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汽车发动机原理第十章 新型汽车动力装置
(2)电池的能量,指在一定标准所规定的放电 条件下,电池所能输出的电能,单位为W· h(瓦时)
或kW· h(千瓦时)。它分为实际能量和标称能量,
实际能量等于电池的实际容量与平均工作电压的 乘积,标称能量等于电池的额定容量与其额定电 压的乘积。
(3)能量密度,它分为质量能量密度和体积能 量密度。质量能量密度指电池单位质量所能输出 的电能,单位为W· h/kg(瓦时/ 千克)。体积能量
电动汽车用电池的主要性能指标有比能量(E)、 能量密度(Ed )、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C) 等。电动汽车具有足够竞争力的关键就是要开发出 比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。车
用动力电池的常用评价指标如下:
(1)电池的容量,指电池在一定放电条件下所能放
出的电量。它分为实际容量和额定容量,用C表示, 单位为A· h(安时)。实际容量指电池在一定条件下所能 输出的电量,它等于放电电流和放电时间的乘积。额 定容量也称公称容量,指在一定标准所规定的放电条 件下电池应该放出的最低限度的电量。
密度指电池单位体积所能输出的电能,单位为
W· h/L (瓦时/ 升)。
(4)循环使用寿命,指在规定条件下,电池的有
效寿命。由于电池的内部短路或容量达不到额定要
求而造成电池使用实效,称为寿命终止。电池充电 和放电一次称为一个循环,按一定的测试标准,电 池容量降到某一规定值之前,电池所能承受的充放 电循环次数,称为电池的循环使用寿命。
量回收。控制转换单元包括控制器、DC/DC 变换器和
DC/ AC逆变器。
以上为传统驱动式电动汽车的工作原理,对于简化传
统式电动汽车,根据需要情况,去掉了变速机构,有的甚 至去掉了传动轴。因此,在动力和能量的传递路线上,也 去掉相应的变速机构和传动轴。对于电动轮驱动式电动汽 车,动力和能量的传递路线变化较大,它去掉了变速机构、 传动轴和驱动桥,电动轮安装在车轮上,省去了所有的传 动机构。
二、动力电源
纯电动汽车的动力装置依靠电源来提供能量,电
动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直 接驱动车轮和工作装置。目前,电动汽车上应用最广 泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展, 铅酸蓄电池由于比能量较低,充电速度较慢,寿命较 短,逐渐被其他蓄电池所取代。
1. 动力电源的主要性能指标
同的困难和挑战。
BEV受到续驶里程的限制,现在一次充电后的续驶 里程一般为100~300km,比起传统燃油汽车而言电动汽车 的较短续驶里程成为其致命的弱点,因而只适用于低速短 距离的运行;
而HEV的性能既能够满足用户的需求,又实现了
低油耗、低排放。在目前的技术水准和应用条件下, HEV是比较理想的交通工具,但它必须具备两个动力 源,因此价格较高。FCEV具有很大的潜力,可望在 10~15年以后实现实用化。本章将对这三种电动汽车
项有效、可行的途径,已经被世界各国所关注;同时,
伴随现代高技术的发展、各种新材料的诞生以及电子、 电动机和计算机技术的广泛应用,也极大地促进了电动 汽车自身技术的更新与发展,电动汽车正在世界范围内 迎来一个全新的发展时期。
电动汽车除了在能源、环保和节能方面显示出优越 性和具有强大的竞争力外,在车辆性能方面也显示出了 巨大的优势。电动汽车的转矩响应迅速、加速快,比内 燃机汽车高出2个数量级,电动机可分散配置,通过线 控技术直接控制车轮转速,易实现四轮独立驱动和四轮
要动力已经不能解决这种越来越严重的矛盾。能够满
足社会与自然和环境协调发展要求的新型汽车动力装 置成为人们研究的重点。能源问题、环保问题和安全 问题成为困扰汽车业发展的三大难题,所以,未来适 应市场需求的必定是多能源、高效率、少污染和高安
全性的汽车。
在多种能源消耗模式方面,电动汽车动力装置因其 效率高和清洁性成为未来汽车动力的主要发展方向。发 展电动汽车作为有效减缓环境污染和解决石油危机的一
转向。由于网络技术、信息技术和线控技术的广泛应用,
使智能交通系统(ITS)的实现也变得非常简单,还可以实 现再生制动和能量回收,因此提高了电动汽车制动的安 全性和可靠性。
电动汽车在广义上可分为三类,即纯电动汽车(BEV)、 混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。 目前,这三种电动汽车都处于不同的发展阶段,面临着不
的动力装置进行详述。
第一节结束
纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电动机 驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求 的车辆。纯电动汽车的动力装置主要包括动力电源、 电池管理系统、电动机和电动机控制器等。它利用
蓄电池等车载电源作为储能动力源,通过电池向电
动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车前 进。电动汽车在运行时不直接对环境造成污染,可 以说是零排放。
一、纯电动汽车动力装置原理
现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制 以及化工技术等多种高新技术的综合产品。按照传 动系统的不同,纯电动汽车可以分为:传统驱动式电 动汽车、简化传统驱动式电动汽车和电动轮驱动式
电动汽车。
纯电动汽车动力装置的原理如图10-1 所示。
其能量来源主要为外部的充电,外部电能通过车载 充电动机给二次电源(如蓄电池等)充电,供给车辆 能量。同时,还有一部分能量来自于制动能量回收。 在汽车制动时,电动机可以充当发电机,通过功率
内燃机从发明到现在已经有100多年的历史,这期间 随着技术的不断进步经历了诸多改进。特别是电子控制 技术在内燃机上的成功应用,使内燃机由一种简单机械 产品发展成为集高新技术于一体的高科技产品。内燃机
的效率和排放性能也得到了很大提高,并且从单纯依靠
石油燃料扩大到多种燃料来源。
然而,随着汽车保有量的急速攀升,石油能源的 日渐紧张和环境污染的日益严重,内燃机作为汽车主
转换单元给二号给控制转换
单元,二次电源通过控制转换单元向电动机供电,在电
动机中电能转化为机械能,并依次传递给变速机构、传 动轴、驱动桥,最后至车轮,驱动车辆前进。在车辆制 动时,制动踏板发制动信号给控制转换单元,驱动电动 机变成发电机进行发电制动,发电机把车轮经由驱动桥、 传动轴和变速机构传递来的动能转化为电能,所发出的 电能经控制转换单元反向给二次电源充电,完成制动能