【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相比，主要增加了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)，電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理如圖 33 所示，它由電力驅(qū)動(dòng)模塊、車載電源模塊和輔助模塊 3 大部分組成 [5]。高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文5圖 33　電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理當(dāng)汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車行駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能的節(jié)省蓄電池能量?！?混合動(dòng)力電動(dòng)汽車　混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型一、 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)類型如圖 34 所示串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是：能量的產(chǎn)生和使用完全獨(dú)立，發(fā)動(dòng)機(jī)的功能只是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，由發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。汽車完全由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只需在某一轉(zhuǎn)速下工作，避免在怠速或其他不經(jīng)濟(jì)工況下工作可明顯減少排氣污染和提高燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約費(fèi)用。高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文6圖 34　串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 圖 35　并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)二、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 35）的混合動(dòng)力汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)飯別獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，采用異步交流電動(dòng)機(jī)，既可作電動(dòng)機(jī)，又可作發(fā)電機(jī)使用。汽車在不同行駛工況下工作如下:。在一般路面上駕駛員以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力行駛。當(dāng)汽車在啟動(dòng)、小負(fù)荷和下坡行駛及汽車需要通過(guò)對(duì)排放要求嚴(yán)格限制的地區(qū)，可通過(guò)離合器是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，汽車由電動(dòng)機(jī)從蓄電池中獲得電能來(lái)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)汽車加速或高速行駛需要大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可聯(lián)合工作，以獲得所需得峰值功率。大汽車在低負(fù)荷工作時(shí)異步交流電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)自動(dòng)接通為蓄電池充電，使蓄電池電能獲得補(bǔ)充，這有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。由汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為蓄電池充電，汽車制動(dòng)時(shí)能量回收部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏鴥?chǔ)存。三、混聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式混聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 36）的混合動(dòng)力系統(tǒng)利用動(dòng)力分配裝置將動(dòng)力一分為二：一部分直接驅(qū)動(dòng)汽車；另一部分驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，而交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)并為蓄電池充電。高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文7圖 36　混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車在不同行駛工況下工作如下:。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力一路直接驅(qū)動(dòng)車輪；另一路經(jīng)交流發(fā)電機(jī)、變流器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)效率不高而停止工作，由蓄電池帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。在正常行駛工況基礎(chǔ)上增加功率輸出，這部分增加的動(dòng)力由蓄電池供給，由電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給車輪。由汽車車輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電能為蓄電池充電，將汽車的制動(dòng)能回收為電能 [6]?！〔煌愋偷幕旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的比較表 31 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放和控制難易程度等方面作了比較。表 32 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)模式、傳動(dòng)效率、整車布置、使用條件等方面作了比較。表 31　不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類型的比較項(xiàng)目 串聯(lián)式 并聯(lián)式 混聯(lián)式公路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 較優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)城市行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 優(yōu) 較優(yōu) 優(yōu)無(wú)路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性 較優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)低排放性能 優(yōu) 較優(yōu) 較優(yōu)成本 低 較低 較低復(fù)雜程度 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜控制難易程度 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文8表 32　不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)的比較結(jié)構(gòu)模型 串聯(lián)式 并聯(lián)式 混聯(lián)式動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等三大動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等三大動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)模式 電動(dòng)機(jī)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式傳動(dòng)效率 能量轉(zhuǎn)換效率較低 傳動(dòng)效率較高 傳動(dòng)效率較高制動(dòng)能量回收 能夠回收制動(dòng)能量 能夠回收制動(dòng)能量 能夠回收制動(dòng)能量整車總布局三大動(dòng)力總成之間沒(méi)有機(jī)械式連接裝置，結(jié)構(gòu)布置的自由度較大，但三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都比較大，一般在大型車輛上采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成之間被不同的機(jī)械裝置連接起來(lái)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是布局受到一定的限制三大動(dòng)力總成之間采用機(jī)械裝置連接，三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都較小，能夠在小型車輛上布置，但結(jié)構(gòu)更加緊湊適用條件適用于大型客車或貨車，適應(yīng)在路況較復(fù)雜的城市道路和普通公路上行駛，更加接近電動(dòng)汽車的性能適用于中小型汽車，適應(yīng)在城市道路和高速公路上行駛，接近普通的內(nèi)燃機(jī)汽車性能適用于各種類型的汽車，適應(yīng)在各種道路上行駛，更加接近普通得內(nèi)燃機(jī)汽車性能　 燃料電池電動(dòng)汽車　燃料電池電動(dòng)汽車的類型采用燃料電池作為電源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)。FCEV 一般以質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為車載高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文9 按“多電源”的配置不同，可分為以下幾種：一、純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)（PFC）的 FCEV純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車只有燃料電池一個(gè)動(dòng)力源，汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過(guò)總線傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。二、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（FC+B）的 FCEV燃料電池+輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在汽車制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池將儲(chǔ)存回饋的能量。三、燃料電池與超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)(FC+C)的 FCEV燃料電池+超級(jí)電容與燃料電池+輔助蓄電池的結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級(jí)電容。相對(duì)于蓄電池，超級(jí)電容充放電效率較高，能量損失小，功率密度大，在回收制動(dòng)能量方面比蓄電池有優(yōu)勢(shì)，循環(huán)壽命長(zhǎng)但是超級(jí)電容的能量密度較小隨著超級(jí)電容技術(shù)的不斷進(jìn)化，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的研究方向。四、燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（FC+B+C）的 FCEV燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容一起為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在汽車制動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池和超級(jí)電容將儲(chǔ)存回饋的能量?！∪剂想姵仉妱?dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理目前燃料電池電動(dòng)汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料當(dāng)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將燃料電池與輔助動(dòng)力源相結(jié)合，燃料電池可以只滿足持續(xù)功率需求，借助輔助動(dòng)力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制動(dòng)時(shí)可以將回饋的能量?jī)?chǔ)存在輔助動(dòng)力源中，混合式燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖 37[7]。高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文10 （a）串聯(lián)式 （b）并聯(lián)式圖 37　混合式燃料電池電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖混合式燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力源、DC/DC 變換器、DC/AC 逆變器、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)等組成?！?氣體燃料汽車　天然氣汽車天然氣是指以天然氣作為燃料的汽車。按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣汽車可分為壓縮天然氣汽車（CNGV）和液化天然氣汽車（ LNGV） 。壓縮天然氣是指壓縮到 ～ 的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。它是一種無(wú)色透明、無(wú)味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組分簡(jiǎn)單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀釋潤(rùn)滑油，能夠延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。液化天然氣是指常壓下、溫度為－162℃的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。目前世界上使用較多的是壓縮天然氣汽車。　液化石油氣汽車液化石油氣(簡(jiǎn)稱 LPG)的主要成分是丙烷 C3H8，此外還含有少量的丙烷C4H10，丙烷 C3H6和丁烯 C4H8，作為車用燃料來(lái)說(shuō)，液化石油氣的能量密度比天然氣大，在中小型汽車上推廣比較容易。目前，對(duì)于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純 LPG 汽車的條件，大多數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣—汽油兩用燃料汽車為主。高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文11由于液化氣和天然氣的性質(zhì)相似決定了它們的結(jié)構(gòu)相似性，故液化石油氣汽車的主要專用部件與天然氣汽車大部分一致。液化石油氣汽車與天然氣汽車的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車必須有蒸發(fā)調(diào)壓器。所謂 LPG 蒸發(fā)調(diào)壓器是集預(yù)熱、蒸發(fā)、減壓、調(diào)壓功能于一體，LPG 被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱后蒸發(fā)氣化，再經(jīng)減壓達(dá)到接近大氣壓時(shí)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用 [8]。　 生物燃料汽車　甲醇燃料汽車甲醇燃料汽車是指利用甲醇燃料作為能源驅(qū)動(dòng)的汽車。甲醇作為燃料在汽車上的應(yīng)用主要有摻燒和純甲醇替代兩種。摻燒是指將甲醇以不同的比例（如MM1M30 等）摻入汽油中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，一般稱為甲醇汽油；純甲醇替代是指將高比例甲醇（如 M18M100）直接用作汽車燃料?！∫掖既剂掀囈掖计囀鞘褂密囉靡掖计妥鳛橹饕?jiǎng)恿θ剂系钠嚒Ｒ恢币詠?lái)，生物乙醇備受爭(zhēng)議，因?yàn)橛腥伺u(píng)大規(guī)模使用乙醇作為燃料，會(huì)導(dǎo)致食品價(jià)格上漲，此外，傳統(tǒng)制造乙醇過(guò)程中會(huì)消耗很多能源，因此，從“ 從油井到車輪”的全過(guò)程來(lái)看，乙醇燃料并不環(huán)保。但是通用汽車打算結(jié)束這種爭(zhēng)論，在 2022 年北美車展上，通用汽車大打“E85 牌” ，推出了多款 E85 乙醇燃料車，同時(shí)，推動(dòng)車用能源多樣化的戰(zhàn)略手段，正式宣布與美國(guó) Coskata 能源公司攜手，在乙醇燃料技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)開展合作?！《酌讶剂掀嚩酌炎鳛榄h(huán)保、清潔、安全的新型替代能源，已得到國(guó)際社會(huì)的公認(rèn)。二甲醚是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的理想替代品。由于二甲醚具有低沸點(diǎn)、高飽和蒸汽壓、低黏性、優(yōu)良的壓縮性、高十六烷值、含氧 %、較低熱值等特點(diǎn)，二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以引起西方發(fā)達(dá)國(guó)家政府和專家的高度重視。近年來(lái)，歐美、日韓、俄羅斯等國(guó)家十分看好二甲醚燃料汽車的市場(chǎng)前景和環(huán)保效益，紛紛開展二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的研發(fā)。我國(guó)與國(guó)際二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研究幾乎同步。　 氫燃料汽車氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動(dòng)常規(guī)火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，就可以使用。其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點(diǎn)火能量高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文12小，有利于節(jié)約燃料。氫氣也可以加入其它燃料(如 CNG)中，用于提高效率和減少 N02排放。氫的質(zhì)量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低，其最大的使用障礙是儲(chǔ)存和安全問(wèn)題 [9]。汽車使用氫燃料較簡(jiǎn)單的技術(shù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管里進(jìn)行預(yù)混，經(jīng)過(guò)進(jìn)