【正文】 電過(guò)程中，需根據(jù)逐漸升高的蓄電池電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)充電電壓， 而且 充電時(shí)間也比較長(zhǎng)。 定流充電是指充電電流保持不變的充電方法。其能量傳遞路線有四條 :一是由發(fā)電裝置到車輪的動(dòng)力傳遞路線，二是由蓄電池到車輪，三是由發(fā)電裝置到能量?jī)?chǔ)存裝置，四是由車輪到能量?jī)?chǔ)存 裝置 (能量回收 )的能量流動(dòng)路線?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的能源管理系統(tǒng)屬于車輛控制系統(tǒng)的一部分，應(yīng)在車輛控制系統(tǒng)選定的工作模式下，對(duì)能量流的分配進(jìn)行優(yōu)化和最佳控制。 由燃料電池或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與儲(chǔ)能裝置組成的混合動(dòng)力汽車，其能量傳遞路線有四條。 置 蓄電池電動(dòng)汽車的能源轉(zhuǎn)換裝置僅由電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、功率變換模塊及動(dòng)力傳遞裝置等組成，能源傳遞路線主要有由蓄電池到車輪 (行駛 )和由車輪到蓄電池 (能量回收 )兩條，其任務(wù)是在滿足汽車動(dòng)力性需求的前提下，使蓄電池儲(chǔ)存的能量得到最有效的利用，并能使汽車的減速和制動(dòng)能量得到最大限度的回收，使汽車的能量效率最大。電動(dòng)汽車電池?cái)y帶的能量是有限的，為了增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行全面的、有效的管理是十分必要的。實(shí)現(xiàn)電池能量的優(yōu)化管理與控制。 蓄電池純電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)由電池輸入控制器、車輛運(yùn)行狀 態(tài)參數(shù)、車輛操縱狀態(tài)、能源管理系統(tǒng) ECU、電池輸出控制器、電機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制等組成。 第 10 頁(yè) 第 4 章 電動(dòng)汽車的能源管理與動(dòng)力供給及工藝分析 電動(dòng)汽車的能源管理系統(tǒng) 電動(dòng)汽車管理系統(tǒng)是對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換裝置的工作能量進(jìn)行協(xié)調(diào)、分配和控制的軟、硬件系統(tǒng)。電池電量低于 60％時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng)；當(dāng)車輛能量需求較大時(shí)，輔助系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池 組進(jìn)行充電。與串聯(lián)式相比，它增加了機(jī)械動(dòng)力的傳遞路線；與并聯(lián)式相比，它增加了電能的傳輸路線 以串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為例，介紹一下混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通常通過(guò)不同的離 第 9 頁(yè) 合器來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)三種工作模式。 混合動(dòng)力汽 車 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能首先通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分用來(lái)給蓄電池充電，另一部分經(jīng)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪，它需要三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。但總的來(lái)說(shuō)，這類化學(xué)反應(yīng)除了電能就只產(chǎn)生水 單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以滿足車輛必須的動(dòng)力。 圖 31 電動(dòng)汽車工作原理 燃料電池汽車 燃料電池汽車是將作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生出電能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車。在電動(dòng)汽車上，一般還有電磁制動(dòng)裝置，它可以利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā) 第 8 頁(yè) 電運(yùn)行，使減速制動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成對(duì)蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向裝置有機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓轉(zhuǎn)向和液壓助力轉(zhuǎn)向等類型。 6．轉(zhuǎn)向裝置 轉(zhuǎn)向裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的，由轉(zhuǎn)向機(jī)、方向盤、 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成。 行駛裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩通過(guò)車輪變成對(duì)地面的作 用力，驅(qū)動(dòng)車輪行走。 電動(dòng)機(jī)調(diào) 速控制裝置是為電動(dòng)汽車的變速和方向變換等設(shè)置的，其作用是控制電動(dòng)機(jī)的電壓或電流，完成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。電池的主要性能指標(biāo)是比能量 (E)、能量密度(Ed)、比功率 (P)、循環(huán)壽命 (L)和成本 (C)等。目前電動(dòng)汽車上廣泛采用直流串激電動(dòng)機(jī)，但直流電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工 作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必逐漸被直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。 第 7 頁(yè) 第 3 章 電動(dòng)汽 車的構(gòu)造與原理及工藝流程 蓄電池電動(dòng)汽車 蓄電池電動(dòng)汽車又稱純電動(dòng)汽車，主要結(jié)構(gòu)有電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。 由于科技的發(fā)展各種能源的汽車相繼而出，風(fēng)力汽車、氫氣汽車、空氣動(dòng)力汽車，甚至是核能汽車。太陽(yáng)能是取之不盡、價(jià)格低廉、零污染的理想能源，缺點(diǎn)是要依賴天氣，且能源轉(zhuǎn)換效率低，造價(jià)高。甲醇汽車有奧托型和迪塞爾型兩種，奧托型技術(shù)成熟，排放氣 體和汽油機(jī)相當(dāng)，迪塞爾型和柴油機(jī)相比 NOx排放少，黑煙小，但冷車起動(dòng)性能差，可以添加甲醛予以改善。原料及其豐富，生產(chǎn)工藝成熟。現(xiàn)在主要用于改裝車燃?xì)馄?。目前常用的燃?xì)馄囉袎嚎s天然氣汽車和液化石油氣汽車，它們分別壓縮天然氣和液化石油氣為燃料?；?合動(dòng)力汽車有串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式等多種。 使用兩種以上的動(dòng)力源，能按照不同的道路交通條件，進(jìn)行動(dòng)力組合或轉(zhuǎn)換，達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保的目的。 第 6 頁(yè) 燃料電池是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝拾l(fā)電裝置。 蓄電池電動(dòng)汽車 指利用蓄電池作為動(dòng)力，用 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。與傳統(tǒng)的燃油動(dòng)力汽車相比較，電動(dòng)汽車具有能源利用廣泛；能源利用率高；不會(huì)產(chǎn)生有害氣體排放；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便等特點(diǎn)。目前，我國(guó)一汽大眾已經(jīng)開發(fā)出捷達(dá)、寶來(lái)柴油轎車，并已在國(guó)內(nèi)部分城市上市。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、經(jīng)濟(jì)性能好，并且 在節(jié)能與二氧化碳排放方面有顯著優(yōu)勢(shì)，這是汽油機(jī)等熱力發(fā)動(dòng)機(jī)都無(wú)法取代的。同時(shí)在相同功率的情況下，柴油機(jī)的扭矩大，最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速低，適合于載貨汽車的使用。最大的不同是，柴油機(jī)沒(méi)有點(diǎn)火系，因?yàn)椴裼蜋C(jī)氣缸中的混合氣是壓燃的。第 5 頁(yè) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程、總體結(jié)構(gòu)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有許多相同的地方，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷四個(gè)行程。 4)排氣行程 做功行程結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體將活塞推至下止點(diǎn)，氣缸內(nèi)的混合氣也因燃燒變?yōu)閺U氣。隨著活塞的向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，其溫度和壓力升高，直到活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。汽缸內(nèi)容積逐漸增大，形成一定的真空度，塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，整個(gè)氣缸內(nèi)充滿合。 如圖 21 所示。 6)點(diǎn)火系 7)起動(dòng)系 使曲軸旋轉(zhuǎn)完成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程。 4)冷卻系 控制發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。 2)配氣機(jī)構(gòu) 保證氣缸適時(shí)換氣。 (2)總體結(jié)構(gòu) 汽油機(jī)主要由“兩大機(jī)構(gòu)、五大系統(tǒng)”組成。根據(jù)工作循環(huán)與活塞沖程特性劃分，又可分為兩行程與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)。 (1)汽油機(jī)分類 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)供給方式的不同，可分為化油器式及電噴式兩大類。發(fā)動(dòng)機(jī)既適用于動(dòng)力發(fā)生裝置，也可指包括動(dòng)力裝置的整個(gè)機(jī)器（ 如：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)）。 （ Engine）是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括如內(nèi)燃機(jī)（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等）、外燃機(jī)（斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽機(jī)等）、電動(dòng)機(jī)等。汽油機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，造價(jià)低廉， 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。第 3 頁(yè) 第 2 章 現(xiàn)代汽車動(dòng)力來(lái)源 燃油汽車 ，是 以汽油作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。世界各國(guó)相繼成立了電動(dòng)汽車研究會(huì)專門從事電動(dòng)汽車的研究，各大汽車公司也投入巨資研制開發(fā)電動(dòng)汽車，部分電動(dòng)汽車已批量生產(chǎn)。 近些年來(lái)，石油資源的日益匱乏和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們?cè)俅螌⒆⒁饬D(zhuǎn)移到非石油燃料的、零污染的汽車上來(lái)。 英國(guó)人在 1873年制造了第一輛電動(dòng)汽車，比燃油汽車早 12年。這種汽車，外形像一輛三輪 摩托車 ，在車頂上架有一個(gè)裝太陽(yáng)能電池的大棚。巴西是現(xiàn)在世界上使用酒精汽車最多的國(guó)家。目前，日本 豐田 公司在混合動(dòng)力汽車 研究方面居于世界絕對(duì)領(lǐng)先地位。該車有 19個(gè)座位，由美國(guó)比林斯公司制造。為了解決能源短缺和環(huán)境污染等社會(huì)問(wèn)題，人類相繼開發(fā)了，電動(dòng)汽車、燃?xì)馄?、太?yáng)能汽車等新型發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。隨著全球能源消耗的增加，地球上的礦物能源正面臨枯竭。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的數(shù)量逐漸增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境和能源也造成了嚴(yán)重的威脅，人類開始對(duì)新的汽車能源進(jìn)行探索、應(yīng)用。 目前汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)都是四沖程燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，從直列四缸，到直列六缸，從 V型發(fā)動(dòng)機(jī)到 W型發(fā)動(dòng)機(jī)。 1967 年德國(guó)博世公司首次推出由電子計(jì)算機(jī)控制的汽油噴射系統(tǒng)，開創(chuàng)了電控技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的歷史。 1926 年，瑞士人布希提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量來(lái)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，給發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。由于采用了進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率達(dá)到 12%以上，而發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量卻降低了70%。 1860 年，法國(guó)發(fā)明家雷諾爾研制了世界第一臺(tái)二沖程內(nèi)燃機(jī)，用煤氣作為燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)不壓縮混合氣，用電火花點(diǎn)火。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多是熱能動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)稱熱力機(jī)。電動(dòng)汽車剛起步那時(shí)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但隨著大功率半導(dǎo)體技術(shù)，矢量控制的變頻調(diào)速技術(shù)和電機(jī)測(cè)試等技術(shù)的發(fā)展，感應(yīng)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸取代了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在 電池技術(shù)上存在不少技術(shù)瓶頸。而我們通常所說(shuō)的混合動(dòng)力汽車，采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)或汽油機(jī)）和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，也有的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。 新能源汽車的分類很多，但大體上可