（動(dòng)力機(jī)械及工程專業(yè)論文）純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究.pdf

海交逶大學(xué)博l ：學(xué)位論義 純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究 摘要 純電動(dòng)汽車是由蓄電池輸出電能，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單一動(dòng)力源 的汽車。其具有零排放的特點(diǎn)，與燃料電池汽車，混合動(dòng)力汽車相比， 具有許多共同的關(guān)鍵性技術(shù)，整車結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，特別適 用于城市運(yùn)行工況，因而對(duì)純電動(dòng)汽車的研究具有重大意義。 本文圍繞國(guó)家“8 6 3 ”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)“o r 純電動(dòng)轎車 ( 2 0 0 2 a a 5 0 1 7 0 0 ) 項(xiàng)目動(dòng)力總成控制系統(tǒng)開展了深入系統(tǒng)的理論和試 驗(yàn)研究，在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，主要完成了 整車系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)控制、能量回饋控制，高壓電管理 系統(tǒng)的研究，控制程序的編寫，仿真平臺(tái)的建立及實(shí)車道路試驗(yàn)等一 系列的工作。 本文基于整車多節(jié)點(diǎn)控制器的架構(gòu)，采用分層控制的思想，定義 了各個(gè)控制器的功能及交互接口，為各控制器節(jié)點(diǎn)之間設(shè)計(jì)了c a n 通 訊網(wǎng)絡(luò)，搭建了q r e v 的整車平臺(tái)。圍繞延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程這一 核心問題，研究了動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，提出了整車經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與動(dòng) 力運(yùn)行模式，將整車運(yùn)行劃分為起步、驅(qū)動(dòng)、失效、空轉(zhuǎn)及能量回饋 等五種狀態(tài)并研究了相應(yīng)的控制策略。深入分析了電動(dòng)汽車能量回饋 的原理，提出了滑行能量回饋模式及制動(dòng)能量回饋模式，并提出一種 基于常規(guī)汽車制動(dòng)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車能量回饋控制系統(tǒng)，研究了整車與 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交互策略，運(yùn)用無刷直流電機(jī)扭矩閉環(huán)的p i 調(diào)節(jié)器及半橋 調(diào)制實(shí)現(xiàn)了能量回饋，為電動(dòng)汽車的能量回饋提供了易于實(shí)現(xiàn)的工程 解決方案。開發(fā)了電動(dòng)汽車高壓電管理系統(tǒng)a d m ( a u t od i s c o n n e c t m o d u l e ) ，可監(jiān)測(cè)高壓電路的絕緣、預(yù)充電、接地及高壓互鎖等八種高 壓電路狀態(tài)，并于高壓電試驗(yàn)臺(tái)證明了a d m 高壓接觸器動(dòng)態(tài)響應(yīng)良 好，在1 3 5 m s 內(nèi)完成高壓接觸器穩(wěn)定閉合接通過程，可于1 3 m s 內(nèi)迅 速斷開接觸器，比g b t1 8 3 8 4 1 - - 2 0 0 1 中2 0 m s 切斷高壓的響應(yīng)速度 要求提高3 5 ，完全滿足國(guó)標(biāo)及s a e 的安全性能指標(biāo)。為調(diào)試動(dòng)力總 j ：海交通人學(xué)博j j 學(xué)位論文 成控制器，基于m c 6 8 3 7 6 開發(fā)了動(dòng)力總成控制器的硬件在環(huán)仿真系 統(tǒng)，于上位p c 機(jī)里建立了整車模型，電機(jī)模型及蓄電池模型，采用了 l a b v i e w 圖形語言及c 語言，多線程的編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)。1 r 內(nèi)嵌模型與 圖形監(jiān)測(cè)界而的調(diào)用，保證了上位機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)響應(yīng)。 所研究的成果運(yùn)用于國(guó)家“8 6 3 計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)“q r 純電 動(dòng)轎車 ( 2 0 0 2 a a 5 0 1 7 0 0 ) 上，并于專用試車場(chǎng)進(jìn)行了道路試驗(yàn)，整 車性能良好，0 - - 5 0 k m 加速為8 4 s ，采用制動(dòng)回饋技術(shù)后，能量叫饋 率達(dá)9 ，車輛續(xù)駛里程達(dá)3 0 0 多公里，超出國(guó)家科技部要求5 0 ， 整車性能通過了第三方檢洲0 機(jī)構(gòu)北方車輛所的檢驗(yàn)，圓滿通過國(guó)家科 技部驗(yàn)收。 關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車，驅(qū)動(dòng)控制，能量回饋，高壓電管理，硬件在環(huán) 第頁(yè) ， l 海交通大學(xué)溥 ：學(xué)鏈論文a 轉(zhuǎn)sl r a c 下 s t u d yo np o w e r t r a l nc o n t r o ls y s t e mo f p u r ee l e c t r l cv e h l c l e a b s t r a c t p u r ee l e c t r i cv e h i c l eu s e sm o t o ra sd r i v i n gu n i ta n dp o w e rb a t t e r i e sa s s i n g l ee n e r g ys o u r c e s ，w h i c hc a nr e a l i z ez e r oe m i s s i o n s 。c o m p a r i n gw i t h f u e l c e l lv e h i c l ea n dh y b r i dv e h i c l e i th a st h em o s tc o m m o nk e y t e c h n o l o g i e s ，s i m p l e rs t r u c t u r ea n dl o w e rc o s t i ti sm u c hb e t t e rf o rc i t y c y c l er u n n i n g t h e r e f o r e i ti s v e r yi m p o r t a n t t od or e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tf o rp u r ee v b a s e do nt h en a t i o n a l h i g ht e c h n o l o g yr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t p r o g r a m 8 6 3 ，n o 2 0 0 2 a a 5 0 l7 0 0 t h i sr e s e a r c hf o c u so nt h ep o w e r t r a i n s y s t e mo f q rp u r ee l e c t r i cv e h i c l e ( q r e v ) a n de n g a g ei ns y s t e m i c t h e o r ya n de x p e r i m e n ts t u d y w i t hd e t a i l e di n v e s t i g a t i o no nc u r r e n t d o m e s t i ca n di n t e m a t i o n a le l e c t r i cv e h i c l e ( e v ) s t a t u s 。鏹i sp a p e rs t u d i e s q r e vs y s t e mf u n c t i o nd e s i g n ，p o w e r t r a i n d r i v i n gc o n t r o l ，e n e r g y r e g e n e r a t i o n ( e r ) c o n t r o la n dh i g hv o l t a g ea d m i n i s t r a t i o ns y s t e m t h e c o n t r o lp r o g r a m 。s i m u l a t i o np l a t f o r i l la n dr e a lr o a dt e s tw e r ea l s od e s c r i b e d i nt h i sp a p e r t h e d e l a m i n a t i n g c o n t r o lm o d ew a su s e dt o m a n a g eq r 毯v m u l t i p o i n tc o n t r o l l e ra n dt h em u t u a li n t e r f a c eo fe v e r yc o n t r o lu n i tw e r e s t u d i e d t h ec a nc o m m u n i c a t i o nn e t w o r kw a sd e s i g n e dt om a k et h e v e h i c l ec o n t r o lp l a t f o r m i no r d e rt oe x t e n dp u r ee vr u n n i n gd i s t a n c e 。t h i s t h e s i sf o c u s e do np o w e r t r a i nd r i v i n gc o n t r o l t e c h n o l o g yr e s e a r c h t h e e c o n o m ym o d ea n dp o w e rm o d ew e r ed e s i g n e da n dt h ef e l 雛e dc o n t r o l s t r a t e g yw a ss t u d i e d ，w h i c hc o n t a i n ss t a r t ，d r i v e ，f a i l ，i d i ea n de rm o d e w i t ht h ee n e r g yr e g e n e r a t i o n p r i n c i p l ed e e p l ya n a l y z i n gt h ec r u i s i n g e n e r g ya n db r a k i n ge n e 唱yr e g e n e r a t i o nw a sd e s i g n e d b a s e do nt h e r e g u l a rb r a k i n gs y s t e m ，bm o d ea n dcm o d eo fe rm e t h o dw a sd e v e l o p e d p it o r q u ec l o s e d l o o pc o n t r o lf o rb r u s h l e s sd i r e c tc u r r e n tm o t o r ( b l d c m ) a n dp w mh a l fb r i d g ec o n t r o lm e t h o dw e r ed e s i g n e d w h i c hp r o v i d e sa f e a s i b l em e t h o df o re re n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n 。t h ea u t od i s c o n n e c t 第1 n 頁(yè) i ：海交通人學(xué)博l j 學(xué)位論文a b s t r a c t m o d u l e ( a d m ) w a sd e v e l o p e di nt h i st h e s i s ，w h i c hc a nm o n i t o ri n s u l a t i o n ， p r e c h a r g e ，g r o u n d i n ga n dh i g hv o l t a g ei n t e r - l o c k ，t o t a le i g h tt y p eo fh i g h v o l t a g es t a t u s w i t hh i g hv o l t a g ee x p e r i m e n t ，a d mh a dv e r yg o o d d y n a m i cr e s p o n d i tc a nf i n i s ht h eh i g hv o l t a g ec o n n e c tw i t h i nl3 5 m sa n d d i s c o n n e c ti nl3 m s ，w h i c hw a s35 q u i c k e rt h a ng b tl8 38 4 1 - - 2 0 01 r e q u e s t i t sp e r f o r m a n c ec a nm e e tn a t i o n a la n ds a es a f e t yc r i t e r i a t h e h a r d w a r ei nl o o p ( h i l ) s i m u l a t i o nw a sb u i l tf o rt h ep o w e r t r a i nc o n t r o l m o d u l e ( p t c m ) d e b u g g i n g i nt h i sp a p e r t h ev e h i c l em o d e l ，b l d cm o d e l a n db a t t e r ym o d e lw e r eb u i l ti np c t h el a b v i e wg r a p h i cl a n g u a g e c l a n g u a g ea n dm u l t i t h r e a d i n gp r o g r a m m i n gs k i llw e r eu s e dt om a k et h e m o d e l sa n dg r a p h i cm o n i t o r i n gi n t e r f a c et r a n s f e r r i n g w h i c he n s u r et h e h i ls y s t e mr e a lt i m er e s p o n d t h er e s e a r c hw a sa p p l i e do nn a t i o n a lh i g ht e c h n o l o g yr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tp r o g r a m “8 6 3 q rp u r ee l e c t r i cv e h i c l e ”n o 2 0 0 2 a a 5 0 17 0 0 t h eo r e vh a sg o o dd r i v i n gc a p a b i l i t ya n dc a na c c e l e a t et o5 0 k mw i t h i n 8 4 s t h ee n e r g yf e e d b a c kc a nr e a c h9 w i t he r t e c h n o l o g y t h ev e h i c l e c a nr u nm o r et h a n3 0 0 k m w h i c hi s5 0 h i g h e rt h a nn a t i o n a ls c i e n c ea n d t e c h n o l o g y d e p a r t m e n tr e q u e s t t h e v e h i c l ep e r f o r m a n c em e tt h e i n s p e c t i o no fn o r t h c h i n av e h i c l eq u a l i t yc e r t i f i c a t e dr e s e a r c hi n s t i t u t ea n d n a t i o n a ls c i e n c ea n dt e c h n o l o g yd e p a r t m e n t sv a l i d a t i o n k e yw o r d s ：p u r ee l e c t r i cv e h i c l e ，d r i v i n gc o n t r o l ，e n e r g yr e g e n e r a t i o n ， h i g hv o l t a g ea d m i n i s t r a t i o n h a r d w a r ei nl o o p 第1 v 頁(yè) 上海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工 作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何他個(gè)人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在 文中以明確方式標(biāo)明。本文完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解上海交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意 學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù) 進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名： 日期： _ 年一月一日日期：一年一月一日 ：海交通人學(xué)博i ：學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 選題的背景及意義 第一章緒論弟一早三百了匕 汽車白1 8 8 6 年誕生以來，麻川越米越廣泛，技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家物質(zhì) 生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。但是汽車帶給人們方便、快捷和舒適的現(xiàn)代生活的同時(shí)， 也帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和潛在的能源危機(jī)。特別是近十年，環(huán)境污染和能源危機(jī)已經(jīng) 成為世界各國(guó)面臨的兩人問題。 有關(guān)資料顯示，按目前世界汽乍保有量為6 6 億量，新乍年產(chǎn)量5 1 9 0 萬輛計(jì)算，每年汽 下排向人氣中的有害物質(zhì)高達(dá)7 億多噸。機(jī)動(dòng)幣排放污染已經(jīng)成為中國(guó)污染物的主要來源之 - 1 】。以上海市為例，環(huán)保部門的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，目前機(jī)動(dòng)車尾氣污染已成為上海人氣污染 的土要來源，廢氣污染物中，c o 、h c 和n o x 等分別占中心城區(qū)污染量的8 6 、9 6 和5 6 ， 2 0 多條交通干道離地面l 米左右處行人呼吸帶測(cè)得的c o 、h c 和n o x 濃度超過國(guó)家二級(jí)環(huán) 境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 汽車是能源消耗的人戶，全球每年消耗6 5 0 0 萬桶z i 油，其中汽車消耗約f 一? 卜。德國(guó)石 油行業(yè)協(xié)會(huì)最新一期的公報(bào)顯示，美國(guó)仍為世界上最犬的干i 油消費(fèi)國(guó)，隨后依次為日本、中 國(guó)、德國(guó)和俄羅斯。2 0 0 2 年，全球的彳i 油消費(fèi)總量約為3 5 億噸，五國(guó)的消費(fèi)量分別為8 8 8 、 2 4 9 、2 4 8 、1 2 7 、1 2 7 億噸，lo i 全球7 i 油消費(fèi)量的4 6 。汽車能源消耗約f ! l 。各種運(yùn)輸方式能 源消耗的7 0 8 0 ，? t d 油消耗越的4 0 7 0 。隨著全球汽下銷量和保有量的增加，在 全球石油儲(chǔ)藏量急劇下降的背景卜- ，能源危機(jī)成為各國(guó)政府、汽車生產(chǎn)廠商的頭等難題。 我國(guó)運(yùn)輸業(yè)的能源消費(fèi)主要以石油為主，圖1 1 是運(yùn)輸業(yè)的能源消費(fèi)構(gòu)成。隨著國(guó)內(nèi)汽 車需求量的增大，石油短缺造成的供給不足，將會(huì)進(jìn)一步惡化。圖l 一2 ，圖l 一3 為國(guó)務(wù)院 發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部對(duì)1 9 9 0 年到2 0 2 0 年我國(guó)汽車及石油需求總量的調(diào)查與預(yù)測(cè)結(jié) 果1 2 j ，可見在今后的5 一1 5 年期間，中國(guó)的汽車保有量將大量增加，中國(guó)正步入移動(dòng)社會(huì)，但 伴之而來的是能源需求的強(qiáng)烈增長(zhǎng)。圖1 3 展示了石油需求情況，隨著轎車的增加，中國(guó)面 f 隘著嚴(yán)重的原油進(jìn)口依賴，以每桶原油5 0 美元為例，1 噸原油為4 0 0 美元，一年原油進(jìn)口費(fèi) 用將達(dá)到1 4 4 0 億美元，石油短缺成為人問題。 隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益加重，世界各國(guó)政府都在探索新途徑：一方面控制汽車 污染物的排放和降低油耗，世界各人汽車公司均積極研發(fā)和應(yīng)用排放新技術(shù)，如三元催化器、 廢氣再循環(huán)、柴油機(jī)廢氣煙霧微粒過濾裝置等；另一方面推進(jìn)各種汽乖清沾技術(shù)的開發(fā)和應(yīng) 用，各種超低排放汽車不斷面世，如電動(dòng)汽車、清沽燃料汽車等。電動(dòng)汽1 i 由于具有低排放 甚至零排放、能緩解能源危機(jī)和低噪音的特點(diǎn)，成為當(dāng)今汽車研究、開發(fā)和推j “應(yīng)川的熱點(diǎn) 之一。 圖1 1 運(yùn)輸業(yè)的能源消費(fèi)構(gòu)成 f i g 1 - 1t h ee n e r g yc o n s u m p t i o np e r c e n t a g eo fc a r r y i n gt r a d e 第1 頁(yè) l ：海交通人學(xué)博一l j 學(xué)位論義 第一章緒論 1 5 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 同汽車保有量( 百力臺(tái)) 圖1 2 中國(guó)汽車保有量分析 f i g 1 2c h i n aa u t o m o b i l em a r k e tv o l u m ea n a l y s i s 總的彳i 油需求( 百力| 噸) _ 墨i 圖1 - 3 中國(guó)石油消費(fèi)需求 f i g 1 - 3c h i n ap e t r o l e u mc o n s u m p t i o na n a l y s i s 1 2 電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù) 1 2 1 電動(dòng)汽車的種類 目前研究中的電動(dòng)汽車包括燃料電池汽車( f u e lc e l le l e c t r i cv e h i c l e ) ，混合動(dòng)力汽車 ( h y b r i de l e c t r i cv e h i c l e ) ，和純電動(dòng)汽車( p u r ee l e c t r i cv e h i c l e ) 。 ( 1 ) 燃料電池汽車( f c e v ) 燃料電池是把燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，它從外表上看有止負(fù)極 和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。燃料電池也有多種 類氆，經(jīng)過多年的探索，最適用于汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池1 3 j 。它的t 作原理是：將氫 氣送到負(fù)極，經(jīng)過催化劑( 鉑) 的作用，氫原子中兩個(gè)電子被分離出來，這兩個(gè)電子在正極 的吸引下，經(jīng)外部電路產(chǎn)生電流，失去電子的氫離子( 質(zhì)子) 可穿過質(zhì)子交換膜( 即同體電 解質(zhì)) ，在止極與氧原子和電子重新結(jié)合為水。由丁氧可以從空氣中獲得，只要不斷給負(fù)極供 應(yīng)氫，并及時(shí)把水( 蒸汽) 帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是：1 ) “油箱到車輪”的能量轉(zhuǎn)化效率高，高達(dá)6 0 8 0 ，為內(nèi)燃機(jī)的2 3 倍。2 ) 不污染環(huán)境。燃料電 池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水。3 ) 不需要對(duì)其進(jìn)行外部充電。4 ) 燃料電池本身_ _ 作沒有噪聲，沒有運(yùn)動(dòng)性，沒有振動(dòng)，其電極僅作為化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所和導(dǎo)電的通道，本身不 參與化學(xué)反應(yīng)，沒有損耗，壽命長(zhǎng)。 第2 頁(yè) 搦豳圈|i搦圈齜雷秈踮圈| i伯。粼。_ 蜥二蚴三麟三 的 o 一日二盥二| | 墨 卜f 卜 一曩曩1 斗i ! l 一求生 一 _ i 。一 一總?cè)σ蝗匾籰-，1一一；踹|1 一 ：海交通人學(xué)禱l ：學(xué)位論文 第一章緒論 盡管燃樹電池汽車具有 疑多優(yōu)點(diǎn)，可以根本上躬決石油短缺的矛盾，是本來電動(dòng)汽車發(fā) 展的方向，但燃料電池的技術(shù)是目前燃料比池汽車產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，要實(shí)現(xiàn)低成本的人批量投 入生產(chǎn)還需要很沃的一段時(shí)閣，至今仍面臨著許多挑戰(zhàn)： 氫的使川：氧的存儲(chǔ)問題，無論是氣態(tài)還是低溫液態(tài)的存儲(chǔ)； 氧的“涵并劍油箱”瓣效率 愛低； 車載制氧1 卜常復(fù)石 ，至今成本很高。據(jù)相火報(bào)道預(yù)測(cè)，由丁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需人量投入及乍 磚j 燃謄季電泛技術(shù)的戳制，燃料電池汽車在泰來韻1 5 年內(nèi)仍罐以形成主滾。 ( 2 ) 混合動(dòng)力汽t - ( h e v ) 混合動(dòng)力汽市( h e v ) 主要是指內(nèi)燃褫( 包括汽油視與柴涵楓) 與動(dòng)力蓄電池或超級(jí)電 容組成的多能源動(dòng)力汽市。h e v 的土耍特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，再由蓄電池 帶動(dòng)電動(dòng)搬，發(fā)電機(jī)通過變頻器也可直接帶動(dòng)電動(dòng)橇。這樣，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)可根據(jù)不同行 駛i ：況或單獨(dú)或同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽幣?，F(xiàn)有的h e v 裝置按照能量合成形式可分為：串聯(lián)式、并聯(lián)式 摹l 混駁式三種。1 4 1 串聯(lián)式是指汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組給蓄電池充電，蓄電池褥向電動(dòng)機(jī)供電，由 電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車。當(dāng)發(fā)電桃發(fā)出的功率小予汽乍需求時(shí)( 熟窟動(dòng)、加速、爬坡) ，電池組 向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率火丁汽車需求時(shí)( 如低速、滑行、怠速) ，則向電池 組充電。 并聯(lián)式是指發(fā)動(dòng)機(jī)除帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組外，還可以單獨(dú)或與電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車。同時(shí)，電 動(dòng)瓿也可以攀獨(dú)戲與發(fā)動(dòng)機(jī)共翔驅(qū)動(dòng)汽車。這樣，就可以將發(fā)動(dòng)楓單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)楓單獨(dú)驅(qū) 動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)三種方式有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式的最佳組合。 混聯(lián)式羨員并聯(lián)式拳l 串聯(lián)式系統(tǒng)的特點(diǎn)，在該系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)謄昱既可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽 乍，也可同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽午。其動(dòng)力分配裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn) 生的電能一部分瑚+ ，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，剩余部分變?yōu)槲×麟娊o電池充電。 豐田汽車公司是目前走住h e v 最前沿的汽車公司，也是世界上最早開始進(jìn)行h e v 研究的 汽車公司之一。甲 在1 9 9 7 q ：，豐匿就在世界上第一個(gè)推滋了名為p r i u s ( 普瑞斯，意為“先驅(qū)”) 的h e v ，引起全球矚目，該車采用的就是混聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。其上的發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)即可獨(dú)立驅(qū) 動(dòng)汽誓，又可闋時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車。動(dòng)力分配裝置刪于將發(fā)動(dòng)砉嚏煦動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸和發(fā)電桃，發(fā)電枕 產(chǎn)生的電能一部分用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，另一部分則變?yōu)橹绷麟娊o電池充電。其動(dòng)力流樣如圖1 4 所示。 搬援施 日電能 圖1 4p r i u s 動(dòng)力流程 f i g 。1 - 4t h ep o w e rf l o wo fp r i u s 表1 1 總結(jié)了三種混合動(dòng)力各自的特點(diǎn)，混合動(dòng)力汽車是汽車走向燃料電池汽車之前最 具有實(shí)用價(jià)值且已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的電動(dòng)汽車。 第3 頁(yè) 。卜海交通人學(xué)游i j 學(xué)位論文第一章緒論 表i 1 三種混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)性能比較 項(xiàng)控制系統(tǒng)電池能醚傳遞內(nèi)燃桃i ：環(huán)境污染其他 目效率作效率 擊 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)電池要?jiǎng)恿鬟f總住最佳發(fā)動(dòng)機(jī)可每一動(dòng)力裝置 聯(lián)比較簡(jiǎn)尊，控求較蕊，容過程，存在l ：況。fl ：獨(dú)立丁+ l ： 的功率均等j ： 式制方法簡(jiǎn)便，麓人，增加機(jī)械能一作，具有較況運(yùn)行，汽車要求的總 可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)了電池承l(wèi)電熊一機(jī)高的燃油污染小功率，沒備規(guī) 行獨(dú)立控制，汽車重量械能的轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性模較龐人，增 使其穩(wěn)定于離以及制造換過糕，降加了1 i 輛的成 效區(qū)域低排放成本低了能量本及機(jī)構(gòu)布置 區(qū)1 ：作，只要利州率。的難度 根據(jù)蓄電池充 電狀態(tài)決定其 運(yùn)行或停f 并動(dòng)力控制系統(tǒng)總?cè)葩伪葎?dòng)力直接主要?jiǎng)恿Πl(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)可做 聯(lián)及機(jī)械切換系審聯(lián)式小，傳到驅(qū)動(dòng)還是來源驅(qū)動(dòng)輪之發(fā)電機(jī)運(yùn)行， 式 統(tǒng)相對(duì)較復(fù)對(duì)蓄電池 橋上，中間丁內(nèi)燃帆，間直接連對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及電 雜，疆維持發(fā)的峰值功 環(huán)節(jié)少，比但內(nèi)燃機(jī)接，運(yùn)行機(jī)的功率要求 動(dòng)機(jī)在最佳+ 1 ：率要求較串聯(lián)式有一l 作范圍點(diǎn)受l ：況降低。 作區(qū)域，需要低更高的能大，效率降影響，攤 復(fù)雜的控制系鼙效率低放的優(yōu)化 統(tǒng)和控制策不如串聯(lián) 略。 式，噪音 較大 混 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 對(duì)電池的 較高 發(fā)動(dòng)機(jī)的比并聯(lián)小發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng) 聯(lián)及控制系統(tǒng)最依賴小，甚工作可不機(jī)均可較小， 式為復(fù)雜至可以不受汽車行動(dòng)力系統(tǒng)可根 需要外置駛工況的據(jù)不同，上況選 充電系統(tǒng)影響，優(yōu)化用不同的動(dòng)力 丁最高效驅(qū)動(dòng)方式，充 率區(qū)實(shí)現(xiàn)分利朋兩套動(dòng) 低排放冪l力裝置的饒點(diǎn) 超低油耗 ( 3 ) 縫電動(dòng)汽車( e v l 純電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在各類電動(dòng)汽車中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。純電動(dòng)汽車行駛時(shí)，由蓄 電池輸出電麓，逶過控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)楓運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)飆輸出的扭矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)棗輛行駛， 其動(dòng)力源來自蓄電池。純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容簧受諸多因素限 制，若希望提高一次充電續(xù)駛行程，必須盡可能地采用贏功率密度的動(dòng)力蓄電池，并針對(duì)運(yùn) 行區(qū)域優(yōu)化蓄電池的充放電效率。鑒于純電動(dòng)汽車單一動(dòng)力源的特點(diǎn)，純電動(dòng)汽車車型一般 設(shè)計(jì)為小型車輛，如轎車，m i n ic a l 等，用予城市交通運(yùn)輸?？p黽動(dòng)汽車霹在燃油汽車憋基本 骨架上來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置，為了確保行駛安全性，提高維護(hù)保養(yǎng)性，應(yīng)采用低重心和免維護(hù)一 體型蓄電池，并將其放在車身后部敕車廂地板一f 。為了減輕車絮重量，提高網(wǎng)度，犬?dāng)嗝嬷?車架可設(shè)計(jì)成縱直車架。為了使車廂內(nèi)部具有最大限度的乘員空間，將乘員空間與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 第4 頁(yè) l ：海交通人學(xué)博i ：學(xué)位論文第一章緒論 動(dòng)力源等完全分開，將電動(dòng)機(jī)、高壓電氣系統(tǒng)集中配置在下身前部，突出純電動(dòng)汽車本身特 性的要求p j 。純電動(dòng)汽車雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，續(xù)駛里程受蓄電池容量限制，但其與燃料電池 汽車，混合動(dòng)力汽車相比，具有許多重要的共同技術(shù)特點(diǎn)，如蓄電池技術(shù)、高壓電的管理、 實(shí)時(shí)通訊技術(shù)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)及能量同饋技術(shù)等等，且其可泣刻實(shí)現(xiàn)真止的 零排放水平，整| i 成本較低，特別適川丁- 城市運(yùn)行l(wèi) ：況。山丁這些特點(diǎn)，t h = 界各國(guó)掃：開發(fā)電 動(dòng)汽乍的研究上，往往是燃料電池汽乍，混合動(dòng)力汽午與純i u 動(dòng)汽1 i 并行開發(fā)，各有側(cè)重。 1 2 2 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車的發(fā)展 ( 1 ) 國(guó)外電動(dòng)汽下的研究狀況j 美國(guó)魄研究狀況s 發(fā)霰妖乎i 7 1 1 8 1 ( 9 1 i o a 環(huán)境和能源的壓力迫使美國(guó)投入人量人力物力開發(fā)電動(dòng)汽下。臼1 9 9 3 年啟動(dòng)新一代汽下 合作計(jì)劃( p n g v 計(jì)劃) 以來，美國(guó)能源部對(duì)電動(dòng)汽車和混合驅(qū)動(dòng)汽乍的開發(fā)投入大量資金。 同時(shí)各汽幣廠商也在電動(dòng)汽車的開發(fā)研制中投入人量的人力物力，并且取得了很人的研究成 果。目前有通用公司的e v l 和s 1 0 電動(dòng)汽車，禍特公司的r a n g e r 電動(dòng)輕卡車、t h i n k 城市車， 戴姆勒一克萊斯勒的e p i c 微型貨車等。圖l 一5 為2 0 0 0 年通用e v i 電動(dòng)汽車及其性能參數(shù)；圖1 6 為福特t h ! n k 城市電動(dòng)車及其性能參數(shù)；福特公司的r a n g e r 動(dòng)車最初是在1 9 9 8 年推出 的。這款車的一次充電行駛里程為8 0 k m ，并能在1 2 5 s 內(nèi)加速至8 0 k m h 。t h ! n kn e i g h b o r 是 一款專為規(guī)劃性社區(qū)、封閉式度假區(qū)和綜合商務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)的電動(dòng)車，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的高 爾丈機(jī)動(dòng)：乍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了零排放。兩座型t h ! n kn e i g h b o r 僅重4 4 4 k g ，四座型重5 8 0 k g 。戴姆 勒一克萊斯勒的e p i c 微型貨配備4 5 組s a f t 鋰電池，一次充電行駛最人里程為2 0 0 公里。 車型2 0 0 0 通用e v l _ 。擴(kuò)二鬻籬移，啊 礎(chǔ)蕾邕臻謬_ 蓄電池鎳氫蓄電池組 “：j 瞪j 溢。， 車身總重2 9 0 磅酵 扭矩 15 0 n m 7 0 0 0 r p m 最高車速8 0 m p h鬣齲麓纛灌一 - 一- 滯孵r 最大速度 5 5 9 5 英里或7 5 1 3 0 英里 ：露硪蕊蕊。，： 最火行駛里程 o 6 0 公里加速 9 秒 】翔一圃醚豳孽嘲 充電時(shí)間5 5 6 小時(shí)或6 8 d , b 寸 一蠕磷_ j ：海交通人學(xué)博 ：學(xué)位論文第一章緒論 圖1 - 6 福特t h i n k 城市電動(dòng)車及其性能參數(shù) f i g 1 - 6f o r dt h i n ke vp e r f o r m a n c ep a r a m e t e r 日本的研究狀況s 發(fā)陡水平 日本是電動(dòng)汽車研究水平較高的國(guó)家之一。從1 9 7 0 年開始，t 業(yè)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)承擔(dān)了電 動(dòng)汽車的研究任務(wù)，該項(xiàng)目是日本國(guó)家大型項(xiàng)目之一，為期6 年，由政府、研究部j j 和私人企 業(yè)共同承擔(dān)資金達(dá)5 7 億日元。目前電動(dòng)汽車研究機(jī)構(gòu)有：電動(dòng)汽車委員會(huì)、日本電動(dòng)汽乍聯(lián) 合會(huì)及電動(dòng)汽：乍：f 程研究委員會(huì)。表l 一2 列出日本部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)性能參數(shù)。圖l 一7 為本田e vp l u s 的電動(dòng)汽車外形及性能參數(shù)。 表1 2 日本部分純電動(dòng)汽車的技和 生能參數(shù) 微型箱式車輕型箱式車貨車 車型 大發(fā)h i j e t 箱式 s u z u k i 箱式 豐田t o w n a c e 五十鈴e l p 電動(dòng)汽車電動(dòng)汽：乍=電動(dòng)汽車電動(dòng)運(yùn)輸車 ( 長(zhǎng) 寬幸高) m 3 2 9 5 * 1 3 9 5 * 1 8 44 3 6 * 1 6 7 * 1 9 34 9 4 5 * 1 6 9 5 * 2 8 7 5 質(zhì)量 空車質(zhì)量k g 1 0 9 5 1 2 3 5 1 9 7 05 1 1 0 滿載質(zhì)量k g 2 0 02 0 02 0 01 2 5 0 參數(shù) 座位數(shù) 2222 最高車速k m h 7 57 08 51 1 0 性能最大爬坡度慌 3 23 53 0 3 2 參數(shù) 續(xù)駛里程k m 1 0 01 2 01 6 01 0 0 ( 下速4 0 k m h ) 型式d c 他勵(lì)d c 他勵(lì)a c 感應(yīng)d c 他勵(lì) 電機(jī)額定功率k w 1 41 32 03 3 參數(shù) 額定電壓v 9 01 1 51 2 01 0 8 控制系統(tǒng)晶體管斬波器晶體管斬波器 晶體管逆變器 晶體管斬波器 型式鉛酸 鉛酸 鉛酸鉛酸 電池額定容量a h 1 5 01 5 01 5 01 6 0 參數(shù) 數(shù)量 81 01 6 1 8 x 3 并聯(lián) 電壓v 9 61 2 01 9 61 0 8 車型本田e vp l u s 長(zhǎng)寬高 4 0 4 6 x1 7 5 0 x 1 6 3 1 m m 總質(zhì)量 3 5 9 3 5k g 第6 頁(yè) i ：海交通大學(xué)博i ：學(xué)位論文第一章緒論 乘員數(shù)4 人 么盔鼠。 最人乍速 8 0 + m p h 0 3 0 k m ) j n 速4 9 秒 電動(dòng)機(jī) 無刷直流電機(jī)( 4 9 k w l 蓄電池 2 41 2 v n i m h 最人行駛里科等速10 0 英里( 8 0 充電) 充電時(shí)間6 8 小時(shí) 圖1 7 本田e v p l u s 的電動(dòng)汽車 f i g 1 - 7h o n d ae vp l u s 除以上提到的日本電動(dòng)汽車研究機(jī)構(gòu)和已使川的電動(dòng)汽車外，還有很多私人企業(yè)及機(jī)關(guān) 組織研究開發(fā)電動(dòng)汽車，并取得很大成果。 ( 1 ) n i s s a nf e v ：該車裝有快速充電的電池系統(tǒng)和高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 ( 2 ) e v ”m y l d ”：該車主要用于寒冷氣候條件，裝有蓄熱箱作為熱源給蓄電池和車廂內(nèi)部 加熱，是日本t o b o k a 電氣公司制造的試驗(yàn)型電動(dòng)汽車。 ( 3 ) i l a ：該車由日本東京電氣公司試制，裝有4 個(gè)5 k w 直接驅(qū)動(dòng)車輪的永磁同步電機(jī)和鎳 鎘電池，具有質(zhì)量輕、低風(fēng)阻和低滾動(dòng)阻力( 風(fēng)阻系數(shù)c d = 0 0 1 9 ；滾阻系數(shù)f = 0 0 0 6 ) ，最高 車速為1 6 0 k m h ，續(xù)駛里程為5 3 6 k m ，是當(dāng)今高水平電動(dòng)汽車之一。 ( 4 ) 三菱電動(dòng)汽車：該車為轎車型式，其行駛里祥和加速性能均適用于城市商業(yè)用車。 歐洲的研究狀況與發(fā)展水平 歐洲的特點(diǎn)是人口密度大，工業(yè)高度發(fā)達(dá)，石油能源需求大而環(huán)境問題日益突出。因此， 各國(guó)特別是德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利等汽車發(fā)達(dá)國(guó)家積極研制電動(dòng)汽車，其研究水平接近 美國(guó)和日本。具有代表性的純電動(dòng)汽車如表1 3 所列。 表1 3 歐洲典型純電動(dòng)汽車 c h a r 1 3c l a s s i cp u r ee vi ne u r o p e 車型型式及研制狀況 最高下速k m h 1續(xù)駛里程k i n電池電機(jī) 德國(guó)b m w e l4 座轎乍，樣乍投產(chǎn)1 2 02 4 0n a s 永磁直流 德國(guó)1 9 0 e v5 座轎：乍，研究型1 2 01 5 0n a n i c l 永磁直流 法國(guó)2 0 0 m 2 座，樣車開發(fā)1 2 01 5 0n i c d 交流感慮 意人利f l a tp a n d a轎車，計(jì)劃產(chǎn)5 0 0 輛11 3 8 0p b a c i d直流串勵(lì) 歐洲目前擁有電動(dòng)汽車1 1 5 0 0 輛，其中法國(guó)就有7 5 0 0 輛。法國(guó)的標(biāo)致一雪鐵龍p s a 公司是 世界最大的電動(dòng)汽車生產(chǎn)集團(tuán)，純電動(dòng)汽車主要有p a r t n e r ，b e r l i n g o ，標(biāo)志1 0 6 ，s a x o 等型號(hào)。 在法國(guó)，大型國(guó)有公司，諸如法國(guó)電力公司以及l(fā) a p o s t e 等是各種電動(dòng)車輛的主要運(yùn)營(yíng)者， 同時(shí)各地方的社會(huì)團(tuán)體也擁有少量的電動(dòng)車輛，公司和地方團(tuán)體擁有的電動(dòng)車輛。與總數(shù)的 9 0 以上，尤其是在政府部門當(dāng)中，擁有人量的用戶。此外，電動(dòng)專用車輛已成為法國(guó)電動(dòng) 汽車的一個(gè)發(fā)展方向。2 0 0 1 年歐洲各國(guó)電動(dòng)車數(shù)量統(tǒng)計(jì)見表1 4 。 第7 貞 j ：海交通人學(xué)博i ：學(xué)位論文第審緒論 國(guó)”0 數(shù)譬：( 輛) 罔別 數(shù)垃( 輛) 囤別 數(shù)精( 輛) 泫國(guó) 7 4 3 0 英國(guó) 3 3 8 芬蘭 8 2 意人利 12 0 6 丹麥 2 2 6 荷蘭 4 5 挪威 6 0 4 德囤 1 7 1 葡萄牙 1 6 瑞典 5 6 0 比利時(shí) 1 6 6 瑞十 4 8 5 奧地利 1 5 2 ( 2 ) 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的研究現(xiàn)狀】【1 2 】【1 3 】 為維護(hù)我國(guó)能源安全，改善人氣環(huán)境，提高我國(guó)汽車“l(fā) ：業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，科技部在“十五”國(guó) 家8 6 3 計(jì)劃中，特別設(shè)立了電動(dòng)汽車重人專項(xiàng)。選擇新一代電動(dòng)汽車技術(shù)作為我國(guó)汽車科技創(chuàng) 新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位一體的方式，聯(lián)合 攻關(guān)。計(jì)劃在“十五”期間，以電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺(tái)為t 作重點(diǎn)，力爭(zhēng)在電動(dòng)汽車關(guān)鍵 單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破，促進(jìn)符合現(xiàn)代企業(yè)制度和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā) 展要求的研發(fā)體系和機(jī)制的形成。該專項(xiàng)旨在提高我國(guó)電動(dòng)汽車及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力， 培育一支具有汽車產(chǎn)品臼主開發(fā)能力的隊(duì)伍，最人限度地集中政府、企業(yè)、人學(xué)、科研機(jī)構(gòu) 和社會(huì)各界的科技資源，搶i i | 新一代電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)，促進(jìn)我國(guó)汽車1 ：業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越 式發(fā)展。該專項(xiàng)確定了電動(dòng)汽車“三縱三橫”的發(fā)展模式?！叭v”即燃料電池整車項(xiàng)目、混合 動(dòng)力整車項(xiàng)目和純電動(dòng)汽車項(xiàng)目，“三橫”即“多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)、 車用動(dòng)力電池組及管理系統(tǒng)( 圖l - 8 ) 。 第8 頁(yè) 上海交遴人學(xué)耩l ：學(xué)位論文 碧一章縫論 圖1 8 “8 6 3 ”電動(dòng)汽車項(xiàng)目規(guī)劃 f i g 。1 8 “8 6 3 e vp r o g r a ml a y o u t 懿今一些科研撬擒幫嘉校、公司在電動(dòng)汽車方匿徽了大鬣的研究工僚，自主研發(fā)的各種 電動(dòng)汽車也相繼見于報(bào)道。其中東風(fēng)汽車公司、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)分別承擔(dān)了十五計(jì)劃“8 6 3 ” 項(xiàng)目中的混合動(dòng)力大客車、燃料電池客車及燃料電池轎乍項(xiàng)嗣，承擔(dān)純電動(dòng)轎車研發(fā)的是上 海交通大學(xué)、奇瑞公司穰天津汽車公司。 1 2 。3 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)代電動(dòng)汽車的研究開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，i ：程，它的理論基礎(chǔ)是將汽車技術(shù)、電機(jī)技 術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)、能源儲(chǔ)存技術(shù)和現(xiàn)代控制理論有機(jī)地結(jié)合起米，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 集成優(yōu)化?；P(guān)鍵的惠嗣技術(shù)可歸續(xù)為以下露個(gè)主要部分：驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控割技術(shù)，動(dòng)力總 成控制技術(shù)，電池能量管理技術(shù)及高壓電安全管理1 1 4 j 。 ( 1 ) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控截技術(shù) 在電動(dòng)汽車的席用中，對(duì)電動(dòng)機(jī)提出了如下要求：1 ) 大的功率體積比，功率質(zhì)量比； 2 ) 在較寬的轉(zhuǎn)速范麗肉有較高的效率：3 ) 電磁輻射盡爨?。? ) 成本低。對(duì)電動(dòng)楓的選型還 鹿綜合考慮其控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，要求能實(shí)現(xiàn)艤向控制，對(duì)制動(dòng)再生能量可以同收。目前電動(dòng) 汽車使心的邀動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要奮直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)霧坡! 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩葶孛。 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械特性好，調(diào)速方便而且性能好。通常采片j 晶體管斬波器寬脈沖 調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電杌轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?；谥绷麟娨曭?qū)動(dòng)系統(tǒng)具有成本低、易于平滑調(diào)速、控制 第9 頁(yè) 上海交通人學(xué)博l - q ：位論文 第一章緒論 器簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，曾在電動(dòng)汽午上得劍“泛戍川，但由】：直流l l 土動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中 需要電刷和換向器換向限制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高( 最高轉(zhuǎn)速6 , 0 0 0 8 ，0 0 0 r m i n ) ，另外， 電機(jī)本身效率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積人、重鮭人、價(jià)格高決定了它必然會(huì)被其他先進(jìn)電機(jī)如 交流電機(jī)所取代。 矧l 一9 及圖l 1 0 給出了電動(dòng)汽下川一“流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率特性 圖。 d cm o t o r , c o n t r o l l e re f f i c i e n c ym a p 圖】一9 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率圖 f i g 1 9d cm o t o r c o n t r o l l e re f f i c i e n c y a ( m o t o r ，( 口n ”o 葉e r f f i c i e n c yi m a p l 1 0 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率 f i g 1 10a cm o t o r c o n t r o l l e re f f i c i e n c y 由圖知，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在較寬的轉(zhuǎn)速范闈內(nèi)都具有較高的效率。在低速低轉(zhuǎn)矩區(qū)， 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率僅有6 0 ，而交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可達(dá)6 6 7 4 i l0 。交流電機(jī)在整個(gè) 低扭矩區(qū)的效率也高于直流電機(jī)說明交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非常適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車傳動(dòng)系。 電動(dòng)汽車上用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有采用異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和永磁同步電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)，也有部分電動(dòng)汽車采用了開關(guān)磁阻電機(jī)組成的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)主要選用三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、轉(zhuǎn)速極限極 高，采用矢量控制技術(shù)，其動(dòng)態(tài)性能可與直流電機(jī)調(diào)速相媲美。 永磁無刷同步電機(jī)按其空間氣隙磁場(chǎng)的分布形式不同，又可分為方波型永磁無刷直流電 動(dòng)機(jī)和正弦波型永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。習(xí)慣上常常將方波型的稱為永磁無刷直流電機(jī) ( b m s h l e s sd cm o t o r ， b l d c m ) ，正弦波型的成為永磁同步電機(jī)( p e r m a n e n tm a n g n e t s y n c h r o n o u sm o t o r ，p m s m ) 。 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒有激磁銅耗、效率較高( 最大效率可達(dá)9 5 ) 、功率因數(shù)高、體積小、 第l o 頁(yè) 上海交通大學(xué)蹲l ：學(xué)倥論文 第一章緒論 功率密度大( 可