第二章電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理

第二章電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理第三節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理12/27/20231第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理一純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造由于純電動(dòng)汽車是單純用蓄電池作為驅(qū)動(dòng)能源的汽車，采用合理的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造規(guī)劃來充分發(fā)揚(yáng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢是尤其重要的。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造規(guī)劃目前主要四種根本典型構(gòu)造：傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)一驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)一驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式、輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式。

12/27/20232第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)相比有兩大技術(shù)優(yōu)勢：1〕由于發(fā)動(dòng)機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速被限制在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，為此需經(jīng)過龐大而復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)來順應(yīng)這一特性。而電動(dòng)機(jī)可以在相當(dāng)廣大的速度范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，電機(jī)現(xiàn)代控制實(shí)際已使直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)早已對此作了驗(yàn)證，并且調(diào)速性能目的(可達(dá)l：20000)遠(yuǎn)高于汽車行駛要求。2〕電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速呼應(yīng)性目的要比發(fā)動(dòng)機(jī)高出兩個(gè)數(shù)量級，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)時(shí)間是500ms，那么電動(dòng)機(jī)只為5ms。由于按常規(guī)來說，電氣執(zhí)行的響應(yīng)速度都要比機(jī)械機(jī)構(gòu)快幾個(gè)數(shù)量級，因此隨著計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的開展，用先進(jìn)的電氣控制來取代笨重、龐大而呼應(yīng)滯后的部分機(jī)械、液壓安裝已成為技術(shù)提高開展的必然趨勢。它不但使各項(xiàng)性能目的大大提高，也將使制造本錢降低。由于電氣元器件在研發(fā)初期的本錢和性能都能夠會(huì)暫不盡人意，但一旦研制完善后就將隨其批量的添加而得到大幅改善。12/27/20233第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理1傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式如圖a所示，它是從傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式演化而成，即由電動(dòng)機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī)仍采用內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成。與傳統(tǒng)汽車類似，也有電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置(F-F)，電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋后置(F-R)等各種驅(qū)動(dòng)方式。其構(gòu)造復(fù)雜，效率低，沒能充分發(fā)揚(yáng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢。其任務(wù)原理也類同于傳統(tǒng)汽車，由離合器用來切斷或接通電動(dòng)機(jī)到車輪之間傳遞動(dòng)力的機(jī)械安裝，變速器是一套具有不同速比的齒輪機(jī)構(gòu)，駕駛員按需求來選擇不同的檔位，即使得低速時(shí)，車輪獲得大轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速；而在高速時(shí)，車輪獲得小力矩高轉(zhuǎn)速。由于采用了調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其變速器可相應(yīng)簡化，檔位數(shù)普通有兩個(gè)就夠了，倒檔也可利用電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的機(jī)械式差速器使得汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速行駛。這種方式主要用于早期的電動(dòng)汽車，省去了較多的設(shè)計(jì)，也適于對原有汽車的改造。12/27/20234第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式如圖b所示，即在電動(dòng)機(jī)端蓋的輸出軸處加裝減速齒輪和差速器等，電動(dòng)機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)橋的軸相互平行，一同組合成一個(gè)驅(qū)動(dòng)整體。它通過固定速比的減速器來放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，但沒有可選的變速檔位，也就省掉了離合器。這種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，便于安裝。但對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速要求較高。按傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式來說，它可以有電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置(F．F)或電動(dòng)機(jī)后置、驅(qū)動(dòng)橋后置(R．R)兩種方式。它具有良好的通用性和互換性，便于在現(xiàn)有的汽車底盤上安裝，運(yùn)用、維修也較方便。

1一電動(dòng)機(jī)2一減速齒輪3一差速器齒輪4一傳動(dòng)齒輪箱外殼12/27/20235第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式如圖c所示，其整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有同軸式和雙聯(lián)式兩種。1)同軸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)軸是一種特殊制造的空心軸，在電動(dòng)機(jī)左端輸出軸處的安裝有減速齒輪和差速器，再由差速器帶動(dòng)左右半軸，左半軸直接帶動(dòng)，而右半軸經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的空心軸來帶動(dòng)。2)雙聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由左右兩臺永磁電動(dòng)機(jī)直接經(jīng)過半軸帶動(dòng)車輪，左右兩臺電動(dòng)機(jī)由中間的電控差速器控制。所以汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，前一種采用機(jī)械式差速器；后一種由電控式差速器來實(shí)現(xiàn)。同樣，它在汽車上的規(guī)劃有電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置(F-F)和電動(dòng)機(jī)后置、驅(qū)動(dòng)橋后置(R-R)兩種驅(qū)動(dòng)方式。該電動(dòng)機(jī)．驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)成的機(jī)電一體化整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有構(gòu)造更緊湊，傳動(dòng)效率高，分量輕、體積小，并具有良好的通用性和互換性。12/27/20236第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理4輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式如圖d所示，輪轂式電機(jī)直接裝在汽車車輪里，它主要有兩種構(gòu)造：一種是內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子構(gòu)造，其外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上。由于不經(jīng)過機(jī)械減速，通常要求電動(dòng)機(jī)為低速力矩電動(dòng)機(jī)；另一種就用普通的內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子構(gòu)造，其轉(zhuǎn)子作為輸出軸與固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪相連，而車輪輪轂通常與其齒圈銜接，它能提供較大的減速比，來放大其輸出轉(zhuǎn)矩。采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)可大大縮短從電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)車輪的傳送途徑，不僅能騰出大量的有效空間便于總體規(guī)劃，而且對于前一種內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子構(gòu)造，也大大提高了對車輪的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)控制性能。每臺電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可獨(dú)立調(diào)理控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速。既省去了機(jī)械差速器，也有利于提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的操控性。輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)在汽車上的布置方式可以有：雙前輪驅(qū)動(dòng)、雙后輪驅(qū)動(dòng)和4wD(4wheeldrive)前后四輪驅(qū)動(dòng)幾種方式，輪轂式電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)是未來電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的開展方向。12/27/20237第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理二純電動(dòng)汽車的構(gòu)造原理純電動(dòng)汽車的構(gòu)造主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、汽車底盤、車身以及各種輔助安裝等部分組成。除了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其他部分的功能及其構(gòu)造組成根本與傳統(tǒng)汽車類同，不過有些部件根據(jù)所選的驅(qū)動(dòng)方式不同，已被簡化或省去了。電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)既決議了整個(gè)純電動(dòng)汽車的構(gòu)造組成及其性能特征，也是電動(dòng)汽車的中心，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)與其他功能以機(jī)電一體化方式相結(jié)合，這也是區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。1電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與任務(wù)原理如下圖，按任務(wù)原理可劃分為車載電源模塊、電力驅(qū)動(dòng)主模塊和輔助模塊三大部分。12/27/20238第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理1〕車載電源模塊車載電源模塊主要由蓄電池電源、能源管理系統(tǒng)和充電控制器三部分組成?！?〕蓄電池電源蓄電池是純電動(dòng)汽車的獨(dú)一能源，它除了供應(yīng)汽車驅(qū)動(dòng)行駛所需的電能外，也是供應(yīng)汽車上各種輔助安裝的任務(wù)電源。蓄電池在車上安裝前需求經(jīng)過串并聯(lián)的方式組合成所要求的電壓等級，由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的等級電壓往往與輔助安裝的電壓要求不一致，輔助安裝所要求的普通為12V或24V的低壓電源，而電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)普通要求為高壓電源，并且所采用的電動(dòng)機(jī)類型不同，其要求的電壓等級也不同。為滿足該要求，可以用多個(gè)12V或24V的蓄電池串聯(lián)成96～384V高壓直流電池組，再經(jīng)過Dc／Dc轉(zhuǎn)換器供應(yīng)所需的不同電壓。也可按所需求求的電壓等級，直接由蓄電池組合成不同電壓等級的電池組，不過這樣會(huì)給充電和能源管理帶來相應(yīng)的費(fèi)事。12/27/20239第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔2〕能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)是對電動(dòng)汽車系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換安裝的任務(wù)能量進(jìn)展協(xié)調(diào)、分配和控制的軟硬件系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)與電力驅(qū)動(dòng)主模塊的中央控制單元配合一同控制發(fā)電回饋，使在電動(dòng)汽車降速制動(dòng)和下坡滑行時(shí)進(jìn)展能量回收，從而有效地利用能源，提高電動(dòng)汽車的續(xù)程才干。能源管理系統(tǒng)還需與充電控制器一同控制充電。為提高蓄電池性能的穩(wěn)定性和延伸運(yùn)用壽命，需求實(shí)時(shí)監(jiān)控電源的運(yùn)用情況，對蓄電池的溫度、電解液濃度、蓄電池內(nèi)阻、電池端電壓、當(dāng)前電池剩余電量、放電時(shí)間、放電電流或放電深度等蓄電池形狀參數(shù)進(jìn)展檢測，并按蓄電池對環(huán)境溫度的要求進(jìn)展調(diào)溫控制，經(jīng)過限流控制防止蓄電池過充、放電，對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示和報(bào)警，其信號流向輔助模塊的駕駛室顯示支配臺，以便駕駛員隨時(shí)掌握并配合其操作，按需求及時(shí)對蓄電池充電并進(jìn)展維護(hù)保養(yǎng)。12/27/202310第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔3)充電控制器充電控制器是把供電電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓的直流電，對蓄電池充電并按要求控制其充電電流。充電器開場時(shí)為恒流充電階段。當(dāng)電池電壓上升到一定值時(shí)，充電器進(jìn)入恒壓充電階段，輸出電壓維持在相應(yīng)值，充電器進(jìn)入恒壓充電階段后，電流逐漸減小。還有采用脈沖式電流進(jìn)展快速充電。2〕電力驅(qū)動(dòng)主模塊該主模塊主要由中央控制單元、驅(qū)動(dòng)控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)安裝等組成。為順應(yīng)駕駛員的傳統(tǒng)支配習(xí)慣，電動(dòng)汽車仍保管了加速踏板、制動(dòng)踏板及有關(guān)支配手柄或按鈕等。不過在電動(dòng)汽車上是將加速踏板、制動(dòng)踏板的機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，輸入到中央控制單元來對汽車的行駛實(shí)行控制。對于檔位變速桿為遵照駕駛員的傳統(tǒng)習(xí)慣，一般仍需保管，同樣除了傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式外也就只需前進(jìn)、空檔、倒退三個(gè)檔位，并且以開關(guān)信號傳輸?shù)街醒肟刂茊卧獊韺ζ囘M(jìn)展前進(jìn)、停車、倒車控制。12/27/202311第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔1)中央控制單元中央控制單元不僅是電力驅(qū)動(dòng)主模塊的控制中心，也要對整輛電動(dòng)汽車的控制起到協(xié)調(diào)作用。它根據(jù)加速踏板與制動(dòng)踏板的輸入信號，向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)展起動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)控制。在電動(dòng)汽車減速和下坡滑行時(shí)，中央控制器配合車載電源模塊的能源管理系統(tǒng)進(jìn)展發(fā)電回饋，即使蓄電池反向充電。對于與汽車行駛情況有關(guān)的速度、功率、電壓、電流及有關(guān)缺點(diǎn)診斷等信息還需傳輸?shù)捷o助模塊的駕駛室顯示支配臺進(jìn)展相應(yīng)的數(shù)字或模擬顯示，也可采用液晶屏幕顯示來提高其信息量。另外，如驅(qū)動(dòng)采用輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，中央控制器也需與輔助模塊的動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元配合，即控制左右輪轂電機(jī)來實(shí)行電子差速轉(zhuǎn)向。為減少電動(dòng)汽車各個(gè)控制部分間的硬件連線，提高可靠性，現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)已較多地采用了微機(jī)多CPU總線控制方式，特別是對于采用輪轂電機(jī)進(jìn)展4WD前后四輪驅(qū)動(dòng)控制的方式，更需求運(yùn)用總線控制技術(shù)，來簡化電動(dòng)汽車內(nèi)部線路的規(guī)劃，提高其可靠性，也便于缺點(diǎn)診斷和維修，并且采用該模塊化構(gòu)造，一旦技術(shù)成熟其本錢也將隨批量的添加而大幅下降。12/27/202312第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔2)驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)控制器功能是按中央控制單元的指令和電動(dòng)機(jī)的速度、電流反響信號，對電動(dòng)機(jī)的速度、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)展控制。驅(qū)動(dòng)控制器與電動(dòng)機(jī)必需配套運(yùn)用，目前對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要采用調(diào)壓、調(diào)頻等方式，這主要取決于所選用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型。由于蓄電池以直流電方式供電，所以對直流電動(dòng)機(jī)主要是經(jīng)過DC／DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)展調(diào)壓調(diào)速控制；對于交流電動(dòng)機(jī)需經(jīng)過DC／AC轉(zhuǎn)換器進(jìn)展調(diào)頻調(diào)壓矢量控制；對于磁阻電動(dòng)機(jī)是經(jīng)過控制其脈沖頻率來進(jìn)展調(diào)速。當(dāng)汽車倒車行駛時(shí)，需經(jīng)過驅(qū)動(dòng)控制器使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)車輪反向行駛。當(dāng)電動(dòng)汽車處于減速和下坡滑行時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制器使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于發(fā)電形狀，電機(jī)利用其慣性發(fā)電，將電能經(jīng)過驅(qū)動(dòng)控制器回饋給蓄電池，所以驅(qū)動(dòng)控制器與蓄電池電源的電能流向是雙向的。12/27/202313第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔3)電機(jī)電機(jī)在電動(dòng)汽車中被要求承當(dāng)著電動(dòng)和發(fā)電的雙重功能，即在正常行駛時(shí)發(fā)揮其主要的電動(dòng)機(jī)功能，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械旋轉(zhuǎn)能；而在減速和下坡滑行時(shí)又被要求進(jìn)展發(fā)電，將車輪的慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。對電機(jī)的選型一定要根據(jù)其負(fù)載特性來選，由對汽車行駛時(shí)的特性分析可知汽車在起步和上坡時(shí)要求有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和相當(dāng)?shù)亩虝r(shí)過載才干，并有較寬的調(diào)速范圍和理想的調(diào)速特性，即在起動(dòng)低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，在高速時(shí)為恒功率輸出。電機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制器所組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車中最為關(guān)鍵的部件，電動(dòng)汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)性能主要取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型和性能，它直接影響著汽車的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如汽車在各工況下的行駛速度、加速與爬坡性能以及能源轉(zhuǎn)換效率。12/27/202314第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔4)機(jī)械傳動(dòng)安裝電動(dòng)汽車傳動(dòng)安裝的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，從而帶動(dòng)汽車車輪行駛。由于電動(dòng)機(jī)本身就具有較好的調(diào)速特性，其變速機(jī)構(gòu)可被大大簡化，較多的是為放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩僅采用一種固定的減速安裝。又由于電動(dòng)機(jī)可帶負(fù)載直接起動(dòng)，即省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器。由于電動(dòng)機(jī)可以容易地實(shí)現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)，所以也無需經(jīng)過變速器中的倒檔齒輪組來實(shí)現(xiàn)倒車。對電動(dòng)機(jī)在車架上合理規(guī)劃，即可省去傳動(dòng)軸、萬向節(jié)等傳動(dòng)鏈。當(dāng)采用輪轂式電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，又可以省去傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)橋、機(jī)械差速器、半軸等一切傳動(dòng)部件，所以該驅(qū)動(dòng)方式也可被稱為“零傳動(dòng)〞方式。3〕輔助模塊輔助模塊包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示支配臺和各種輔助裝置等。各個(gè)安裝的功能與傳統(tǒng)汽車上的根本類同，其構(gòu)造原理按電動(dòng)汽車的特點(diǎn)有所區(qū)別。12/27/202315第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔1〕輔助動(dòng)力源輔助動(dòng)力源是供應(yīng)電動(dòng)汽車其他各種輔助安裝所需的動(dòng)力電源，普通為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)理控制、照明、空調(diào)、電動(dòng)窗門等各種輔助安裝提供所需的能源?！?)動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元轉(zhuǎn)向安裝是為實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的，它由方向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成。作用在方向盤上的控制力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。為提高駕駛員的操控性，現(xiàn)代汽車都采用了動(dòng)力轉(zhuǎn)向，較理想的是采用電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系EPS，它要有電控液力轉(zhuǎn)向系和電控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系兩類。對于純電動(dòng)汽車較適于選用電控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系。多數(shù)汽車為前輪轉(zhuǎn)向，而工業(yè)用電動(dòng)叉車常采用后輪轉(zhuǎn)向，為提高汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的支配穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，較理想的是采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對于采用輪轂式電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，由于電機(jī)控制呼應(yīng)速度的提高，可更容易地實(shí)現(xiàn)四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制。另外，為配合轉(zhuǎn)彎時(shí)左右兩側(cè)車輪有相應(yīng)的差速要求，還須同時(shí)控制電子差速器協(xié)調(diào)任務(wù)。12/27/202316第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理〔3)駕駛室顯示支配臺它類同于傳統(tǒng)汽車駕駛室的儀表盤，不過其功能根據(jù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的控制特點(diǎn)有所增減，其信息指示更多地選用數(shù)字或液晶屏幕顯示。它與前述電力驅(qū)動(dòng)主模塊中的中央控制單元結(jié)合，用計(jì)算機(jī)進(jìn)展控制。萬向電動(dòng)汽車已為此研發(fā)了純電動(dòng)汽車公用的數(shù)字化電控系統(tǒng)，它是以CAN總線、嵌入式技術(shù)為中心的數(shù)字化整車電控系統(tǒng)，GPS集成到車載信息系統(tǒng)，提升電動(dòng)汽車檔次?！?)輔助安裝電動(dòng)汽車的輔助安裝主要有照明、各種聲光信號安裝、車載音響設(shè)備、空調(diào)、刮水器、風(fēng)窗除霜清洗器、電動(dòng)門窗、電控玻璃升降器、電控后視鏡調(diào)理器、電動(dòng)座椅調(diào)理器、車身平安防護(hù)安裝控制器等。它們主要是為提高汽車的操控性、溫馨性、平安性而設(shè)置的，有些是必要的，有些是可選用的。與傳統(tǒng)汽車一樣，大都有成熟的公用配件供應(yīng)。不過選用時(shí)應(yīng)思索到純電動(dòng)汽車能源不富有的特點(diǎn)，特別是空調(diào)所耗費(fèi)的能量比較大，應(yīng)盡能夠從節(jié)能方面思索。另外，對于有些安裝可用液壓或電動(dòng)兩種方式來控制的，普通選用電動(dòng)控制的較為方便。12/27/202317第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2汽車底盤汽車底盤是整個(gè)汽車的基體，不僅起著支承蓄電池、電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制器、汽車車身、空調(diào)及各種輔助安裝的作用，同時(shí)也將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)展傳送和分配，并按駕駛員的意志(加速、減速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等)行駛。按傳統(tǒng)汽車的歸類或表達(dá)習(xí)慣，汽車底盤應(yīng)包括傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四大系統(tǒng)。對于純電動(dòng)汽車其傳動(dòng)系根據(jù)所選驅(qū)動(dòng)方式不同，不少被簡化或干脆省掉。行駛系包括車橋、車架、懸架、車輪與輪胎，其中：1〕車橋如采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)也就省去了；2〕車架是整個(gè)汽車的裝配基體，其作用主要是支承銜接汽車的各零部件，接受來自車內(nèi)和車外的各種載荷；3〕懸架是車架(或車身)與車輪(或車橋)之間的一切傳力銜接安裝的總稱，它主要由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成。它與充氣輪胎一同緩和不平路面對車輛的沖擊振動(dòng)；4〕車輪主要由輪輞、輪輻等組成，其內(nèi)部還需安裝制動(dòng)器，并還能夠要安裝輪轂電機(jī)，所以構(gòu)造會(huì)很緊湊；為減小電動(dòng)汽車行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力，輪胎要求采用子午線輪胎較好。12/27/202318第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理轉(zhuǎn)向系包括轉(zhuǎn)向支配機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，它按能源不同被分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類，機(jī)械轉(zhuǎn)向系與傳統(tǒng)汽車的完全一致，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系前已簡單闡明。制動(dòng)系由供能安裝、控制安裝、傳動(dòng)安裝、制動(dòng)器四個(gè)根本部分組成，按其功用不同被分為行車制動(dòng)系、駐車制動(dòng)系、應(yīng)急制動(dòng)系和輔助制動(dòng)系等，對于電動(dòng)汽車由于可利用電機(jī)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)進(jìn)展能量回收，并且還可利用電磁吸力實(shí)現(xiàn)電磁制動(dòng)，因此隨著技術(shù)的開展其制動(dòng)系也將會(huì)有較大的變化。3車身與純電動(dòng)汽車總體規(guī)劃的特點(diǎn)汽車車身主要由車身本體、開啟件(各種門、窗、行李箱和車頂蓋等)、各種座椅、內(nèi)外飾附件和平安維護(hù)安裝(保險(xiǎn)杠、平安帶、平安氣囊等)組成。針對純電動(dòng)汽車能源少的特點(diǎn)，對汽車車身的外形外型應(yīng)盡能夠減少其迎風(fēng)面積來降低空氣阻力，并采用輕型高強(qiáng)度資料來減輕汽車本身的分量。對車內(nèi)的各個(gè)部件的規(guī)劃也相當(dāng)重要，由于電動(dòng)汽車動(dòng)能的傳送主要是經(jīng)過柔性的電纜，即減少了大量用剛性的機(jī)械件銜接部件的動(dòng)能傳送，因此電動(dòng)汽車各部件的布置具有較大的靈敏性，并且蓄電池組也可分分布置，作為配重物來規(guī)劃。

12/27/202319第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理純電動(dòng)汽車各個(gè)部件的總體規(guī)劃的原那么是：符合車輛動(dòng)力學(xué)對汽車重心位置的要求，并盡能夠降低車輛質(zhì)心高度。特別是對于采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)〞方式的電動(dòng)汽車，不僅去掉了發(fā)動(dòng)機(jī)、冷卻水系統(tǒng)、排氣消聲系統(tǒng)和油箱等相應(yīng)的輔助安裝，還省去了變速箱、驅(qū)動(dòng)橋及一切傳動(dòng)鏈，既減輕了汽車自重，也留出了許多空間，其構(gòu)造可以說發(fā)生了脫胎換骨的變化。車輛的整個(gè)構(gòu)造規(guī)劃需重新設(shè)計(jì)全面思索各種要素。另外，由于添加了許多蓄電池的分量，對于安裝蓄電池部位的車架強(qiáng)度必須有所思索，同時(shí)為了方便蓄電池的充電、維護(hù)、改換，對蓄電池安裝方法和位置也要思索其方便性，對環(huán)境溫度有要求的蓄電池還需思索散熱空間及調(diào)溫控制，并為確保平安還需采取密封等預(yù)防措施，以防車輛發(fā)生撞擊事故時(shí)，電解液不會(huì)走漏傷及人身，并有防火等措施。

12/27/202320第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理三電動(dòng)汽車能源的復(fù)合利用能量不富有是純電動(dòng)汽車的最大弊端，因此如何與其他能源有機(jī)地復(fù)合利用，來改善其加速性能和續(xù)駛里程，是提高純電動(dòng)汽車適用化的有效途徑之一。太陽能、風(fēng)能在純電動(dòng)汽車上被運(yùn)用，既發(fā)揚(yáng)了蓄電池這一可逆儲(chǔ)能安裝的優(yōu)勢，又彌補(bǔ)了純電動(dòng)汽車能量不富有的缺陷，即使兩者揚(yáng)長避短、優(yōu)勢互補(bǔ)。1太陽能電動(dòng)汽車由于太陽光時(shí)續(xù)時(shí)斷的不穩(wěn)定性，太陽能發(fā)電系統(tǒng)通常除了太陽能電池板，還需控制器、蓄電池組、逆變器等組合而成。而對于純電動(dòng)汽車除了太陽能電池板，其他安裝本身都已具備即可兼用，對其控制器按太陽能電池板任務(wù)原理和控制要求需略作改良。太陽能電池板(SolarPanel)主要有單晶體硅電池板、多晶體硅電池板、非晶硅電池板和多元化合物太陽電池等。其中單晶硅的效率較高，用得也較多，其價(jià)格按功率來算，如通常2．5cm×12．5cm的單晶硅電池為2．3w左右，目前價(jià)格約為20～30元/w。隨著太陽能電池板的更多運(yùn)用和其制造工藝的進(jìn)一步完善，其價(jià)錢必會(huì)下降，致使更適于普及推行。而太陽能電池板的運(yùn)用壽命普通是20年以上，即是蓄電池壽命的好幾倍。12/27/202321第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理一輛純電動(dòng)汽車加上太陽能發(fā)電功能，其本錢也就主要是添加了太陽能電池板的價(jià)錢。如轎車的車頂面積按1．8m。算，就目前的價(jià)錢需求添加5000～8000元本錢，能獲得約266w的太陽能發(fā)電功率。按汽車空氣動(dòng)力學(xué)為減小空氣流的影響，該太陽能電池板最好能定做成與汽車頂部弧形類似的外形，它既可兼作車頂用，又能起到極好的隔熱效果，特別是在夏天烈日下行駛時(shí)，該隔熱板將使車內(nèi)的空調(diào)能耗減少約40％。純電動(dòng)汽車輔加太陽能發(fā)電功能，除了補(bǔ)充能源外，對其蓄電池還有獨(dú)特的修復(fù)功能，由于其延續(xù)不斷地給電池補(bǔ)充電能，可以防止和去除電池極板硫化，恢復(fù)電池容量，有效地延伸電池運(yùn)用壽命。并且利用太陽能發(fā)電對其蓄電池充電在汽車行駛或停車時(shí)都可進(jìn)展，有效利用日照期間不僅可及時(shí)補(bǔ)充能源添加續(xù)駛里程，還將節(jié)約一定的能耗費(fèi)。據(jù)了解，國內(nèi)已有廠家在研發(fā)太陽能電動(dòng)汽車，并也有相應(yīng)的專利技術(shù)。

12/27/202322第一節(jié)純電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2風(fēng)能電動(dòng)汽車風(fēng)能發(fā)電與太陽能一樣是一種清潔可再生能源，由于不需求燃料、沒有污染、運(yùn)轉(zhuǎn)本錢低，不存在資源枯竭問題，如今越來越遭到世界各國的注重，目前主要存在效率低、造價(jià)高、有待技術(shù)上更多的改良等問題。普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)造主要由葉片、機(jī)頭、尾翼、轉(zhuǎn)體等組成，其機(jī)頭實(shí)踐是帶增速機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)。任務(wù)原理是由葉片接受風(fēng)力并帶動(dòng)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能，尾翼使葉片一直對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能，轉(zhuǎn)體使整個(gè)葉片與機(jī)頭機(jī)構(gòu)能靈活地隨尾翼的調(diào)整方向而轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)能要在汽車上得到利用，其風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)造也需作相應(yīng)改良，據(jù)了解國內(nèi)已有好幾項(xiàng)風(fēng)能電動(dòng)汽車的技術(shù)專利，構(gòu)造有滾筒式螺旋風(fēng)力發(fā)電、螺旋槳式風(fēng)葉輪發(fā)電、半球及半柱型風(fēng)葉輪發(fā)電等幾種方式。對于汽車在行駛過程中要想同時(shí)運(yùn)用風(fēng)能能夠還會(huì)有所爭議，由于在汽車上(普通在車頂部位)固定安裝了前述風(fēng)力接納安裝，按汽車空氣動(dòng)力學(xué)，除了添加車輛行駛的氣動(dòng)阻力外，還會(huì)對其側(cè)傾力矩、俯仰力矩、橫擺力矩產(chǎn)生相應(yīng)變化，影響汽車的行駛穩(wěn)定性。第二章電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理12/27/202323第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理一HEV的定義及優(yōu)點(diǎn)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的定義參考國際能源組織(IEA)的有關(guān)文獻(xiàn)，曾對混合動(dòng)力車輛作出定義，能量與功率傳送道路具有如下特點(diǎn)的車輛稱為混合動(dòng)力車輛：1)傳送到車輪推進(jìn)車輛運(yùn)動(dòng)的能量，至少來自兩種不同的能量轉(zhuǎn)換安裝(例如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)鉁u輪、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、液壓馬達(dá)、燃料電池)。2)這些轉(zhuǎn)換安裝至少要從兩種不同的能量儲(chǔ)存安裝(例如燃油箱、蓄電池、飛輪、超級電容、高壓儲(chǔ)氫罐等)汲取能量。3)從儲(chǔ)能安裝流向車輪的這些通道，至少有一條是可逆的(既可放出能量，也可吸收能量)，并至少還有一條是不可逆的。4)假設(shè)可逆的儲(chǔ)能安裝供應(yīng)的是電能時(shí)，那么稱為混合動(dòng)力電動(dòng)車。按其定義，經(jīng)過不同的組合方式，可以想象出各種各樣的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。但目前所推出的根本是“油一電〞混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，其不可逆儲(chǔ)能安裝是內(nèi)燃機(jī)，可逆儲(chǔ)能安裝即為蓄電池。它使兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，防止了內(nèi)燃機(jī)在怠速及制開工況下能量的損耗、排污增大和純蓄電池能量不富有的缺陷。

12/27/202324第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的節(jié)能潛力添加一套蓄電池+電機(jī)的可逆儲(chǔ)能系統(tǒng)，即可使發(fā)動(dòng)機(jī)許多損耗的能量被回收或綜合利用，歸納如下幾點(diǎn)：1)經(jīng)過與另一套可逆儲(chǔ)能系統(tǒng)配合的綜合利用，用兩種方法來大大減少或消除發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速任務(wù)形狀。其一是發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速／空轉(zhuǎn)工況下的能量可被即時(shí)利用起來，即帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電把能量傳輸?shù)叫铍姵貎?chǔ)存起來?；蛘咴谀承┕r下，如遇到紅燈等情況需怠速停車時(shí)，可經(jīng)過控制系統(tǒng)把發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉，消除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而由另一套儲(chǔ)能安裝(蓄電池)為空調(diào)、車燈等提供輔助能源。2)車輛在減速制動(dòng)時(shí)進(jìn)展再生回饋。在城區(qū)街道行駛時(shí)，其制動(dòng)耗費(fèi)的能量是高速公路的幾倍，并且該部分能量占已傳輸至車輪的動(dòng)能46％。3)汽車在下坡行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電回饋?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車即可利用該動(dòng)能來發(fā)電，并同時(shí)起到牽制車輪飛速行駛的作用。4)由于同時(shí)運(yùn)用了兩套能量轉(zhuǎn)換安裝，其發(fā)動(dòng)機(jī)原有功率即可適當(dāng)減小，有利于車載分量的減輕，不過由于添加了蓄電池和電機(jī)的分量，車載總的分量還是添加了。城市公交汽車采用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是較好的選擇。12/27/202325第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理二HEV的分類及構(gòu)造特點(diǎn)1HEV的分類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車按2021年公布的<混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類型和定義>征求意見稿有多種分類方法：1〕按動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)造劃分主要有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)三種方式；2〕按混合度劃分有微混合、輕度混合、中度混合、重度混合四種類型，它主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率搭配比例來定，規(guī)定前述四種的電動(dòng)機(jī)峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率之比分別為≤5％、5％～15％、15％～40％、>40％；3〕按外接充電才干劃分，又有可外接充電和不可外接充電兩類，其中可外接充電型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Plug—inHybrid：ElectricVehicle，PH：EV)由于可利用電網(wǎng)適時(shí)補(bǔ)充車載能量，減少對石油的依賴和良好的環(huán)保效應(yīng)，被以為是混合動(dòng)力的重要開展方向，它要求具有純電動(dòng)行駛方式的重度混合型；4〕按行駛方式的選擇方式又可劃分為有手動(dòng)選擇功能和無手動(dòng)選擇功能兩種，其中行駛方式是指熱機(jī)方式、純電動(dòng)方式和混合動(dòng)力方式三種選擇功能；5〕按車輛用途即被劃分為乘用車、客車、貨車三類。12/27/202326第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(SeriesHybridElectricVehicle，SHEV)的主要特征是車輛的驅(qū)動(dòng)力只來源于電動(dòng)機(jī)。SHEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三大動(dòng)力總成：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是以串聯(lián)的方式組成，其發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與SHEV的驅(qū)動(dòng)，它與發(fā)電機(jī)組合成只作電能供應(yīng)的系統(tǒng)。按其驅(qū)動(dòng)原理又可被分為兩種方式。1)蓄電池單向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)方式其特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只由蓄電池供應(yīng)電能，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所發(fā)的電只供蓄電池充電。所以這種動(dòng)力系統(tǒng)的蓄電池為其主要?jiǎng)恿υ?，通常要求蓄電池容量較大。而發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組僅為輔助動(dòng)力源，其功率要求可較小，車輛行駛期間缺乏以維持蓄電池的荷電形狀，行駛后停車時(shí)可采用外接充電型(PHEV)利用電網(wǎng)充電或繼續(xù)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)充電。此種構(gòu)造方式的供電方式(或電流流向)只需兩種：即在正常動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)只由動(dòng)力電池組供電；而在滑行、下坡和減速制動(dòng)時(shí)經(jīng)過電機(jī)發(fā)電回饋向蓄電池反向充電。12/27/202327第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2)發(fā)電機(jī)或蓄電池雙向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)方式其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)既可從蓄電池獲得電能，也可由發(fā)電機(jī)直接提供。相對來說，這種動(dòng)力系統(tǒng)的蓄電池容量可較小。它主要起補(bǔ)充峰值功率的作用并在起步、低速等少數(shù)行駛工況下運(yùn)用。而發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組的功率就要求較大，它在大多數(shù)行駛工況中直接向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能，即省去了經(jīng)蓄電池轉(zhuǎn)換過程中的部分能量損失，并且發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組還要適時(shí)為蓄電池補(bǔ)充能源，使車輛行駛期間能維持蓄電池的荷電形狀。在正常動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)就可有三種方式：①單獨(dú)由動(dòng)力電池組供電，這可用在低速或平坦道路行駛時(shí)；②由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組供電，這普通用于起動(dòng)、較高速行駛時(shí)；③動(dòng)力電池組與發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組共同供電，在起動(dòng)、爬坡、高速行駛時(shí)用。12/27/202328第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3)任務(wù)原理它們在車輛行駛中各部分的任務(wù)原理根本類同，其發(fā)動(dòng)機(jī)一直在熱效率高排放低的最正確工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)平衡地發(fā)電。電能在控制器的調(diào)理下被充入蓄電池，再由蓄電池或直接供應(yīng)轉(zhuǎn)換器電能，轉(zhuǎn)換器即為電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)換成所配電動(dòng)機(jī)要求的直流、交流或脈沖相應(yīng)的電流，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)按一定速度要求運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過帶減速與差速機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋來帶動(dòng)車輪行駛。低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率超越驅(qū)動(dòng)車輛的需求，多余的電能就儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對于發(fā)電機(jī)或蓄電池雙向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造方式除了發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能外，電池組也可同時(shí)提供電能，而對于蓄電池單向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造方式只能從蓄電池獲得電能。但兩種方式的最高輸出功率都要遭到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的限制。其中蓄電池組作為發(fā)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)間的儲(chǔ)能安裝，其功能主要起到功率平衡作用。它也可采用諸如超級電容、飛輪電池等其他儲(chǔ)能安裝，不過如此對上述兩種構(gòu)造方式的發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組的要求又有所改動(dòng)。SHEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所組成的發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、動(dòng)力電池組和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等部件在汽車底盤上的布置有較大的自在度，控制系統(tǒng)也較簡單。由于只需獨(dú)一的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，對電動(dòng)機(jī)的功率要求較高，其動(dòng)力特性更趨近于EV。12/27/202329第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理串聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的加速度和最大車速，也受蓄電池的峰值功率密度和為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)．發(fā)電機(jī)組的功率限制。因此，設(shè)計(jì)串聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)思索的關(guān)鍵問題是電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和功率特性，以及發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組的最大功率和可利用的電力范圍，對蓄電池的選擇還需思索其容量應(yīng)滿足汽車加速時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率的要求或者滿足汽車?yán)m(xù)駛里程對能量的需求。串聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)可以在固定工況點(diǎn)任務(wù)，因此可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在有害排放物最低與效率最高的工況點(diǎn)任務(wù)，固定工況點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)也便于排氣后處置安裝一直堅(jiān)持高凈化率。串聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)的主要缺陷是總效率較低，這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，電能又由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，每種轉(zhuǎn)換過程都會(huì)有能量損失；串聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)的另一缺陷是當(dāng)需求在高速公路上行駛時(shí)，最大車速需求能產(chǎn)生相應(yīng)的最大功率Pmax的電動(dòng)機(jī)，由于上述能量轉(zhuǎn)換中的損失，就需求選擇其功率比Pmax還大得多的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使電動(dòng)汽車的分量較大。因此，串聯(lián)式混合動(dòng)力車主要適于在城區(qū)以低速行駛的車輛，如此即可選用功率較小的電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)等，使得安裝的體積及分量并不會(huì)很大。如在公交汽車上運(yùn)用，其安裝的空間規(guī)劃也有較大的余地。12/27/202330第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(ParallelHybridElectricVehicle，PHEV)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要特征是車輛的驅(qū)動(dòng)力可由電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供應(yīng)。PHEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的兩大動(dòng)力總成：發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)／發(fā)電機(jī)是以并聯(lián)的方式組成，即在較低負(fù)荷時(shí)單獨(dú)運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，而需求大功率時(shí)可以同時(shí)運(yùn)用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)汽車行駛。PHEV較適宜于經(jīng)常在郊區(qū)和高速公路上行駛的車輛。按其驅(qū)動(dòng)原理可分為兩種方式。1〕電磁離合器動(dòng)力組合式2)動(dòng)力組合器動(dòng)力組合式兩者的區(qū)別主要在于混合驅(qū)動(dòng)時(shí)所采用的動(dòng)力組合方式不同，前者是控制在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸端的電磁離合器進(jìn)展動(dòng)力組合，后者是由帶行星齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力組合器來進(jìn)展動(dòng)力組合的。12/27/202331第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3〕任務(wù)原理它們的任務(wù)原理除了動(dòng)力分配與組合不同，其他控制運(yùn)轉(zhuǎn)過程根本類同。下面以電磁離合器動(dòng)力組合式為例，來論述汽車在各個(gè)工況時(shí)的任務(wù)過程。首先在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，經(jīng)過控制離合器的切換，電動(dòng)／發(fā)電機(jī)即可作為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)。起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)／發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，即利用發(fā)動(dòng)機(jī)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到動(dòng)力蓄電池組中，同時(shí)離合器也結(jié)合變速器端，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋帶動(dòng)車輪進(jìn)展低負(fù)荷行駛。電動(dòng)／發(fā)電機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出起到平衡作用。當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，離合器只結(jié)合變速器端，同時(shí)由蓄電池組提供電能，電動(dòng)／發(fā)電機(jī)以電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式向驅(qū)動(dòng)橋提供動(dòng)能，即構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)蓄電池儲(chǔ)能較富余，并又在低負(fù)荷工況時(shí)，也可封鎖發(fā)動(dòng)機(jī)，僅由蓄電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供行駛動(dòng)能。而在車輛滑行、下坡和降速制動(dòng)時(shí)即可經(jīng)過電動(dòng)／發(fā)電機(jī)發(fā)電回饋向蓄電池回輸能量。12/27/202332第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理4〕動(dòng)力組合器內(nèi)的行星齒輪機(jī)構(gòu)組成與原理行星齒輪機(jī)構(gòu)包括中心齒輪(也稱太陽輪)、內(nèi)齒圈和含行星齒輪的轉(zhuǎn)架三個(gè)根本構(gòu)件。在這三個(gè)構(gòu)件中，任意固定一件，其他兩件都可作為運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的輸人或輸出構(gòu)件。而當(dāng)三個(gè)根本構(gòu)件均不固定時(shí)，其中恣意兩個(gè)構(gòu)件也都可作為運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的輸入件或輸出件，這種傳動(dòng)通常稱為差動(dòng)行星傳動(dòng)。因此，行星齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)方式靈敏、傳動(dòng)比大、效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，并且經(jīng)過齒輪的各種組合方式，可引出多種運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的傳輸方式，以及多種傳動(dòng)比要求。其中發(fā)動(dòng)機(jī)與中心齒輪銜接，電動(dòng)／發(fā)電機(jī)與行星齒輪架相連，內(nèi)齒圈經(jīng)過減速齒輪銜接驅(qū)動(dòng)橋。

12/27/202333第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理根據(jù)前述汽車運(yùn)轉(zhuǎn)中各種運(yùn)動(dòng)方式對動(dòng)力傳輸?shù)囊螅嚎梢圆捎眯行驱X輪架為自動(dòng)輸入件，中心齒輪為從動(dòng)輸出件，即用電動(dòng)／發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)；也可以采用中心齒輪為自動(dòng)輸入件，內(nèi)齒圈為從動(dòng)輸出件，即用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋運(yùn)轉(zhuǎn)；也可以采用行星齒輪架為自動(dòng)輸入件，內(nèi)齒圈為從動(dòng)輸出件，即用電動(dòng)／發(fā)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)即以并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，經(jīng)過動(dòng)力組合器同時(shí)向驅(qū)動(dòng)橋提供動(dòng)能；當(dāng)需求實(shí)行發(fā)電回饋時(shí)，又可采用內(nèi)齒圈為自動(dòng)輸入件，而行星齒輪架為從動(dòng)輸出件，即把車輪的動(dòng)能經(jīng)過電動(dòng)／發(fā)電機(jī)回饋給蓄電池。詳細(xì)運(yùn)用時(shí)需根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)速度范圍、電機(jī)調(diào)速范圍、汽車行駛速度要求來選擇各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比。12/27/202334第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理4混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(CombinedHybridElectricVehicle，CHEV)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(CHEV)的主要特征是同時(shí)具有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種驅(qū)動(dòng)方式。CHEV是在綜合了SHEV和PHEV的構(gòu)造特點(diǎn)而組成的，既可以在串聯(lián)混合方式下任務(wù)，也可以在并聯(lián)混合方式下任務(wù)。它與串聯(lián)式相比，主要添加了機(jī)械動(dòng)力傳送道路，而與并聯(lián)式相比它添加了電力驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)缆?。即同時(shí)兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造上保證了在各種復(fù)雜工況下可靈敏采取串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，以實(shí)現(xiàn)熱效率最高、污染量排放最低的目的。通常汽車在低速輕負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式任務(wù)；而當(dāng)汽車處于高速穩(wěn)定行駛時(shí)，那么以并聯(lián)任務(wù)方式為主。按其驅(qū)動(dòng)原理量常被分為兩種方式。a)動(dòng)力組合器動(dòng)力組合式b)驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力組合式，12/27/202335第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理1)動(dòng)力組合器動(dòng)力組合式2)驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力組合式兩者的區(qū)別主要在于混合驅(qū)動(dòng)時(shí)所采用動(dòng)力組合方式不同，前者是采用如前所述的動(dòng)力組合器進(jìn)展動(dòng)力組合，后者是在驅(qū)動(dòng)輪處進(jìn)展動(dòng)力組合的，即采用了四輪驅(qū)動(dòng)方式。從圖中可看出它們的共同特點(diǎn)是比并聯(lián)式多添加了一臺驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，因此系統(tǒng)的動(dòng)力總成由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電／電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大部分組成。

12/27/202336第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理CHEV系統(tǒng)的動(dòng)力總成由于有發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電／電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三部分，設(shè)計(jì)時(shí)其每部分的功率要求分別只需車輛驅(qū)動(dòng)總功率的50％左右，它與SHEV同樣也需由該三部分組成的動(dòng)力總成相比，其功率、分量和體積都要小得多，使得車載本身分量即可降低，而其性能又可更完善，經(jīng)濟(jì)性也更好。CHEV由于可組合成多種多樣的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式和混合驅(qū)動(dòng)方式以供選擇，可使CHEV的節(jié)能最正確，有害氣體排放到達(dá)“超低污染〞要求。CHEV可采取以發(fā)動(dòng)機(jī)為根本驅(qū)動(dòng)方式，如此即可減少類似SHEV在熱能——電能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，并且在能量過剩時(shí)，可經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)把動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存于蓄電池中，即能量轉(zhuǎn)換的綜合效率高于內(nèi)燃機(jī)汽車；也可采用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為根本驅(qū)動(dòng)方式，即可由電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛，在車輛起步時(shí)發(fā)揚(yáng)電動(dòng)機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的特征，并實(shí)現(xiàn)“零排放〞行駛。而在高速滿負(fù)荷行駛時(shí)，同樣可采用發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)混合方式驅(qū)動(dòng)。CHEV的最大缺陷是多能源動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，添加了各部件總體布置的難度，并且控制系統(tǒng)的復(fù)雜性也帶來了設(shè)計(jì)、調(diào)試、缺點(diǎn)診斷和維修等一系列難度。12/27/202337第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理三HEV的能量管理與控制戰(zhàn)略1HEV的能量管理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理是指：車輛在行駛過程的不同工況下，控制各組成部件(發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)安裝等)之間的能量流大小及其流向。其目的是為了所設(shè)計(jì)的車輛具有：1)最正確的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放目的，這主要經(jīng)過對發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)點(diǎn)及任務(wù)區(qū)域的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及在各種復(fù)雜的行駛工況下，盡能夠減小發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)和關(guān)起次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。2)根據(jù)行駛工況對能量的需求，合理分配來自發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池的能量流。3)確保蓄電池有適宜的荷電形狀(State0fCharge，SOC)以及蓄電池電壓在平安的范圍內(nèi)，使蓄電池有良好的運(yùn)用壽命。能量管理的手段即為控制策略，它是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的控制中心?？刂浦行韪鶕?jù)駕駛員意圖和行駛工況，協(xié)調(diào)各部件間的能量流來進(jìn)展合理的動(dòng)力分配，優(yōu)化車載能源，提高整車經(jīng)濟(jì)性，降低排放量，并在不犧牲整車性能的情況下，實(shí)現(xiàn)兩者之間的折中優(yōu)化。12/27/202338第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2串聯(lián)式相應(yīng)控制戰(zhàn)略串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車控制戰(zhàn)略按控制性質(zhì)可分為被動(dòng)型和自動(dòng)型兩類。被動(dòng)型能量控制是在保證蓄電池和發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)于最正確任務(wù)區(qū)域條件下被動(dòng)地滿足車輛功率需求的一種控制方式，它以提高能量流動(dòng)效率為主要目的。而自動(dòng)型能量控制是在注重提高汽車系統(tǒng)內(nèi)部能量流動(dòng)效率的同時(shí)，再根據(jù)行車環(huán)境自動(dòng)減小車輛功率需求。1)開關(guān)型控制。它屬于被動(dòng)型能量控制，主要用于串聯(lián)式中蓄電池單向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方式。為使蓄電池組任務(wù)于充放電性能良好的任務(wù)區(qū)，預(yù)先設(shè)定了其荷電形狀SOC的最大值SOCmax與最小值SOCmin。其控制邏輯為：當(dāng)蓄電池SOC≤SOCmin時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)并恒定地任務(wù)于效率最高點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；當(dāng)蓄電池SOC≥SOCmax時(shí)，即封鎖發(fā)動(dòng)機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的熄滅充分、排放量低，并且控制極其簡單。其缺陷是發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和封鎖會(huì)貫穿于整個(gè)出行過程，而導(dǎo)致其效率趨低，且蓄電池充放電也較頻繁。12/27/202339第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2)功率跟隨型控制。它也屬于被動(dòng)型能量控制，主要用于串聯(lián)式中發(fā)電機(jī)或蓄電池雙向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方式。該控制戰(zhàn)略要求由發(fā)動(dòng)機(jī)全程跟蹤車輛功率需求，盡能夠由發(fā)電機(jī)的電能直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛，而蓄電池只起負(fù)荷調(diào)理作用，即只需在蓄電池SOC≥SOCmax時(shí)，并且僅由蓄電池提供的功率能滿足車輛需求的雙重條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)才停機(jī)或減速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種戰(zhàn)略的優(yōu)點(diǎn)是蓄電池容量被減小到最小，并且蓄電池充放電次數(shù)的減少也使系統(tǒng)內(nèi)部損失相應(yīng)減少。其缺陷是發(fā)動(dòng)機(jī)必需在較大的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和排放也就不如開關(guān)型控制戰(zhàn)略。3)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法能量優(yōu)化控制。它屬于自動(dòng)型能量控制，以汽車在給定的駕駛循環(huán)工況下最小油耗為優(yōu)化目的，根據(jù)串聯(lián)式混合動(dòng)力的能量流動(dòng)特點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，按照時(shí)間順序把整個(gè)循環(huán)工況下的功率與效率以一定的時(shí)間間隔(如1s)分成假設(shè)干個(gè)時(shí)間片段，然后從最后一段形狀開場逆向遞推到初始段形狀為止，最后求出整個(gè)循環(huán)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)輸出功率序列。該方法只能用于特定的駕駛循環(huán)，即必需預(yù)先準(zhǔn)確知道車輛的需求功率，因此不能用于在線控制，常用于離線優(yōu)化，以協(xié)助總結(jié)和提煉出能用于在線控制的能量管理戰(zhàn)略。12/27/202340第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理4)道路順應(yīng)性控制。它也屬于自動(dòng)型能量控制，主要用于有固定行駛道路和?？空军c(diǎn)的城市公交汽車上。即基于汽車加減速頻繁，道路固定，起動(dòng)、停車時(shí)間知的特點(diǎn)，在能量管理根本控制戰(zhàn)略(開關(guān)型或功率跟隨型戰(zhàn)略)的基礎(chǔ)上添加了兩個(gè)控制子戰(zhàn)略：最正確加速控制子戰(zhàn)略和最正確減速制動(dòng)控制子戰(zhàn)略。最正確加速控制子戰(zhàn)略是根據(jù)行車道路數(shù)據(jù)(整個(gè)道路預(yù)定的速度曲線和站點(diǎn)位置，結(jié)合實(shí)踐車速等)協(xié)助駕駛員發(fā)出當(dāng)前工況下的最正確加速踏板懇求信號。而最正確減速制動(dòng)控制子戰(zhàn)略僅根據(jù)車輛的停車信息來確定停車前的速度。以提高再生制動(dòng)能量回收量。5)負(fù)荷預(yù)測型控制。該控制戰(zhàn)略是在根本控制戰(zhàn)略(開關(guān)型或功率跟隨型戰(zhàn)略)的根底上添加一個(gè)車輛負(fù)荷預(yù)測器。預(yù)測器根據(jù)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)工況預(yù)測車輛所需的驅(qū)動(dòng)功率和蓄電池當(dāng)前的SOC值，從而決議采用哪一種任務(wù)方式。該戰(zhàn)略最大特征是提供了一種根據(jù)在線所預(yù)測的驅(qū)動(dòng)功率參與系統(tǒng)能量管理，到達(dá)油耗最低、排放最低的目的，具有較好的可操作性。但由于所預(yù)測的驅(qū)動(dòng)功率是由已耗功率推測得到的，與車輛功率的即時(shí)需求值會(huì)有一定的偏向。12/27/202341第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3并聯(lián)式相應(yīng)控制戰(zhàn)略早先的控制戰(zhàn)略是基于速度的控制，由于沒能充分發(fā)揚(yáng)混合動(dòng)力的優(yōu)勢，現(xiàn)已根本不用。目前提出的控制戰(zhàn)略根本上是基于轉(zhuǎn)矩或功率的控制，主要有下述四類：1)基于規(guī)那么的邏輯門限控制。該控制戰(zhàn)略是基于工程師的閱歷及其靜態(tài)能耗圖來制定的，因此其根本思想是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)效率曲線圖，經(jīng)過控制選定的幾個(gè)變量，如車輛需求功率、加速信號、電池SOC值等，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)那么，判別并選擇混合動(dòng)力系統(tǒng)的任務(wù)方式，使車輛運(yùn)轉(zhuǎn)于高效區(qū)域，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性?；谝?guī)那么的邏輯門限控制戰(zhàn)略的算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)、具有較好的魯棒性。但由于沒思索工況的動(dòng)態(tài)變化，其動(dòng)態(tài)的控制戰(zhàn)略不是最佳的，而且普通只思索燃油經(jīng)濟(jì)性而不思索其排放。12/27/202342第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2)瞬時(shí)優(yōu)化控制。它是為了抑制上述對動(dòng)態(tài)控制戰(zhàn)略的缺陷，新提出的一種也屬于實(shí)時(shí)控制的戰(zhàn)略。它主要有等效燃油耗費(fèi)最少控制和功率損失最小控制兩種。所謂等效燃油耗費(fèi)最小控制是指在某一瞬時(shí)工況，將電動(dòng)機(jī)耗費(fèi)的電量折算成發(fā)動(dòng)機(jī)提供相等能量所耗油量和其排放量，再結(jié)合制動(dòng)回收能量等，組成總的整車燃油耗費(fèi)與排放模型，計(jì)算此模型的最小值，并選擇在此工況下最小值所對應(yīng)的點(diǎn)來作為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)點(diǎn)。它綜合思索了燃油耗費(fèi)和排放，經(jīng)過一組權(quán)值來描畫各自的重要性，用戶可以根據(jù)本人的要求來設(shè)定其權(quán)值，從而在燃油耗費(fèi)和排放之間獲得折中。如在排放法規(guī)較嚴(yán)厲的地域，可適當(dāng)提高排放的權(quán)值比重，放棄一點(diǎn)燃油經(jīng)濟(jì)性；而排放法規(guī)較寬松的地域需注重燃油耗費(fèi)時(shí)，那么可適當(dāng)提高燃油耗費(fèi)的權(quán)值比重。此控制戰(zhàn)略的缺陷是需求大量的浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算任務(wù)量大，并在計(jì)算過程中，由于需對未來行駛工況中的制動(dòng)回收能量進(jìn)展預(yù)估，還要為此建立一個(gè)較準(zhǔn)確的預(yù)測模型，來對典型工況進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析以及實(shí)時(shí)行車工況的判別，即進(jìn)一步提高了實(shí)施難度。對于等效功率損失最小控制，其原理實(shí)踐也是一樣的，只不過把燃油耗費(fèi)折算值改為了功率損失折算值。12/27/202343第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3)智能控制。智能控制根本出發(fā)點(diǎn)是模擬人的智能，根據(jù)被控動(dòng)態(tài)復(fù)雜過程中的定性信息和定量信息，進(jìn)展定性定量綜合集成推理決策，以實(shí)現(xiàn)對難以建模的復(fù)雜非線性不確定系統(tǒng)的有效控制。由于混合動(dòng)力汽車的能量耗費(fèi)模型正是這么一個(gè)系統(tǒng)，因此它非常適宜于智能控制。目前提出的基于智能控制的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車控制戰(zhàn)略主要有模糊邏輯控制戰(zhàn)略、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制戰(zhàn)略和遺傳算法控制戰(zhàn)略三種。4)全局最優(yōu)控制。瞬時(shí)優(yōu)化控制戰(zhàn)略在每一步長內(nèi)能夠是最優(yōu)的，但無法保證在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)是最優(yōu)的。全局最優(yōu)控制戰(zhàn)略是在運(yùn)用最優(yōu)化方法和最優(yōu)控制實(shí)際開發(fā)出來的混合動(dòng)力分配控制戰(zhàn)略。其主要思想是基于優(yōu)化實(shí)際，建立起以整車燃油經(jīng)濟(jì)性與排放為目的，系統(tǒng)形狀變量為約束的全局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用相關(guān)的優(yōu)化算法，求得最優(yōu)的混合動(dòng)力分配控制戰(zhàn)略。目前研討較多的有基于多目的數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)際和最小值原理的全局最優(yōu)控制戰(zhàn)略。這些控制戰(zhàn)略目前還不成熟，需大量的計(jì)算，且依賴于預(yù)定的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，實(shí)時(shí)眭較差，需在規(guī)范行駛循環(huán)下，參考全局最優(yōu)控制戰(zhàn)略，對實(shí)時(shí)控制戰(zhàn)略進(jìn)展分析與評價(jià)，從中派生出適用的實(shí)時(shí)控制戰(zhàn)略。12/27/202344第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理4混聯(lián)式相應(yīng)控制戰(zhàn)略1)發(fā)動(dòng)機(jī)恒定任務(wù)點(diǎn)方式。這種控制戰(zhàn)略采用了發(fā)動(dòng)機(jī)為根本驅(qū)動(dòng)方式，而蓄電池與電動(dòng)機(jī)作為輔助驅(qū)動(dòng)方式提供附加轉(zhuǎn)矩的方式來進(jìn)展功率調(diào)峰，使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時(shí)功率。它主要用于動(dòng)力組合器動(dòng)力組合式，由于采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)可使動(dòng)力分配與傳動(dòng)方式靈敏多變，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以不隨車速變化，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)一直任務(wù)在最優(yōu)任務(wù)點(diǎn)，提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，而剩余的轉(zhuǎn)矩那么由電動(dòng)機(jī)提供。即由電動(dòng)機(jī)來擔(dān)任動(dòng)態(tài)部分，防止了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)理帶來的損失，而且電機(jī)控制更靈敏，也更易實(shí)現(xiàn)。2)發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)任務(wù)曲線方式。該控制戰(zhàn)略從靜態(tài)條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性出發(fā)，經(jīng)過動(dòng)態(tài)校正后，跟蹤由驅(qū)動(dòng)條件決議的發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)任務(wù)曲線，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)及整車的控制。在這種戰(zhàn)略下，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡能夠任務(wù)在萬有特性圖中的最正確油耗線上，只需當(dāng)發(fā)電機(jī)電流輸出超出蓄電池的接受才干或者當(dāng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流需求超出電動(dòng)機(jī)或蓄電池的允許值時(shí)，才調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)點(diǎn)。12/27/202345第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理3)瞬時(shí)優(yōu)化方式。在上述發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)任務(wù)曲線方式的思想根底上，使混合動(dòng)力汽車在特定工況下對整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化目的(如效率、油耗)進(jìn)展優(yōu)化，便可得到瞬時(shí)最優(yōu)任務(wù)點(diǎn)，然后基于系統(tǒng)的瞬時(shí)最優(yōu)任務(wù)點(diǎn)，對各個(gè)形狀變量進(jìn)展動(dòng)態(tài)再分配。4)全局優(yōu)化方式戰(zhàn)略。由優(yōu)化實(shí)際可知，瞬時(shí)最小值之和并不等于和的最小值，因此瞬時(shí)優(yōu)化方式并不能導(dǎo)致全局最優(yōu)的控制戰(zhàn)略。全局優(yōu)化方式實(shí)現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化。但實(shí)現(xiàn)這種控制戰(zhàn)略的算法往往都較復(fù)雜，計(jì)算任務(wù)量也很大，在實(shí)踐車輛的實(shí)時(shí)控制中較難被運(yùn)用。因此，通常的做法是把運(yùn)用全局優(yōu)化算法得到的控制戰(zhàn)略作為參考，再與其他的控制戰(zhàn)略，如發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)任務(wù)曲線方式等相結(jié)合，在保證可靠性和實(shí)踐能夠性的前提下進(jìn)展優(yōu)化控制。常用的優(yōu)化控制實(shí)際有變分法、極小值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃三種。12/27/202346第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理上述混合動(dòng)力的控制戰(zhàn)略還處于開展期，有待于實(shí)際與實(shí)際的結(jié)合進(jìn)一步探索提高。由于通常內(nèi)燃機(jī)的比油耗曲線接近于魚鉤形，即兩頭高中問低，也就是說在低負(fù)荷及高負(fù)荷時(shí)油耗較高，而在所設(shè)計(jì)的額定負(fù)荷工況點(diǎn)其油耗較低。并且油耗較低、熄滅完善的工況點(diǎn)也是排放量較低的點(diǎn)。因此，如何充分發(fā)揮混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的兩種動(dòng)力在能量轉(zhuǎn)換效率上的最大優(yōu)勢，其控制戰(zhàn)略的選擇就非常重要，什么時(shí)候應(yīng)讓內(nèi)燃機(jī)任務(wù)，什么時(shí)候該讓蓄電池及電動(dòng)機(jī)工作，什么時(shí)候應(yīng)該兩部分一塊任務(wù)，決策的優(yōu)劣也就決議了混合動(dòng)力車效率的大小這就要充_分思索各個(gè)部件的任務(wù)特性，擇其優(yōu)而避其短，控制戰(zhàn)略就是要盡能夠使內(nèi)燃機(jī)工況和蓄電池充、放電形狀以及電動(dòng)機(jī)(發(fā)電機(jī))的工況都在最優(yōu)工況或者接近兩者的最優(yōu)工況下任務(wù)，那么整車的性能就會(huì)最正確。第二章電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理12/27/202347第三節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理一FCEV的構(gòu)造類型燃料電池電動(dòng)汽車也被簡稱為燃料電池汽車(FuelCellVehicle，F(xiàn)CV)，其定義是以燃料電池|系統(tǒng)作為動(dòng)力源或自動(dòng)力源的車輛。按照驅(qū)動(dòng)方式，其可分為純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)兩種方式；按照燃料電池系統(tǒng)的能量來源，又可分為車載純氫和燃料重整兩種方式。由于燃料電池電動(dòng)汽車正處在研討的初期階段，所以各種技術(shù)競相試用并各有優(yōu)缺陷。純?nèi)剂想姵仄囍恍枞剂想姵匾粋€(gè)動(dòng)力源，汽車的一切功率負(fù)荷都由燃料電池承當(dāng)。其主要缺陷有：①燃料電池的功率大，本錢高；②對燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和可靠性提出了很高要求；③不能進(jìn)展制動(dòng)能量回收?；诩?nèi)剂想姵仄嚿鲜鲞@些不利要素，如今已較多地采用了混合驅(qū)動(dòng)這種結(jié)構(gòu)方式。即以燃料電池系統(tǒng)作為自動(dòng)力源，又添加了蓄電池組或超級電容作為輔助動(dòng)力源。12/27/202348第三節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理二混合驅(qū)動(dòng)型燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)造

混合驅(qū)動(dòng)型燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)造主要由燃油電池系統(tǒng)、DC／DC轉(zhuǎn)換器、輔助動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及各相應(yīng)的控制器，再加上機(jī)械傳動(dòng)與車輛行駛機(jī)構(gòu)等組成。其中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與其他電動(dòng)汽車根本類同，也可有多種構(gòu)造方式。12/27/202349第三節(jié)燃料電池電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理

1DC／DC