電動(dòng)汽車(chē)原理與應(yīng)用技術(shù) 第3版 課件全套 第1-10章 緒論、電動(dòng)汽車(chē)工作原理-電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)維與管理

第1章電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史

電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀緒論3電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景2023年1—8月我國(guó)城市空氣質(zhì)量排名數(shù)據(jù)來(lái)源：S全球環(huán)境污染污染問(wèn)題日漸突出化石燃料燃燒會(huì)轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氮的氧化物石油作為不可再生能源，從長(zhǎng)期來(lái)看無(wú)法持續(xù)支撐車(chē)用燃料的巨大需求，且存在碳排放等污染問(wèn)題。燃油車(chē)的尾氣排放是主要的空氣污染源之一，其中包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)。世界上污染最嚴(yán)重的國(guó)家和地區(qū)（2018-2022年歷史數(shù)據(jù)）能源安全作為國(guó)家安全的重要組成部分，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。長(zhǎng)久以來(lái)，中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)都有著“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦特征。我國(guó)作為世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，受資源儲(chǔ)量限制，2021年我國(guó)石油和天然氣的對(duì)外依存度分別為73%和45%，是世界上最大的石油和天然氣進(jìn)口國(guó)。4電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景數(shù)據(jù)來(lái)源：S能源已成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題中國(guó)加大煤炭開(kāi)采力度緩解供應(yīng)緊張石油是我國(guó)第二大進(jìn)口商品占貿(mào)易進(jìn)口總額13%2023年國(guó)內(nèi)的天然氣需求有望出現(xiàn)恢復(fù)性的增長(zhǎng)5電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景2023年1至8月，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別為543.4萬(wàn)輛和537.4萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)36.9%和39.2%。新能源汽車(chē)是交通領(lǐng)域節(jié)能減排有效途徑之一；以電動(dòng)汽車(chē)為主的新能源汽車(chē)是國(guó)家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，是我國(guó)交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的引擎，是“中國(guó)制造2025”十大重點(diǎn)推動(dòng)領(lǐng)域之一。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：發(fā)展新能源汽車(chē)是我國(guó)從汽車(chē)大國(guó)邁向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的必由之路。數(shù)據(jù)來(lái)源：工業(yè)和信息化部網(wǎng)站

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史

電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀緒論7電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史第一階段：19世紀(jì)30年代—20世紀(jì)30年代1834年，英國(guó)的布蘭頓演示了托馬斯.戴文波特（ThomasDavenport）發(fā)明的蓄電池車(chē)，它比世界上第一部?jī)?nèi)燃機(jī)汽車(chē)早了半個(gè)世紀(jì)。1881年，法國(guó)巴黎街上出現(xiàn)了世界上第一輛以可充電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)。第一輛直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車(chē)用鉛酸電池作動(dòng)力的電動(dòng)車(chē)8電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史法國(guó)的BGS子彈頭型的電動(dòng)賽車(chē)19世紀(jì)末的電動(dòng)出租汽車(chē)1897年，英國(guó)倫敦的電動(dòng)出租汽車(chē)公司生產(chǎn)了15輛電動(dòng)出租車(chē)。1899年，法國(guó)人設(shè)計(jì)制造出了子彈頭型電動(dòng)汽車(chē)，其續(xù)駛里程約達(dá)290km，并創(chuàng)下了98km/h的速度記錄。第一階段：19世紀(jì)30年代—20世紀(jì)30年代9電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史到1912年，美國(guó)有34000輛注冊(cè)電動(dòng)汽車(chē)，底特律電氣公司（DetroitElectric）生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)，最高時(shí)速可達(dá)40km/h，續(xù)駛里程可達(dá)129km。1901~1920年，英國(guó)倫敦電動(dòng)汽車(chē)公司生產(chǎn)了后輪輪轂電機(jī)式、后輪驅(qū)動(dòng)、斜輪轉(zhuǎn)向和充氣輪胎的電動(dòng)汽車(chē)。1913年，福特公司開(kāi)發(fā)了T型內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，并在汽車(chē)發(fā)展史上首次實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)，其價(jià)格從1909年的850美元降到了1925年的260美元。批量化生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)徹底結(jié)束了電動(dòng)汽車(chē)的生命。到20世紀(jì)30年代，電動(dòng)汽車(chē)幾乎消失了。10電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)大批量應(yīng)用帶來(lái)了嚴(yán)重的空氣污染；內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)對(duì)石油的過(guò)分依賴，導(dǎo)致一系列的政治問(wèn)題和國(guó)家安全問(wèn)題；電動(dòng)汽車(chē)由于其良好的環(huán)保性能和能擺脫對(duì)石油的依賴，重新得到社會(huì)各界的重視。本階段電動(dòng)汽車(chē)興起的原因第二階段：20世紀(jì)60年代—20世紀(jì)末11電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史第二階段：20世紀(jì)60年代—20世紀(jì)末12電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史第三階段：21世紀(jì)初—至今21世紀(jì)初到2008年全球金融海嘯前，純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化受挫，但在中國(guó)、日本、美國(guó)以及歐洲，電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)并沒(méi)有就此止步，以純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)為代表的電動(dòng)汽車(chē)全面研發(fā)進(jìn)入第三輪更大規(guī)模的研發(fā)探索階段。圍繞電動(dòng)汽車(chē)，政府、能源企業(yè)、汽車(chē)和電池生產(chǎn)商全面參與，以“能源安全”和“環(huán)境保護(hù)”為主要目的，探索新的節(jié)能環(huán)保出行方式和新的車(chē)型的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)符合各方面利益的新一代電動(dòng)汽車(chē)。研究的重點(diǎn)地區(qū)是中國(guó)、日本和歐洲；技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)是延長(zhǎng)續(xù)駛里程、縮短充電時(shí)間，解決充電基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題。13電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史第三階段：21世紀(jì)初—至今2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，北京理工大學(xué)孫逢春院士帶領(lǐng)北京理工大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的55輛中國(guó)自主創(chuàng)新的純電動(dòng)大客車(chē)行駛上路。這是世界奧運(yùn)史上首次大規(guī)模使用電動(dòng)汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)中心區(qū)零排放，兌現(xiàn)了北京奧組委“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)”的承諾。

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電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀緒論15電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況美國(guó)1993年，克林頓政府發(fā)布PNGV計(jì)劃，聯(lián)合國(guó)內(nèi)主要的三家汽車(chē)制造廠商、大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室等，重點(diǎn)研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)。2001年，小布什政府啟動(dòng)freedomCAR項(xiàng)目，面向所有轎車(chē)和輕型卡車(chē)，集中研發(fā)利用可再生能源制造氫燃料電池的技術(shù)。2007年，小布什政府設(shè)立ATVMIP項(xiàng)目，以低息貸款的方式，支持美國(guó)汽車(chē)企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)新一代電動(dòng)汽車(chē)和其他低能耗車(chē)輛。2009年，奧巴馬政府公布ARRA法案，通過(guò)提供聯(lián)邦補(bǔ)貼或貸款，資助美國(guó)汽車(chē)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)研發(fā)下一代電動(dòng)汽車(chē)。2009年，美國(guó)能源部聯(lián)合ECOtality成立EVProject項(xiàng)目，利用政府資金修建充電基礎(chǔ)設(shè)施，并幫助新能源汽車(chē)推廣。16電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況

歐洲歐洲重點(diǎn)關(guān)注溫室氣體減排戰(zhàn)略英國(guó)和法國(guó)最早進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)與應(yīng)用德國(guó)為歐洲電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的主力歐盟計(jì)劃旨在充分調(diào)動(dòng)歐盟各國(guó)的科學(xué)技術(shù)力量，避免各國(guó)科研計(jì)劃重復(fù)，有效利用各國(guó)的人力和物力資源17電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況日本日本資源匱乏，石油幾乎全部依賴進(jìn)口。因此，日本政府及日本各大汽車(chē)公司對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)十分重視，把發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)作為“低碳革命”的核心內(nèi)容日本的豐田、本田兩家公司分別實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化，推出的普銳斯和思域兩款混合動(dòng)力汽車(chē)得到了日本和北美市場(chǎng)的普遍認(rèn)可。18電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況中國(guó)我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展可以追溯到“十五”期間。此后，國(guó)家出臺(tái)了一系列支持新能源汽車(chē)發(fā)展的相關(guān)政策，形成了比較完整的政策支持體系。19電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況數(shù)據(jù)來(lái)源：電動(dòng)汽車(chē)全球市場(chǎng)銷(xiāo)量分布全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量呈大幅度上升趨勢(shì)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量位居世界首位，歐洲（以德國(guó)為主）居于次席20電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況世界各大主要整車(chē)企業(yè)的新能源汽車(chē)發(fā)展路線美國(guó)：各州發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)種類差異較大歐洲：正從純電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向混合動(dòng)力汽車(chē)日本：最先發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的國(guó)家，各種類發(fā)展較均衡中國(guó)：重點(diǎn)鼓勵(lì)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)一起發(fā)展

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電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷史

電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外概況

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀緒論純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀23純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈上游：鋰電池及電機(jī)原材料中游：電機(jī)、電控、電池等下游：整車(chē)、充電樁和運(yùn)營(yíng)24純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀高新技術(shù)應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)不斷進(jìn)展，節(jié)能效果不斷提高動(dòng)力電池技術(shù)得到飛速發(fā)展，高性能的鋰離子電池逐步取代傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池。在比能量、比功率、安全性、可靠性、循環(huán)壽命和成本方面取得了很大進(jìn)步。高效的一體化電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的電機(jī)25純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀高新技術(shù)應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)輔助系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提高了整車(chē)能量利用率和性能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的模塊化和智能化輕量化技術(shù)和電氣、結(jié)構(gòu)安全性技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)上得到了系統(tǒng)的應(yīng)用在概念車(chē)型上，輪轂電機(jī)和線控技術(shù)等前沿技術(shù)得到了初步的應(yīng)用26純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀充電問(wèn)題易解決活動(dòng)范圍有限充電場(chǎng)所固定有相應(yīng)停車(chē)點(diǎn)利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)批量采購(gòu)數(shù)量大利于推廣使用營(yíng)運(yùn)企業(yè)少，補(bǔ)貼措施靈活純電動(dòng)公交車(chē)成為城市節(jié)能減排和平衡電網(wǎng)負(fù)荷的有效手段，純電動(dòng)公交車(chē)的示范推廣應(yīng)用進(jìn)程加快純電動(dòng)公交車(chē)相較于普通乘用車(chē)，具有以下優(yōu)勢(shì)：高新技術(shù)應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀28混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）是在純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中為有利于市場(chǎng)化而產(chǎn)生的一種新車(chē)型。國(guó)外普遍認(rèn)為它是投資少、選擇余地大、易于滿足未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場(chǎng)接受度高的主流清潔能源車(chē)型。29混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力技術(shù)上，由單一發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)向純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移混合度上，逐漸提高混合度以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源向電氣化轉(zhuǎn)化機(jī)電耦合方式上，由單電機(jī)并聯(lián)方案向雙電機(jī)串并聯(lián)/混聯(lián)方案發(fā)展，實(shí)現(xiàn)向純電動(dòng)方案過(guò)渡動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，向更高的集成度發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型30混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)基本掌握了混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)技術(shù)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多種結(jié)構(gòu)形式和多種混合度的技術(shù)方案，基本突破了國(guó)外專利限制。在動(dòng)力電池和電機(jī)技術(shù)性能方面，我國(guó)已取得較大進(jìn)展，部分滿足混合動(dòng)力整車(chē)要求。31混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀動(dòng)力分配裝置和能量管理系統(tǒng)的研究有待繼續(xù)?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修比較困難，售價(jià)相對(duì)較高。純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀33插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（PHEV）具有較長(zhǎng)的純電續(xù)駛里程，同時(shí)還可以以混合動(dòng)力模式工作，具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，所以近年來(lái)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)得到普遍關(guān)注。我國(guó)在插電式混合動(dòng)力乘用車(chē)技術(shù)已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，部分產(chǎn)品性能指標(biāo)已與國(guó)外不相上下。34插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)已自主掌握插電式混合動(dòng)力多能源動(dòng)力系統(tǒng)整車(chē)控制、高功率電機(jī)系統(tǒng)、混合動(dòng)力自動(dòng)變速器、增程式輔助功率發(fā)電單元等關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)的雙電機(jī)串并聯(lián)、功率分流式等不同技術(shù)路線均有不俗的市場(chǎng)表現(xiàn)35插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀但同時(shí)插電式混合動(dòng)力的發(fā)展也存在一些問(wèn)題，如集成了電動(dòng)車(chē)、燃油車(chē)兩套完整的動(dòng)力系統(tǒng)，成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、車(chē)身質(zhì)量較大。36插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀增程式混合動(dòng)力汽車(chē)電池容量大，但發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)，造成部分浪費(fèi)，在高速路況下油耗偏高。純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀38燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)相比傳統(tǒng)燃油車(chē)，車(chē)輛排放的是氫和氧的結(jié)合物—水，所以它相當(dāng)于零排放，同時(shí)氫燃料電池車(chē)型加氫的時(shí)間非常短。2019年，中國(guó)首批采用日本豐田燃料電池技術(shù)的氫能源公交車(chē)抵達(dá)常熟投入運(yùn)營(yíng)。該車(chē)為蘇州金龍生產(chǎn)的海格第五代氫能源公交，也是國(guó)內(nèi)首批采用豐田電堆和重塑系統(tǒng)的氫燃料電池客車(chē)。39燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀上汽大通大家MIFA氫是全國(guó)首款70MPa乘用化產(chǎn)品，也是全球首款氫能MPV(多用途汽車(chē))，于2022年大量投入到商業(yè)化的示范運(yùn)行之中，已實(shí)現(xiàn)全國(guó)規(guī)模領(lǐng)先的氫能源乘用車(chē)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。2017年，上汽大通MAXUS針對(duì)商用車(chē)領(lǐng)域推出了中國(guó)首款商業(yè)化運(yùn)營(yíng)燃料電池寬體輕客FCV80，并實(shí)現(xiàn)了全國(guó)首個(gè)氫能源規(guī)模化運(yùn)營(yíng)。40燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)，我國(guó)高度重視氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將氫能納入國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要。截至2021年底，全國(guó)“3+2”燃料電池汽車(chē)示范城市群格局已經(jīng)形成，產(chǎn)業(yè)政策逐漸落地實(shí)施。首批示范城市群京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群在燃料電池關(guān)鍵技術(shù)和車(chē)輛推廣應(yīng)用方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。謝謝！41第2章電動(dòng)汽車(chē)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理42

純電動(dòng)汽車(chē)

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目錄44純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)是指利用動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過(guò)動(dòng)力電池向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的一種新能源汽車(chē)。純電動(dòng)汽車(chē)基本結(jié)構(gòu)示意圖純電動(dòng)汽車(chē)示意圖45純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于燃油汽車(chē)，純電動(dòng)汽車(chē)所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：零排放、零污染、噪聲小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便。能量轉(zhuǎn)換效率高，同時(shí)可回收制動(dòng)時(shí)和下坡時(shí)的能量，提高能量利用效率?？稍谝归g利用電網(wǎng)廉價(jià)“谷電”進(jìn)行充電，起到平抑電網(wǎng)的峰谷差的作用。制動(dòng)能量回收零排放，綠色環(huán)保46純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)集成了機(jī)械、電子、能源、計(jì)算機(jī)、信息等多種高新技術(shù)，是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化、數(shù)字化和輕量化。純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)主要有：動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)控制車(chē)身和底盤(pán)設(shè)計(jì)能量管理技術(shù)47純電動(dòng)汽車(chē)機(jī)械子系統(tǒng)由底盤(pán)和車(chē)身、驅(qū)動(dòng)裝置、變速器等組成，與之相關(guān)的特性包括道路特性、被動(dòng)安全性、汽車(chē)內(nèi)部空間、裝配時(shí)間、適用性以及價(jià)格等。從電氣工程的角度來(lái)分，純電動(dòng)汽車(chē)可以分為機(jī)械子系統(tǒng)、電力電子子系統(tǒng)和信息子系統(tǒng)。電力電子子系統(tǒng)由動(dòng)力網(wǎng)、電機(jī)及其控制器和能源系統(tǒng)組成，與之相關(guān)的特性有安全、規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、效率、可靠性、重量以及價(jià)格等。信息子系統(tǒng)用于處理駕駛員的意圖，并監(jiān)控汽車(chē)的運(yùn)行以及電源、電機(jī)、控制器和充電器的狀態(tài)，與之相關(guān)的有通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理的算法以及和通信相關(guān)的故障診斷和充電控制等。純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀49燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的主要區(qū)別在于它們的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同，傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)以內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，而電動(dòng)汽車(chē)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)與燃油汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是靈活，這種靈活性源于電動(dòng)汽車(chē)具有以下三個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)：501.能量傳遞方式不同。電動(dòng)汽車(chē)的能量主要是通過(guò)柔性電纜電線而不是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此，電動(dòng)汽車(chē)各部件的布置具有很大的靈活性。純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)能量傳遞方式電動(dòng)汽車(chē)能量傳遞方式51純電動(dòng)汽車(chē)2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置不同。例如獨(dú)立的四輪驅(qū)動(dòng)和輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，采用不同類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也會(huì)影響到電動(dòng)汽車(chē)的重量、尺寸和形狀。純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)52純電動(dòng)汽車(chē)3.儲(chǔ)能裝置不同。不同的補(bǔ)充能源裝置需要不同的硬件和機(jī)構(gòu)，例如動(dòng)力電池可通過(guò)感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電，或者采用替換動(dòng)力電池的方式，將替換下來(lái)的動(dòng)力電池進(jìn)行集中充電。純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)充電機(jī)充電方式替換動(dòng)力電池的方式53純電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)可分為三個(gè)子系統(tǒng)：1.電驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)，由電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪組成。2.能源子系統(tǒng)，由主電源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構(gòu)成。3.輔助控制子系統(tǒng)，有動(dòng)力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動(dòng)力源等功能。純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀55純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)布置的常規(guī)形式：依托于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代原有的內(nèi)燃機(jī)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、離合器、變速器和差速器組成。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理56純電動(dòng)汽車(chē)采用固定速比減速器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)能在較長(zhǎng)的速度范圍內(nèi)提供相對(duì)恒定的功率，因此多級(jí)變速器可以被一個(gè)固定速比減速器所代替，并且離合器也可以省去，即無(wú)變速器的傳動(dòng)形式。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理57純電動(dòng)汽車(chē)整合式布置形式：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、固定速比減速器和差速器被進(jìn)一步整合為一體，布置在驅(qū)動(dòng)軸上，整個(gè)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)被大大簡(jiǎn)化和集成，并且從再生制動(dòng)的角度出發(fā)，容易實(shí)現(xiàn)電能從車(chē)輪再到電機(jī)的回收。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理58純電動(dòng)汽車(chē)無(wú)機(jī)械差速器的分布式驅(qū)動(dòng)形式：在整合式布置形式的基礎(chǔ)上，差速器被兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所代替，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)完成一側(cè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。在車(chē)輛進(jìn)行曲線行駛時(shí)，兩側(cè)的電機(jī)就會(huì)分別工作在不同的速度下。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理59純電動(dòng)汽車(chē)輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)型式：為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，牽引電機(jī)與車(chē)輪之間取消了傳統(tǒng)的傳動(dòng)軸，由輪邊電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)。同時(shí)用一個(gè)單排的行星齒輪來(lái)減小轉(zhuǎn)速和增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩，以滿足不同工況的功率要求。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理60純電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)型式：完全舍棄驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的機(jī)械傳動(dòng)裝置，輪轂電機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接接在驅(qū)動(dòng)輪上，電機(jī)與車(chē)輪的轉(zhuǎn)速控制融為一體，使車(chē)速控制變得簡(jiǎn)單，但需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供更高的轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)和加速車(chē)輛。純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理純電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車(chē)的工作原理純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能62電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能63電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)裝置:與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸有運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)系的減速齒輪傳動(dòng)箱或者變速器、傳動(dòng)軸以及主減速器等機(jī)械裝置。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能64電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力功率損失:齒輪嚙合點(diǎn)處的摩擦損失、軸承中的摩擦損失、旋轉(zhuǎn)零件與密封裝置之間的摩擦損失以及攪動(dòng)潤(rùn)滑油的能量損失等。

對(duì)于單排行星減速器的效率值一般取0.97~0.98，萬(wàn)向傳動(dòng)軸的效率取0.98純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能65電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力汽車(chē)在各種行駛工況下行駛時(shí)，所需的轉(zhuǎn)矩和功率是行駛速度的函數(shù)，取決于不同車(chē)速行駛時(shí)所遇到的行駛阻力。假設(shè)原動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的功率保持不變，則

在原動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比、轉(zhuǎn)矩特性是一條在第一象限內(nèi)的雙曲線。轉(zhuǎn)速低時(shí)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速高時(shí)轉(zhuǎn)矩小。這種特性比較接近汽車(chē)的行駛工況。但是各種原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與這種理想的特性是有區(qū)別的。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能66電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力串激式直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性加載時(shí)間不同時(shí)，串激式直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能67電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力串激式交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性加載時(shí)間不同時(shí)，串激式交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能68電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力行駛阻力電動(dòng)汽車(chē)在坡道上上坡加速行駛時(shí)，作用于電動(dòng)汽車(chē)上的阻力與驅(qū)動(dòng)力保持平衡，建立如下的汽車(chē)行駛方程式：

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能69電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

電動(dòng)汽車(chē)在硬路面上行駛，由于橡膠輪胎的彈性遲滯形成的能量損失，相當(dāng)于汽車(chē)車(chē)輪在前進(jìn)方向上遇到的一個(gè)阻力消耗了汽車(chē)的能量。

滾動(dòng)阻力系數(shù)f數(shù)值由試驗(yàn)確定，通常滾動(dòng)阻力系數(shù)與路面的種類，行駛車(chē)速和輪胎的材料、構(gòu)造、氣壓等因素有關(guān)。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能10電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

汽車(chē)在行駛過(guò)程中由于空氣動(dòng)力的作用，在汽車(chē)行駛方向上作用在汽車(chē)上的分力稱為空氣阻力。空氣阻力通常與氣流相對(duì)速度的動(dòng)壓力成比。

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能71電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

車(chē)身表面上的空氣法向壓力分布純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能72電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能73電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

道路的坡度角除以角度表示外，道路工程上常以坡度表示，將坡度角的正切值定義為坡度，

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能74電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量換算系數(shù)可進(jìn)一步作理論分析計(jì)算，通常由試驗(yàn)確定。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)還缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和近似的計(jì)算方法，可參考內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的質(zhì)量換算系數(shù)的計(jì)算方法。加速阻力：

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能75電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力始終保持平衡。利用行駛方程式通過(guò)解析法或者圖解法分析電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能。

利用上述計(jì)算結(jié)果，即可畫(huà)出驅(qū)動(dòng)力圖。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能76電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡

驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能77電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡

五種不同主減速比的電動(dòng)汽車(chē)爬坡坡度曲線純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能78電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡

五種不同主減速比的電動(dòng)汽車(chē)加速曲線純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能79電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性評(píng)價(jià)參數(shù)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性也可以用最高車(chē)速、加速能力和最大爬坡度來(lái)進(jìn)行描述，但是與燃油汽車(chē)不同的是，驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在不同的工作制，如1min工作制、5min工作制、30min工作制等，即存在瞬時(shí)功率、連續(xù)功率和小時(shí)功率。最高車(chē)速：指汽車(chē)在無(wú)風(fēng)條件下，在水平、良好的路面上所能達(dá)到的平均最高車(chē)速。加速能力：汽車(chē)原地起步的加速能力和超車(chē)加速能力來(lái)表示，通常采用電動(dòng)汽車(chē)加速過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的加速時(shí)間和加速距離作為評(píng)價(jià)汽車(chē)的加速性能指標(biāo)。爬坡能力：指汽車(chē)在良好的路面上，以低車(chē)速行駛的上坡的最大坡度，坡度值一般用百分比來(lái)表示。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，不同的用途和使用工況，對(duì)于汽車(chē)的爬坡能力的要求是不一樣的。80純電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)上動(dòng)力電池組充滿一次電后的最大行駛里程稱為電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程問(wèn)題思考充電時(shí)長(zhǎng)低溫衰退容量衰減81純電動(dòng)汽車(chē)純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程的計(jì)算

82純電動(dòng)汽車(chē)

純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程如何更合理地用電？智慧電網(wǎng)智慧交通83純電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程的影響因素:純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程環(huán)境狀況:道路狀況較差、交通擁擠環(huán)境溫度:溫度由25℃降低到0℃的過(guò)程中，電動(dòng)汽車(chē)的阻力增加10%，增加的電動(dòng)汽車(chē)能耗使得續(xù)駛里程大為減少。電動(dòng)汽車(chē)的總質(zhì)量:車(chē)身的輕量化。在工況一定時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的能耗和質(zhì)量基本呈線性關(guān)系。輔助裝置的能量消耗:照明、音響、通風(fēng)、取暖、空調(diào)都需要消耗動(dòng)力電池的電能。電池的性能:動(dòng)力電池組的一致性、動(dòng)力電池的可用放電容量等是影響電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程的重要因素。84純電動(dòng)汽車(chē)

實(shí)際情況并沒(méi)有計(jì)算式那樣簡(jiǎn)單。由于空氣阻力消耗的能量與質(zhì)量無(wú)關(guān)，同時(shí)動(dòng)力電池受到放電效率、放電深度、放電電流以及自放電現(xiàn)象的影響，有的動(dòng)力電池每天自放電率高達(dá)1％以上，這些因素都會(huì)影響動(dòng)力電池組的輸出總能量。另外，行駛工況的差別等因素都將影響電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，因此，上式只能近似地估算電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛性能電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程純電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目錄86混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力汽車(chē)：汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的汽車(chē)分類：按結(jié)構(gòu)分類串聯(lián)式混合動(dòng)力并聯(lián)式混合動(dòng)力混聯(lián)式混合動(dòng)力按混合度分類微混輕混中混重混按是否插電分類插電式混合動(dòng)力非插電式混合動(dòng)力87混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：可以結(jié)合內(nèi)燃機(jī)較大的續(xù)駛里程和電驅(qū)動(dòng)零排放的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)起停功能降低燃油消耗，通過(guò)制動(dòng)回收為電池充電，提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性?？梢詫?shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率補(bǔ)償，改善動(dòng)力性，或通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)盡可能在發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳燃油經(jīng)濟(jì)性曲線附近，提高經(jīng)濟(jì)性。VS豐田Prius純電動(dòng)汽車(chē)88混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)具有如下特點(diǎn)：

①車(chē)載能量源環(huán)節(jié)和混合

②單一的動(dòng)力裝置

③車(chē)載能量源由兩個(gè)以上的能量聯(lián)合組成89混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)具有如下特點(diǎn)：①機(jī)械動(dòng)能的混合；

②具有兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)力裝置；

③每一個(gè)動(dòng)力裝置都有自己?jiǎn)为?dú)的車(chē)載能量源。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)90混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中通常有兩個(gè)電機(jī)，在車(chē)輛行駛過(guò)程中可以根據(jù)整車(chē)的功率需求調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)多種工作模式的切換。案例豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)比亞迪DM-i混動(dòng)系統(tǒng)91混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)?yán)昧诵行禽喯?個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)力耦合。功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)控制原理：功率分流式混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)豐田THS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖純電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目錄93插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)低排放：插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)具有較低的噪聲和排放。該類電動(dòng)汽車(chē)具有的特點(diǎn)包括：續(xù)航能力：插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)介于常規(guī)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)之間，出行里程長(zhǎng)（如周末郊游）時(shí)采用以內(nèi)燃機(jī)為主的混合動(dòng)力模式，出行里程短（如日常上下班）時(shí)采用純電動(dòng)模式。經(jīng)濟(jì)性：可在晚間低谷時(shí)使用外部電網(wǎng)對(duì)車(chē)載動(dòng)力電池進(jìn)行充電，不僅可改善電廠發(fā)電機(jī)組效率，而且可降低對(duì)石油的依賴；同時(shí)用電比燃油便宜，可以降低使用成本。電池消耗：由于插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的行駛特性，動(dòng)力電池荷電狀態(tài)（SOC）必須在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)，屬于深度充放電，因此循環(huán)工作壽命受到一定的影響，需要?jiǎng)恿﹄姵鼐邆渖畛浜蜕罘拍芰Α＜冸妱?dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目錄95燃料電池電動(dòng)汽車(chē)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)?yán)脷錃夂脱鯕猓ɑ蚩諝猓┰诖呋瘎┑淖饔孟轮苯咏?jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%~80%，為內(nèi)燃機(jī)的2~3倍。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)具有效率高、節(jié)能環(huán)保謝謝！96第3章驅(qū)動(dòng)電機(jī)97

電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄99電機(jī)分類驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接影響電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。電動(dòng)汽車(chē)要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)具備低速大轉(zhuǎn)矩、工況適用性強(qiáng)等性能特點(diǎn)。電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分類100電機(jī)分類電動(dòng)汽車(chē)常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能比較最早應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的是直流電機(jī)，這種電機(jī)的特點(diǎn)是控制性能好、控制成本低。隨著電子、機(jī)械制造和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)表現(xiàn)出比直流電機(jī)更加優(yōu)越的性能。101電機(jī)分類與工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、家用電器等的電機(jī)相比，電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作環(huán)境有明顯不同：電機(jī)工況變化頻繁：電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)常起動(dòng)/停車(chē)、加速/減速、上坡/下坡等，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率變化頻繁。電機(jī)在沖擊、振動(dòng)的環(huán)境下工作：電動(dòng)汽車(chē)的顛簸和振動(dòng)都會(huì)傳遞給電機(jī)，此外，電機(jī)還要承受汽車(chē)在緊急制動(dòng)、急轉(zhuǎn)彎、急加速時(shí)的慣性力。車(chē)載電源能量有限：電動(dòng)汽車(chē)的電源能源是有限的，當(dāng)能量用盡時(shí)，需要停止運(yùn)行，進(jìn)行充電或添加燃料來(lái)恢復(fù)其消耗的能量。電機(jī)本身也是負(fù)載：電機(jī)及其控制器本身的質(zhì)量也是車(chē)輛質(zhì)量的一部分。車(chē)用電機(jī)的工作環(huán)境102電機(jī)分類由于電動(dòng)汽車(chē)特殊的工作環(huán)境，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求要比普通電機(jī)高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高比功率：高比功率可減小對(duì)有效車(chē)載空間的占用，減少系統(tǒng)的質(zhì)量。高效率：在復(fù)雜路況、行駛方式頻繁改變和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)都要節(jié)約電能。高可靠性：耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。高電壓：減小電機(jī)的尺寸和降低逆變器的成本。高電氣系統(tǒng)安全性：電氣系統(tǒng)的安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都必須符合相關(guān)車(chē)輛電氣控制的安全性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。車(chē)用電機(jī)的性能要求電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄104直流電機(jī)定子：直流電機(jī)的定子主要用于產(chǎn)生主磁場(chǎng)和在機(jī)械上支承電機(jī)，其主要構(gòu)成是主磁極、換向極、機(jī)座、電刷裝置。轉(zhuǎn)子：直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子也稱為電樞，由電樞鐵心和電樞繞組構(gòu)成。換向器：換向器的作用是使電樞繞組中的電流及時(shí)換向，將從電刷輸入的直流電轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交流電。換向器是由許多銅片組成的，各銅片之間用云母片絕緣。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)105直流電機(jī)電源的直流電加于電刷A（正極）和B（負(fù)極）上，在導(dǎo)體ab中，電流由a指向b，導(dǎo)體cd中，電流由c指向d。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過(guò)了180°，直流電仍由電刷A流入，電刷B流出，電流在電樞內(nèi)的流向改變?yōu)閐到c，b到a。直流電機(jī)的基本原理左手定則在轉(zhuǎn)矩M作用下電樞將逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩M方向仍為逆時(shí)針電樞持續(xù)保持逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1061.調(diào)速性能良好：直流電機(jī)具有良好的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，可實(shí)現(xiàn)均勻平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，具有較寬的調(diào)速范圍。2.起動(dòng)性能好：直流電機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。3.具有較寬的恒功率范圍：直流電機(jī)恒功率輸出范圍較寬，可確保電動(dòng)汽車(chē)具有較好的低速起動(dòng)性能和高速行駛能力。4.控制較為簡(jiǎn)單：直流電動(dòng)機(jī)可采用斬波器實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，具有控制靈活高效、質(zhì)量小、體積小、響應(yīng)快等特點(diǎn)。5.價(jià)格便宜：直流電機(jī)的制造和控制技術(shù)都比較成熟，其控制裝置簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，因而整個(gè)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的價(jià)格較便宜。直流電機(jī)直流電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：1071.效率低：相比交流電機(jī)，直流電機(jī)的效率低。2.維護(hù)工作量大：有刷直流電機(jī)工作時(shí)電刷和換向器之間會(huì)產(chǎn)生換向火花，換向器容易燒蝕。3.轉(zhuǎn)速低：轉(zhuǎn)速越高，電刷和換向器產(chǎn)生的火花越大，這限制了直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。4.質(zhì)量和體積大：直流電機(jī)功率密度低，質(zhì)量大，體積也大。直流電機(jī)直流電機(jī)的主要缺點(diǎn)：1081.電樞電壓調(diào)節(jié)法：通過(guò)改變電樞電壓來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。適用于電機(jī)基速（額定轉(zhuǎn)速）以下的調(diào)速調(diào)節(jié)。2.磁場(chǎng)調(diào)節(jié)法：通過(guò)調(diào)節(jié)磁極繞組勵(lì)磁電流，改變磁極磁通量Φ來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，適用于電機(jī)基速以上的轉(zhuǎn)速控制。3.電樞回路電阻調(diào)節(jié)法：在磁極繞組勵(lì)磁電流不變的情況下，改變電樞回路的電阻，使電樞電流變化來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。直流電機(jī)直流電機(jī)的控制方法：由于電動(dòng)汽車(chē)的行駛工況、運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)常變化，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速必須經(jīng)常調(diào)節(jié)以滿足電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力的需要。直流電機(jī)的控制方法有電樞電壓調(diào)節(jié)法、磁場(chǎng)調(diào)節(jié)法、電樞回路電阻調(diào)節(jié)法等。109直流電機(jī)直流電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用：由于直流電機(jī)體積和質(zhì)量大，存在換向火花、電刷磨損以及電機(jī)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用后來(lái)居上。但是直流電機(jī)控制方法和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)和加速轉(zhuǎn)矩大，電磁轉(zhuǎn)矩控制特性良好、調(diào)速比較方便，不需檢測(cè)磁極位置，技術(shù)成熟，現(xiàn)在仍在很多場(chǎng)合使用。直流電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄111交流異步電機(jī)定子由外殼、定子鐵心和定子繞組構(gòu)成。1.定子鐵心：一般由厚0.35~0.5mm的硅鋼片疊壓而成。硅鋼片內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，安放定子繞組。2.定子繞組：由3相空間互隔120°電角度、對(duì)稱排列、結(jié)構(gòu)完全相同的繞組連接而成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子鐵心組成。轉(zhuǎn)子鐵心用硅鋼片疊壓而成，套裝在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，即鐵心本身用作導(dǎo)磁，外圓上均布的槽用于安放轉(zhuǎn)子繞組。交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)112交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)的三相定子繞組在空間上互差120°電角度，連接成星形或三角形的U、V、W三相繞組。三相繞組中通入iu，iv，iw三相交流電流時(shí)，由“右手螺旋定則”，三相繞組磁場(chǎng)會(huì)合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。交流異步電機(jī)的基本原理當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組處于旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)中，會(huì)因?yàn)榍懈畲鸥芯€而產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判斷。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，產(chǎn)生有感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用，力的方向可由左手定則判斷。由于轉(zhuǎn)子繞組閉合回路兩邊受到兩個(gè)相反方向的電磁力的作用，因此會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致。1131.效率較高。交流異步電機(jī)的效率高于直流電機(jī)，這一特點(diǎn)對(duì)于車(chē)載能量有限的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)格外重要。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、質(zhì)量小。相比于直流電機(jī)，交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)尺寸小、質(zhì)量小。3.工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。交流異步電機(jī)無(wú)電刷和換向器，不存在換向火花問(wèn)題，因而工作可靠性較高，使用壽命也較長(zhǎng)。4.免維護(hù)。由于不存在換向火花和電刷磨損問(wèn)題，因而在使用中無(wú)須維護(hù)。交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1141.調(diào)速性能相對(duì)較差。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度存在轉(zhuǎn)差率，因此調(diào)速性能較差。2.配用的控制器成本較高，交流異步電機(jī)的控制相對(duì)較為復(fù)雜，配用的控制器成本較高。交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)的缺點(diǎn)：115矢量控制的思想是模擬直流電機(jī)，求出交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與之對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)和電樞電流，并分別加以控制。其特點(diǎn)如下：1.可以從零轉(zhuǎn)速開(kāi)始進(jìn)行控制，調(diào)速范圍很寬。2.轉(zhuǎn)速控制響應(yīng)速度快，且調(diào)速精度較高。3.可以對(duì)轉(zhuǎn)矩實(shí)施較為精確的控制，電機(jī)的加速特性也很好。4.

系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化的影響較大，且計(jì)算復(fù)雜，控制較繁瑣。交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)的控制方法：交流異步電機(jī)的控制大體分為兩種：矢量控制（FOC）和直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）目前矢量控制理論比較完善日趨成熟可基本滿足電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性要求116直接轉(zhuǎn)矩控制是在定子坐標(biāo)下，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)定子電壓和電流，計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。其特點(diǎn)如下：1.調(diào)速精度較高，響應(yīng)速度快。2.計(jì)算簡(jiǎn)單，且控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手段直接。3.信號(hào)處理的物理概念明確，動(dòng)靜態(tài)性能均佳。4.調(diào)速范圍較窄，低速特性有脈動(dòng)現(xiàn)象。交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)的控制方法：在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，直接轉(zhuǎn)矩控制往往很難體現(xiàn)出優(yōu)越性制約了直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)入實(shí)用化的進(jìn)程117交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用：交流異步電機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的電機(jī)，其運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)速高、成本低。從技術(shù)水平看，交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的理想選擇，但是，在高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，且其提速性能較差。因而交流異步電機(jī)適合大功率、低速車(chē)輛，尤其是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率需求較大的大型電動(dòng)客車(chē)。交流異步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄119永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與交流異步電機(jī)類似，都包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分。永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子：有瓦片式、嵌入式和內(nèi)埋式等多種結(jié)構(gòu)，與交流異步電機(jī)不同，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子：由鐵心和三相繞組構(gòu)成，與交流異步電機(jī)相似120永磁同步電機(jī)與交流異步交流電機(jī)一樣，當(dāng)定子繞組輸入三相正弦交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永磁體磁場(chǎng)相互作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步，故而稱之為永磁同步電機(jī)。永磁同步電機(jī)的基本原理對(duì)于某一型號(hào)的同步電機(jī)轉(zhuǎn)速只與電源的頻率有關(guān)1211.轉(zhuǎn)子無(wú)須勵(lì)磁，電機(jī)在很低轉(zhuǎn)速下保持同步運(yùn)行，調(diào)速范圍寬。2.效率高、功率密度大：采用了高磁能稀土材料，因此可以大大提高氣隙磁通密度和能量轉(zhuǎn)換的效率。另外，采用稀土永磁材料后，電機(jī)體積大大縮小，質(zhì)量相應(yīng)減小，有效提高了功率密度。3.瞬態(tài)特性通常都比較好：由于采用了高性能的永磁材料，體積得以減小，因此有較低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、更快的響應(yīng)速度。4.具有良好的機(jī)械特性：對(duì)于由于負(fù)載的變化引起的電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)，永磁同步電機(jī)具有較強(qiáng)的承受能力。5.結(jié)構(gòu)多樣化：轉(zhuǎn)子可以有多種結(jié)構(gòu)，永磁體可以內(nèi)置或外置，不同結(jié)構(gòu)有不同性能特點(diǎn)和適用環(huán)境，因而其應(yīng)用范圍廣。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)：與交流異步電機(jī)相比，也有成本高、啟動(dòng)困難等缺點(diǎn)122矢量控制的原理為：以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標(biāo)，將定子電流分解為相互正交的兩個(gè)分量：一個(gè)與磁鏈同方向，代表定子電流勵(lì)磁分量；另一個(gè)與磁鏈方向正交，代表定子電流轉(zhuǎn)矩分量。分別對(duì)其進(jìn)行控制。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步，轉(zhuǎn)差率恒等于零，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小，在永磁同步電機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的控制方法：永磁同步電機(jī)控制較為復(fù)雜，控制方法有多種，如矢量控制（磁場(chǎng)定向控制）、直接轉(zhuǎn)矩控制和恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制等控制方式。因其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制軟件容易實(shí)現(xiàn)，已被廣泛應(yīng)用到調(diào)速系統(tǒng)中。123直流轉(zhuǎn)矩控制不需要矢量控制中的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和轉(zhuǎn)子磁鏈定向，轉(zhuǎn)矩取代電流成為受控對(duì)象。電壓矢量則是控制系統(tǒng)里唯一的輸入，通過(guò)電壓矢量，直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈的增加或減小，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受電機(jī)參數(shù)變化影響小，能夠獲得極佳的動(dòng)態(tài)性能。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的控制方法：在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，直接轉(zhuǎn)矩控制需要結(jié)合復(fù)雜的運(yùn)行工況進(jìn)行控制使得直接轉(zhuǎn)矩控制較難應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理框圖直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真框圖124恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制的控制矢量為電機(jī)的外部矢量，即電壓和頻率。控制系統(tǒng)將參考電壓和頻率輸入到實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)整器中，最后由逆變器產(chǎn)生一個(gè)交變的正弦電壓施加在電機(jī)的定子繞組上，使之運(yùn)行在指定的電壓和頻率下。1.恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過(guò)電源頻率進(jìn)行控制。2.恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略未引入速度、位置等反饋信號(hào)，因此無(wú)法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài)，致使無(wú)法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩。在突發(fā)加載或者加速指令時(shí)，容易發(fā)生失步現(xiàn)象。3.不具備快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，控制性能差，通常只用于對(duì)調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的控制方法：125永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用：與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)特別是稀土永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、體積小、重量小、損耗少、效率高、電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多變等顯著優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)在很多電動(dòng)乘用車(chē)均使用永磁同步電機(jī)。我國(guó)永磁材料資源儲(chǔ)備豐富，永磁同步電機(jī)制造成本也將進(jìn)一步降低，相對(duì)于其他種類的電機(jī)，其優(yōu)勢(shì)必將更加顯著。永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄127開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本組成部件有轉(zhuǎn)子、定子鐵心和繞組、接線盒等。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片疊壓成，轉(zhuǎn)子的凸極上無(wú)繞組。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的作用是構(gòu)成定子磁場(chǎng)磁通路，并在磁場(chǎng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。128開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本組成部件有轉(zhuǎn)子、定子鐵心和繞組、接線盒等。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)定子：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子鐵心也是由硅鋼片疊壓而成的，成對(duì)的凸極上繞有兩個(gè)互相串聯(lián)的繞組。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子的作用是定子繞組按順序通電，產(chǎn)生的電磁力牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。129根據(jù)定子、轉(zhuǎn)子凸極對(duì)數(shù)的配比，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可以設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)130磁阻最小原理：磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本原理開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均為雙凸極結(jié)構(gòu)，依據(jù)磁路磁阻最小原理產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子雙凸極上繞有集中繞組，轉(zhuǎn)子凸極上沒(méi)有繞組。當(dāng)定子、轉(zhuǎn)子凸極正對(duì)時(shí)，磁阻最小。當(dāng)定子、轉(zhuǎn)子凸極完全錯(cuò)開(kāi)時(shí)，磁阻最大。131當(dāng)B相繞組施加電流時(shí)，由于磁通總是選擇磁阻最小的路徑閉合，為減少磁路的磁阻，轉(zhuǎn)子將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直到轉(zhuǎn)子凸極2與定子凸極B的軸線重合。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本原理當(dāng)各電子開(kāi)關(guān)依次控制A、B、C、D四個(gè)定子繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)不斷受電磁力的作用而持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果定子繞組按D→A→B→C的順序通電，則轉(zhuǎn)子就會(huì)逆著勵(lì)磁順序以逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)旋轉(zhuǎn)。反之，若按B→A→D→C的順序通電，則電機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)逆著勵(lì)磁順序沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。132開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂撇呗院拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能滿足電動(dòng)汽車(chē)四象限運(yùn)行要求，具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力，并在高速運(yùn)行區(qū)域內(nèi)能保持較強(qiáng)的制動(dòng)能力。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有良好的散熱性能，功率密度大，減小了電機(jī)體積和質(zhì)量，節(jié)省了電動(dòng)汽車(chē)的有效空間。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制造工藝簡(jiǎn)單。133開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可以達(dá)到良好控制特性，而且容易智能化，從而能通過(guò)編程和替換電路元器件，滿足不同類型電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行要求。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可控參數(shù)多、調(diào)速性能好，適于頻繁啟動(dòng)、停止以及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在很寬的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能保持高效率，能有效提高電動(dòng)汽車(chē)的一次充電的續(xù)駛里程。134開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的主要不足雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)和控制較復(fù)雜，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)和控制要求非常精細(xì)，當(dāng)電機(jī)的凸極數(shù)較多時(shí)，主接線數(shù)就多，電機(jī)的主電路較復(fù)雜。由于電磁轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)較大，在特定頻率下會(huì)產(chǎn)生諧振，這些都使得開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲和振動(dòng)較大。135開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)通過(guò)電子開(kāi)關(guān)控制定子各凸極相繞組的通斷和電流的大小，轉(zhuǎn)子本身不產(chǎn)生磁場(chǎng)，只起導(dǎo)磁的作用。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行不是單純的發(fā)電或者電動(dòng)的過(guò)程，而是將兩者有機(jī)結(jié)合在一起的控制過(guò)程。可控參數(shù)晶體管導(dǎo)通角度開(kāi)通角關(guān)斷角相電流幅值相繞組端電壓136開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法角度控制法：電壓保持不變，而對(duì)開(kāi)通角和關(guān)斷角進(jìn)行控制。改變開(kāi)通角，可以改變電流的波形寬度、改變電流波形的峰值和有效值小，以及改變電流波形與電感波形的相對(duì)位置。角度控制法（APC）改變關(guān)斷角，可以影響電流波形寬度以及與電感曲線的相對(duì)位置，電流有效值也隨之變化。一般情況下采用固定關(guān)斷角、改變開(kāi)通角的控制模式，但固定關(guān)斷角的選取也很重要。角度控制法的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，可實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)控制和轉(zhuǎn)矩最優(yōu)控制，但是該方法不適合用于低速工況。137開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法電流斬波控制法：開(kāi)通角和關(guān)斷角保持不變，主要靠控制斬波電流限的大小來(lái)調(diào)節(jié)電流的峰值，從而起到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的。電流斬波控制法（CCC）電流斬波控制適用于低速和制動(dòng)運(yùn)行工況，可限制電流峰值的增長(zhǎng)，并起到良好有效的調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)矩也比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)一般也比其他控制方式要小。電壓控制法：在某相繞組導(dǎo)通階段，在主開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)中加入PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)占空比來(lái)調(diào)節(jié)繞組端電壓的大小，從而改變相電流值。電壓控制法（VC）電壓控制法實(shí)現(xiàn)容易，且成本較低，缺點(diǎn)在于功率元件開(kāi)關(guān)頻率高、開(kāi)關(guān)損耗大，不能精確控制相電流。138開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作為最新一代無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，尚處于深化研究開(kāi)發(fā)、不斷完善提高的階段，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展之中。目前還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化車(chē)型使用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的特性十分符合電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的要求，但其工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲和振動(dòng)，這是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用普遍存在和亟須解決的問(wèn)題。電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄140輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)技術(shù)輪轂電機(jī)技術(shù)又稱為車(chē)輪內(nèi)裝式電機(jī)技術(shù)，是一種將電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)融為一體的輪轂裝置技術(shù)。輪轂電機(jī)技術(shù)可省去傳統(tǒng)的傳動(dòng)系機(jī)構(gòu)，將輪轂電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)力直接或者經(jīng)過(guò)減速器傳遞到車(chē)輪上，不僅避免了復(fù)雜的底盤(pán)結(jié)構(gòu)，而且提高了傳動(dòng)效率。141輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)的技術(shù)發(fā)展輪轂電機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，美國(guó)人羅伯特發(fā)明了集電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)于一體的輪轂裝置。2011年3月，清水浩教授組建的SIM-DRIVE公司的1號(hào)試驗(yàn)車(chē)SIM-LEI，一次充電可續(xù)航333km，0—100km/h加速時(shí)間為4.8s，最高車(chē)速可達(dá)150km/h。2003年，美國(guó)通用汽車(chē)公司將輪轂電機(jī)技術(shù)成功運(yùn)用到S-10小型貨車(chē)上，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比普通雪佛蘭S-10皮卡車(chē)高出60%。142輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)的技術(shù)發(fā)展我國(guó)對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的研究起步較晚，但隨著國(guó)家“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車(chē)重大專項(xiàng)課題的推進(jìn)，研究力度在不斷加強(qiáng)。同濟(jì)大學(xué)分別于2002年、2003年和2004年研制了三代“春暉”系列電動(dòng)汽車(chē)，均采用低速永磁無(wú)刷直流輪轂電機(jī)。2004年，比亞迪公司在車(chē)展上展出的“ET”概念車(chē)使用了4個(gè)功率為25kW的輪轂電機(jī)，最高車(chē)速可達(dá)到165km/h，續(xù)駛里程為350km。143輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)采用低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)，無(wú)減速裝置，電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與車(chē)輪的輪輞固定或者集成在一起，車(chē)輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在1000～1500r/min之間。外轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小，能在很寬的速度范圍內(nèi)控制轉(zhuǎn)矩，且響應(yīng)速度快，沒(méi)有減速機(jī)構(gòu)，因而效率高。不足：要獲得較大的轉(zhuǎn)矩，必須增大電機(jī)的體積和質(zhì)量，因而其成本高。144輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配備固定傳動(dòng)比的減速器，電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常高達(dá)10000r/min。內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：比功率較高、質(zhì)量小、體積小、噪聲小、成本低等。不足：必須采用減速裝置，使效率降低，非簧載質(zhì)量增大，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到線圈損耗、摩擦損耗以及變速機(jī)構(gòu)的承受能力等因素的限制。隨著緊湊的行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，高速內(nèi)轉(zhuǎn)子式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競(jìng)爭(zhēng)力。145輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)由于采用了電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的形式，汽車(chē)底盤(pán)的布置將更加靈活，省去了機(jī)械傳動(dòng)系之后，使得汽車(chē)乘員艙具有更大的空間，底盤(pán)設(shè)計(jì)也就具有更大的通用性。更方便的底盤(pán)布置，更靈活的供電系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)的電源供電系統(tǒng)也更加靈活，無(wú)論是采用燃料電池、超級(jí)電容器或者蓄電池，或者是它們的組合形式，都將更加靈活而不受限制，動(dòng)力傳動(dòng)形式也由原來(lái)的機(jī)械硬連接變?yōu)橹恍枰娎|進(jìn)行供電的軟連接形式。更好的汽車(chē)底盤(pán)主動(dòng)控制性能在采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式的電動(dòng)汽車(chē)中，汽車(chē)的電動(dòng)輪是可以獨(dú)立控制的，汽車(chē)底盤(pán)的主動(dòng)控制通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)。電機(jī)的控制響應(yīng)快、精度高，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由各自的控制器控制，可以實(shí)現(xiàn)底盤(pán)主動(dòng)控制的功能。146輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)輪轂電機(jī)只有少量電磁噪聲和機(jī)械噪聲，并且電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性可在沒(méi)有變速器的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，也沒(méi)有換檔沖擊，行駛過(guò)程中平順性好。由于驅(qū)動(dòng)輪（2個(gè)或者4個(gè)）的驅(qū)動(dòng)力是可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的，所以通過(guò)分析各輪的轉(zhuǎn)矩利用效率，可選擇最經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)方式。最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)力分配更快的控制響應(yīng)輪轂電機(jī)只通過(guò)控制電機(jī)及其控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力的控制，再加上電機(jī)的自身轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2ms。更佳的駕駛舒適性147輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)的不足雖然電子制動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)能量回收，但是其制動(dòng)能力有限，所以仍需要有液壓制動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)密封有較高要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)上也需要為輪轂電機(jī)單獨(dú)考慮散熱、防水等問(wèn)題。輪轂電機(jī)增大了非簧載質(zhì)量，這會(huì)對(duì)整車(chē)的操控性產(chǎn)生一定的不利影響。輪轂電機(jī)關(guān)鍵核心元器件（如大功率集成模塊IGBT、IPM等）以及控制器全部需要從國(guó)外進(jìn)口，這對(duì)于我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)以后的技術(shù)擴(kuò)展和產(chǎn)業(yè)化推廣將帶來(lái)一定的制約。148輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)方式采用減速驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)一般在高速下運(yùn)行，多選用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子式電機(jī)。減速驅(qū)動(dòng)方式減速機(jī)構(gòu)放置在電機(jī)和車(chē)輪之間，起到減速和增加轉(zhuǎn)矩的作用。優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)行在高速下，具有較高的效率，轉(zhuǎn)矩大，爬坡性能好，能保證汽車(chē)在低速運(yùn)行時(shí)獲得較大的平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩。不足：難以實(shí)現(xiàn)液態(tài)潤(rùn)滑、齒輪磨損嚴(yán)重、使用壽命短、不易散熱、噪聲大。減速驅(qū)動(dòng)方式適合于丘陵或山區(qū)使用，以及要求過(guò)載能力大和城區(qū)客車(chē)等需要頻繁起動(dòng)/停車(chē)等場(chǎng)合。149輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)方式直接驅(qū)動(dòng)方式多采用外轉(zhuǎn)子式電機(jī)。直接驅(qū)動(dòng)方式為了使汽車(chē)能順利起步，要求電機(jī)在低速時(shí)能提供大的轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點(diǎn)：不需要減速機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸也較小，而且效率也進(jìn)一步提高，響應(yīng)速度也較快。不足：起步、爬坡以及承載較大載荷時(shí)需要大電流，易損壞電池，電機(jī)效率峰值區(qū)域小。直接驅(qū)動(dòng)方式適合平路或負(fù)荷較小的場(chǎng)合。150輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式的優(yōu)勢(shì)比較明顯，高質(zhì)量的電動(dòng)輪轂產(chǎn)品及電動(dòng)輪轂汽車(chē)控制系統(tǒng)的研發(fā)是國(guó)際電氣和汽車(chē)工程界研究的重要方向。1900年，保時(shí)捷首先制造了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)。20世紀(jì)70年代，輪轂電機(jī)技術(shù)在礦山運(yùn)輸車(chē)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。對(duì)于車(chē)用的輪轂電機(jī)技術(shù)，日系廠商研究較早，已經(jīng)推出了一些電動(dòng)輪轂汽車(chē)車(chē)型。151輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題由于輪轂電機(jī)布置在輪轂內(nèi)，在不平路面激勵(lì)下的輪胎跳動(dòng)、載荷不均、安裝誤差等都將引起電機(jī)氣隙不均勻，輪轂電機(jī)引起的振動(dòng)激勵(lì)會(huì)進(jìn)一步惡化，同時(shí)會(huì)引起定轉(zhuǎn)子及相鄰部件的振動(dòng)。輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)對(duì)狀態(tài)估計(jì)的精度和控制算法的魯棒性要求更高，且算法須對(duì)非線性的輪胎特性有更好的自適應(yīng)性。輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)控制問(wèn)題輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題由于車(chē)輪內(nèi)部空間有限，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、減速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)合理布置的難度增大。此外，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率密度性能要求高，同時(shí)輪轂電機(jī)工作環(huán)境惡劣。輪轂電機(jī)整車(chē)性能匹配問(wèn)題電機(jī)分類

直流電機(jī)交流異步電機(jī)

永磁同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)目錄153電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)相對(duì)于車(chē)輛行駛所提出的高制動(dòng)力矩需求，電機(jī)只能提供較小的制動(dòng)力矩，因此電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)不僅包括再生制動(dòng)系統(tǒng)，還保留了傳統(tǒng)汽車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)。再生制動(dòng)：在制動(dòng)時(shí)將汽車(chē)行駛的慣性能量通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給電機(jī)，電機(jī)以發(fā)電機(jī)方式工作，為動(dòng)力電池充電，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的再生利用。與此同時(shí)，產(chǎn)生的電機(jī)制動(dòng)力矩又可通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)，產(chǎn)生制動(dòng)力。在車(chē)輛需要減速時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)輪反拖驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，產(chǎn)生反向電流，同時(shí)產(chǎn)生作用于驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力矩，可通過(guò)動(dòng)力電池將制動(dòng)產(chǎn)生的電能回收。謝謝！154第4章動(dòng)力電池系統(tǒng)155動(dòng)力電池簡(jiǎn)介

鋰離子動(dòng)力電池

其他儲(chǔ)能裝置動(dòng)力電池管理系統(tǒng)動(dòng)力電池組動(dòng)力電池的梯次利用與回收目錄動(dòng)力電池簡(jiǎn)介157動(dòng)力電池的基本構(gòu)成1）必須將化學(xué)反應(yīng)中失去電子的氧化過(guò)程（在負(fù)極進(jìn)行)，得到電子的還原過(guò)程（在正極進(jìn)行），分別在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行。電池是一種把化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量直接轉(zhuǎn)變成直流電能的裝置。要實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的過(guò)程，必須滿足如下條件：2）兩電極間必須具有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)。3）化學(xué)變化過(guò)程中電子的傳遞必須經(jīng)過(guò)外線路。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介158動(dòng)力電池的基本構(gòu)成為滿足構(gòu)成電池的條件，電池需包含以下基本組成部分：正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、電解質(zhì)、隔膜、外殼以及導(dǎo)電柵、匯流體、端子、安全閥等零件。電池的基本結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池簡(jiǎn)介159動(dòng)力電池的基本參數(shù)端電壓：動(dòng)力電池正極和負(fù)極之間的電位差。動(dòng)力電池在沒(méi)有負(fù)載情況下的端電壓叫開(kāi)路電壓。動(dòng)力電池接上負(fù)載后處于放電狀態(tài)下的電壓稱為負(fù)載電壓，又稱為工作電壓。電池充放電結(jié)束時(shí)的電壓稱為終止電壓，分為充電終止電壓和放電終止電壓。端電壓和電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)（E）：組成電池的兩個(gè)電極的平衡電極電位之差。電池充放電電壓變化曲線動(dòng)力電池簡(jiǎn)介160動(dòng)力電池的基本參數(shù)容量是指電池在一定的放電條件下所能放出的電量，用符號(hào)C表示，單位常用A·h或mA·h表示。容量理論容量是假定電池中的活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。理論容量可根據(jù)電池反應(yīng)式中電極活性物質(zhì)的用量，按法拉第定律計(jì)算的活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量精確求出。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介161動(dòng)力電池的基本參數(shù)法拉第定律指出，電流通過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)，在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量與通過(guò)的電量成正比。數(shù)學(xué)式表達(dá)為容量

動(dòng)力電池簡(jiǎn)介162動(dòng)力電池的基本參數(shù)容量理論容量是電池容量的最大極限值，電池實(shí)際放出的容量只是理論容量的一部分。額定容量也叫標(biāo)稱容量，是指按國(guó)家或有關(guān)部門(mén)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下應(yīng)該放出的最低限度的容量。額定容量是制造廠標(biāo)明的安時(shí)容量，是驗(yàn)收電池質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介163動(dòng)力電池的基本參數(shù)容量實(shí)際容量（C）是指在實(shí)際應(yīng)用工作情況下放電時(shí)電池放出的電量。充滿電的電池在一定條件下所能輸出的電量，等于放電電流與放電時(shí)間的積分。實(shí)際容量的計(jì)算方法如下：

恒電流放電時(shí)變電流放電時(shí)

I——放電電流，是放電時(shí)間t的函數(shù)；T——放電至終止電壓的時(shí)間。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介164動(dòng)力電池的基本參數(shù)內(nèi)阻電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱為電池內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻的作用，電池放電時(shí)端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。充電時(shí)充電的端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。它直接影響電池的工作電壓、工作電流、輸出能量與功率等，其內(nèi)阻越小越好。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介165動(dòng)力電池的基本參數(shù)內(nèi)阻電池內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過(guò)程中由于活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度的變化以及放電時(shí)間而變化。電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和電極在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)所表現(xiàn)出的極化內(nèi)阻，兩者之和稱為電池的全內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、電解液、隔膜的內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指化學(xué)電源的正極與負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由于極化所引起的內(nèi)阻。它是電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和。極化內(nèi)阻與活性物質(zhì)的本性、電極的結(jié)構(gòu)、電池的制造工藝有關(guān)，尤其與電池的工作條件密切相關(guān)，放電電流和溫度對(duì)其影響很大。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介166動(dòng)力電池的基本參數(shù)能量與能量密度能量是指電池在一定放電制度下所能釋放出的電能，單位常用W·h或kW·h表示。電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量。

也可用電池組額定容量與電池放電平均電壓的乘積來(lái)估算動(dòng)力電池簡(jiǎn)介167動(dòng)力電池的基本參數(shù)能量與能量密度能量密度是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能輸出的能量，相應(yīng)地稱為質(zhì)量能量密度（W·h/kg）或體積能量密度（W·h/L），也稱為質(zhì)量比能量或體積比能量。功率與功率密度功率是指在一定的放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)電池輸出的能量，單位為W或kW。功率密度又稱比功率，是單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率，單位為W/kg或W/L。比功率是評(píng)價(jià)電池及電池包是否滿足電動(dòng)汽車(chē)加速和爬坡能力的重要指標(biāo)。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介168動(dòng)力電池的基本參數(shù)電荷狀態(tài)荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）描述了電池的剩余電量，其值為電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。荷電狀態(tài)值是個(gè)相對(duì)量，一般用百分比的方式來(lái)表示，SOC的取值為：0≤SOC≤100%。放電深度（DepthofDischarge，DOD）是放電容量與額定容量之比的百分?jǐn)?shù)，與SOC之間存在如下數(shù)學(xué)計(jì)算關(guān)系：放電深度DOD=100%-SOC動(dòng)力電池簡(jiǎn)介169動(dòng)力電池的基本參數(shù)循環(huán)使用壽命（CycleLife）循環(huán)使用壽命是指以電池充電和放電一次為一個(gè)循環(huán)，按一定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量降到某一規(guī)定值（一般規(guī)定為額定值的80%）以前，電池經(jīng)歷的充放電循環(huán)總次數(shù)。循環(huán)使用壽命是評(píng)價(jià)電池壽命性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。自放電率是指電池在存放時(shí)間內(nèi)，在沒(méi)有負(fù)荷的條件下自身放電，使得電池的容量損失的速度，用單位時(shí)間（月或年）內(nèi)電池容量下降的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。自放電率動(dòng)力電池簡(jiǎn)介170動(dòng)力電池的基本參數(shù)輸出效率電池實(shí)際上是一個(gè)能量存儲(chǔ)器，充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，放電時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?lái)，供用電裝置使用。電池的輸出效率通常用容量效率和能量效率來(lái)表示。容量效率指電池放電時(shí)輸出的容量與充電時(shí)輸入的容量之比。能量效率指電池放電時(shí)輸出的能量與充電時(shí)輸入的能量之比。通常，電池的能量效率為55%~85%，容量效率為65%~95%。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)而言，能量效率是比容量效率更重要的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介171動(dòng)力電池的基本參數(shù)抗濫用能力指電池對(duì)短路、過(guò)充電、過(guò)放電、機(jī)械振動(dòng)、撞擊、擠壓以及遭受高溫和著火等非正常使用情況的容忍程度。電池的成本與電池的技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)。開(kāi)發(fā)和研制高效、低成本的電池是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。電池成本一般以電池單位容量或能量的成本進(jìn)行表示，單位為元/A·h或元/kW·h。成本動(dòng)力電池簡(jiǎn)介172動(dòng)力電池的基本參數(shù)放電制度放電制度是電池放電時(shí)所規(guī)定的各種條件，主要包括放電速率（電流）、終止電壓和溫度等。放電電流是指電池放電時(shí)的電流大小。放電電流通常用放電率表示。放電率是指電池放電時(shí)的速率，有時(shí)率或倍率兩種表示形式。時(shí)率以一定的放電電流放完額定容量所需的時(shí)間（h），常用C/n來(lái)表示，其中，C為額定容量，n為一定的放電電流。倍率是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量所輸出的電流值。放電終止電壓是指電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓，其值與電池材料直接相關(guān)，并受到電池結(jié)構(gòu)、放電率、環(huán)境溫度等多種因素影響。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介173動(dòng)力電池的分類按電解液種類分類堿性電池以氫氧化鉀水溶液為主的電池，氫鎳電池等。酸性電池以硫酸水溶液為介質(zhì)的電池，如鉛酸蓄電池。中性電池以鹽溶液為介質(zhì)的電池，如鋅錳干電池。有機(jī)電解液電池以有機(jī)溶液為介質(zhì)的電池，如鋰離子電池等。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介174動(dòng)力電池的分類按工作性質(zhì)和儲(chǔ)存方式分類一次電池即不能再充電使用的電池，如鋰原電池等。二次電池即可充電電池，如鉛酸電池、鎳鎘電池等。燃料電池活性材料在電池工作時(shí)才連續(xù)不斷地從外部加入電池，如氫氧燃料電池、金屬燃料電池等。儲(chǔ)備電池儲(chǔ)備電池儲(chǔ)存時(shí)電極板不直接接觸電解液，直到電池使用時(shí)，才加入電解液，如鎂?氯化銀電池。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介175國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池的研究現(xiàn)狀電池的壽命和成本問(wèn)題一直是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)改進(jìn)，電池技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。已從傳統(tǒng)的鉛酸電池演化到包含鎳氫動(dòng)力電池、鈷酸鋰、錳酸鋰、聚合物、三元鋰、磷酸鐵鋰等先進(jìn)的綠色動(dòng)力電池的技術(shù)體系。在比能量、比功率、安全性、可靠性、循環(huán)壽命、成本等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。動(dòng)力電池簡(jiǎn)介176國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池的研究現(xiàn)狀現(xiàn)階段在電動(dòng)汽車(chē)上使用的主流電池類型及其基本特性見(jiàn)下表。鋰離子動(dòng)力電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的主要方向。電動(dòng)汽車(chē)用主流電池類型及其基本特性動(dòng)力電池簡(jiǎn)介

鋰離子動(dòng)力電池

其他儲(chǔ)能裝置動(dòng)力電池管理系統(tǒng)動(dòng)力電池組動(dòng)力電池的梯次利用與回收目錄鋰離子動(dòng)力電池178概述鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同，分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元材料鋰離子電池等；根據(jù)所用電解質(zhì)材料不同，分為液態(tài)鋰離子電池（Lithium-IonBattery，LIB）和聚合物鋰離子電池（PolymerLithium-IonBattery，PLB）兩大類。三元材料鋰離子電池以其能量密度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始在電動(dòng)汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。鋰離子動(dòng)力電池179概述相對(duì)于其他類型電池，鋰離子電池具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高鈷酸鋰單體電池的工作電壓為3.6V，錳酸鋰單體電池的工作電壓為3.7V。能量密度高正極材料的理論能量密度可達(dá)200W·h/kg以上。循環(huán)壽命長(zhǎng)在深度放電情況下，循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次以上；在低放電深度條件下，循環(huán)次數(shù)可達(dá)上萬(wàn)次。自放電小月自放電率僅為總電容量的5%~9%。無(wú)記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是多次充電后電池容量減少的現(xiàn)象。環(huán)保性高不包含汞、鉛、鎘等有害元素。鋰離子動(dòng)力電池180鋰離子動(dòng)力電池的工作原理鋰離子電池的電極反應(yīng)表達(dá)式分別為正極反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：鋰離子電池工作原理鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋰離子動(dòng)力電池181鋰離子動(dòng)力電池的失效機(jī)理理想的鋰離子電池除了鋰離子在正、負(fù)極之間嵌入和脫出外，不發(fā)生其他副反應(yīng)，不出現(xiàn)鋰離子的不可逆消耗。鋰離子電池每時(shí)每刻都有副反應(yīng)存在，也有活性物質(zhì)不可逆的消耗，如電解液分解、活性物質(zhì)溶解、金屬鋰沉積等。鋰離子動(dòng)力電池182鋰離子動(dòng)力電池的失效機(jī)理造成鋰離子電池容量衰退的原因主要有：正極材料的溶解以尖晶石LiMn2O4為例，Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰減的主要原因。正極材料的相變化鋰離子的正常脫嵌反應(yīng)總是伴隨著宿主結(jié)構(gòu)摩爾體積的變化，引起結(jié)構(gòu)的膨脹與收縮，導(dǎo)致氧八面體偏離球?qū)ΨQ性并成為變形的八面體構(gòu)型。電解液的分解在充電的條件下，電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)定性，故會(huì)發(fā)生