对电池组的每个单体端电压和电池对于锂离子电池，充电过程要对电池组的每个单体端电压和电池包的温度进行监控包的温度进行监控。

磷酸铁锂电池的充电特性曲线4.2快速充电方式4.2快速充电方式快速充电装置根据实时检测到的电池组的端电压、充电电快速充电装置根据