【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。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。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，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，其特點是能在一定條件下實現(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，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 ： 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)減小； 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 : 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 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。控制器的作用是將動力源的電能 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)。現(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 。因為個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)