【文章內容簡介】 而在其他行駛工況下，由于發(fā)動機 不在其最佳的工作區(qū)域內運行，發(fā)動機的油耗和排污指標不如串聯(lián)式。 并聯(lián)式混合動力電動汽車也可實現(xiàn)零排放控制。在繁華的市區(qū)低速行駛時，可通過關閉發(fā)動機和離合器分離使汽車以純電動方式運行。但這樣就需要功率足夠大的電動機，所需的電池容量也相應要大。 （ 3） 混聯(lián)式混合動力電動汽車 混聯(lián)式驅動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結構示意圖見圖 3。發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅動橋，另一部分則驅動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能由控制器控制，輸送給電動機或電池，電動機產(chǎn)生的驅動力矩通過動力復合裝 置傳送給驅動橋。 圖 2— 6 混聯(lián)式驅動系統(tǒng)構示意圖 混聯(lián)式驅動系統(tǒng)的控制策略是：在汽車低速行駛時，驅動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯(lián)工作方式為主。 混聯(lián)式驅動系統(tǒng)的結構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，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、電動機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結構上保證了即使在更為復雜的工況下系統(tǒng)仍能工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此，易于實現(xiàn)排放和油耗的控制目標。 與并聯(lián)式相比，混聯(lián)式的動力復合形式更復雜，因此對動力復合裝置的要求更高。目前的混聯(lián)式結構一般以行星齒 輪作為動力復合裝置的基本構架。 第三章 電動汽車動力蓄電池及儲能裝置 第一節(jié) 電池的分類及有關術語 一、電池的分類 常見的電池可區(qū)分為大約 4000 多種，詳細地劃分的話也可區(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能電池等，其工作的物理基礎是生物表現(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，其特點是能在一定條件下實現(xiàn)能量的直接轉換?；瘜W電池是一種直接把化學能轉換為電能 的裝置，其學名為化學電源。通常所說的電池即指的是這類電池。 圖 31 化學電池的分類 化學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、中性電池及有機電解液電池四種。 化學電池 按電解質分類 按正負極材料分類 按功能分類 堿性電池 酸性電池 中性電池 有機電 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 儲備能量電池 第二種是根據(jù)電池所用正、負極材料的不同，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)工作的性質和儲存方式不同，可把常見的電池分為一次電池、二次電 池、燃料電池、儲備電池四類。 如圖 3— 1 所示 二、有關電池的常見術語 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間。 儲存壽命：電池在規(guī)定條件下儲存結束時，電池仍能保持規(guī)定的性能和儲存期限。 電池極端：電池連接外電路的部件。 電動勢：組成電池的兩個電極的平衡電位差。 放電率：放電率指放電是的速率，通常用 “時率 ”和 “倍率 ”表示。 充電：將外電路輸入蓄電池的電能轉換為化學能儲存起來的操作過 程。 充電率：蓄電池在規(guī)定的時間內充到額定容量所需的電流值。 恒壓充電：充電時保持充電器端電壓不變的一種充電方法。 恒流充電：充電時保持充電電流不變的一種沖電方法。 極化：極化是電池由靜止狀態(tài)即電流為零轉入工作狀態(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 電動汽車用動力鉛酸電池有多種，常見的有個干呵電式蓄電池、濕荷電式蓄電池、閥控式蓄電池、免維護蓄電池、膠體蓄電池、水平板式蓄電池等。 動力 鉛酸蓄電池與一般啟動用的蓄電池不同，既要求有瞬時大電流放電特點，又要求鉛酸蓄電池有持續(xù)大電流放電的能力。動力鉛酸蓄電池有以下幾個特點。 （ 1）單格電壓高，汽車用鉛酸蓄電池單格額定電壓可達 ，開路電壓，工作電壓 。 （ 2）比功率和功率密度大，內阻小，長時間可輸出大電流。 （ 3）性能可靠，沖放電可逆性好。 （ 4）循環(huán)次數(shù)多，壽命長。 （ 5）結構簡單，價格低廉。 二、鉛酸蓄電池的工作原理 鉛酸蓄電池充、放電化學反應的原理方程式如下： 正極： PbO2 + 2e + HSO4 + 3H+ == PbSO4 + 2H2O 負極： Pb + HSO4 == PbSO4 + H+ + 2e 總反應： PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 從以上的化學反應方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時，正極的活性物質二氧化鉛和負極的活性物質金屬鉛都與硫酸電解液反應，生成硫酸鉛，在電化學上把這種反應叫做 “雙硫酸鹽化反應 ”。在蓄電池剛放電結束時，正、負極活性物質轉化成的硫酸鉛是一種結構疏松、晶體細密的結晶物，活性程度非常高 。在蓄電池充電過程中，正、負極疏松細密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會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)。正是這種可逆轉的電化學反應，使蓄電池實現(xiàn)了儲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： 圖 32 燃料電池的分類 燃料電池按電解質劃分已有 6 個種類得到了發(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。 燃料電池十分復雜，涉及化學熱力學、電化學、電催化、材料科學、電力系統(tǒng)及自動控制等學科的有關理論，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點。總的來說，燃料電池具有以下特點： （ 1）能量轉化效率高 他直接將燃料的化學能轉化為電能 ，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 排放因能量轉換效率高而大幅度降低，五機械振動。 （ 3）燃料適用范圍廣 （ 4）積木化強 規(guī)模及安裝地點靈活，燃料電池電站占地面積小，建設周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池無論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨立電站都非常合適 化學電池的分類 料電池 直接式 間接式 再生式 低溫 （〈 200℃） H2O2 有機物 —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 光化學電池 輻射化學電池 （ 5）負荷響應快，運行質量 高 燃料電池在數(shù)秒鐘內就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負荷可以很近，從而改善了地區(qū)頻率偏移和電壓波動，降低了現(xiàn)有變電設備和電流載波容量，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的 發(fā)電機 。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質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。工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣）。氫在負極分解成正離子 H+和電子 e。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負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正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部 輸電，所以也可稱它為一種 發(fā)電機 。 第四章 電動汽車的電動機及傳動系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 一、電動汽車驅動系統(tǒng)的組成、種類 電動汽車驅動系統(tǒng)的組成 電動汽車驅動系統(tǒng)的功用是在駕駛員的控制（加速和制動踏板）下，高效率地將蓄電池（燃料電池或發(fā)電機）的能量轉換為車輪的動能，或者將車輪上的動能反饋到蓄電池中。電動機驅動系統(tǒng)的組成各式各樣，一般由電氣和機械兩大部分組成。電氣部分主要由電動機、功率轉換器和電子控制器三個子系統(tǒng)組成。電動機與車輪通過機械傳動裝置連在一起，也可以直接裝在車輪上，用電動機 直接驅動。機械部分主要包括機械傳動裝置和車輪等。 電動汽車驅動系統(tǒng)的種類 電動汽車的驅動系統(tǒng)雖然有著多種多樣的組合形式，但每個電動汽車的驅動系統(tǒng)都具有自身的結構特點，據(jù)此可以把電動汽車的驅動系統(tǒng)分為不同的類型。根據(jù)電動汽車驅動輪的布置方式有前輪驅動、后輪驅動和全輪驅動等方式。根據(jù)電動汽車驅動系統(tǒng)組成的特點，其基本布置方式可以分為機械驅動系統(tǒng)、半機械驅動系統(tǒng)和純電氣驅動系統(tǒng)等。根據(jù)電動汽車驅動用電動機的數(shù)量可以區(qū)分為單電動機和多電動機驅動系統(tǒng)。 二、電動汽車對驅動電動機性能的基本要求 電動 汽車由電動機驅動，電動機是電動汽車的關鍵部分。要使電動汽車具有良好的使用性能，驅動電機應具有較寬的調速范圍及較高的轉速、足夠大的啟動扭距，還要具有體積小、質量輕、效率高且具有動態(tài)制動性強和能量回饋的性能。 電動汽車對電動機的基本要求 ： 電動汽車的運行，與一般的工業(yè)應用不同，非常復雜。因此，對驅動系統(tǒng)的要求是很高的 ，主要有： 1． 電動汽車用電動機應具有瞬時功率大，過載能力強、過載系數(shù)應為 3～4)，加速性能好，使用壽命長的特點。 2. 電動汽車用電動機應具有寬廣的調速范圍 ，包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉矩區(qū)，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足起動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。 3． 電動汽車用電動機應能夠在汽車減速時實現(xiàn)再生制動，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率，這在內燃機汽車上是不能實現(xiàn)的。 4． 電動汽車用電動機應在整個運行范圍內，具有高的效率，以提高 1 次充電的續(xù)駛里程。 另外還要求電動汽車用電動機可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結構簡單適應大批量生產(chǎn)，運行時噪 聲低，使用維修方便，價格便宜等 三、電動汽車驅動電動機的分類 電 動機可分為交流電動機、直流電動機、交 /直流點動機、控制電動機、開關、磁阻電動機及信號電動機等多種。適用于電力驅動的電動機可分為直流電動機和交流電動機兩大類。目前在電動汽車上已應用的和應用前景的有直流電動機、交流感應電動機、永磁無刷電動機、開關磁阻電動機等。 第二節(jié) 直流電動機 一、電動機的基本構造 直流電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子組成。定子由主磁極、換向極、電刷裝置和機座組成。主磁極鐵芯上套有線圈，通入直流勵磁電流便會產(chǎn) 生磁場，即主磁場。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。以減弱換向片與電刷之間的火花，避免燒蝕。機座除作電動機的機械支架外，還作為各磁極間磁的通路。轉子由轉子鐵芯、轉子繞組、換向器、軸和風扇組成。轉子鐵芯用來安裝轉子繞組，并作為電動機磁路的一部分。轉子繞組的主要作用是產(chǎn)生感應電動勢并通過電流，以產(chǎn)生電磁轉矩。換向器由換向片組成，換向片按一定規(guī)律與轉子繞組的繞組元件連接。 二、直流電動機的工作原理 圖 4— 1 直 流電動機的工作原理圖 直 流電動機包括倆個在空間固定的永久磁鐵，一個為 N 極，另一個為 S 極。在磁極的中間，裝有一個可以轉動的線圈，它的首末兩端分別接到兩片圓弧形的換向片（銅片）上，兩個換向片之間、換向片與