【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，而在其他行駛工況下，由于發(fā)動(dòng)機(jī) 不在其最佳的工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排污指標(biāo)不如串聯(lián)式。 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也可實(shí)現(xiàn)零排放控制。在繁華的市區(qū)低速行駛時(shí)，可通過關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器分離使汽車以純電動(dòng)方式運(yùn)行。但這樣就需要功率足夠大的電動(dòng)機(jī)，所需的電池容量也相應(yīng)要大。 （ 3） 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 3。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能由控制器控制，輸送給電動(dòng)機(jī)或電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝 置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。 圖 2— 6 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)示意圖 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和控制方式充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了即使在更為復(fù)雜的工況下系統(tǒng)仍能工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此，易于實(shí)現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)。 與并聯(lián)式相比，混聯(lián)式的動(dòng)力復(fù)合形式更復(fù)雜，因此對(duì)動(dòng)力復(fù)合裝置的要求更高。目前的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)一般以行星齒 輪作為動(dòng)力復(fù)合裝置的基本構(gòu)架。 第三章 電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池及儲(chǔ)能裝置 第一節(jié) 電池的分類及有關(guān)術(shù)語(yǔ) 一、電池的分類 常見的電池可區(qū)分為大約 4000 多種，詳細(xì)地劃分的話也可區(qū)分為大約 38種。但若按照電池的原理區(qū)分的話可以分為物理電池、生物電池和化學(xué)電池三大類。生物電池有利用酶、微生物或葉綠素分別做成的酶電微生物電池和生物太陽(yáng)能電池等，其工作的物理基礎(chǔ)是生物表現(xiàn)出來的帶電現(xiàn)象。物理電池指利用物理原理制成的電池，其特點(diǎn)是能在一定條件下實(shí)現(xiàn)能量的直接轉(zhuǎn)換?；瘜W(xué)電池是一種直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能 的裝置，其學(xué)名為化學(xué)電源。通常所說的電池即指的是這類電池。 圖 31 化學(xué)電池的分類 化學(xué)電池常見的分類方法有三種： 第一種是按電解液種類分類，可把常見的電池分為堿性電池、酸性電池、中性電池及有機(jī)電解液電池四種。 化學(xué)電池 按電解質(zhì)分類 按正負(fù)極材料分類 按功能分類 堿性電池 酸性電池 中性電池 有機(jī)電解液電池 鋅系列電池 鎳系列電池 鋁系列電池 鋰系列電池 MnO2系列電池 空氣系列電池 一次電池 二次電池 燃料電池 儲(chǔ)備能量電池 第二種是根據(jù)電池所用正、負(fù)極材料的不同，可把常見的電池分為鋅系電池、鉛系電池、鋰系電池、二氧化錳系電池及空氣（氧氣）系電池。 第三種是根據(jù)工作的性質(zhì)和儲(chǔ)存方式不同，可把常見的電池分為一次電池、二次電 池、燃料電池、儲(chǔ)備電池四類。 如圖 3— 1 所示 二、有關(guān)電池的常見術(shù)語(yǔ) 放電：電池向外電路輸送電流的過程。 放電容量：電池在規(guī)定條件下的放電電量或有效工作時(shí)間。 儲(chǔ)存壽命：電池在規(guī)定條件下儲(chǔ)存結(jié)束時(shí)，電池仍能保持規(guī)定的性能和儲(chǔ)存期限。 電池極端：電池連接外電路的部件。 電動(dòng)勢(shì)：組成電池的兩個(gè)電極的平衡電位差。 放電率：放電率指放電是的速率，通常用 “時(shí)率 ”和 “倍率 ”表示。 充電：將外電路輸入蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來的操作過 程。 充電率：蓄電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)充到額定容量所需的電流值。 恒壓充電：充電時(shí)保持充電器端電壓不變的一種充電方法。 恒流充電：充電時(shí)保持充電電流不變的一種沖電方法。 極化：極化是電池由靜止?fàn)顟B(tài)即電流為零轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)產(chǎn)生的電池電壓、電極電為的變化現(xiàn)象。 第二節(jié) 鉛酸蓄電池 一、鉛酸蓄電池的分類和特點(diǎn) 電動(dòng)汽車用動(dòng)力鉛酸電池有多種，常見的有個(gè)干呵電式蓄電池、濕荷電式蓄電池、閥控式蓄電池、免維護(hù)蓄電池、膠體蓄電池、水平板式蓄電池等。 動(dòng)力 鉛酸蓄電池與一般啟動(dòng)用的蓄電池不同，既要求有瞬時(shí)大電流放電特點(diǎn)，又要求鉛酸蓄電池有持續(xù)大電流放電的能力。動(dòng)力鉛酸蓄電池有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 （ 1）單格電壓高，汽車用鉛酸蓄電池單格額定電壓可達(dá) ，開路電壓，工作電壓 。 （ 2）比功率和功率密度大，內(nèi)阻小，長(zhǎng)時(shí)間可輸出大電流。 （ 3）性能可靠，沖放電可逆性好。 （ 4）循環(huán)次數(shù)多，壽命長(zhǎng)。 （ 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。 二、鉛酸蓄電池的工作原理 鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下： 正極： PbO2 + 2e + HSO4 + 3H+ == PbSO4 + 2H2O 負(fù)極： Pb + HSO4 == PbSO4 + H+ + 2e 總反應(yīng)： PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 從以上的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時(shí)，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負(fù)極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng)，生成硫酸鉛，在電化學(xué)上把這種反應(yīng)叫做 “雙硫酸鹽化反應(yīng) ”。在蓄電池剛放電結(jié)束時(shí)，正、負(fù)極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細(xì)密的結(jié)晶物，活性程度非常高 。在蓄電池充電過程中，正、負(fù)極疏松細(xì)密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會(huì)重新變成二氧化鉛和金屬鉛，蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng)，使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的功能。 第三節(jié) 燃料 電池 一、燃料電池的分類和特點(diǎn)： 圖 32 燃料電池的分類 燃料電池按電解質(zhì)劃分已有 6 個(gè)種類得到了發(fā)展，即堿性燃料電池、磷酸鹽型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池、固體氧化物型燃料電池、固體聚合物 燃料電池又稱為質(zhì)子交換膜燃料電池、及生物燃料電池。按工作溫度它們又分為高、中、低溫型燃料電池。工作溫度從室溫到 373K(100℃ )的為常溫燃料電池；工作溫度在 373K(100℃ )～ 573K(300℃ )之間的為中溫燃料電池；工作溫度在873K(600℃ )以上的為高溫燃料電池，損失。 燃料電池十分復(fù)雜，涉及化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、電催化、材料科學(xué)、電力系統(tǒng)及自動(dòng)控制等學(xué)科的有關(guān)理論，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)?？偟膩碚f，燃料電池具有以下特點(diǎn)： （ 1）能量轉(zhuǎn)化效率高 他直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 ，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。目前燃料電池系統(tǒng)的燃料 —電能轉(zhuǎn)換效率在45%～ 60%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在 30%～ 40%。 （ 2）有害氣體ＳＯ x、ＮＯ x 及噪音排放都很低 ＣＯ 2 排放因能量轉(zhuǎn)換效率高而大幅度降低，五機(jī)械振動(dòng)。 （ 3）燃料適用范圍廣 （ 4）積木化強(qiáng) 規(guī)模及安裝地點(diǎn)靈活，燃料電池電站占地面積小，建設(shè)周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池?zé)o論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨(dú)立電站都非常合適 化學(xué)電池的分類 料電池 直接式 間接式 再生式 低溫 （〈 200℃） H2O2 有機(jī)物 —氧 含氧化合物 氫 — 鹵素 金屬 — 氧 中溫 （ 200～750℃） H2O2 COO2 NH3O2 高溫 (750℃） H2O2 COO2 燃料電池 天然氣 石油 甲醇 乙醇 汽油 二甲醚 生化燃料電池 葡萄糖 碳水化合物 尿素 尿素 熱再生 充電再生 光化學(xué)電池 輻射化學(xué)電池 （ 5）負(fù)荷響應(yīng)快，運(yùn)行質(zhì)量 高 燃料電池在數(shù)秒鐘內(nèi)就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負(fù)荷可以很近，從而改善了地區(qū)頻率偏移和電壓波動(dòng)，降低了現(xiàn)有變電設(shè)備和電流載波容量，減少了輸變線路投資和線路目前。 二 、燃料電池的工作原理： 圖 3— 3 燃料電池的工作原理 具體地說，燃料 電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的 發(fā)電機(jī) 。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，現(xiàn)在正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)。工作時(shí)向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣）。氫在負(fù)極分解成正離子 H+和電子 e。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。利用這個(gè)原理，燃料電池便可在工作時(shí)源源不斷地向外部 輸電，所以也可稱它為一種 發(fā)電機(jī) 。 第四章 電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成、種類 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功用是在駕駛員的控制（加速和制動(dòng)踏板）下，高效率地將蓄電池（燃料電池或發(fā)電機(jī)）的能量轉(zhuǎn)換為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到蓄電池中。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成各式各樣，一般由電氣和機(jī)械兩大部分組成。電氣部分主要由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電子控制器三個(gè)子系統(tǒng)組成。電動(dòng)機(jī)與車輪通過機(jī)械傳動(dòng)裝置連在一起，也可以直接裝在車輪上，用電動(dòng)機(jī) 直接驅(qū)動(dòng)。機(jī)械部分主要包括機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等。 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類 電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)雖然有著多種多樣的組合形式，但每個(gè)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都具有自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，據(jù)此可以把電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為不同的類型。根據(jù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪的布置方式有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)等方式。根據(jù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的特點(diǎn)，其基本布置方式可以分為機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、半機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和純電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。根據(jù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的數(shù)量可以區(qū)分為單電動(dòng)機(jī)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 二、電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)性能的基本要求 電動(dòng) 汽車由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部分。要使電動(dòng)汽車具有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速、足夠大的啟動(dòng)扭距，還要具有體積小、質(zhì)量輕、效率高且具有動(dòng)態(tài)制動(dòng)性強(qiáng)和能量回饋的性能。 電動(dòng)汽車對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求 ： 電動(dòng)汽車的運(yùn)行，與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，非常復(fù)雜。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求是很高的 ，主要有： 1． 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有瞬時(shí)功率大，過載能力強(qiáng)、過載系數(shù)應(yīng)為 3～4)，加速性能好，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。 2. 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍 ，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，要求低速運(yùn)行時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩，以滿足起動(dòng)和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉(zhuǎn)矩時(shí)具有高的速度，以滿足汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。 3． 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠在汽車減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電動(dòng)汽車具有最佳能量的利用率，這在內(nèi)燃機(jī)汽車上是不能實(shí)現(xiàn)的。 4． 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，以提高 1 次充電的續(xù)駛里程。 另外還要求電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適應(yīng)大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時(shí)噪 聲低，使用維修方便，價(jià)格便宜等 三、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類 電 動(dòng)機(jī)可分為交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、交 /直流點(diǎn)動(dòng)機(jī)、控制電動(dòng)機(jī)、開關(guān)、磁阻電動(dòng)機(jī)及信號(hào)電動(dòng)機(jī)等多種。適用于電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。目前在電動(dòng)汽車上已應(yīng)用的和應(yīng)用前景的有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。 第二節(jié) 直流電動(dòng)機(jī) 一、電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造 直流電動(dòng)機(jī)主要由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。定子由主磁極、換向極、電刷裝置和機(jī)座組成。主磁極鐵芯上套有線圈，通入直流勵(lì)磁電流便會(huì)產(chǎn) 生磁場(chǎng)，即主磁場(chǎng)。換向極也由鐵芯及套在上面的線圈組成，其作用是產(chǎn)生附加磁場(chǎng)。以減弱換向片與電刷之間的火花，避免燒蝕。機(jī)座除作電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支架外，還作為各磁極間磁的通路。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、換向器、軸和風(fēng)扇組成。轉(zhuǎn)子鐵芯用來安裝轉(zhuǎn)子繞組，并作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并通過電流，以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。換向器由換向片組成，換向片按一定規(guī)律與轉(zhuǎn)子繞組的繞組元件連接。 二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 圖 4— 1 直 流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖 直 流電動(dòng)機(jī)包括倆個(gè)在空間固定的永久磁鐵，一個(gè)為 N 極，另一個(gè)為 S 極。在磁極的中間，裝有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，它的首末兩端分別接到兩片圓弧形的換向片（銅片）上，兩個(gè)換向片之間、換向片與