電動汽車綜合概念及研發(fā)歷史培訓(xùn)教材（PPT 50頁）

1、更多資料在資料搜索網(wǎng)( ) 海量資料下載目錄一一 電動汽車的綜合概念電動汽車的綜合概念二二 電動汽車的研發(fā)歷史電動汽車的研發(fā)歷史三三 電動汽車的分類及優(yōu)缺點(diǎn)介紹電動汽車的分類及優(yōu)缺點(diǎn)介紹四四 電動汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r電動汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r五五 混合動力電動汽車混合動力電動汽車(HEV)的研究的研究電動汽車的綜合概念電動汽車的綜合概念 電動汽車的定義電動汽車的定義 電動汽車是指以車載電源為動力,用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。 更多資料在資料搜索網(wǎng)( ) 海量資料下載電動汽車的研發(fā)歷史 一百多年來，電動汽車在汽車發(fā)展史中經(jīng)歷了三次重大機(jī)遇： 第一次發(fā)生在一百余年前。第一次

2、發(fā)生在一百余年前。由于當(dāng)時電池和電機(jī)的發(fā)展較內(nèi)燃機(jī)成熟，而且石油的運(yùn)用還沒有普及，使電動汽車在早期的汽車領(lǐng)域中占有舉足輕重的位置。第一輛電動汽車（3輪）由法國人古斯塔夫土維（GustaveTrouve）在1881年制造出來，此后三四十年間，電動汽車在當(dāng)時的汽車發(fā)展中占據(jù)著重要位置。例如，世界上首輛車速超過100公里小時的汽車就是電動汽車。那是在1899年，由比利時工程師卡米樂熱納茨（CamilleJenatzy）設(shè)計的名為“從不滿意”（LaJamaisContente）的鋁制車身汽車，現(xiàn)在保存在法國貢批尼（Compiegne）博物館中。據(jù)統(tǒng)計，到1890年在全世界4200輛汽車中，有38為電動

3、汽車，40為蒸汽車，22為內(nèi)燃機(jī)汽車。到了1911年，就已經(jīng)有電動出租汽車在巴黎和倫敦的街頭上運(yùn)營，到了1912年在美國更有至少3.4萬輛電動汽車運(yùn)行。 第二次是在第二次是在70年代石油危機(jī)的爆發(fā)時年代石油危機(jī)的爆發(fā)時.由于石油的大量開采和內(nèi)燃機(jī)的種種優(yōu)越性，電動汽車漸漸被人們忽視。直到上世紀(jì)70年代石油危機(jī)的爆發(fā)，給世界各國政界一次不小的打擊，開始考慮替代石油的其他能源，包括風(fēng)能、太陽能、電能等可再生能源。因此從政治經(jīng)濟(jì)方面考慮，才又給了電動汽車第二次機(jī)遇，又一次被人矚目。 第三次機(jī)遇開始于若干年前第三次機(jī)遇開始于若干年前，世界上除了已存在的能源問題之外，環(huán)境保護(hù)問題也逐漸成為了各個方面所關(guān)

4、心重大課題，內(nèi)燃機(jī)汽車的排放污染，給全球的環(huán)境以災(zāi)難性的影響，因此開發(fā)生產(chǎn)零污染交通工具成為各國所追求的目標(biāo)，電動汽車的無（低）污染優(yōu)點(diǎn)，使其成為當(dāng)代汽車發(fā)展的主要方向。 電動汽車的分類及優(yōu)缺點(diǎn)電動汽車的分類及優(yōu)缺點(diǎn)介紹介紹 電動汽車主要有純電動汽車、混合動力電動汽車主要有純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車電動汽車和燃料電池電動汽車3 種類型。種類型。1.純電動汽車純電動汽車 純電動汽車是完全由二次電池純電動汽車是完全由二次電池( 如鉛酸電池、鎳鎘如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等電池、鎳氫電池或鋰離子電池等) 提供動力的汽車。提供動力的汽車。l其所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：其所具

5、有的優(yōu)點(diǎn)如下： 1）無污染、噪聲??；）無污染、噪聲小； 電動汽車無內(nèi)燃機(jī)汽車工作時產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是“零污染”。眾所周知，內(nèi)燃機(jī)汽車廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學(xué)煙霧。電動汽車無內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小。噪聲對人的聽覺、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的。 2）結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便；）結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便； 電動汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動部件少，維修保養(yǎng)工作量小。當(dāng)采用交流感應(yīng)電動機(jī)時，電機(jī)無需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動汽車易操縱 3）能量轉(zhuǎn)換效率高；同時可回收制

6、動、下坡時的能量，提高能量的利用效率；）能量轉(zhuǎn)換效率高；同時可回收制動、下坡時的能量，提高能量的利用效率； 電動汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機(jī)汽車。特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機(jī)可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動減速時能量的再利用。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。 4）可在夜間利用電網(wǎng)的廉價）可在夜間利用電網(wǎng)的廉價“谷電谷電”進(jìn)行充電，起到平抑電網(wǎng)的峰谷差的作進(jìn)行充電，起到

7、平抑電網(wǎng)的峰谷差的作用。用。 電動汽車的應(yīng)用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用 2.混合動力汽車混合動力汽車混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機(jī)/發(fā)動機(jī)來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。目前國內(nèi)市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確

8、定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時，由電池來補(bǔ)充；負(fù)荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。 2、因?yàn)橛辛穗姵兀?可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。 3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)“零”排放。 4、有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。 5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。 6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：長距離高速行駛基本不能省油。 3.

9、燃料電池汽車燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。 與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、零排放或近似零排放。 2、減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。 3、降低了溫室氣體的排放。 4、提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。 5、提高了發(fā)動機(jī)燃燒效率。 6、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲

10、。 下表為三種類型電動車的特征對比電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 發(fā)達(dá)國家與主要汽車集團(tuán)的電動汽車現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家與主要汽車集團(tuán)的電動汽車現(xiàn)狀 國外著名汽車公司都十分重視研究開發(fā)電動汽車, 世界發(fā)達(dá)國家不惜投入巨資進(jìn)行研究開發(fā), 并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來推動電動汽車的發(fā)展。美國目前正在大力研制和推廣使用燃料電池電動汽車和純電動汽車, 政府能源部與通用、福特和戴- 克三大汽車制造商聯(lián)合開發(fā)燃料電池電動汽車?，F(xiàn)在, 美國已有7 個州加入了零排放計劃, 到規(guī)定年限后這些地區(qū)銷售的汽車必須為零排放, 即只能為純電動汽車和燃料電池電動汽車。以美國藍(lán)鳥客車公司、英國的FRZAERNASH公司、

11、日本豐田、日本本田為代表的電動客車和轎車已經(jīng)上市, 英國已有數(shù)萬輛電動汽車在使用。 法國是世界上推廣應(yīng)用純電動汽車最成功的國家之一, 成立了電動汽車推廣應(yīng)用國家部際協(xié)調(diào)委員會,巴黎和拉羅舍爾已經(jīng)建立了比較完善的純電動汽車充電站網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施, 制定了優(yōu)惠的支持和激勵使用電動汽車的政策, 且已經(jīng)初步形成了純電動汽車運(yùn)行體系。 歐洲各大汽車廠商爭先恐后地推出了本公司研制的混合動力電動汽車, 甚至德國的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也積極與大汽車公司聯(lián)手開發(fā)混合動力電動汽車技術(shù)。瑞典、法國、德國、意大利、比利時等國計劃在9 個歐洲城市開通混合動力電動公共汽車線路。 燃料電池電動汽車在國外斬露頭角

12、，國外企業(yè)界紛紛組成強(qiáng)大的跨國聯(lián)盟, 以期達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的。如日本豐田與美國通用公司, 日本東芝公司與美國國際燃料電池公司, 德國BMW公司與西門子公司, 雷諾汽車公司與意大利De Nora 公司分別組成聯(lián)盟開發(fā)燃料電池電動汽車; 本田也已投資數(shù)億美元開發(fā)燃料電池電動汽車。其中, 以加拿大的巴拉德、美國的福特、德國的戴姆勒- 克萊斯勒聯(lián)盟(XCELLSIS)最具代表性, 該聯(lián)盟投資10億加元開發(fā)生產(chǎn)電動汽車用燃料電池動力系統(tǒng)。 但是, 由于燃料電池的成本和壽命問題, 使得這一項(xiàng)目目前進(jìn)展緩慢。在燃料電池電動汽車的示范運(yùn)行方面, 世界各國也都不約而同地把注意力集中在大客車上, 如歐盟的CUTE

13、 示范項(xiàng)目、UNDP/GEF 燃料電池商業(yè)化示范項(xiàng)目、美國加州的CAHFC 示范項(xiàng)目和日本的JHFC計劃等。與此同時, 部分國家政府為促進(jìn)電動汽車的發(fā)展, 通過財稅手段調(diào)整汽車發(fā)展結(jié)構(gòu)。像美、日等國政府對于電動車產(chǎn)品給予10%的鼓勵性補(bǔ)貼, 荷蘭政府的補(bǔ)貼更是高達(dá)30%。并對傳統(tǒng)汽車開征燃料稅, 如歐洲部分國家燃料稅高達(dá)200300%,最低的美國也有34%。我國電動汽車現(xiàn)狀我國電動汽車現(xiàn)狀 我國電動汽車雖然沒有歐美等國家起步早, 但國家從維護(hù)能源安全, 改善大氣環(huán)境, 提高汽車工業(yè)競爭力, 實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮, 從“八五”開始到現(xiàn)在, 電動汽車研究一直是國家計劃項(xiàng)目,

14、并在2001 年設(shè)立了“電動汽車重大科技專項(xiàng)”。通過組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu), 集中各方面力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān), 現(xiàn)正處于研發(fā)勢頭強(qiáng)勁階段, 部分技術(shù)已經(jīng)趕上甚至超過世界先進(jìn)水平?！半妱悠囍卮罂萍紝ｍ?xiàng)”實(shí)施以來, 已成功開發(fā)出燃料電池汽車樣車, 累計運(yùn)行數(shù)千公里; 混合動力客車已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過百萬公里; 純電動汽車已通過國家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)?；旌蟿恿﹄妱悠嚮旌蟿恿﹄妱悠?混合動力電動汽車的產(chǎn)生背景混合動力電動汽車的產(chǎn)生背景 我們前面已經(jīng)提過，在電動汽車方面, 研究工作主要涉及純電動汽車、混合動力汽車以及燃料電池汽車。其中，純電動汽車是研究最早的技術(shù), 但是電池技術(shù)以及成本問

15、題成為其產(chǎn)業(yè)化的障礙。燃料電池汽車, 尤其是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車正在成為電動汽車研發(fā)的新熱點(diǎn), 但技術(shù)尚不成熟。在這種背景下, 混合動力汽車作為一種過渡技術(shù)被世界各國, 尤其是美、日等國加以研究。我國政府及各大汽車生產(chǎn)商也在加大混合動力汽車的研發(fā)力度。 混合動力電動汽車的分類 目前國內(nèi)外研究的HEVHEV有多種結(jié)構(gòu)，按動力系統(tǒng)布置可分為串聯(lián)式混合動力串聯(lián)式混合動力汽車汽車(SHEV)(SHEV)、并聯(lián)式混合動力汽車、并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV)(PHEV)、混聯(lián)式混合動力汽車、混聯(lián)式混合動力汽車(SPHEV)(SPHEV)和和復(fù)合式混合動力電動汽車（復(fù)合式混合動力電動汽車（CHEV

16、)CHEV)。串聯(lián)式混合動力汽車串聯(lián)式混合動力汽車( SHEV)串聯(lián)式如圖串聯(lián)式如圖1，是指汽油或柴油發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)組給蓄電池充電，蓄電池再向電動機(jī)供電，由電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動汽車。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率小于汽車需求時（如啟動、加速、爬坡），電池組向電動機(jī)提供電能；當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率大于汽車需求時（如低速、滑行、怠速），則向電池組充電。在這種聯(lián)結(jié)方式下，電池就象一個水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。電池對在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)適用于市內(nèi)常見的頻繁起步、加速和低速運(yùn)行工況，可以使原動機(jī)在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機(jī)的

17、輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的，從而使復(fù)雜工況下系統(tǒng)的性能有所提高。但是發(fā)動機(jī)的輸出功通過發(fā)電機(jī)、電池、控制器和電動機(jī)，在電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中有效率損失，所以盡管整個驅(qū)動系統(tǒng)排放較低，但沒有有效地提高效率，很難實(shí)現(xiàn)明顯降低油耗的目標(biāo)。該系統(tǒng)主要用于城市大客車。更多資料在資料搜索網(wǎng)( ) 海量資料下載并聯(lián)式混合動力汽車并聯(lián)式混合動力汽車( PHEV) 并聯(lián)式并聯(lián)式HEV如圖2，動力系有兩種動力源-發(fā)動機(jī)和電動機(jī)。當(dāng)汽車加速、爬坡時，電動機(jī)和發(fā)動機(jī)能夠同時向傳動系提供動力；一旦汽車車速達(dá)到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機(jī)維持該速度。并聯(lián)式并聯(lián)式HEV能設(shè)置成用發(fā)動機(jī)在高速公路行駛模式，加速時由電動機(jī)提

18、供額外動力。這樣，就可以將發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、發(fā)動機(jī)與電動機(jī)聯(lián)合驅(qū)動三種方式有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動方式的最佳組合。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 混聯(lián)式混合動力汽車混聯(lián)式混合動力汽車( PSHEV) 混聯(lián)式混聯(lián)式SPHEV如圖3所示，其布置形式包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)，即功率流既可以象串聯(lián)式流動，又可象并聯(lián)式流動，技術(shù)含量較高。它的動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。在該系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)、電動機(jī)既可獨(dú)立驅(qū)動汽車，也可同時驅(qū)動汽車。其動力分配裝置將發(fā)動機(jī)的動力傳遞給傳動軸與發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能一部分用于驅(qū)動電動機(jī)，剩余部分變?yōu)橹绷?/p>

19、電給電池充電。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 復(fù)合式混合動力汽車復(fù)合式混合動力汽車(CHEV)C H E V結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，如圖4所示， 一般用于雙軸獨(dú)立系統(tǒng) ，相當(dāng)于一套完整的串聯(lián)系統(tǒng)加上一套完整的并聯(lián) 系統(tǒng)，工作模式更加多樣化， 成本最高，控制系統(tǒng)也最復(fù)雜。 HEV的核心技術(shù)研究與發(fā)展的核心技術(shù)研究與發(fā)展 汽車的混合動力技術(shù)發(fā)展與機(jī)械、電氣、內(nèi)燃機(jī)、能源、計算機(jī)、汽車、信息等技術(shù)息息相關(guān)。HEV作為多種高新技術(shù)的集成，是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，集智能化、數(shù)字化、 輕量化和實(shí)用化于一體。其研制和開發(fā)的核心技術(shù)主 要是電池、電動機(jī)、

20、電動機(jī)控制、電力電子技術(shù)、能量管理技術(shù)以及車身和底盤設(shè)計等，其中前4項(xiàng)是混合動力汽車的發(fā)展瓶頸 。 HEV的成敗關(guān)鍵在于電池 ， 電池也是一直制約混合動力汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。HEV在勻速行駛時， 由發(fā)動機(jī)提供能量， 電池組基本上處于不充不放的狀態(tài)； 汽車行駛需要大功率時( 如加速 、爬坡、高速等) ， 電池組放電，釋放能量； 汽車行駛需要小功率時( 如低速、停車等) ，電池組充電，積蓄能量。 a)HEV對電池的特殊要求對電池的特殊要求：與 EV不同，HEV電池連續(xù)工作時間短 ， 對電池容量要求不高，而對功率要求較高。 另外 HEV電池 SOC工作范圍在5 0 左右，波動一般不超 過 2 0 。

21、這是因?yàn)?HEV要求電池留有足夠的余量，以保證車輛制動時可以充分吸收能量 ， 并不致使電池過充后降低壽命，甚至破壞電池。HEV和 EV用電池的主要性能指標(biāo)有質(zhì)量比能量、體積比能量 、質(zhì)量比功率、價格和循環(huán)壽命等 。 為了確保 HEV合理的行駛性能，對其能源系統(tǒng)有如下要求： 高比能量( 確保 HEV達(dá)到合理的行駛里程) ；高比功率( 確保加速和爬坡性能) ；壽命長、免維護(hù)、充電快、效率高( 提高車輛的使用效率和接受制動回輸功率的能力) ；尺寸??；安全性高。更多資料在資料搜索網(wǎng)( ) 海量資料下載b)HEV電池的管理：電池的管理： 在電池管理方面，目前著力于多個電池串、并聯(lián)使用，為管理此更新的電池

22、類型，需要采 用嵌入式控制器來監(jiān)視電池組的工作情況。大型 HEV電 池組可能包含 200個甚至更多的獨(dú)立電池， 因此對所有電池進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)控是不現(xiàn)實(shí)的，而嵌入式處理器的可根據(jù)電池技術(shù)的多重特性、不同電池組之間的電壓以及流入或流 出電池組的電流來估計電池的電量狀態(tài)。當(dāng)鏗電池或鎳 氫( N i MH) 電池的電量耗盡到低于閉值時，鎳氫電池和鏗電池將很快損壞，不過嵌入式處理器可測定電量狀態(tài)，并在電池組或單個電池的電壓低于閉值前關(guān)斷系統(tǒng)。但也不可對鏗電池和鎳氫電池進(jìn)行過充電，以盡量延長電池組的使用壽命。 HEV電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的原動機(jī)，是心臟，是是 HEV 的關(guān)鍵核心技術(shù)

23、之一。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是由電動機(jī)和驅(qū)動控制器兩部分組成。電動機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置， 為滿足整車動力性能的需要， 對電動機(jī)的具體要求為： 1 ) 瞬時功率大、 功率密度高、 過載能力強(qiáng)； 2 ) 效率高； 3 ) 運(yùn)行速度范圍要廣，高、低速綜合效率也要高。電動機(jī)在低速區(qū)具有恒轉(zhuǎn)矩特性， 在高速區(qū)具有恒功率特性， 其轉(zhuǎn)矩和功率控制，特性如圖特性如圖5所示 ； 4) 結(jié)構(gòu)簡單牢固，耐沖擊、 顛簸、 運(yùn)行可靠， 免維護(hù)， 低成本等。驅(qū)動控制器是將電池的電能轉(zhuǎn)換為適于電動機(jī)運(yùn)行的另外一種電能變換控制裝置 。通這種變換和控制使電動機(jī)處于上述要求的運(yùn)行最佳工狀態(tài) ，以滿足 HEV實(shí)際行駛工況的需要。

24、驅(qū)動控制系結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，動態(tài)響應(yīng)好，系統(tǒng)可靠性高，成低等。 電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的好壞關(guān)系著電動汽車能否安全可靠地運(yùn)行。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機(jī)、電力電子變流器、數(shù)字控制器和傳感器等幾個核心部分組成。其中電機(jī)的使用具體情況可以參見附表。 從附表可以看出, 目前電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中, 主要采用感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī);電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)由電力電子逆變器向 IGBT集成模塊發(fā)展, 傳感器向集成智能傳感器發(fā)展, 在電機(jī)的控制方法方面, 傳統(tǒng)的控制方法是直流電機(jī)的勵磁控制法與電樞電壓控制法; 開關(guān)磁阻電動機(jī)的角度位置控制、電流斬波控制以及電壓控制; 感應(yīng)電機(jī)主要有V/F 控制、轉(zhuǎn)差頻率控

25、制、 矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等等。 從上面附表中，我們可以看出目前各大公司采用的比較多的電機(jī)為感應(yīng)電機(jī)，下面我們著重介紹一下交流感應(yīng)電機(jī)的驅(qū)動控制方法。 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來的 ,有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低和堅固耐用等特點(diǎn) ,特別適用于混合電動車。 其控制可采用磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。磁場定向矢量控制具有類似直流電機(jī)的優(yōu)良特性;但控制技術(shù)復(fù)雜 ,控制器成本較高 ,電機(jī)參數(shù)變化影響較大。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在電動機(jī)定子坐標(biāo)上計算磁鏈的模和轉(zhuǎn)矩的大小 ,直接控制電機(jī)電壓以達(dá)到電機(jī)系統(tǒng)的高性能。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ,動、靜性能優(yōu)良。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（DTC

26、) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱DTC（Direct Torque Control)系統(tǒng)，系統(tǒng)，是繼矢量控制之后發(fā)展起來的另一種高動態(tài)性能的交流電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名。 圖6為直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（DTC)原理框圖：圖圖 6 DTC原理框圖n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號 設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，可以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了近似的解耦n轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制器轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制器 用滯環(huán)控制器代替通常PI調(diào)節(jié)器n控制特點(diǎn)控制特點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰

27、-砰控制器，并在PWM逆變器中直接用這兩個控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了旋轉(zhuǎn)變化和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)。更多資料在資料搜索網(wǎng)( ) 海量資料下載 選擇定子磁鏈作為被控量，計算磁鏈的模型時，可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。 由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率器件，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)也是有限的。nDTC的控制規(guī)律和反饋模型的控制規(guī)律和反饋模型 除轉(zhuǎn)矩和磁鏈砰-砰控制外，DTC的核心問題是： 轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈反饋信號的計算模型 如何根據(jù)

28、兩個砰-砰控制器的輸出信號來選擇電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)。1.定子磁鏈的反饋計算模型定子磁鏈的反饋計算模型 DTC系統(tǒng)采用的是兩相靜止坐標(biāo)（坐標(biāo)），為了簡化數(shù)學(xué)模型，由三相坐標(biāo)變換到兩相坐標(biāo)是必要的，中間省去了旋轉(zhuǎn)變換。轉(zhuǎn)換為兩相坐標(biāo)后電壓方程： (式中p=d /dt) sssssssspiRupiRu 將上式移項(xiàng)并積分得 得到的式子就是定子磁鏈模型，其結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。dtiRudtiRusSssssss圖圖7 定子磁鏈模型結(jié)構(gòu)框圖定子磁鏈模型結(jié)構(gòu)框圖2.轉(zhuǎn)矩反饋計算模型轉(zhuǎn)矩反饋計算模型 感應(yīng)電機(jī)在靜止兩相坐標(biāo)系上的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為： rsrsmpeiiiiLnT 又根據(jù)感應(yīng)電機(jī)在靜

29、止兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型中磁鏈方程： sssmrsssmriLLiiLLi11 根據(jù)前面兩式可得出最后表達(dá)式：得出的就是DTC系統(tǒng)的模型轉(zhuǎn)矩，其結(jié)構(gòu)如圖8所示 sssspeiinT圖圖8 轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)框圖 在圖6所示的DTC系統(tǒng)中，根據(jù)定子磁鏈給定和反饋信號進(jìn)行砰-砰控制，按控制程序選取電壓空間矢量的作用順序和持續(xù)時間。在電壓空間矢量按磁鏈控制的同時，也接受轉(zhuǎn)矩的砰-砰控制。HEV中電力電子技術(shù)的應(yīng)用中電力電子技術(shù)的應(yīng)用 HEV對電力電子技術(shù)的要求 ：受各方面運(yùn)行條件的限制，要求 H E V用電力電子技術(shù)機(jī)裝置應(yīng)具有成本低、 體積小、比功率大。易于安裝的特點(diǎn)。此外， 以下的技術(shù)細(xì)節(jié)必須得到重點(diǎn)考慮： 1 )電力電