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天職師大電動汽車-文庫吧資料

2025-06-28 13:38本頁面
  

【正文】 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、晶體細密的結(jié)晶物,活性程度非常高。 二、鉛酸蓄電池的工作原理 (4)循環(huán)次數(shù)多,壽命長。 (2)比功率和功率密度大,內(nèi)阻小,長時間可輸出大電流。動力鉛酸蓄電池有以下幾個特點。 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。第二節(jié) 鉛酸蓄電池 一、鉛酸蓄電池的分類和特點 恒流充電:充電時保持充電電流不變的一種沖電方法。 充電率:蓄電池在規(guī)定的時間內(nèi)充到額定容量所需的電流值。 放電率:放電率指放電是的速率,通常用“時率”和“倍率”表示。 電池極端:電池連接外電路的部件。 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。 第三種是根據(jù)工作的性質(zhì)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。 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。圖31 化學(xué)電池的分類化學(xué)電池 按電解質(zhì)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 化學(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。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(chǔ)是生物表現(xiàn)出來的帶電現(xiàn)象。 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。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?! 』炻?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、發(fā)電機、電動機等部件進行更多的優(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。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(qū)動力矩通過動力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動橋。 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3。 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(yīng)要大?! 〔⒙?lián)式混合動力電動汽車也可實現(xiàn)零排放控制。當汽車在低速或變速工況行駛時,需通過加速踏板和變速器來調(diào)節(jié)發(fā)動機的功率輸出,而在汽車高速行駛過程中,發(fā)動機的輸出功率低于汽車行駛所需功率時,由控制器控制電動機協(xié)助驅(qū)動。有的并聯(lián)式混合動力電動汽車也有發(fā)電機,但其主要作用是向電池充電,以保持電池的荷電狀態(tài)(SOC),即:當電池放電較多,其SOC值較低時,控制器可控制發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機并向電池充電,使電池的SOC恢復(fù)到設(shè)定值,保證混合驅(qū)動方式下的續(xù)駛里程。 并聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)形式更像是附加了一個電動機驅(qū)動系統(tǒng)的普通內(nèi)燃機汽車。①結(jié)構(gòu)特點 并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖25。(2)并聯(lián)式混合動力電動汽車在繁華的市區(qū),汽車在起步和低速時還可以關(guān)閉發(fā)動機,可以只利用電池進行功率輸出,使汽車達到零排放。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)定運行,因此發(fā)動機具有良好的經(jīng)濟性和低排放指標;  由于有電池進行驅(qū)動功率的“調(diào)峰”,發(fā)動機的功率只需滿足汽車在某一速度下穩(wěn)定運行工況所需的功率,因此可選擇功率較小的發(fā)動機;  發(fā)動機與驅(qū)動橋之間無機械連接,對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無任何要求,發(fā)動機的選擇范圍較大;  發(fā)動機與電動機之間無機械連接,整車的結(jié)構(gòu)布置自由度較大;  發(fā)動機的輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能,再變?yōu)轵?qū)動汽車的機械能,需要功率足夠大的發(fā)電機和電動機;  要起到良好的發(fā)電機輸出功率平衡作用,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)電機將機械能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋㈦妱訖C將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能以及電池充電和放電時都有能量損失,因此,發(fā)動機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)動機能保持在最佳工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運行這一特點的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在低速、加速等運行工況。圖 2—4 串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖 ?、谛阅芴攸c  發(fā)動機功率是以汽車某一速度下穩(wěn)定運行工況所需的功率而選定的。在發(fā)動機與驅(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。 ①結(jié)構(gòu)特點 串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖見圖24。 根據(jù)混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的特點有不同的分類方法,可把混合動力電動汽車區(qū)分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。儲能裝置是HEV的輔助能源,只有在HEV用電動機啟動發(fā)動機或電動機輔助驅(qū)動時使用,HEV可選用不同的蓄電池、燃料電池儲能器等。采用的電動機有直流電動機、交流感應(yīng)電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機等。 (2)電動機。采用的發(fā)動機有四沖程內(nèi)燃機、二沖程內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機和斯特林發(fā)動機等。 (1)發(fā)動機。 HEV的組成 由燃油發(fā)動機與電動機的組合動力作為能源的汽車稱為混合動力電動汽車HEV。目前已研制成功并投入運行的混合動力汽車主要有液壓蓄能式混合動力汽車和混合動力電動汽車兩類 目前,燃料電池可以采用的電機驅(qū)動系統(tǒng)有直流電機驅(qū)動系統(tǒng)、異步電機驅(qū)動系統(tǒng)、同步電機驅(qū)動系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)。電機由控制器控制,是一個將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置。 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是燃料電池汽車的心臟,它的主要功能是使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,并通過傳統(tǒng)系統(tǒng)將能量傳動到車輪驅(qū)動車輛行駛。如圖2—3所示圖23 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的工作原理四、燃料電池電動汽車的驅(qū)動形式 分句燃料氫的儲存方式的不同可以把燃料電池汽車分為壓縮氫燃料電池汽車、液氫燃料電池汽車和合金吸附氫燃料電池汽車三種。 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車。 是根據(jù)汽車是否帶有儲能設(shè)備(如蓄電池、飛輪等)分類,據(jù)此可把燃料電池汽車分為純?nèi)剂想姵仄嚭突旌希◤?fù)合)式燃料電池汽車。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、電動機或發(fā)電機及驅(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)。 燃料電池電動汽車的外形和內(nèi)部空間與普通內(nèi)燃機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)燃機轎車的外形無任何區(qū)別。,便于布置第二節(jié) 燃料電池電動汽車一、燃料電池電動汽車的構(gòu)成 (4)輪轂電動機分散驅(qū)動系統(tǒng) (3)電動機—驅(qū)動橋整體式驅(qū)動系統(tǒng) (2)電動機—驅(qū)動橋組合式驅(qū)動系統(tǒng) EV的驅(qū)動系統(tǒng)總布置形式有以下幾種,其特征如表21 所示:(1)傳統(tǒng)驅(qū)動模式 EV驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電動機和驅(qū)動操縱系統(tǒng)共同組成,隨著EV結(jié)構(gòu)形式不同,采用了不同驅(qū)動系統(tǒng)。 驅(qū)動電機是EV的動力裝置,這也是EV與內(nèi)燃機汽車的根本區(qū)別之處。電池管理系統(tǒng) 熱管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng) 線路管理系統(tǒng) 電池組組合方式 電池組分組和支架布置 通風(fēng)管道系統(tǒng)和風(fēng)扇 溫度管理ECU及溫度傳感器熱能的管理和應(yīng)用 電池組電壓測試 電池組電流測試 電池組和單元電池的溫度測試SOC計算及顯示技術(shù) 電池組剩余電量顯示 車輛在線可行駛里程顯示自動診斷系統(tǒng)和報警系統(tǒng)安全防護系統(tǒng) 動力電池組分組及連接 動力電線束 手動或自動斷電器 傳感器的類型 傳感器的電線束 圖22 電池組管理系統(tǒng)組成三、驅(qū)動電機和驅(qū)動系統(tǒng) 動力電池組管理系統(tǒng)要承擔動力電池組的全面管理,一方面保證動力電池組的正常運作,顯示動力電池組的動態(tài)響應(yīng)并及時報警,使駕駛員隨時都能掌握動力電池組的情況。動力電池組管理系統(tǒng)的功能和作用 EV上動力電池組是它的主要電源,EV全靠動力電池組提供電源。(1)、電池組管理系統(tǒng)組成 動力電池組的管理系統(tǒng)包括對動力電池組的充電和放電時的電流、電壓、放電深度、再生制動反饋的電流、電池的自放電率、電池的溫度等進行控制。電池組的管理系統(tǒng)為了便于向一些低壓用電設(shè)備供電,動力電池組還有DC/DC轉(zhuǎn)換器。燃料電池直接將燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能,能量轉(zhuǎn)換率高,比能量和比功率高,并且燃料電池能量裝化過程可以連續(xù)進行,反應(yīng)過程能夠有效地控制,是較理想的電動汽車電池,一些關(guān)鍵技術(shù)正在不斷地突破,并且在使用上能夠取得了良好的效果。但是二代電池中的活性物質(zhì)在使用一定期限后,會老化變質(zhì)以至于賞識充電和放電的功能而報廢,從而增加了EV的成本。 第二代的高能電池有鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋅空電池和鋁空氣電池等。 第一代的EV電池都是鉛酸蓄電池。二、EV的基本組成部分車載電源(1)、車載電源的發(fā)展EV是一種最好的“零污染”或“超低污染”的車輛。 采用電能作為能源的電動車輛,已有100多年的歷史,現(xiàn)在已具有多種多樣的電動車輛。 電動汽車類型純電動汽車車混合動力汽車燃料電池汽車鉛酸蓄電池 鈉硫電池 鎳鋅電池 空氣
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