【正文】 模式； 4 布置方式可以實現(xiàn)4輪驅(qū)動模式 。單憑外形是無法區(qū)分燃料電池汽車與普通內(nèi)燃機汽車的。燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)主要由動力控制單元、電動機、電池組、燃料箱、儲能裝置及燃料加入口等組成。 燃料電池電動汽車的種類 雖然燃料電池汽車的歷史并不長，但由于燃料電池汽車具有突出的環(huán)保、節(jié)能優(yōu)勢，各種各樣結(jié)構(gòu)的燃料電池汽車不斷問世。 1） 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。 3） 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。 如圖 33所示 圖 33 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的工作原理 燃料電池電動汽車的驅(qū)動形式 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。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。 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)。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 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。 1） 發(fā)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。 2） 電動機。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。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。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。發(fā)動機帶動 發(fā)電機發(fā)電，其電能通過電動機控制器直接輸送到電動機，由電動機產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動汽車。電池通過控制器串接在發(fā)電機和電動機之間，其功能相當(dāng)于發(fā)電機與電動機之間的 “ 水庫 ” ，起功率平衡作用，即：當(dāng)發(fā)電機的發(fā)電功率大于電動機所需的功率時，如汽車減速滑行、低速行駛或短時停車時，長江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 控制器控制發(fā)電機向電池充電；而當(dāng)發(fā)電機發(fā)出的功率低于電動機所需的功率時，如汽車起步、加速、高速行駛、爬坡時，就由電池向電動機提 供 不足部分的電能。當(dāng)汽車運行工況變化，電動機所需的驅(qū)動功率與發(fā)動機輸出功率不一致時，由控制器控制發(fā)電機向電池充電或使電池向電動機放電，電池充電和放電電流的大小則由控制器根據(jù)電動機驅(qū)動功率的變化情況進行控制。而在汽車高速行駛時，由于其電傳動效率低抵消了發(fā)動機油耗低的優(yōu)點，因此，串聯(lián)式混合動力電動汽車更適合于在市內(nèi)的低速運行工況。 并聯(lián)式混合動力電動汽車 并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖 35。 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。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(dāng)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。當(dāng)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。 并聯(lián)式混合動力電動汽車也 可實現(xiàn)零排放控制。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。發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅(qū)動橋，另一部分則驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。 圖 36 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)示意圖 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略是：在汽 車低速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯(lián)工作方式為主。 與并聯(lián)式相比，混聯(lián)式的動力復(fù)合形式更復(fù)雜，因此對動力復(fù)合裝置的要求更高。 4 電動汽車動力蓄電池及儲能裝置 電池的分類及有 關(guān)術(shù)語 電池的分類 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。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?；瘜W(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。 長江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 41 化學(xué)電池的分類 化學(xué)電池常見的分類方法有三種： 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。 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。 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。 電池極端：電池連接外電路的部件。 放電率：放電率指放電是的速率，通常用 “ 時率 ” 和 “ 倍率 ” 表示。 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。 恒流充電：充電時保持充電電流不變的一種沖電方法。 鉛 蓄電池 鉛酸蓄電池的分類和特點 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。動力鉛酸蓄電池有以下幾個特點。 2） 比功率和功率密度大，內(nèi)阻小，長時間可輸出大電流。 4） 循環(huán)次數(shù)多，壽命長。 鉛酸蓄電池的工作原理 鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下： 正極： PbO2 + 2e + HSO4 + 3H+ == PbSO4 + 2H2O 負極： Pb + HSO4 == PbSO4 + H+ + 2e 總反應(yīng)： PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 從以上的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng)，生成硫酸鉛，在電化學(xué)上把這種反應(yīng)叫做 “ 雙硫酸鹽化反應(yīng) ” 。在蓄電池充電過程中，正、負極疏松細密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會重新變成二氧化鉛和金屬鉛，長江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。 燃料 電池 燃料電池的分類和特點 圖42 燃料電池的分類 燃料電池按電解質(zhì)劃分已有 6個種類得到了發(fā)展，即堿性燃料電池、磷酸鹽型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池、固體氧化物型燃料電池、固體聚合物燃料電池又稱為質(zhì)子交換膜燃料電池、及生物燃料電池。工作溫度從室溫到 373K(100℃ )的為常溫燃料電池；工作溫度在 373K(100℃ )～573K(300℃ )之間的為中溫燃料電池；工作溫度在 873K(600℃ )以上的為 高溫燃料電池，損失?？偟膩碚f，燃料電池具有以下特點： 1） 能量轉(zhuǎn)化效率高 他直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。 2） 有害氣體ＳＯ x、ＮＯ x及噪音排放都很低 ＣＯ 2排放因能量轉(zhuǎn)換效率高而大幅度降低，五機械振動。燃料電池?zé)o論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨立電站都非常合適 5）負荷響應(yīng)快，運行質(zhì)量高 燃料電池在數(shù)秒鐘內(nèi)就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負荷可以很近，從而改善了地區(qū)頻率偏移和電壓波動，降低了現(xiàn)有變電設(shè)備和電流載波容量，減少了輸變線路投資和線路目前。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質(zhì)板所組成。工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣）。氫離子進入電 解液中，而電子則沿外部電路移向正極。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部 輸電，所以也可稱它為一種 發(fā)電機 。電動機驅(qū)動系統(tǒng)的組成各式各樣，一般由電氣和機械兩大部分組成。電動機與車輪通過機械傳動裝置連在一起，也可以直接裝在車輪上，用電動機直接驅(qū)動。 ⒉ 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的種類 電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)雖然有著多種多樣的組合形式，但每個電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)都具有自身的結(jié)構(gòu)特點，據(jù)此可以把電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)分為不同的類型。根據(jù)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)組成的特點，其基本布置方式可以分為機械驅(qū)動系統(tǒng)、半機械驅(qū)動系統(tǒng)和純電氣驅(qū)動系統(tǒng)等。 電動汽車對驅(qū)動電動機性能的基本要求 電動汽車由電動機驅(qū)動，電動機是電動汽車的關(guān)鍵部分。 電動汽車對電動機的基本要求 ： 電動汽車的運行，與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，非常復(fù)雜。 2） 電動汽車用電動機應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。 3） 電動汽車用電動機應(yīng)能夠在汽車減速時實現(xiàn)再生制動， 將能量回收并反饋回蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率，這在內(nèi)燃機汽車上是不能實現(xiàn)的。 另外還要求電動汽車用電動機可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結(jié)構(gòu)簡單適應(yīng)大批量生產(chǎn)，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等 電動汽車驅(qū)動電動機的分類 電 動機可分為交流電動機、直流電動機、交 /直流點動機、控制電動機、開關(guān)、磁阻電動機及信號電動機等多種。目前在電動汽車上已應(yīng)用的和應(yīng)用前景的有直流電動機、交流感應(yīng)電動機、永磁無刷電動機、開關(guān)磁阻電動機等。定子由主磁極、換向極、電刷裝置和機座組成。換向極也由鐵芯及套在上面的線圈組成，其作用是產(chǎn)生附加磁場。機座除作電動機的機械支架外，還作為各磁極間磁的通路。轉(zhuǎn) 子鐵芯用來安裝轉(zhuǎn)子繞組，并作為電動機磁路的一部分。換向器由換向片組成，換向片按一定規(guī)律與轉(zhuǎn)子繞組的繞組元件連接。在磁極的中間，裝有一個可以轉(zhuǎn)動的線圈，它的首末兩端分別接到兩片圓弧形的換向片（銅片）上，兩個換向片之間、換向片與轉(zhuǎn)軸（與線圈一起旋轉(zhuǎn)）之間均相互絕緣，為了把電樞繞組和外電路接通，在換向器上安置了兩個固定不動的電刷。由左手定則可知，通電線圈在磁場中受到逆時針方向的力矩作用。這就是直流電動機的各種原理。工作特性是指電動機在額定電壓、額定勵磁電流不變的情況下，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)距和輸出功率之間的關(guān)系。近年來，由于變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，在中小功率的電動機調(diào)速 領(lǐng)域中，交流電動機正逐步取代直流電動機。 其他電動機 三相異步感應(yīng)電動機 的 結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都是由定子和轉(zhuǎn)子這倆大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。 在交流異步電動機 中，定子繞組流過依次相差 120度相位角的三相交流電時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 永 磁電動機 人們用稀土等永磁材料來替代傳統(tǒng)電機的電磁場裝置制成的電動機即為永磁電動機。 根據(jù)輸入電動機接線端的電流種類把永磁電動機分為永磁交流電動機和永磁支流電動機。稀土永磁材料的磁性能優(yōu)異，它經(jīng)過充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場，而且結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、重量輕。 硬件系統(tǒng)主要由各種傳感器、 ECU、執(zhí)行元件等組成。電動汽車能源 管理系統(tǒng)的作用就是在滿足汽車基本技術(shù)性能和成本要求的前提下，使各部件的特性和汽車運行工況達到最佳配置，實現(xiàn)能量在能源轉(zhuǎn)換裝置之間的動力流線最優(yōu)化 ，整車能源的利用率最大化。 為了是電動車有良好的機械性能、點驅(qū)動性能及合理的能量分配等，能量管理系統(tǒng)必須對能量系統(tǒng)的工作進行有效的監(jiān)測和控制，以便最大限度的節(jié)約能量。 1） 定流充電 定流充電是指充電電流保持不變的充電方法。其不足是在充電過程中，需根據(jù)逐漸升高的蓄電池電動勢調(diào)節(jié)充電電壓，已保持充電電 流不變。 恒流充電是一種標準充電方法，有如下四種充電方法： a、涓流充電，即維持電池的滿充電狀態(tài)，恰好能抵消電池自放電的一種充電方法。 c、標準充電，即采用標準速率充電、充電時間為 14h。 2） 定壓充電 定壓充電是指充電過程中保 持充電電壓不邊的充電方法。缺點是不容易將蓄電池完全充足，充電初期大電流充電對極板會有不利的影響。 電池輸出控制器 能源管理系統(tǒng)狀態(tài)顯示 電機發(fā)電機系統(tǒng)控制 長江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 充電器 的種類 充電器可以分為直接充電器和帶過壓、欠壓保護電路及電池反接保護電路等功能的自動（智能）沖電器兩大類。 根據(jù)充電器是裝在車內(nèi)還是車外，充電器可分為車載和非車哉兩種。 電動汽車制動能量回饋系統(tǒng) 制動能量回饋系統(tǒng)的組成 電動機在切斷電源之后，不可能立即完全停止旋轉(zhuǎn)，總是在其本身及所帶負載的慣性作用下旋轉(zhuǎn)一段時間之后才停止。 電動機制動的方法可以分為機械制動和電氣制動兩大類。電動汽車的制動方式應(yīng)該考慮機械制動和電氣制動兩種類型的結(jié)合，盡可能多的用回饋發(fā)電方式取代機械制動。 電動汽車制動能量回 （收） 饋系統(tǒng) 在保證安全的前提下，將減速制動時車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，并儲存于儲能器的系統(tǒng)叫做制動能量回收系統(tǒng)。 制動能量回收 — 液壓制動一般應(yīng)滿足四方面的要求：第