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第十章 电动汽车与混合动力汽车


下图为几款电动汽车
荷兰 JETCAR 大众 1L
日本 Luciole
标致 Peugeot
二、电动汽车与燃油汽车的比较
名称
燃油汽车
电动汽车
能源系
动力源 速度控制系 传动系
汽油或柴油
发动机 变速器、离合器
燃料电池或蓄电池
电动机 调速控制器
变速器,离合器,传动轴、 传动轴、驱动桥 驱动桥
二、电动汽车的类型
10.2 混合动力汽车
混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle简称 HEV)是指以蓄电池、辅助动力单元与燃油发动机共 同作为动力源的汽车。 由于电动汽车电池的性能和价格比不能达到预期 的指标标准,推广受到限制,主要问题是:电池能量 密度低,一次充量续驶里程和动力性低,一些空调、 娱乐设备因耗电量大不能使用,充电站建设投资巨大, 电池价格高,寿命短。 混合动力电动汽车在节能和降低排放污染方面具有 明显优势,因而受到极大的重视,研制开发和产业化 的进展相当快。
2、电池管理系统
混合动力电动汽车用电池的寿命、充放电效率、内阻 等都耍受电池放电深度、充放电电流的大小及具体的汽车 行驶工况等诸多因素的影响,而目前国内还局限于电池恒 流放电特性或仅考虑了放电过程的变流放电特性研究,这 些对建立一个符合混合动力电动汽车电池实际使用状况的 能量管理模型是远远不够的。 研究考虑诸多影响因素的电池充放电动态特性,以便建 立一个符合电池实际使用环境的电池能量管理系统,并为 载荷均衡控制装置提供可靠的控制参数,是目前混合动力 电动汽车研究开发中必须解决的问题。
5、载荷均衡装置
当确定了混合动力电动汽车的动力性指标后,电动机、 辅助动力单元及电池参数的最佳匹配就是要达到这样的目标: 原动机始终在最佳的排污和油耗,尽可能充分利用辅助动力 单元的能量,最大限度地吸收制动能量,尽量减少电池的能 量消耗; 工作中,实现电动机、辅助动力单元和电池之间状态的协 调控制就是载荷均衡控制装置的任务。一个智能化的,能根 据汽车的行驶状况、原动机的运行情况、电池的充放电状态 等进行实时分析和控制的载荷均衡控制系统,对混合动力电 动汽车的成功起到了关键的作用。 因此,研究电动机、辅助动力单元和电池的动态特性,建 立符合混合动力电动汽车的实际使用状况的动态模型,是混 合动力电动汽车研究与开发中必须做好的一项重要工作。
2、交流电机驱动系统
交流电机驱动汽车主要由:驱动系统、冷却系统、车身控制系统、 能量管理系统组成。
动力电池的电流经动力分配单元 送入系统控制器,系统控制器将直 流电逆变成交流电源驱动交流电机, 电机输出的扭矩经定速比减速后, 通过万向传动轴、主减速器、差速 器和半轴驱动车轮,使汽车前进或 倒退。 当汽车制动减速时,车轮带动电 机转动,通过矢量控制使感应电机 成为交流发电机产生电能,经系统 控制器逆变变换后给电池组充电, 这一过程称为再生制动。
4、辅助动力单元 根据混合动力电动汽车发动机的实际工作 状况对辅助动力单元进行优化设计。比如串联 混合方式的发动机,其冷却系统、润滑系统等 的优化设计就必须考虑其长期稳定在满负荷工 况下工作的特点;可以采用柴油机、汽油机以 外的性能优良的动力装置,比如串联式的动力 传递因无直接饥械传动,可选用燃油经济性好、 体积小、重量轻、排气噪声小的高速燃气轮机。
2、并联混合型电动汽车
并联混合型 电动汽车的驱动 系统由原动机、 发电机、电池组、 载荷均衡装置、 电动机、电机控 制器,以及汽车 的传动系统组成。 原动机与电动机 并联。
二、混合动力汽车的所需解决的问题
1、电池
混合动力汽车上的电池处于非周期性充电循环中,要 求电池的充放电速率和效率高。因此,混合动力电动汽车 用电池不仅需要高能量密度,而且还需要高功率密度。 目前已研究开发的电池有铅酸电池、镍铺电池、镍氢电 池、钠一硫电池、锤离子电池等十几种。
ห้องสมุดไป่ตู้
下图为几款油电混合动力汽车
吉利金刚 雷克萨斯
宝腾 Gen.2
丰田Prius
一、混合动力汽车的类型
混合型地面汽车
混合型电动汽车
串联混合型电动汽车 并联混合型电动汽车
二、混合动力汽车的结构形式
1、串联混合型电动汽车
串联混合型 电动汽车的驱动 系统由原动机、 发电机、电池组、 载荷均衡装置、 电动机、电机控 制器,以及汽车 的传动系统组成。 原动与电动机串 联。
当汽车起步或加速时,电机带动变速箱输入轴齿圈转动,此时由于 车速低,制动器将太阳轮抱死,行星轮与齿圈啮合传动,带动与行星架 相连的齿轮转动,通过中间的齿轮、差速器驱动车轮;当车速逐渐提高 到一定值时,制动器自动松开,二挡离合器接上,行星架与太阳轮连为 一体,齿圈与行星轮和太阳轮连为一体,行星架齿轮与电机转速同步, 通过中间齿轮直接驱动车轮。
电动桥车
按用途分
电动货车
电动客车
直流电机驱动的电动汽车
交流电机驱动的电动汽车 按动力分 双电机驱动的电动汽车 双绕组电机电动汽车 电动轮电动汽车 混合驱动电动汽车
1、直流电机驱动系统
蓄电池电流通过控制器输 入电机;电机输出的扭矩经离 合器、变速器、万向节、传动 轴、主减速器、差速器、半轴 驱动车轮前进或后退;电机调 速主要依靠可控硅和计算机。
3、电机及控制系统
混合动力电动汽车上使用的电动机有直流电机、 永磁无刷电机、感应电机、开关磁阻电机等。研究开 发体积小、重量轻、工作可靠、动态响应好的电机, 对混合动力电动汽车进一步提高动力性和经济性极为 重要。 目前国内外比较重视永磁无刷电机和开关磁阻电机 及其控制系统的研究与开发工作,相信不久会出现能 满足混合动力电动汽车最佳匹酉E要求的电动机系统。
一、电动汽车发展
近年来,随着人们环保意识增强,对汽 车排放的严格限制,清洁汽车、电动汽车 再次成为人们关注的热点。美、日和欧洲 更是加大电动汽车的开发力度。 我国从“八五”计划开始把电动汽车 和混合动力汽车列为重点发展项目,清华 大学、北京理工大学、天津汽车研究所和 一些汽车制造厂都在进行电动汽车研究。
第十章
电动汽车与混合动力汽车
10.1 电动汽车
电动汽车(Electricd Vehicke)是以蓄电池为能源,经过 驱动控制系统驱动电动机,带动汽车的驱动轮转动,推动 汽车在公路上快速行驶。它外形上与普通汽车相似,但性 能与普通电瓶车和内燃机汽车不同。
电动汽车并不是近代的新发明,早在一百年前就出现 了电动汽车,它比世界上第一辆汽油机汽车的诞生还要早 几年。但是,由于当时的科技发展跟不上,生产成本高, 电能紧缺而燃油较经济,电动汽车并没引起人们的重视。
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