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(guò)控制器驅(qū)由蓄電池輸出電能（電流）通過(guò)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(yè)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(kāi)的乘員空間與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源等完全分開(kāi)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(yè)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(jiǎn)單，成本低，但牽引力大，控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)磁阻）交流電機(jī)（包括異步、同步、開(kāi)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(yè)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(yè)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(hào)檢測(cè)及防誤裝安全管理系統(tǒng)包括各類信號(hào)檢測(cè)及防誤裝置等。置等。首頁(yè)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(duì)動(dòng)力對(duì)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(yè)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(yè)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(yè)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(guò)。驅(qū)動(dòng)橋的半軸從電動(dòng)機(jī)空心軸中通過(guò)。 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(yè)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(yè)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(yè)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(jiǎn)單，效率較高、成直流電機(jī)控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)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(yè)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(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）開(kāi)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(lái)保證電動(dòng)機(jī)希望能利用調(diào)整電動(dòng)機(jī)磁通來(lái)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(yè)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(cè)器的變頻裝置的輸出頻率受轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的控制，即定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)控制，即定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(yè)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(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行產(chǎn)生信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)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(yè)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(yè)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(yè)返回章返回節(jié)19 車用電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)如下：車用電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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、高功率

14、密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(hào)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(hào)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(guò)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(guò)機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變速箱集

15、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)電機(jī)，

16、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(yè)返回章返回節(jié)22 發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率超過(guò)電機(jī)（驅(qū)動(dòng)車輛）發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率超過(guò)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），蓄電池

17、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(yè)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(wú)機(jī)械連接，整車的）發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)之間無(wú)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，制動(dòng)能

18、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(yè)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，又要滿足

19、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(yè)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(yè)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(guò)機(jī)械傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)汽車，無(wú)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)

20、械傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)汽車，無(wú)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(duì)較高。轉(zhuǎn)換損失，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量的利用率相對(duì)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，油耗和排放不如

21、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(yè)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(guò)一種行星齒輪系統(tǒng)組成的動(dòng)力分配裝通過(guò)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。 停車或滑行時(shí)，

22、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(guò)能量回收系統(tǒng)向充電，制動(dòng)和減速時(shí)通過(guò)能量回收系統(tǒng)向電池充電。電池充電。首頁(yè)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，8-1-2

23、-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(yè)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電池電池類型類型工作工作溫度溫度燃燃料料氧化氧化劑劑電解電解質(zhì)質(zhì)效率效率特點(diǎn)特點(diǎn)技術(shù)狀態(tài)及技術(shù)狀態(tài)及應(yīng)用應(yīng)用堿性堿性燃料燃料電池電池（

24、AFC）室室溫溫200純純氫氫純氧純氧水氧水氧化鉀化鉀50 能量轉(zhuǎn)化率高，能量轉(zhuǎn)化率高，高比功率、比高比功率、比能量，不適合能量，不適合地面使用地面使用高度發(fā)展，高度發(fā)展，航天中已應(yīng)航天中已應(yīng)用用質(zhì)子質(zhì)子交換交換膜燃膜燃料電料電池池（PEMFC）室室溫溫200純純氫氫氧氣、氧氣、空氣空氣陽(yáng)離陽(yáng)離子交子交換膜換膜50（60%80%）可室溫快速啟可室溫快速啟動(dòng)，無(wú)電解液動(dòng)，無(wú)電解液流失，水易排流失，水易排出，壽命長(zhǎng)，出，壽命長(zhǎng)，比功率與比能比功率與比能量高量高高度發(fā)展，高度發(fā)展，適用于分散適用于分散電站、電動(dòng)電站、電動(dòng)車、潛艇推車、潛艇推動(dòng)、各種移動(dòng)、各種移動(dòng)電源、家動(dòng)電源、家庭動(dòng)力源。庭動(dòng)力源。

25、已有樣車，已有樣車，需降低成本需降低成本首頁(yè)返回章返回節(jié)31電池電池類型類型工作工作溫度溫度燃料燃料氧化氧化劑劑電解質(zhì)電解質(zhì)效率效率特點(diǎn)特點(diǎn)技術(shù)狀態(tài)及技術(shù)狀態(tài)及應(yīng)用應(yīng)用直接直接燃料燃料電池電池（DMFC）室室溫溫200CH3OH空氣空氣 磷酸載磷酸載體離子體離子交換膜交換膜40能量轉(zhuǎn)化率能量轉(zhuǎn)化率高，高比功高，高比功率、比能量，率、比能量，不適合地面不適合地面使用使用適用于手機(jī)、適用于手機(jī)、筆記本電腦筆記本電腦磷酸磷酸燃料燃料電池電池（PAFC）100200重整氣重整氣天然氣、天然氣、氫氫空氣空氣 磷酸水磷酸水溶液溶液4050建分散電站建分散電站運(yùn)行可靠度運(yùn)行可靠度高，啟動(dòng)時(shí)高，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，成

26、本間長(zhǎng)，成本高（高（2500歐歐元元/kw），），余熱利用價(jià)余熱利用價(jià)值低值低高度發(fā)展，高度發(fā)展，適用于特殊適用于特殊需求、區(qū)域需求、區(qū)域性分散電站，性分散電站，目前商業(yè)上目前商業(yè)上已可得到已可得到200kw的系的系統(tǒng)統(tǒng)首頁(yè)返回章返回節(jié)32電池電池類型類型工作工作溫度溫度燃料燃料氧化氧化劑劑電解質(zhì)電解質(zhì)效率效率特點(diǎn)特點(diǎn)技術(shù)狀態(tài)及技術(shù)狀態(tài)及應(yīng)用應(yīng)用熔融熔融碳酸碳酸鹽燃鹽燃料電料電池池（MCFC）600700凈化煤凈化煤氣、重氣、重整氣、整氣、天然氣天然氣空氣空氣 磷酸鋰磷酸鋰碳酸碳酸55具有建分散具有建分散電站的優(yōu)勢(shì)，電站的優(yōu)勢(shì)，余熱利用價(jià)余熱利用價(jià)值高值高適宜建區(qū)域適宜建區(qū)域性分散電站，性分散

27、電站，需延長(zhǎng)壽命，需延長(zhǎng)壽命，可靠性和腐可靠性和腐蝕性有待解蝕性有待解決決固體固體氧化氧化物燃物燃料電料電池池（SOFC）8001000凈化煤凈化煤氣、天氣、天然氣然氣空氣空氣 氧化鋯氧化鋯陶瓷陶瓷50全固體結(jié)構(gòu)，全固體結(jié)構(gòu)，無(wú)腐蝕和液無(wú)腐蝕和液體流失，壽體流失，壽命長(zhǎng)。但工命長(zhǎng)。但工作溫度高作溫度高適宜建大、適宜建大、中型電站，中型電站，分散電站，分散電站，原料與成本原料與成本仍需研究仍需研究首頁(yè)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

28、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(zhǎng)膜的使用壽命等。本以延長(zhǎng)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(yè)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（目前主要采用鉑（PtPt）為催化劑，對(duì)于電）為催化劑，對(duì)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(yè)返回章返回節(jié)35 3 3）雙極板）雙極板 現(xiàn)現(xiàn)