電動汽車基礎(chǔ)知識

1、2010-05-151Foundation introduction of Vehicle22011-11-01 Part ： 傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車32011-11-01OUTLINEOUTLINE Introduction 第一篇 發(fā)動機 第二篇 傳動系 第三篇 轉(zhuǎn)向系 第四篇 制動系 42011-11-01ATL ConfidentialIntroductionIntroduction52011-11-01第一部分第一部分 發(fā)動機發(fā)動機 發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完

2、成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)：1. 曲柄連桿機構(gòu)；2. 配氣機構(gòu)；3. 燃料供給系統(tǒng)；4. 潤滑系統(tǒng)；5. 冷卻系統(tǒng)；6. 點火系統(tǒng)；7. 起動系統(tǒng)； 汽油機由以上兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。62011-11-01(1) 曲柄連桿機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，

3、并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。 第一部分 發(fā)動機(2) 配氣機構(gòu) 配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。 72011-11-01(3) 燃料供給系統(tǒng) 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃

4、燒，最后將燃燒后的廢氣排出。(4)進排氣系統(tǒng) 進排氣系統(tǒng)的功用是將可燃混合器或新鮮空氣均勻地分配到各個氣缸中，并匯集各個氣缸燃燒后地廢氣，從排氣消聲器排出。82011-11-01(5) 潤滑系統(tǒng) 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 (6) 冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。92011-11-01(7) 點火系統(tǒng)

5、在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。(8) 起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。102011-11-01四沖程發(fā)動機工作原理示意圖112011-11-01第二篇 傳動系 汽車傳動系的基本功用是將

6、發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅(qū)動車輪。傳動系的首要任務(wù)是與發(fā)動機協(xié)同工作，以保證汽車在不同使用條件下正常行駛，并具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性。為此，任何形式的傳動系都必須具有以下的功能：1、減速增扭 2、實現(xiàn)汽車倒駛3、必要時中斷傳動4、差速作用 5678122011-11-01一、 離合器離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的部件。 1、保證汽車平穩(wěn)起步是離合器的首要功用 2、保證傳動系換檔時工作平順 3、限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系過載 132011-11-01二、 變速器 現(xiàn)代汽車廣泛使用活塞式內(nèi)燃機作為動力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相

7、當大的范圍內(nèi)變化，所以在傳動系中設(shè)有變速器。它的功用：1、改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作；2、在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；3、利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換擋或進行動力輸出。 142011-11-01三、 萬向傳動裝置 在汽車傳動系及其它系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)一些軸線相交或相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞，必須采用萬向傳動裝置。 萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成。 152011-11-01四、 主減速器、差速器 主減速器的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相

8、應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當發(fā)動機縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。 差速器的功用是當汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右驅(qū)動車輪以不同的轉(zhuǎn)速滾動，即保證兩側(cè)驅(qū)動車輪做純滾動運動。 162011-11-01轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能是保證汽車能按駕駛員的意志進行轉(zhuǎn)向行駛。同時對操縱穩(wěn)定性有一定的影響。 對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求：(1)要求工作可靠，操縱輕便。 (2)轉(zhuǎn)向機構(gòu)還應(yīng)能減小地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤上的沖擊，并保持適當?shù)穆犯小?(3)當汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件為機械的。機械轉(zhuǎn)向器由轉(zhuǎn)

9、向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。動力轉(zhuǎn)向系是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而行成的。下圖是一種機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖4-1-1） 。駕駛員對轉(zhuǎn)向盤1施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸2輸入轉(zhuǎn)向器8。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向 圖4-1-1機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱機構(gòu)。作為減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器中有1、2級減速傳動副（右圖所示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器為單級減速傳動副）。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿6，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)3上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂5，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變了汽車的行駛方向。這里，轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂屬于轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。 第三篇 轉(zhuǎn)向系172011-11-

10、01 使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車保持不動，這些作用通稱為汽車制動。 汽車上裝設(shè)一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽車某些部分施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。這種可控制的對汽車進行制動的外力，稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即稱為制動系。1、制動系的工作原理 制動系統(tǒng)的一般工作原理是：利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢。 可用右圖所示的一種簡單的液壓制動系統(tǒng)示意 圖來說明制動系統(tǒng)的工作原理。 一個以內(nèi)圓面為工作表面的金屬制動鼓固

11、定在車輪輪轂上， 隨車輪一同旋轉(zhuǎn)。在固定不動的制動底板上，有兩個支承銷， 支承著兩個弧形制動蹄的下端。制動蹄的外圓面上裝有摩擦片。 制動底板上還裝有液壓制動輪缸，用油管5與裝在車架上的液 壓制動主缸相連通。主缸中的活塞3可由駕駛員通過制動踏板 機構(gòu)來操縱。 當駕駛員踏下制動踏板，使活塞壓縮制動液時，輪缸活塞 在液壓的作用下將制動蹄片壓向制動鼓，使制動鼓減小轉(zhuǎn)動速 度，或保持不動。 第四篇 制動系182011-11-01ATL Confidential Part ： 電動汽車電動汽車192011-11-01電動汽車的典型構(gòu)造電動汽車的典型構(gòu)造 電動汽車與普通燃油汽車相比，結(jié)構(gòu)差異較大，工作原理也

12、有明顯的區(qū)別。電動汽車與普通汽車的主要區(qū)別是動力源的改變。202011-11-01混合動力電動汽車混合動力電動汽車電動汽車電動汽車純電動汽車純電動汽車燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車鉛酸電池型鉛酸電池型鎳鎘電池型鎳鎘電池型 鎳氫電池型鎳氫電池型鋰離子電池型鋰離子電池型 維護型維護型免維護型免維護型 堿性燃料電池（堿性燃料電池（AFC）質(zhì)子交換膜燃料電（質(zhì)子交換膜燃料電（PEMFC）磷酸燃料電池（磷酸燃料電池（PAFC）熔融碳酸燃料電池（熔融碳酸燃料電池（MCFC）

13、固志氧燃料電池（固志氧燃料電池（SOFC） IntroductionIntroduction212011-11-01特特點點混合動力汽車混合動力汽車純電動汽車純電動汽車燃料電池汽車燃料電池汽車劣勢混合動力仍是基于石油燃料，并沒解決能源危機問題，只是汽車新能源發(fā)展過程中的一個過渡產(chǎn)品。續(xù)駛里程短，動力性較差，充電時間長，用途有限。1、因性價比上的劣勢而無法產(chǎn)業(yè)化；2、氫動力、燃料電池汽車實用化至少還要10年的時間優(yōu)勢在諸多新能源汽車解決方案中，成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的只有混合動力汽車。造價低，技術(shù)較成熟，結(jié)構(gòu)簡單，維修費用及技術(shù)難度低。以太陽能和各種燃料電池作為動力的車輛，在動力性上不輸燃油汽車，噪音

14、極低且對環(huán)境沒有絲毫破壞。IntroductionIntroduction222011-11-01n混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成。 IntroductionIntroduction232011-11-01 一、串聯(lián)式混合動力 發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，電動機使用發(fā)電機發(fā)出的電能來驅(qū)動車輪，因為功率是以串聯(lián)的方式流向驅(qū)動車輪的，所以稱作串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。 比如，發(fā)動機的功率和電動機的功率是串聯(lián)而成的，串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)可以使用小功率輸出的發(fā)動機，并且使其在相對穩(wěn)定的高效率工作區(qū)間內(nèi)工作，從而產(chǎn)生和提供電能給電動機，給電池充電。它有兩臺電機，發(fā)電機（

15、與電動機有相同的結(jié)構(gòu)）和電動機各一臺。這一系統(tǒng)正被用于考斯特混合動力車上。發(fā)動機發(fā)動機高壓電池高壓電池多能源多能源控制器控制器電動機電動機驅(qū)動輪驅(qū)動輪發(fā)電機發(fā)電機變速齒輪變速齒輪IntroductionIntroduction242011-11-01 二、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)二、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng) 在并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中,發(fā)動機和電動機都用于驅(qū)動車輪，車輛根據(jù)當時工況來選擇這兩種功率輸出。因為功率是并聯(lián)輸送到車輪的，所以稱作并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。 在這種系統(tǒng)中，電池充電是通過轉(zhuǎn)換電動機為發(fā)電機來實現(xiàn)的。利用電池的電能來驅(qū)動車輪。雖然它結(jié)構(gòu)簡單，但是由于并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中只有一臺電機，所以電機不能

16、同時驅(qū)動車輪和給電池充電。發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱變速齒輪變速齒輪驅(qū)動輪驅(qū)動輪高壓電池高壓電池多能源多能源控制器控制器電動機電動機IntroductionIntroduction252011-11-01 三、混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)三、混聯(lián)式混合動力系統(tǒng) 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)合了串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)和并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，這是為了最大化的利用這兩種系統(tǒng)的優(yōu)勢。 它有兩個電機，根據(jù)駕駛工況，可以選擇電動機單獨驅(qū)動或者電動機和發(fā)動機聯(lián)合驅(qū)動，以便達到最高效率水平。而且，當需要的時候，系統(tǒng)在驅(qū)動車輪的同時還可以通過發(fā)電機發(fā)電。驅(qū)動輪驅(qū)動輪高壓電池高壓電池多能源多能源控制器控制器電動機電動機變速齒輪變速齒輪發(fā)動

17、機發(fā)動機耦合器耦合器發(fā)電機發(fā)電機IntroductionIntroduction262011-11-01一、直流發(fā)電機工作原理一、直流發(fā)電機工作原理 右圖為直流發(fā)電機的物理模型，右圖為直流發(fā)電機的物理模型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固定在可是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機的轉(zhuǎn)子或電同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端樞。線圈的首末端a a、d d連接到兩個連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換

18、向片上固定不動的是通過放置在換向片上固定不動的電刷進行的。電刷進行的。直流發(fā)電機直流發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。IntroductionIntroduction272011-11-01 把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負極。此接負極。此時電樞線圈中將電流流過。時電樞線圈中將電流流過。 在磁場作用下，在磁場作用下，N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd受力方向從左向右。該電磁受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。282011-11-01 原原N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極極下，受力方向從左向右，原下，受力方向從左向右，原S S 極下導(dǎo)體