【正文】 倍，采用鋁空氣電池后，能夠明顯提高電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低，可以采用更換鋁電極的方法解決鋁空氣電池充電較慢的問(wèn)題。 蓄電池價(jià)格昂貴 目前的動(dòng)力蓄電池的價(jià)格一直居高不下，整個(gè)動(dòng)力蓄電池組的價(jià)格占整個(gè)電動(dòng)汽車成本的很大一 部分，這使得目前電動(dòng)汽車在價(jià)格方面對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽車不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。則續(xù)駛里 程 s（ km）為 s = aC? （ ） 其中： C 為蓄電池總?cè)萘俊? （ 2） 檢測(cè)模塊 檢測(cè)模塊的功能就是為蓄電池管理提供與之相關(guān)的蓄電池的參數(shù)數(shù)據(jù)，其中包括了電路電壓檢測(cè)、電池電流檢測(cè)和溫度檢測(cè)。整組檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)單體蓄電池的性能及蓄電池組的實(shí)際容量，也就無(wú)法快速準(zhǔn)確的找出其中已經(jīng)性能衰退的蓄電池。但檢測(cè)模塊的功耗不能大，否則將增加蓄電池的“負(fù)擔(dān)”；由于檢測(cè)模塊直接從被測(cè)電池上持續(xù)取電，不利于節(jié)能和安全；當(dāng)電池較多時(shí)，模塊數(shù)量也多，使得成本和復(fù)雜度提高，并且要求通信總線有較高的帶載能力 [8,23]。 電池溫度檢測(cè) 通過(guò)溫度芯片 DS18B20 進(jìn)行溫度采集， DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度 傳感器，數(shù)據(jù)傳輸接口為 1wire 總線，溫度測(cè)量范圍為 55℃ ~125℃；內(nèi)部有溫度上、下報(bào)警設(shè)置；不需要外部元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。上電初始化后， MCU 處于查詢狀態(tài)，當(dāng)查詢到 CAN 數(shù)據(jù)到來(lái)后，先判斷 CAN 送來(lái)的主控機(jī)指令地址是否是自己的，如果不是，則不處理；如果是， 則先讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，然后將 K1 合上，等待 10 毫秒，斷開(kāi) K1，再合上 K2，然后從 A/D 口讀取電壓數(shù)據(jù)，之后斷開(kāi) K2，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后將溫度數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)封裝，通過(guò) CAN 發(fā)送給主控機(jī)，最后返回繼續(xù)等待下一個(gè)工作循環(huán)。 MCU 工作流程設(shè)計(jì) MCU 的工作流程如圖 所示。 4V 177。 MCU 工作流程設(shè)計(jì) 27 電壓溫度檢測(cè)模塊的 MCU 選用 P87C591，它管理蓄電池電壓、溫度的檢測(cè)，數(shù)據(jù)預(yù)處理和向主控機(jī)傳送數(shù)據(jù)。 因?yàn)?MCU—— P87C591 的工作電壓為 5V， A/D 轉(zhuǎn)換電壓不能超過(guò) 5V，而單體鉛酸蓄電池的電壓為 11~15V，所以要把檢測(cè)電壓降到 5V 以下。分布式檢測(cè)技術(shù)，就是將單體電池電壓及溫度的檢測(cè)模塊化、本地化，然后通過(guò)一定的傳輸手段將這些檢測(cè)模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)集中起來(lái)，統(tǒng)一處理。 整組檢測(cè)的檢測(cè)方法相對(duì)簡(jiǎn)單。 24 圖 蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 各模塊功能 （ 1） 主控機(jī) 主控機(jī)根據(jù)檢測(cè)模塊檢測(cè)到的蓄電池組的各種數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)對(duì)蓄電池組進(jìn)行管理，防止過(guò)流放電（放電電流大于最大允許放電電流）和欠壓放電（放電過(guò)程中蓄電池電壓低于截止電壓 ）、防止過(guò)流充電（充電電流高于允許的最大充電電流）和過(guò)電壓充電（充電電壓高于蓄電池的發(fā)泡電壓），控制均衡充放電模塊進(jìn)行蓄電池組的均衡充放電，保持蓄電池組性能一致性。車輛運(yùn)行時(shí)的電量消耗率λ a（ A? h / km）可由下式計(jì)算： a? = ?aUuP179。 快速充電能力差，充電耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng) 目前的蓄電池充電時(shí)間都較長(zhǎng)，一般情況下充電需 10～ 12 小時(shí)，就算使用快速充電也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到內(nèi)燃機(jī)汽車加油的速度。鋁還可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。 kg1，目前的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到 350 W178。 （ 5）鋅可以回收利用、制造成本低。 （ 3）性能穩(wěn)定。 kg1,但鋅空氣電池的實(shí)際比能量?jī)H為 180~230 W178。 （ 5）負(fù)載能力大。該類電池不僅保持了二次鋰電池的優(yōu)點(diǎn)，而且較好地克服了二次鋰電池的缺點(diǎn)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，電池容量高，安全性好，是一類具有很大開(kāi)發(fā)價(jià)值的蓄電池。在 20 世紀(jì)前 50年研制生產(chǎn)的是極板（或袋式）電池，從20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始研制生產(chǎn)燒結(jié)式電池，從 20 世紀(jì) 60 年代研制生產(chǎn)密封式電池。高壓氫 – 鎳電池是 20 世紀(jì) 70 年代初由美國(guó) 和 等首先研制的，單體電池氫電極為負(fù)級(jí)，鎳電極為正極，在氫電極和鎳電極間夾有一層 KOH 電解質(zhì)溶液（ 20℃時(shí)，密度為 178。 由于獨(dú)一無(wú)二的氣體復(fù)合系統(tǒng)使產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化成水，在使用VRLA(ValveRegulated Lead Acid Battery 即 “ 閥控式密封鉛酸蓄電池 ” 的縮寫 )電池的過(guò)程中不需要加水。 英語(yǔ)：Leadacid battery 荷電狀態(tài)下， 正極 主要成分為二氧化鉛， 負(fù)極 主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。 圖 永磁直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖 ⑴電流 PI 調(diào)節(jié) 在閉 環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常常會(huì)遇到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題，這就需要有校正裝置。 ⑶永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性 在端電壓 Ud0 一定的情況下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 Te 隨電樞電流 Id 變化而變化的特性稱為轉(zhuǎn)矩特性，即 Te=f(Id)， 如圖 所示 [13]。為了能夠更好的與普通內(nèi)燃機(jī)的駕駛特性相同，本研究采用電流控制的控制策略，也就是轉(zhuǎn)矩控制方式。 以汽車為例，駕駛者主要的控制輸入是對(duì)加速踏板 (俗稱油門 )的操作，由此汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射、節(jié)氣門的開(kāi)度和點(diǎn)火時(shí)刻 (如車輛有自動(dòng)變速系統(tǒng)，還相應(yīng)地自動(dòng)換檔，調(diào)節(jié)變速器的傳動(dòng)比 )，調(diào)整車輛驅(qū)動(dòng)特性以響應(yīng)駕駛者的操作。 加速時(shí)間 要求校核 在平直路面上，坡道阻力等于 0，滾動(dòng)阻力中的 cosα等于 1，電動(dòng)汽車由靜止加速到 u0的加速度可由公式（ ）推導(dǎo)有： dtdua = m?1 （ Ft Gf u2a） () 則加速時(shí)間可由下式計(jì)算： t = ?00uadudtdua = ? ??00 2uaDt uACGfF m?dua () 在通常情況下，起步加速時(shí)車速較低，空氣阻力可以忽略不記，所以又可以寫為 t = ?00uadudtdua = ? ?00ut GfFm?dua () 為了提高電動(dòng)汽車的加速能力，對(duì)電動(dòng)機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩控制即電動(dòng)汽車以 1000Nm 最大轉(zhuǎn) 矩加速。）， ua 表 示車輛的行駛速度（ km/h）， δ 表示汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)， δ1 ， m 表示車輛的質(zhì)量（ kg）[11]。 圖 本研究用的中型城市客車 10 表 本研究用中型城市客車的基本參數(shù)配置 型號(hào) 申沃牌 SWB6940HG 整車總質(zhì)量（含成員） kg 13500 車長(zhǎng) mm 9436 車寬 mm 2420 車高 mm 2980 軸距 mm 4500 底盤型號(hào) SWB6940HG 輪胎規(guī)格 額定載客 (含 駕駛員 )(人 )： 61/2837 改裝后總質(zhì)量（含乘員，估計(jì)）kg 14500 電動(dòng)汽車的動(dòng)力性 除了特別全新設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車以外，現(xiàn)有的電動(dòng)汽車在外型上與普通的內(nèi)燃機(jī)汽車沒(méi)有什么區(qū)別。 本研究用電動(dòng)機(jī) 永磁直流電機(jī)控制簡(jiǎn)單，通過(guò) PWM 的控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能優(yōu)良，因而廣泛應(yīng)用于我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域。 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要有 4 一 5 倍的過(guò)載，以滿足短時(shí)加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只 要求有 2 倍的過(guò)載就可以了。 轉(zhuǎn)速高。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足汽車從零到最大行駛速度的要求，即要求電動(dòng)機(jī)具有高的比功率和功率密度。五是綜合效率高，明顯高出有刷直流的效率及歐盟 CEMED 效率標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，直 流電動(dòng)機(jī)上有電刷和換向器，它們?nèi)菀啄p，在高速運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時(shí)形成“環(huán)火”，限制了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高 [3， 10]。 在原車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，根據(jù)原車的實(shí)際結(jié)構(gòu)，研究電動(dòng)機(jī)、蓄電池組和控制系統(tǒng)在車輛上的布置。目前，“低排放”汽車 (主要指混合動(dòng)力汽車 )已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，在全球的累計(jì)銷量已超過(guò) 100 萬(wàn)輛，“零排放”汽車 (主要指純電動(dòng)汽車 )的批量生產(chǎn)時(shí)間已提前到 20xx 5 年，比原來(lái)預(yù)計(jì)的時(shí)間提前了 10 年至 15 年。 國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì) 新能源汽車主要包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、氫動(dòng)力汽車、代用燃料汽車等。中科院電工所、上海 811 所、清華大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位，在“ 863”計(jì)劃和“十五”國(guó)家科技專項(xiàng)等國(guó)家項(xiàng)目的支持下，取得了階段性的研究成果，培養(yǎng)了一支能力較強(qiáng)的研發(fā)隊(duì)伍，人才儲(chǔ) 4 備體系正在日趨完善。 首先，城市客車相比于轎車來(lái)使用路線固定，?？空军c(diǎn)固定，而且有集中的停放場(chǎng)所，便于充電設(shè)施的布置，可有效解決充電設(shè)施分布廣，先期資金投入大的難題 [20]。 （ 3） 效率高 電動(dòng)汽車的研究表明，此能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車，特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車沒(méi)有怠速損失，在制動(dòng)時(shí)能回收能量， 80%以上的電池能量可由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為汽車的動(dòng)力，電動(dòng)汽車停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中， 3 電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。因此使用電動(dòng)汽車可以擺脫汽車對(duì)化石燃料的依賴，改善能源結(jié)構(gòu)，使能源供給多樣化，使能源的供給得到有效保障。 隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng) 和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗將會(huì)高速增加，環(huán)境污染會(huì)變得更為嚴(yán)重。從人類對(duì)可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，人類應(yīng)設(shè)法減少對(duì)有限的石油資源的消耗，并且應(yīng)積極研究石油資源枯竭后汽車的能源來(lái)源。汽車也不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的代步和運(yùn)輸工具，它已成為許多人的生活必需品和文化生活的一部分。 41 蓄電池框架和軌道的設(shè)計(jì) 37 再生制動(dòng)控制邏輯及操縱方式 26 ii 電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 13 永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制策略 10 電動(dòng)機(jī)校核 7 本研究用電動(dòng)機(jī) 3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容及預(yù)期結(jié)果 本研究的目的就是為了積累電動(dòng)客車相關(guān)方面的技術(shù)，主要對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究，其中包括：分析了部分電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇永磁直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源；對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性進(jìn)行了分析，通過(guò)最高車速、最大爬坡度和加速時(shí)間校核了電動(dòng)機(jī)的性能；介紹了部分蓄電池的性能特點(diǎn)，選擇鉛酸蓄電池作為能量源；對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制策略進(jìn)行了研究，提出蓄電池 管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和各部分功能，并對(duì)蓄電池組電壓、電流、溫度和均衡充放電模塊進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究；對(duì)整車再生制動(dòng)的結(jié)構(gòu)和控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究；討論了電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置方案，設(shè)計(jì)了蓄電池組的布置位置和安放結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了初步改裝設(shè)計(jì)。analyzed the motive of the electric passenger car,examine the performance of the electric motor。 9 電動(dòng)汽車的動(dòng)力性 34 再生制動(dòng)控制策略 40 蓄電池組布置設(shè)計(jì) 44 結(jié) 論 46 致 謝 汽車的環(huán)境大氣污染包括兩層含義：其一是汽車排放的 CO硫化物 SOx、氮氧化物 NOx、氟氯烴等使溫室效應(yīng)加劇、臭氧層破壞和形成酸雨等大氣環(huán)境問(wèn)題；其二是 汽車排出的 CO、 NOx、 SOx、未燃碳?xì)浠衔?HC、顆粒物 PM 和臭味氣體等造成的局部空氣污染，進(jìn)而對(duì)人類和動(dòng)植物產(chǎn)生的危害，與此有關(guān)的汽車造成的空氣污染大多數(shù)人們可以直接感受到，如在機(jī)動(dòng)車道和人行道沒(méi)有分開(kāi)的道路上，汽車行駛揚(yáng)起數(shù)米高的塵土、排氣的刺鼻臭味、柴油車排出的黑煙等嚴(yán)重地威脅著人們的身體健康。雖然每年都有新的油田、氣田的發(fā)現(xiàn)