第十章電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車技術(shù)

1、2 二、電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理二、電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理 電動(dòng)汽車由車載電源（電池和充電器等）、電動(dòng)汽車由車載電源（電池和充電器等）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器、車體（底盤和車身等）驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器、車體（底盤和車身等）三部分組成。三部分組成。 由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。首頁返回章返回節(jié)3 電動(dòng)汽車的基本骨架應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：電動(dòng)汽車的基本骨架應(yīng)具備以下幾點(diǎn)： 1 1）為了確保行駛安全性，提高維護(hù)保養(yǎng)性，）為了確保行駛安全性，提高維護(hù)保養(yǎng)性，采用低重心和免維護(hù)一體型蓄電

2、池，并將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的車廂地板下。其放在車身后部的車廂地板下。 2 2）為減輕車架質(zhì)量，提高剛度，將大斷面）為減輕車架質(zhì)量，提高剛度，將大斷面主車架設(shè)計(jì)成縱直車架。主車架設(shè)計(jì)成縱直車架。 3 3）為了確保車廂內(nèi)部具有最大限度的乘員）為了確保車廂內(nèi)部具有最大限度的乘員空間，最大限度地緊縮機(jī)械空間而采取將空間，最大限度地緊縮機(jī)械空間而采取將乘員空間與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源等完全分開的乘員空間與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源等完全分開的處置，將電動(dòng)機(jī)、高壓電氣系統(tǒng)集中配置處置，將電動(dòng)機(jī)、高壓電氣系統(tǒng)集中配置在車身前部。在車身前部。首頁返回章返回節(jié)4 1.1.電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 直流電機(jī)和交流

3、電機(jī)兩大類。直流電機(jī)和交流電機(jī)兩大類。 直流電機(jī)不需離合器、變速器，起步加速直流電機(jī)不需離合器、變速器，起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡單，成本低，但牽引力大，控制系統(tǒng)較簡單，成本低，但需電刷和換向器，體積大、重量大。需電刷和換向器，體積大、重量大。 交流電機(jī)（包括異步、同步、開關(guān)磁阻）交流電機(jī)（包括異步、同步、開關(guān)磁阻）體積小、質(zhì)量輕、效率高、免維護(hù)、調(diào)速體積小、質(zhì)量輕、效率高、免維護(hù)、調(diào)速范圍寬。范圍寬。首頁返回章返回節(jié)5 2.2.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 控制車輛各類工況下的行駛速度、加速度控制車輛各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉(zhuǎn)換情況。和能源轉(zhuǎn)換情況。 包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器，

4、包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器，其中最關(guān)鍵的是電動(dòng)機(jī)逆變器。其中最關(guān)鍵的是電動(dòng)機(jī)逆變器。首頁返回章返回節(jié)6 3.3.管理、監(jiān)控系統(tǒng)管理、監(jiān)控系統(tǒng) 管理系統(tǒng)包括能源、安全管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)包括能源、安全管理系統(tǒng)。 能源管理系統(tǒng)包括車載充電器、行車時(shí)能能源管理系統(tǒng)包括車載充電器、行車時(shí)能源分配、能源再生。源分配、能源再生。 安全管理系統(tǒng)包括各類信號檢測及防誤裝安全管理系統(tǒng)包括各類信號檢測及防誤裝置等。置等。首頁返回章返回節(jié)7 監(jiān)控系統(tǒng)包括：監(jiān)控系統(tǒng)包括： 1 1）駕駛員信息中心（）駕駛員信息中心（DICDIC） 汽車的各種參數(shù)顯示，電池電量指示，放汽車的各種參數(shù)顯示，電池電量指示，放電情況監(jiān)

5、視及報(bào)警，車速、自動(dòng)防抱、制電情況監(jiān)視及報(bào)警，車速、自動(dòng)防抱、制動(dòng)能量自動(dòng)回收和電差速等。動(dòng)能量自動(dòng)回收和電差速等。 2 2）車輛電子裝置中心（）車輛電子裝置中心（VECVEC） 對動(dòng)力對動(dòng)力- -驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控，平穩(wěn)調(diào)速，換擋提驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控，平穩(wěn)調(diào)速，換擋提示，車燈監(jiān)視，懸架控制，汽車電話等。示，車燈監(jiān)視，懸架控制，汽車電話等。首頁返回章返回節(jié)8 三、電動(dòng)汽車的總體布置三、電動(dòng)汽車的總體布置 1.傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式 1）電機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī)。）電機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī)。 2）離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等。）離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等。 3）電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置；電機(jī)前置、驅(qū)）電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)

6、橋前置；電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋后置等。動(dòng)橋后置等。 4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，不能充分發(fā)揮電機(jī)）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，不能充分發(fā)揮電機(jī)的性能。的性能。首頁返回章返回節(jié)9 2.2.電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)- -驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1 1）在電機(jī)端蓋處裝置變速齒輪、差速器等）在電機(jī)端蓋處裝置變速齒輪、差速器等驅(qū)動(dòng)總成，形成電機(jī)驅(qū)動(dòng)總成，形成電機(jī)- -驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。統(tǒng)。 2 2）電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置；電機(jī)后置、驅(qū)電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置；電機(jī)后置、驅(qū)動(dòng)橋后置等。動(dòng)橋后置等。 3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，安裝方）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，安裝方便。便。首頁返回章返回節(jié)10 3.

7、3.電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)- -驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1 1）在電機(jī)端蓋處裝置變速齒輪、差速器等）在電機(jī)端蓋處裝置變速齒輪、差速器等驅(qū)動(dòng)總成，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)空心軸，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)總成，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)空心軸，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的半軸從電動(dòng)機(jī)空心軸中通過。驅(qū)動(dòng)橋的半軸從電動(dòng)機(jī)空心軸中通過。 2 2）電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置；電機(jī)后置、驅(qū)）電機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置；電機(jī)后置、驅(qū)動(dòng)橋后置等。動(dòng)橋后置等。 3 3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，可作為）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，可作為驅(qū)動(dòng)橋布置在車架下面。驅(qū)動(dòng)橋布置在車架下面。首頁返回章返回節(jié)11 4.4.輪轂電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輪轂電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1 1）電動(dòng)機(jī)

8、裝在輪轂中，有）電動(dòng)機(jī)裝在輪轂中，有4 42 2和和4 44 4兩種兩種布置方式，各個(gè)車輪之間的同步轉(zhuǎn)動(dòng)或差布置方式，各個(gè)車輪之間的同步轉(zhuǎn)動(dòng)或差速轉(zhuǎn)動(dòng)由中央控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。速轉(zhuǎn)動(dòng)由中央控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。 2 2）4 42 2布置方式有雙前輪驅(qū)動(dòng)模式和雙后布置方式有雙前輪驅(qū)動(dòng)模式和雙后輪驅(qū)動(dòng)模式。輪驅(qū)動(dòng)模式。 3 3）能騰出大量有效空間，便于總體布置。）能騰出大量有效空間，便于總體布置。首頁返回章返回節(jié)12 一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成 1.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由牽引電機(jī)、控制系統(tǒng)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由牽引電機(jī)、控制系統(tǒng)（包括電

9、機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器和各種傳感（包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器和各種傳感器），機(jī)械減速及傳動(dòng)裝置、車輪等構(gòu)成。器），機(jī)械減速及傳動(dòng)裝置、車輪等構(gòu)成。首頁返回章返回節(jié)13 2.2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型 按驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型分類按驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型分類 1 1）直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直流電機(jī)控制系統(tǒng)較簡單，效率較高、成直流電機(jī)控制系統(tǒng)較簡單，效率較高、成本低、技術(shù)成熟，但需電刷和換向器，體本低、技術(shù)成熟，但需電刷和換向器，體積大、重量大。積大、重量大。首頁返回章返回節(jié)14 2 2）交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 3 3）永磁同步電動(dòng)機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）永磁同步電動(dòng)機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 4 4）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）開關(guān)

10、磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 歐美多用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，日本多用直流歐美多用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，日本多用直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更有前途。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更有前途。 二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù) 希望能利用調(diào)整電動(dòng)機(jī)磁通來保證電動(dòng)機(jī)希望能利用調(diào)整電動(dòng)機(jī)磁通來保證電動(dòng)機(jī)完成特定的運(yùn)行，但需考慮電動(dòng)機(jī)的工作完成特定的運(yùn)行，但需考慮電動(dòng)機(jī)的工作效率。效率。首頁返回章返回節(jié)15 1.自控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)自控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 能從根本上消除同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振蕩和失能從根本上消除同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患。因?yàn)榻o同步電動(dòng)機(jī)定子供電的步的隱患。因?yàn)榻o同步電動(dòng)機(jī)定子供電的變頻裝

11、置的輸出頻率受轉(zhuǎn)子位置檢測器的變頻裝置的輸出頻率受轉(zhuǎn)子位置檢測器的控制，即定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)控制，即定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速相等，始終保持同步，不會(huì)由于負(fù)的轉(zhuǎn)速相等，始終保持同步，不會(huì)由于負(fù)載沖擊造成失步現(xiàn)象。載沖擊造成失步現(xiàn)象。首頁返回章返回節(jié)16 2.2.直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。采用系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。采用定子磁場定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)定子磁場定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行產(chǎn)生信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)

12、行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。 3.3.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)首頁返回章返回節(jié)17 三、電動(dòng)汽車的能量管理與再生控制技術(shù)三、電動(dòng)汽車的能量管理與再生控制技術(shù) 1.能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng) 協(xié)調(diào)各功能部分工作，使有限的能量源最協(xié)調(diào)各功能部分工作，使有限的能量源最大限度得到利用。大限度得到利用。首頁返回章返回節(jié)18 2.能量再生控制系統(tǒng)能量再生控制系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)由于自身及其所帶負(fù)載的慣性作用，電動(dòng)機(jī)由于自身及其所帶負(fù)載的慣性作用，切斷電源后，不可能立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)切斷電源后，不可能立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)可可利用的剩余能源。利用的剩余能源。 電動(dòng)

13、機(jī)制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。電氣制動(dòng)又有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)和再生電氣制動(dòng)又有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)和再生發(fā)電制動(dòng)。發(fā)電制動(dòng)。 在機(jī)械制動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的狀態(tài)由控制系統(tǒng)在機(jī)械制動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的狀態(tài)由控制系統(tǒng)改變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，在機(jī)械制動(dòng)的同時(shí)，將改變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，在機(jī)械制動(dòng)的同時(shí)，將能量的一部分轉(zhuǎn)換為電池能量，減少機(jī)械能量的一部分轉(zhuǎn)換為電池能量，減少機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的能量消耗。制動(dòng)系統(tǒng)的能量消耗。首頁返回章返回節(jié)19 車用電機(jī)的發(fā)展趨勢如下：車用電機(jī)的發(fā)展趨勢如下： (1)(1)電機(jī)本體永磁化：永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、高電機(jī)本體永磁化：永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功

14、率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性能永磁電機(jī)是我國車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。此高性能永磁電機(jī)是我國車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。 (2)(2)電機(jī)控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了系統(tǒng)體積。系統(tǒng)體積。 (3)(3)電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變

15、速箱集成）和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，變速箱集成）和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本?？捎行Ы档拖到y(tǒng)制造成本。20第三節(jié)第三節(jié) 混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車 一、混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)一、混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn) 二、混合動(dòng)力汽車的類型二、混合動(dòng)力汽車的類型21 一、混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)一、混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn) 同時(shí)擁有燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)擁有燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 低排放、低噪聲、省油，有一定的續(xù)駛里低排放、低噪聲、省油，有一定的續(xù)駛里程。程。 二、混合動(dòng)力汽車的類型二、混合動(dòng)力汽車的類型 1.串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)

16、電機(jī)，電能在控制器的調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，電能在控制器的調(diào)節(jié)下帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)車輪。下帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)車輪。 發(fā)動(dòng)機(jī)始終在熱效率高而排放較低的單一發(fā)動(dòng)機(jī)始終在熱效率高而排放較低的單一最佳工況行運(yùn)轉(zhuǎn)。最佳工況行運(yùn)轉(zhuǎn)。首頁返回章返回節(jié)22 發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率超過電機(jī)（驅(qū)動(dòng)車輛）發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率超過電機(jī)（驅(qū)動(dòng)車輛）的需要時(shí)（減速、低速行駛或短時(shí)間停車的需要時(shí)（減速、低速行駛或短時(shí)間停車等），多余的電能向蓄電池充電。等），多余的電能向蓄電池充電。 發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電機(jī)（驅(qū)動(dòng)車輛）發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電機(jī)（驅(qū)動(dòng)車輛）的需要時(shí)（起步、加速、爬坡、高速行駛的需要時(shí)（起步、加速、爬坡、高速行駛等），

17、蓄電池向電機(jī)提供額外的電能，補(bǔ)等），蓄電池向電機(jī)提供額外的電能，補(bǔ)充發(fā)電機(jī)功率的不足。充發(fā)電機(jī)功率的不足。首頁返回章返回節(jié)23 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 1 1）發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受車輛行駛工況的影）發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受車輛行駛工況的影響，始終在最佳的工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，響，始終在最佳的工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排因此，發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排放性能。放性能。 2 2）發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)之間無機(jī)械連接，整車的）發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)之間無機(jī)械連接，整車的結(jié)構(gòu)布置自由度大。結(jié)構(gòu)布置自由度大。 3 3）由于電機(jī)的功率大，制動(dòng)能量回收的潛）由于電機(jī)的功率大，

18、制動(dòng)能量回收的潛力大，從而提高能量效率。力大，從而提高能量效率。首頁返回章返回節(jié)24 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的缺點(diǎn)：串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的缺點(diǎn)： 1 1）發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，）發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電機(jī)又將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，電池的充電電機(jī)又將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，電池的充電和放電都有能量損失，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和放電都有能量損失，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量利用率較低。的能量利用率較低。 2 2）電機(jī)是唯一驅(qū)動(dòng)汽車行駛的動(dòng)力裝置，）電機(jī)是唯一驅(qū)動(dòng)汽車行駛的動(dòng)力裝置，因此，其功率要足夠大。蓄電池既要滿足因此，其功率要足夠大。蓄電池既要滿足驅(qū)動(dòng)的要求，又要滿足吸收能量的要求，驅(qū)動(dòng)的要求，又

19、要滿足吸收能量的要求，需要較大的電池容量。所以電機(jī)和電池的需要較大的電池容量。所以電機(jī)和電池的體積和重量都比較大，使整車的重量較大。體積和重量都比較大，使整車的重量較大。首頁返回章返回節(jié)25 2.2.并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立地向汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立地向汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，也可以一起協(xié)調(diào)工作，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，也可以一起協(xié)調(diào)工作，共同驅(qū)動(dòng)。共同驅(qū)動(dòng)。 改進(jìn)了串聯(lián)系統(tǒng)最大功率不足的缺陷。改進(jìn)了串聯(lián)系統(tǒng)最大功率不足的缺陷。首頁返回章返回節(jié)26并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)：并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)： 發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)汽車，無機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)

20、通過機(jī)械傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)汽車，無機(jī)- -電能量電能量轉(zhuǎn)換損失，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量的利用率相對較高。轉(zhuǎn)換損失，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量的利用率相對較高。 當(dāng)電機(jī)僅起功率當(dāng)電機(jī)僅起功率“調(diào)峰調(diào)峰”作用時(shí)，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)作用時(shí)，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率可適當(dāng)減小，電池的容量也可減小。的功率可適當(dāng)減小，電池的容量也可減小。 市區(qū)行駛時(shí)，可關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，污染小，但需電池市區(qū)行駛時(shí)，可關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，污染小，但需電池的容量大。的容量大。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。 發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況會(huì)受車輛行駛工況的影響，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況會(huì)受車輛行駛工況的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)有可能不在最佳工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，油耗和排動(dòng)機(jī)有可能不在最佳工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，油耗和排

21、放不如串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)。放不如串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)。首頁返回章返回節(jié)27 3.3.串并聯(lián)靈活驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力系統(tǒng)串并聯(lián)靈活驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 通過一種行星齒輪系統(tǒng)組成的動(dòng)力分配裝通過一種行星齒輪系統(tǒng)組成的動(dòng)力分配裝置，將整個(gè)系統(tǒng)耦合在一起，根據(jù)行駛工置，將整個(gè)系統(tǒng)耦合在一起，根據(jù)行駛工況靈活采取串聯(lián)或并聯(lián)方式，以達(dá)到熱效況靈活采取串聯(lián)或并聯(lián)方式，以達(dá)到熱效率最高、排氣污染最低的效果。率最高、排氣污染最低的效果。 起步或低負(fù)荷時(shí)由電池電能驅(qū)動(dòng)，勻速行起步或低負(fù)荷時(shí)由電池電能驅(qū)動(dòng)，勻速行駛時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，加速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和駛時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，加速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電池共同提供動(dòng)力。電池共同提供動(dòng)力。 停車或滑

22、行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向電池停車或滑行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向電池充電，制動(dòng)和減速時(shí)通過能量回收系統(tǒng)向充電，制動(dòng)和減速時(shí)通過能量回收系統(tǒng)向電池充電。電池充電。首頁返回章返回節(jié)28電電機(jī)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)逆變器逆變器蓄電池蓄電池發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 豐田豐田Prius的的THS混合動(dòng)力系統(tǒng)混合動(dòng)力系統(tǒng)12645378Toyota Hybrid System起步：起步：8-1-2-3-4起動(dòng)：起動(dòng)：8-1-7-6-5起動(dòng)后：起動(dòng)后：5-6-7-1-8正常行駛：不發(fā)電正常行駛：不發(fā)電5-6-3-4 發(fā)電發(fā)電5-6-3-4；5-6-7-1-8 或或5-6-7-1-2 低速行駛：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，低速行駛：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，8-

23、1-2-3-4加速或爬坡：混合驅(qū)動(dòng)加速或爬坡：混合驅(qū)動(dòng)5-6-3-4；8-1-2-3-4減速行駛：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉減速行駛：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉4-3-2-1-8靜止：靜止：5-6-7-1-8首頁返回章返回節(jié)29第四節(jié)第四節(jié) 燃料電池汽車技術(shù)燃料電池汽車技術(shù) 1.1.概述概述 2.2.燃料電池的種類及特點(diǎn)燃料電池的種類及特點(diǎn) 3.3.車用燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)車用燃料電池的關(guān)鍵技術(shù) 4.4.燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成及發(fā)電原理燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成及發(fā)電原理30 燃料電池的主要類型燃料電池的主要類型首頁返回章返回節(jié)31首頁返回章返回節(jié)32首頁返回章返回節(jié)33 3.3.車用燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)車用燃料電池的關(guān)鍵技術(shù) 1 1）質(zhì)子

24、交換膜（）質(zhì)子交換膜（PEMPEM） 是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心材料。是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心材料。 當(dāng)前研究主要包括提高膜的質(zhì)子交換容量。當(dāng)前研究主要包括提高膜的質(zhì)子交換容量。降低膜厚度以減小電阻，降低膜的制作成降低膜厚度以減小電阻，降低膜的制作成本以延長膜的使用壽命等。本以延長膜的使用壽命等。 目前應(yīng)用最多的全氟磺酸型離子聚合物材目前應(yīng)用最多的全氟磺酸型離子聚合物材料，如杜邦的料，如杜邦的NafionNafion、日本的、日本的AsahiAsahi等，等， 800800/m/m2 2，價(jià)格昂貴。，價(jià)格昂貴。首頁返回章返回節(jié)34 2 2）電極催化劑）電極催化劑 目前主要采用鉑（目前主要采用

25、鉑（PtPt）為催化劑，對于電）為催化劑，對于電池電壓的提高非常重要。池電壓的提高非常重要。 價(jià)格昂貴，會(huì)中毒而失去催化作用。價(jià)格昂貴，會(huì)中毒而失去催化作用。 研究重點(diǎn)：一是提高研究重點(diǎn)：一是提高PtPt的利用率（目前只的利用率（目前只有有20%20%），減少單位面積電極的使用量，增），減少單位面積電極的使用量，增強(qiáng)抗強(qiáng)抗COCO中毒、抗衰老能力；一是尋找高效中毒、抗衰老能力；一是尋找高效廉價(jià)的廉價(jià)的PtPt替代品。替代品。首頁返回章返回節(jié)35 3 3）雙極板）雙極板 現(xiàn)現(xiàn)PEMFCPEMFC廣泛采用無孔石墨板，但制作工藝廣泛采用無孔石墨板，但制作工藝和機(jī)械加工工藝復(fù)雜，成本較高。和機(jī)械加工工藝復(fù)雜，成本較高。 關(guān)鍵是材料的選擇（耐腐蝕性、導(dǎo)電性好，關(guān)鍵是材料的選擇（耐腐蝕性、導(dǎo)電性好，接觸阻力小