《汽車車身電控技術(shù)（第三版）》24電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車我國汽車現(xiàn)狀從2009年開始，中國政府對(duì)純電動(dòng)汽車制定了密集的扶持政策，十年過去，純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷規(guī)模已接近百萬。而在純電市場，十年下來，國內(nèi)的北汽、比亞迪逐漸成為中低端純電動(dòng)車市場的王者，特斯拉與蔚來成為高端市場的掌控者，另外還有廣汽新能源、上汽乘用車以及小鵬、威馬等造車新勢(shì)力落地扎根，其他跨國車企也紛紛制定了激進(jìn)的發(fā)展計(jì)劃。如大眾汽車，計(jì)劃到2028年推出約70款全新電動(dòng)車型，全球交付2200萬輛純電動(dòng)汽車，其中一半以上來自中國。同樣是押注中國市場，豐田的計(jì)劃也顯得有些保守：豐田的目標(biāo)是到2025年，混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)車、燃料電池車的年銷量將達(dá)到550萬輛，其中純電動(dòng)車和燃料電池車超過100萬輛，純電動(dòng)車超過10款；到2030年，純電銷量超過100萬輛。純電動(dòng)汽車(BEV)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)○燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車是全部或部分由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng),符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的汽車。純電動(dòng)汽車汽車除了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外，其他部分的功能及其組成基本與傳統(tǒng)汽車類似（部分部件根據(jù)選擇的驅(qū)動(dòng)方式做了相應(yīng)的改動(dòng)），本書只介紹電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電力驅(qū)動(dòng)主模塊、車載電源模塊和輔助模塊三部分組成。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)模塊的組成及聯(lián)系。電力驅(qū)動(dòng)模塊的功用是將儲(chǔ)存在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)換為車輪的動(dòng)能，并能夠在汽車汽車減速時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能充入蓄電池。它主要包括中央控制單元、驅(qū)動(dòng)控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等。車載電源模塊的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、檢測電源使用情況，以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。它包括蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)和充電控制器等。輔助模塊主要包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示操控臺(tái)和輔助裝置等。工作原理電動(dòng)汽車的工作過程是:根據(jù)駕駛者加在加速踏板和制動(dòng)踏板上的信號(hào),控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)以控制功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器用來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和能量源間的能源流,能源回流是由于電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的再生,該能量被能量源吸收。多數(shù)電動(dòng)汽車的能量源(蓄電池、超級(jí)電容和飛輪等)都能夠吸收制動(dòng)再生能源。工作原理能量控制單元和電子控制器一起控制可再生制動(dòng)能量,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能源流的最優(yōu)化。輔助動(dòng)力供給單元向所有的電動(dòng)汽車輔助裝置提供不同電壓的電源。電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心。電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置將蓄電池提供的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而完成電動(dòng)汽車的調(diào)速、換向、制動(dòng)等操作。燃料電池電動(dòng)汽車1.燃料電池的基本原理燃料電池汽車即以燃料電池作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。燃料電池通過氧與氫結(jié)合成水的簡單電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電。圖10—3為燃料電池基本原理示意圖。燃料電池在工作時(shí)向陽極供給燃料(氫或其他燃料),向陰極供給氧化劑(空氣或氧氣)。氫在陽極分解成氫離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解質(zhì)中,而電子則沿外部電路移向正極,用電的負(fù)載就接在外部電路中。在陰極上,氧同電解質(zhì)中的氫離子吸收抵達(dá)陰極上的電子形成水。2.結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1.起步、低速行駛和倒車(純電模式)只要電池有充足的能源,0~20km/h以內(nèi)Prius一般只使用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源(圖10—6箭頭A),而發(fā)動(dòng)機(jī)不用啟動(dòng),這樣就避免了發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)的低功率和惡劣排放。倒車時(shí)原理相同,只不過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反。2.常規(guī)行駛狀態(tài)下(純油模式)在常規(guī)行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)是主動(dòng)力源,由動(dòng)力分配裝置將動(dòng)力分成兩路,一路驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電,電能再由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)力傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上(圖10—6箭頭B),另一路則直接驅(qū)動(dòng)車輪(圖10—6箭頭C),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)兩條路徑的動(dòng)力進(jìn)行最佳分配,以達(dá)到效率的最大化。3.急加速狀態(tài)(油電混合模式)急加速過程通常需要更大驅(qū)動(dòng)力,因此在此狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)以獲得最大的扭矩。Prius1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)始終以優(yōu)化功效的工作模式運(yùn)行(圖10—6箭頭B、C)。同時(shí)電池組也為電動(dòng)機(jī)供電,電動(dòng)機(jī)也作為驅(qū)動(dòng)源增強(qiáng)輸出功率(圖10—6箭頭A),最大輸出功率可以超過100kW,最大輸出扭矩可以超過500N·m。4.制動(dòng)過程(動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能模式)一般汽車在該過程中的動(dòng)能只能是轉(zhuǎn)化成制動(dòng)鉗(蹄)與制動(dòng)盤(鼓)之間摩擦的熱能而流失,而Prius在該狀態(tài)下則是停止發(fā)動(dòng)機(jī)噴油,由車輪的慣性力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),這時(shí)電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī),車輛制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成了電能(圖10—6箭頭D)。5.停車狀態(tài)停車狀態(tài)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)會(huì)同時(shí)停止工作,電池組電量保持在一個(gè)恒定水平。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池處于虧電狀態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)繼