【正文】 載能力強(qiáng)、過載系數(shù)應(yīng)為 3～ 4，加速性能好，使用壽命長的特點(diǎn)。要使電動汽車具有良好的使用性能，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速、足夠大的啟動扭距，還要具有體積小、質(zhì)量輕、效率高且具有動態(tài)制動性強(qiáng)和能量回饋的性能。根據(jù)電動汽車驅(qū)動用電動機(jī)的數(shù)量可以區(qū)分為單電動機(jī)和多電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。根據(jù)電 動汽車驅(qū)動輪的布置方式有前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動和全輪驅(qū)動等方式。機(jī)械部分主要包括機(jī)械傳動裝置和車輪等 。電氣部分主要由電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電子控制器三個子系統(tǒng)組成。 5 電動汽車的電動機(jī)及傳動系統(tǒng) 概述 長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成、種類 ⒈ 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成 電動汽 車驅(qū)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 儲蓄電池（燃料電 池或發(fā)電機(jī)）的能量轉(zhuǎn)換為車輪的動能，或者將車輪上的動能反饋到蓄電池中。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。用電的負(fù)載就接在外部電路中。氫在負(fù)極分解成正離子 H+和電子 e。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)。 燃料電池的工作原理 圖 43 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) 。 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 長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 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。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%。 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)。按工作溫度它們又分為高、中、低溫型燃料電池。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng)，使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的功能。在蓄電池剛放電結(jié)束時，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。 5） 結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。 3） 性能可靠，沖放電可逆性好。 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 。 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(diǎn)，又要求鉛酸蓄電池有持續(xù)大電流放電的能力。 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。 恒壓充電：充電時保持充電器端電壓不變的一種充電方法。 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 儲備能量電池 長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 充電：將外電路輸入蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來的操作過程。 電動勢：組成電池的兩個電極的平衡電位差。 儲存壽命：電池在規(guī)定條件下儲存結(jié)束時，電池仍能保持規(guī)定的性能和儲存期限。 如圖 41所示 有關(guān)電池的常見術(shù)語 放電：電池向外電路輸送電流的過程。 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。通常所說的電池即指的是這類電池。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。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。目前的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)一般以行星齒輪作為動力復(fù)合裝置的基本構(gòu)架。 混聯(lián)式驅(qū)動系統(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)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(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)。發(fā)電機(jī)發(fā)長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 出的電能由控制器控制，輸送給電動機(jī)或電池，電動機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過動力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動橋。 混聯(lián)式混合動力電動汽車 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 36。在繁華的市區(qū)低速行駛時，可通過關(guān)閉發(fā)動機(jī)和離合器分離使汽車以純電動方式運(yùn)行。這樣的結(jié)構(gòu)形式和控制方式使并聯(lián)式混合動力電動汽車具有如下性能特點(diǎn) ： 長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 35 并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 發(fā)動機(jī)通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動汽車，無機(jī) 電能量轉(zhuǎn)換損失，因此發(fā)動機(jī)輸出能 量的利用率相對較高，而且當(dāng)汽車的行駛工況使發(fā)動機(jī)在其最佳的工作范圍內(nèi)運(yùn)行時，并聯(lián)式的 HEV 燃油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)式的高； 有電動機(jī)進(jìn)行 “ 調(diào)峰 ” 作用，發(fā)動機(jī)的功率也可適當(dāng)減??； 當(dāng)電動機(jī)只是作為輔助驅(qū)動系統(tǒng)時，功率可以比較?。? 如果裝備發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的功率也可較??； 由于有發(fā)電機(jī)補(bǔ)充電能，比較小的電池容量即可滿足使用要求； 并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)最適合于汽車在中、高速穩(wěn)定行駛的工況，而在其他行駛工況下，由于發(fā)動機(jī)不在其最佳的工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，發(fā)動機(jī)的油耗和排污指標(biāo)不如串聯(lián)式。 并聯(lián)式混合動力電動汽車的發(fā)動機(jī)功率也是以汽車某一速度下穩(wěn)定行駛工況所需的功率選定的。電動機(jī)起 “ 調(diào)峰 ” 作用，即：當(dāng)汽車運(yùn)行工況所需的功率超過了發(fā)動機(jī)的功率時，電動機(jī)從電池獲得能量產(chǎn)生電磁力矩，并向驅(qū)動橋提供額外的驅(qū)動功率。發(fā)動機(jī)通過機(jī)械傳動裝置與驅(qū)動橋 連接，電動機(jī)通過動力復(fù)合裝置也與驅(qū)動橋相連，汽車可由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動或各自單獨(dú)驅(qū)動。在繁華的市區(qū)，汽車在起步和低速時還可以關(guān)閉發(fā)動機(jī)，可以只利用電池進(jìn)行功率輸出，使汽車達(dá)到零排放。這樣的結(jié)構(gòu)形式和控制方式使串聯(lián)式混合動力電動汽車具有如下性能特點(diǎn) : 發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)不受汽車行駛工況的影響，始終在其最佳的工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，因此發(fā)動機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低排放指標(biāo)； 由于有電池進(jìn)行驅(qū)動功率 的 “ 調(diào)峰 ” ，發(fā)動機(jī)的功率只需滿足汽車在某一速度下穩(wěn)定運(yùn)行工況所需的功率，因此可選擇功率較小的發(fā)動機(jī)； 發(fā)動機(jī)與驅(qū)動橋之間無機(jī)械連接，對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無任何要求，發(fā)動機(jī)的選擇范圍較大； 發(fā)動機(jī)與電動機(jī)之間無機(jī)械連接，整車的結(jié)構(gòu)布置自由度較大； 發(fā)動機(jī)的輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能，再變?yōu)轵?qū)動汽車的機(jī)械能，需要功率足夠大的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)； 要起到良好的發(fā)電機(jī)輸出功率平衡作用，又要避免電池出現(xiàn)過充電或過放電，需要較大的電池容量； 發(fā)電機(jī)將機(jī)械能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?、電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能以及電池充電和放電長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 時都 有能量損失，因此，發(fā)動機(jī)輸出能量的利用率比較低； 串聯(lián)式混合動力電動汽車發(fā)動機(jī)能保持在最佳工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行這一特點(diǎn)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在低速、加速等運(yùn)行工況。 圖 34 串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖 發(fā)動機(jī)功率是以汽車某一速度下穩(wěn)定運(yùn)行工況所需的功率而選定的。在發(fā)動機(jī)與驅(qū)動橋之間通過電能實(shí)現(xiàn)動力傳遞，因此更像是電傳動汽車。 串聯(lián)式混合動力電動汽車 ⒈ 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖見圖 34。 的分類 根據(jù)混合動力電動汽車驅(qū)動橋的多少可把 HEV 分為單軸驅(qū)動、雙軸驅(qū)動或多軸驅(qū)動 HEV 三種。 3） 電池。采用不同的電動機(jī)可組成不同的 HEV。一般采用四沖程內(nèi)燃機(jī)比較普遍。采用不同的發(fā)動機(jī)可組成不同的 HEV。 混合動力電動汽車的種類及主 要組成 ⒈ HEV 的組成 HEV 一般由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、儲能裝置、電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和控制裝置等組成。 混 合動力汽車（ HEV） 長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 概述 混合動力汽車指攜帶有不同動力源的，可根據(jù)汽車行駛需要，同時或分別使用不同的動力源而行駛的汽車?？刂破鞯淖饔檬菍恿υ吹碾娔?轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合于電機(jī)運(yùn)行的另一種形式的電能，所以控制器本質(zhì)上是一個電能變換控制裝置。 其基本構(gòu)成有兩個部分：電機(jī)及控制器。 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的工作原理 由燃料電池組出發(fā)的電流經(jīng) DC/DC 逆變器后進(jìn)入電動機(jī)驅(qū)動 汽車行駛或經(jīng)DC/DC 轉(zhuǎn)換器向蓄電池充電，當(dāng)汽車行駛時需要的動力超過電池的發(fā)電能力時，蓄電池也參與工作，其電流經(jīng)過 DC/DC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)入電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛。 2） 根據(jù)燃料特點(diǎn)把燃料電池汽車分為直接燃料電池汽車和重整燃料電池汽長江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 車。為了便與區(qū)分各種燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)特征，對燃料電池汽車進(jìn)行科 學(xué)的分類是十分必要的，目前常見的方法有三種。 燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)組成是很復(fù)雜的，主要組成為燃料系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、控制器、燃料電池組、蓄電池、 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、 DC/AC 逆變器、電動機(jī)或發(fā)電機(jī)及驅(qū)動齒輪等。燃料電動汽車與傳統(tǒng)汽車不同之處 在于動力系統(tǒng)。 ，便于布置 燃料電池電動汽車 燃料電池電動汽車的構(gòu)成 燃料電池電動汽車的外形和內(nèi)部空間與普通內(nèi)燃機(jī)汽車幾乎沒什么差別，特別是燃料電池電動轎車與普通內(nèi)燃機(jī)轎車的外形無任何區(qū)別。 EV 的驅(qū)動系統(tǒng)由集中驅(qū)動系統(tǒng)和輪轂驅(qū)動系統(tǒng)兩 驅(qū)動 系統(tǒng)?，F(xiàn)代 EV所采用驅(qū)動電機(jī)主要是交流電動機(jī)、永磁電動機(jī)、和開關(guān)阻尼電動機(jī)等。另一方面要對人身和車輛進(jìn)行安全保護(hù)，避免因電池引起的各種事故。根據(jù)電動汽車所采用的電池的類型和動力電池組的組合方法，電池組管理系統(tǒng)主要包括： a 熱管理系統(tǒng)； b 電池管理系統(tǒng)； c電線線路管理系統(tǒng) ，如圖所示 。因?yàn)閭€別蓄電池性能變化后，影響到整個動力電池組的性能，用蓄電池管理系統(tǒng)來對整個動力電池組和對動力電池組中的每個單體電池進(jìn)行監(jiān)控，保持各個電池間的一致性，還要建立動力電池組維護(hù)系統(tǒng)，來保證 EV的正常運(yùn)行。 動力電池組采用并聯(lián)或者串聯(lián)的方式進(jìn)行組合，在 EV 上占據(jù)很大一部分有效的裝載空間，在布置上有相當(dāng)?shù)碾y度，通常有 “ 集中 ” 布置和 “ 分散 ” 布置兩種形式。 2）動力電池組的組成和布置形式 純電動汽車唯一的動力源一般是由多個 12V 或 24V 的電池串聯(lián)形成的動力電池組，動力電池組一般是電壓為 155V— 400V 的高壓直流電源。 第三代電池是以燃料電池為主的電池。第二代的比能量和比功率都比鉛酸電池高，大大的提高了 EV 的動力性和續(xù)駛里程。由于鉛酸電池的比能量和比功率不能滿足 EV動力性能的需求，后來進(jìn)一步發(fā)展了閥控鉛 酸電池、鉛布電池等，是鉛酸電池的比能量有所提高，目前仍然能夠作為 EV 的電源。它沒有噪聲和振動，操作性良好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)汽車，是當(dāng)前開發(fā)和研制取代內(nèi)燃機(jī)的首選車型。電動汽車與普通汽車的主要區(qū)別是動力源的改變， EV 用蓄電池 —— 電動機(jī)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)已推出三款混合動力概念車 GM 3 電動汽車的構(gòu)造與原理 電動汽車的分類，如圖 3－ 1 所示。 第二，美國 ： 美國的汽車公司在電動汽車產(chǎn)業(yè)化方面比來自日本的同行遜色不少，三大汽車公司僅僅小批量生產(chǎn)、銷售過純電動汽車，而混合動力和燃料電池電動汽車目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化， 來自日本的混和動力電動汽車在美國市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位。 2021 年 4 月，本田汽車公司在美國市場上投放了 Civic 混合動力汽車。豐田汽車公司在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn) 行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。 PRIUS 混合動力轎車將在同年進(jìn)入中國市場。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，豐田汽車公司已占有全球混合動力汽車市場 90%的份額。目前推出的產(chǎn)品已經(jīng)是多次改進(jìn)后的第二代產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝更為成熟。 1997 年 12月，豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力轎車 PRIUS。從目前世界范圍內(nèi)的整 個形勢來看，日本是電動汽車技術(shù)發(fā)