電動汽車的結(jié)構(gòu)原理及其原理

1、<p>　　電動汽車的結(jié)構(gòu)原理及其原理</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車帶來的環(huán)境污染，能源短缺，資源枯竭和安全等方面的問題越來越突出。為了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)人類的居住的環(huán)境和緩解能源供給。電動汽車應(yīng)運(yùn)而生，電動汽車具有良好的環(huán)保性能和有多種能源為動力的顯著特點(diǎn)，既可以保護(hù)環(huán)境，又可以緩解能

2、源的短缺并能調(diào)整能源的結(jié)構(gòu)，保障能源的安全。本文主要簡紹了電動汽車的發(fā)展和優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)與管理，能量存儲與管理，電機(jī)的形式與驅(qū)動，典型電動汽車的分析和電動汽車所面臨的問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞一　關(guān)鍵詞二（宋體，小四）</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點(diǎn)3

3、</p><p>　　1.1 發(fā)展電動汽車的意義3</p><p>　　1.1.1 電動汽車的歷史及現(xiàn)狀3</p><p>　　1.1.2 電動汽車的優(yōu)勢3</p><p>　　1. 2 電動汽車的主要問題………………………………………………………………………10</p><p>　　2 電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式及

4、其工作原理4</p><p>　　2.1 電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式4</p><p>　　2.2 電動汽車的工作原理</p><p>　　3 電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng)</p><p>　　3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置</p><p>　　3.1.1 電池的分類</p><p&g

5、t;　　3.1.2 普通鉛酸蓄電池</p><p>　　3.1.3 動力鋰離子電池</p><p>　　3. 2 能量管理與供給系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 電動汽車的能源管理系統(tǒng)</p><p>　　3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p><p>　　4 電動汽車的電機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng) </p>

6、<p>　　4. 1 電動機(jī)的分類及原理</p><p>　　4.1.1 直流電動機(jī)</p><p>　　4.1.2 三相異步電動機(jī)</p><p>　　4.2.3 永磁電動機(jī)</p><p>　　4.2.4 開關(guān)磁阻電動機(jī)</p><p>　　5 電動汽車性能參數(shù)分析</p><p&g

7、t;　　6 電動汽車所面臨的主要問題及其未來發(fā)展</p><p><b>　　結(jié) 束 語5</b></p><p><b>　　謝 辭6</b></p><p><b>　　文 獻(xiàn)7</b></p><p>　　1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點(diǎn)</p>

8、;<p>　　汽車自誕生不過100年的時間，其發(fā)展速度極快，且與人們生活的聯(lián)系越來越緊密。汽車不再是一個簡單的代步和運(yùn)輸工具，已成為許多人的生活必須品和文化生活的一部風(fēng)，甚至成為了一些人的流動辦公室。汽車的普及程度和技術(shù)已成為一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化的標(biāo)志。(內(nèi)容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準(zhǔn)。行間距設(shè)置為：固定值 20磅)</p><p>　　1.1 發(fā)展電動汽車的意義（小三號粗黑體，左對齊，單

9、倍行距）</p><p>　　汽車已是當(dāng)今社會中不可缺少的一部分。可是其帶來的問題也是尤為嚴(yán)重的。最為嚴(yán)重的是環(huán)境和能源的問題。發(fā)展電動汽車的意義在于解決現(xiàn)如今的能源與環(huán)境問題。電動汽車一直是伴隨著爭議的發(fā)展的，盡管目前電動汽車配套體系不完善，但發(fā)展電動汽車對中國是很有意義的，技術(shù)的不斷攻克與國家的政策扶持為電動汽車的地址在不斷的鋪路，預(yù)示著其在未來將有不凡的意義。</p><p>　　電

10、動汽車對中國的意義</p><p>　　現(xiàn)階段的中國已經(jīng)面臨著石油短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，急需研究開發(fā)新能源來應(yīng)對能源安全。電動汽車戰(zhàn)略已經(jīng)成為我國新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決策。</p><p>　　隨著清潔能源的發(fā)展，煤電比例逐年減少，可以有效解決電動汽車間接碳排放的問題。當(dāng)前，我國煤電約占發(fā)電總量80%。據(jù)研究，當(dāng)煤電比例占87%時，電動汽車和傳統(tǒng)汽油車的碳排放已經(jīng)達(dá)到平衡點(diǎn)；當(dāng)煤電比例降至65%時

11、，和傳統(tǒng)汽車相比，電動車會實現(xiàn)30%的碳減排。</p><p>　　發(fā)展電動汽車的合理路徑</p><p>　　以小型車為突破口是發(fā)展電動汽車的合理路徑，因為它是技術(shù)可支撐、政府貼得起、百姓買得起、市場需求大的現(xiàn)實選擇。</p><p>　　政府的引導(dǎo)和支持是關(guān)鍵</p><p>　　推進(jìn)小型電動汽車產(chǎn)業(yè)化，政府須采用財稅政策加以扶持和引導(dǎo)。

12、政府的引導(dǎo)和支持是小型電動汽車產(chǎn)業(yè)化成敗的關(guān)鍵，應(yīng)在以下幾方面著力。</p><p>　　第一，明確發(fā)展重點(diǎn)，堅持標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)設(shè)施先行。政府要抓緊電動汽車發(fā)展規(guī)劃，把發(fā)展小型電動車放在優(yōu)先位置，作為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)予以支持；要采取有力措施，合理布局和分工，加快產(chǎn)業(yè)鏈形成，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前電動車發(fā)展的無序狀態(tài)，防止出現(xiàn)一哄而上，一哄而下的局面；防止以發(fā)展電動汽車之名進(jìn)行傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的重復(fù)建設(shè)；要抓緊具有電動汽車特色的電動車

13、標(biāo)準(zhǔn)和充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的制定，加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為小型電動車進(jìn)入市場創(chuàng)造條件。</p><p>　　第二，推行綠色補(bǔ)貼和稅費(fèi)制度，大力推動小型電動汽車發(fā)展。我國普遍存在“住大房、乘大車、吃大餐”的消費(fèi)觀念，有悖于建立節(jié)約型社會的目標(biāo)。許多發(fā)達(dá)國家并非如此，小型車在歐洲和日本非常普遍，日本1升排量以下的微型車占轎車保有量的40%以上，2008年新車銷量排行前十強(qiáng)中的六款為微型車。我國應(yīng)借鑒日本的小四輪車法，出臺支持

14、小型電動車發(fā)展的政策，增加對小型電動汽車補(bǔ)貼和免稅優(yōu)惠，并通過提高大、中型燃油車相關(guān)稅費(fèi)，平衡稅收。各級政府應(yīng)將小型電動汽車列入政府采購清單，帶頭使用，發(fā)揮表率和導(dǎo)向作用。</p><p>　　第三，加強(qiáng)科技投入，力求重大技術(shù)突破。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)很難通過引進(jìn)獲得，須大力推動自主創(chuàng)新?！笆晃濉逼陂g我國在新能源汽車的研發(fā)投入還不到發(fā)達(dá)國家政府或大公司一年的投入。我國應(yīng)大幅度增加投入，加強(qiáng)動力電池的基礎(chǔ)科學(xué)

15、和競爭前技術(shù)的研發(fā)，尋求原始創(chuàng)新的突破。引導(dǎo)建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，分工協(xié)作，統(tǒng)一部署，加快電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)。采取實際措施，加快電動汽車和充電設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)研究，堅持標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先，防止浪費(fèi)，保障安全。</p><p>　　環(huán)保是世人不斷追求的境界，電動汽車將為環(huán)保，低碳領(lǐng)域帶來了一股新鮮空氣，我們無法肯定的說電動汽車將成為環(huán)保主力軍，但我們期待其為我們帶來不一樣的精彩。(內(nèi)容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準(zhǔn)。行

16、間距設(shè)置為：固定值 20磅)</p><p>　　1.1.1 電動汽車的歷史及現(xiàn)狀（四號粗黑體，左對齊，單倍行距）</p><p>　　說了這么多我們先不談電動汽車的歷史。到底什么是電動汽車？電動汽車是針對內(nèi)燃機(jī)車輛提出來的概念。謂之“電動”，是因為它的能源是蓄電池而不是汽油（或柴油）等石油產(chǎn)品。純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)各項要求的車輛。一

17、般采用高效率充電電池，或燃料電池為動力源。電動汽車無需再用內(nèi)燃機(jī)，因此，電動汽車的電動機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)，蓄電池相當(dāng)于原來的油箱，由于電能是二次能源，可以來源于風(fēng)能、水能、熱能、太陽能等多種方式。</p><p>　　現(xiàn)在的電動汽車有三種形式：純電動汽車（Pure EV）、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle：HEV）和燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle：FCV）。

18、</p><p>　　電動汽車的歷史要比內(nèi)燃發(fā)動機(jī)汽車歷史遙遠(yuǎn)，1885年，世界上第一輛汽油機(jī)汽車由德國人卡爾本茨研制成功，并與1886年1月26日獲得專利，后人為了紀(jì)念這位汽車之父，將1886年1月26日定為世界第一輛汽車誕生日。而電動汽車的歷史同樣可以追溯到19世紀(jì)，并且早于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明時間，最早開發(fā)電動汽車的人是法國和英國人。1881年法國工程師古斯塔夫—特魯夫發(fā)明了第一輛電動汽車——鉛酸蓄電池動力三輪

19、車，可惜沒有留下照片。接下來由英國人阿頓和培里與1882年發(fā)明的電動三輪汽車。電動汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速的發(fā)展。1890年美國第一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速23km/h。在此之后的十多年里，電動汽車在美國飛速發(fā)展，到1912年保有量已達(dá)到33384輛。雖然電動汽車的動力和續(xù)駛里程很差，但對于當(dāng)時美國的道路和市區(qū)，對于當(dāng)時續(xù)駛里程30英里并不認(rèn)為是一個嚴(yán)重的缺陷。英法兩國就不一樣了，由于歐洲歷史悠

20、久，文化古老，在主要城市之間當(dāng)時已有公路相連，無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國和法國，汽油動力車成為主要對象。</p><p>　　到20世紀(jì)初，美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的38%，其比例僅此與占汽車保有量40%的蒸汽機(jī)汽車。到了1915年，美國電動汽車的年產(chǎn)量達(dá)5000輛。后來由于起動機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了汽油機(jī)的發(fā)展和美國州際公路的發(fā)展，使電動汽車不能適應(yīng)長距離行駛的缺點(diǎn)更為突出，因而電動汽車走

21、向衰落，在1935年到1960年的25年里，電動汽車幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)，并逐步退出使用。</p><p>　　20世紀(jì)60年代，隨著汽車保有量的增加，汽車的排氣污染使美國等發(fā)達(dá)國家相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命安全受到了嚴(yán)重的威脅。因而，首先在受到汽車污染的威脅的汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家又重新開始電動汽車的開發(fā)。如日本在1976年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展了電動汽車的研究和開發(fā)工作。但是，由于電動汽

22、車技術(shù)一直沒有重大突破，到20世紀(jì)80年代電動汽車的研究，開發(fā)和應(yīng)用仍然處于停滯不前的狀態(tài)。1991年美國三大汽車公司簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車用先進(jìn)電池，成立了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體USABC（United States Advanced Battery Consortiun）,同年7月美國電力研究院EPRI(Electric Power Research Institute)參加了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體，10月布什總統(tǒng)批準(zhǔn)了2.26億美元撥

23、款資助此研究項目。1990年通用汽車公司在洛杉磯展出“沖擊(Impact)”牌電動轎車。從此世界性的電動汽車研發(fā)熱潮拉開了序幕。直到今天幾乎所有的汽車廠家都在致力于電動汽車的研發(fā)。不論純電動汽車，混合動力電動汽車還是燃料電池電動汽車。 （內(nèi)容用小四號宋</p><p>　?。?） XXXXX（小四號宋體，固定值 20磅）</p><p>　?。?） XXXXX（小四號宋體，固定值 20磅）

24、</p><p>　　1.1.2 電動汽車的優(yōu)勢（四號粗黑體，左對齊，單倍行距）</p><p>　　電動汽車包括蓄電池車，燃料電池車和混合動力電動汽車三類。由傳統(tǒng)的汽車動力（內(nèi)燃機(jī)等）和電力組成的混合動力電動汽車由于裝備了內(nèi)燃機(jī)等傳統(tǒng)的汽車動力，因此，此類混合動力車僅在以電力運(yùn)行時具備蓄電池汽車和燃料電池的一些優(yōu)勢。</p><p>　　1.良好的環(huán)境保護(hù)效果&l

25、t;/p><p>　　燃料電池電動汽車通常以富氫氣體為燃料，這樣燃燒產(chǎn)物CO2的排放量大大減少，這對緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的。由于其沒有大量的含硫含氮，所以在排放過程，幾乎不排放氮，硫氧化物，減輕了對大氣的污染。蓄電池車以電力為動力，混合以電為動力，混合動力電動汽車在城市運(yùn)行時也可以僅使用儲存的電力。因此可以說，電動汽車是零排放汽車。</p><p><b>　　2．噪聲低&l

26、t;/b></p><p>　　燃料電池按電化學(xué)原理工作，運(yùn)動部件很少，無內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪聲和進(jìn)氣門，排氣門，活塞與曲軸等運(yùn)動部件的機(jī)械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中最大的噪聲源是空氣壓縮機(jī)（僅采用壓力供氣的燃料電池）。在沒有采取隔聲措施的燃料電池概念車中，空氣壓縮機(jī)在汽車運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲也相當(dāng)大?？偟膩砜慈剂想姵氐脑肼暶黠@低于內(nèi)燃機(jī)汽車。實驗表明，4.5MW和11MW的大功率磷酸燃料電池電站的噪聲水平已經(jīng)達(dá)到不高于5

27、5dB的水平。蓄電池汽車和混合動力電動汽車僅使用儲存的電力在城市運(yùn)行時也具備類似特點(diǎn)。因此可以說，電動汽車工作是產(chǎn)生的噪聲低，較傳統(tǒng)汽車安靜。</p><p><b>　　3.熱效率高</b></p><p>　　燃料電池按電化學(xué)原理等直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能。它不通過熱力過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制。在理論上它的熱電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)85%~90%。但實際上，電池在工作時由于

28、各種限制，目前各類電池實際的能量轉(zhuǎn)化效率均在40%~60%的范圍內(nèi)。若實現(xiàn)熱電聯(lián)供，燃料的總利用率可高達(dá)80%以上。汽油機(jī)和蓄電池汽車的熱效率相當(dāng)，蓄電池汽車的效率最低在電動汽車?yán)铮渲饕蛑皇怯谢瘜W(xué)能到電能轉(zhuǎn)換過程的效率較低。可見出蓄電池外，電動汽車具有較高的熱效率，因而運(yùn)行成本也較低。</p><p>　　4.可回收利用的能量多</p><p>　　對電動汽車而言，很容易利用電動機(jī)

29、反轉(zhuǎn)時發(fā)電的功能回收制動或下坡時的能量，從而使汽車的續(xù)駛里程增加，經(jīng)濟(jì)性提高。近幾年開發(fā)的電動汽車都具有下坡，制動或減速時的能量回收系統(tǒng)，具有能量回收系統(tǒng)的電動汽車的續(xù)駛里程增加10%~15%。</p><p>　　6.可以改善能源結(jié)構(gòu)，解決汽車的替代能源問題</p><p>　　裝備蓄電池的電動汽車所消耗的電能可以由普通電網(wǎng)得到，故所有獲取電能的方法都可以用作電動汽車的能源獲取途徑，如水

30、利發(fā)電，潮汐發(fā)電，燃煤發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電等。燃料電池可以以氫，甲醇等非化石燃料為能源，因此電動汽車改變了傳統(tǒng)汽車單純依賴石油燃料的不足，既可以改變能源的結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)化石燃料的不足，又可以作為石油枯竭的交通工具，因此可以說開發(fā)電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。</p><p>　　1.2 電動汽車的主要問題</p><p>　　1.續(xù)駛里程短，載質(zhì)量小</p><p>　　能

31、量密度(指單位體積的動力電池所能輸出的能量)低除內(nèi)燃機(jī)混合動力車外的電動汽車存在的最大的問題。目前實際使用的電池有鉛酸電池，鎳-鎘電池，鎳-氫電池，鋰離子電池等，常見的蓄電池比能量（指單位質(zhì)量的動力電池組所能輸出的能量）的范圍為35~110W h/kg,而汽油的低熱值為44MJ/kg，可見汽油的能量密度約為蓄電池的110~340倍，即使把電動機(jī)的工作效率高于發(fā)動機(jī)這一因素考慮在內(nèi)，兩者之差也相當(dāng)懸殊。鎳-氫電池，鋰離子電池等電動機(jī)的一次

32、充電行駛里程目前雖然已超過200km，最高車速已超過130km/h，但這仍然難以和內(nèi)燃機(jī)相比。燃料電池車由于采取了35Mpa的高壓存儲技術(shù)等各種措施，其續(xù)駛里程已超過300km，但仍然無法與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，內(nèi)燃機(jī)混合動力車雖沒有續(xù)駛里程短的問題，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在載重量上仍然難以與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，加之其在制造成本和可靠性等方面的不足，目前仍然難以與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美。</p><p><b>

33、　　2．制造成高</b></p><p>　　目前純電動汽車的價格一般為同級燃油車的2~5倍。當(dāng)然生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后，會有一定幅度的降低，但仍然難以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。內(nèi)燃機(jī)混合動力汽車價格明顯高于同級別的汽油車。燃料電池汽車的價格非常貴，達(dá)到同級別的燃油汽車的數(shù)倍，甚至上百倍，還處于消費(fèi)者無法接受的地步。</p><p>　　3.必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和解決氫的來源問題</

34、p><p>　　除內(nèi)燃機(jī)混合動力車外的電動汽車存在重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的問題。為了克服蓄電池充電時間長的問題，需要在停車場或車庫建設(shè)類似燃油汽車加油站的快速充電站。氫燃料電池汽車則需要解決氫來源問題和建設(shè)加氫站的問題。</p><p>　　2 電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式及其工作原理</p><p>　　2.1 電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　

35、電動汽車由電力驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。</p><p>　　圖1電動汽車的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　雙線表示機(jī)械連接，粗實線表示電氣連接，細(xì)線表示控制信號連接。</p><p>　　下面是根據(jù)電力驅(qū)動系統(tǒng)的不同，電動汽車的結(jié)構(gòu)分為以下六種不同的形式：</p><p>　　圖2電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式</p><

36、;p>　　C—離合器 D—差速器 FC—固定器 CB—變速器 M—電動機(jī) </p><p>　　電力驅(qū)動系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置和車輪，其功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。后一種功能稱作再生制動。</p><p>　　電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)，其功用主要是向電動機(jī)提供

37、驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。</p><p>　　輔助系統(tǒng)包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等等，借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性和乘員的舒適性。</p><p>　　各個系統(tǒng)在電動汽車上的布置各式各樣，這是因為在電動汽車上能量是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳輸?shù)?，因此，電動汽車各個系統(tǒng)或各個部件的布置有很

38、大的靈活性。例如一輛電動機(jī)前置，前輪驅(qū)動的電動汽車。充電機(jī)經(jīng)汽車前端的充電接口向置于汽車尾部的蓄電池充電。在汽車行駛時，蓄電池經(jīng)控制器向電動機(jī)供電。來自加速踏板的信號輸入控制器并通過控制器調(diào)節(jié)電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速。電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)汽車傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。</p><p>　　差速器是傳統(tǒng)車輛的標(biāo)準(zhǔn)組件，電動汽車也采用這項技術(shù)。汽車轉(zhuǎn)彎時，外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑比內(nèi)側(cè)車輪大，必須利用差速器來調(diào)整兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，否則，

39、車輪會產(chǎn)生滑移從而引起輪胎磨損加劇、轉(zhuǎn)向困難、道路附著性能變差等。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，無論是前輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動，機(jī)械式差速器都是必備的。圖3所示為典型的機(jī)械差速器的結(jié)構(gòu)，差速器的行星齒輪繞各自的軸旋轉(zhuǎn)，從而使兩個半軸齒輪能以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。對于電動汽車，如果采用雙電動機(jī)或者四個電動機(jī)驅(qū)動或者四個電動機(jī)驅(qū)動，由于每個電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有效地獨(dú)立調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)電子差速，在這種情況下，電動汽車可以不用機(jī)械差速器。圖 4所示的是帶電子差速器的雙

40、電動機(jī)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。電子差速器比機(jī)械差速器體積小、質(zhì)量輕。人們對是否選用機(jī)械差速成器不像對是否選擇可變速比或固定速比變速器的意見一致，如果電動汽車采用單電動機(jī)驅(qū)動就必須裝機(jī)械差速器，而多電動機(jī)系統(tǒng)就采用電子差速。電子差速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕，在汽車轉(zhuǎn)彎時可以實現(xiàn)精確的電子控制，提高電動汽車的性能；其缺點(diǎn)是由于增加了電動機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器，增加了初始成本，而且在不同條件下對兩個電動機(jī)進(jìn)行精確控制的可靠性需要進(jìn)一步的發(fā)展。近</p>

41、;<p>　　圖3 機(jī)械差速器 圖4 帶電子差速器的雙電動機(jī)驅(qū)動</p><p>　　2.2電動汽車的工作原理</p><p>　　電動汽車的工作原理：蓄電池——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動機(jī)——動力傳動系統(tǒng)——驅(qū)動汽車行駛</p><p>　　電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此，電動汽

42、車各部件的布置具有很大的靈活性；其次，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置不同(如獨(dú)立的四輪驅(qū)動系統(tǒng)和輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等)會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，采用不同類型的電機(jī)(如直流電機(jī)和交流電機(jī))會影響到電動汽車的質(zhì)量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置(如蓄電池和燃料電池)也會影響電動汽車的質(zhì)量、尺寸及形狀。另外，不同的補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件和機(jī)構(gòu)，例如蓄電池可通過感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電，或者采用替換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進(jìn)行集中充電。 &l

43、t;/p><p>　　根據(jù)制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷，功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動汽車制動時，再生制動的動能被電源吸收，此時功率流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動及其能量的回收，能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)一同控制充電并監(jiān)測電源的使用情況。輔助動力源供給電動汽車輔助系統(tǒng)不同等級電壓并提供必要的動力，它主要給動力轉(zhuǎn)向、

44、空調(diào)、制動及其它輔助裝置提供動力。除了從制動踏板和加速踏板給電動汽車輸入信號外，轉(zhuǎn)向盤也是一個很重要的輸入信號，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的角位置來決定汽車靈活地轉(zhuǎn)向。</p><p>　　電動汽車（ＥＶ）的研究是在環(huán)境保護(hù)問題及能源問題日益受到關(guān)注的情況下興起的。在ＥＶ性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中，提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個問題。盡管蓄電池技術(shù)有了長足進(jìn)步，但由于受安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素的制約，近

45、期不會有大的突破。因此如何提高ＥＶ能量利用率是一個非常關(guān)鍵的問題。制動能量回收問題對于提高ＥＶ的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關(guān)重要的。國外有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。</p><p>　　3 電動汽車的能量

46、存儲裝置與能量管理系統(tǒng)</p><p>　　3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置</p><p>　　3.1.1蓄電池儲能</p><p>　　目前我國還沒有專門用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池，最常用的是鉛酸蓄電池，其次是堿性蓄電池。鉛酸蓄電池最常用的是AGM閥控電池，其次是富液式蓄電池，還有膠體閥控蓄電池。蓄電池組由互相連接的蓄電池組成。先將若干個蓄電池（可達(dá)12

47、0個甚至更多），組成一個串聯(lián)蓄電池組，然后若干個串聯(lián)蓄電池組再并聯(lián)，以滿足系統(tǒng)的電壓、電量儲存等要求。并聯(lián)的蓄電池組最多可達(dá)7組，但一般不超過4組。大部分單體蓄電池的電壓分為2V、6 V和12 V。相同電壓的蓄電池又有不同的容量，一般以Ah的形式表示。2V的單體蓄電池的容量最大可達(dá)3000Ah，而12V的單體蓄電池容量一般最大到300Ah。2V單體蓄電池的壽命一般比12 V單體蓄電池的長，但單位價格也高。</p><

48、p>　　燃料電池具有組件性好、環(huán)保性能好、效率高、部分負(fù)荷時性能優(yōu)異、功率范圍廣、響應(yīng)速度快、燃料多樣化、維修性好、使用方便等性能特點(diǎn)，非常適合作為移動式和分散式電源使用。它在使用氫能產(chǎn)生電能的過程中不產(chǎn)生任何污染物，而且氫是取之不盡的能源。隨著世界礦物資源的逐漸枯竭和國際社會對自身環(huán)境的不斷關(guān)注，人類迫切需要一種既環(huán)保又高效的可再生能源發(fā)電裝置，來取代現(xiàn)有的礦物燃料發(fā)電設(shè)備和石化燃料動力設(shè)備。燃料電池作為氫能直接轉(zhuǎn)化為電能的潔凈

49、發(fā)電裝置，必將成為這種替代能源裝置的最佳選擇。它既是繼蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)之后的第三代動力裝置，又是繼水力、火力、核能之后的第四代發(fā)電設(shè)備。燃料電池不僅可以為現(xiàn)代交通工具提供理想的動力源，消除對環(huán)境的污染，也可以對分散的小型發(fā)電裝置，為數(shù)以億計的用電設(shè)備和千百萬家庭提供電能。因此，燃料電池技術(shù)是21世紀(jì)對人類生活具有最重大影響的十大技術(shù)之一。</p><p>　　燃料電池的基本工作原理很簡單，與普通電池相似。它是一種不

50、經(jīng)過燃燒而通過化學(xué)反應(yīng)把富氫燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以在產(chǎn)生電能的同時還產(chǎn)生了熱能。普通電池的反應(yīng)物質(zhì)一般是難以補(bǔ)充的，反應(yīng)物質(zhì)消耗完了，電池也就壽終正寢了；燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)中所消耗掉的物質(zhì)是不斷補(bǔ)充的，從而可源源不斷地產(chǎn)生電能，而無須進(jìn)行充電。燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及可再生能源。氧化劑一般用空氣或純氧氣。因此一個燃料電池系統(tǒng)就相當(dāng)于一個自動運(yùn)行的小

51、型發(fā)電廠，它高效且無污染地將貯存在燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能。</p><p><b>　　3.1.2飛輪儲能</b></p><p>　　飛輪儲能是指利用電動機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲存起來，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲能方式。</p><p>　　飛輪儲能器中沒有任何化學(xué)活性物質(zhì),也沒有任何化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。旋轉(zhuǎn)時的

52、飛輪是純粹的機(jī)械運(yùn)動,飛輪在轉(zhuǎn)動時的動能為: E =1/2Jω2 式中: J為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量;ω為飛輪旋轉(zhuǎn)的角速度. </p><p>　　飛輪轉(zhuǎn)動時動能與飛輪的轉(zhuǎn)動慣量成正比。而飛輪的轉(zhuǎn)動慣量又正比于飛輪的直徑和飛輪的質(zhì)量,過于龐大、沉重的飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時,會受到極大的離心力作用,往往超過飛輪材料的極限強(qiáng)度,很不安全。因此,用增大飛輪轉(zhuǎn)動慣量的方法來增加飛輪的動能是有限的。 </p><p&

53、gt;　　飛輪儲能裝置中有一個內(nèi)置電機(jī),它既是電動機(jī)也是發(fā)電機(jī)。在充電時,它作為電動機(jī)給飛輪加速;當(dāng)放電時,它又作為發(fā)電機(jī)給外設(shè)供電,此時飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降;而當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時,整個裝置則以最小損耗運(yùn)行。飛輪儲能具有效率高、建設(shè)周期短、壽命長、高儲能、充放電快捷、充放電次數(shù)無限以及無污染等有點(diǎn)。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障。</p><p>　　3.1.3雙層電容器儲能</p><p>　

54、　超級電容器，又叫雙電層電容器、電化學(xué)電容器, 黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負(fù)極板附近，負(fù)離子在正極板附近。雙電層電容器與鋁電解電容器相比

55、內(nèi)阻較大，因此，可在無負(fù)載電阻情況下直接充電，如果出現(xiàn)過電壓充電的情況，雙電層電容器將會開路而不致?lián)p壞器件，這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電層電容器與可充電電池相比，可進(jìn)行不限流充電，且充電次數(shù)可達(dá)10 6次以上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。</p><p>　　現(xiàn)在的能量系統(tǒng)已經(jīng)上升了一個大的臺階，正如普銳斯，普銳斯插電式混合

56、動力車采用的技術(shù)與雪佛蘭Volt不同。這款車基本上仍是一輛普銳斯，但配備了比普通混合動力車更高容量的電池，你可以通過普通的家用插座為電池充電。這款車完全依賴電力驅(qū)動最長可以行駛12英里（約合19.3公里），此后它又會變成一輛普通的普銳斯混合動力車，依靠電動機(jī)和汽油引擎驅(qū)動車輪。而雪佛蘭Volt僅利用電動機(jī)驅(qū)動車輛，在電池電量耗光之后，汽油引擎僅作為發(fā)電機(jī)為電動機(jī)提供電能。普銳斯插電式混合動力車除了增加一個用于給電池充電的插口外，它的電池

57、也與普通的普銳斯不同。豐田在這款車上首次使用了鋰電池，很明顯，新的電池組具有比普通混合動力車常見的鎳氫電池更高的電量。另外其電壓也更高（達(dá)到350伏，而鎳氫電池為200伏），因此可提供更強(qiáng)的動力。這款車配備的電動機(jī)與以前的普銳斯相同，但由于電池性能以及電力更強(qiáng)，電動機(jī)功率為67馬力/50千瓦，而以前為27馬力，理論上這臺電動機(jī)的最大功率應(yīng)為78馬力。充電時間方面，豐田稱，5千瓦時的電池在電壓為100伏電源插座上充電時間為3小時，在200

58、伏電源上充電時間降為100分鐘。如果周圍有足夠的電源，</p><p>　　3. 2 能量管理與供給系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 電動汽車的能源管理系統(tǒng)</p><p>　　電動汽車，尤其是純電動汽車中的電池能量管理系統(tǒng)是該車的一種相當(dāng)重要的技術(shù)措施，可以稱為電動汽車電池的“保護(hù)神”，它起到了對電池性能的保護(hù)、防止個別電池的早期損壞、有利于電動汽車的運(yùn)行，并

59、具有各種警告功能等。由于它參加電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作使電動汽車的運(yùn)行、充電等功能與電池的有關(guān)參數(shù)（電流、電壓、內(nèi)阻、容量）緊密相連和協(xié)調(diào)工作。它有計算，發(fā)出指令、執(zhí)行指令和提出警告的功能。各種電池模塊雖然有結(jié)構(gòu)和性能上的差異，但它們都具備一些相同或相似的功能。典型的電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能： 1、 對能量的檢測功能；2、對電池工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制功能 3、 保證充電功能4、 DC—DC、

60、DC—AC轉(zhuǎn)換功能5、 解決性能一致性的保護(hù)功能  6、 對電池模塊的冷卻和排除充電時產(chǎn)生的氫氣7、 監(jiān)測記錄控制功能。</p><p>　　3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p><p>　　用電動車充電器根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可大致分為兩種。第一種是以uc3842驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，配合LM358雙運(yùn)放來實現(xiàn)三階段充電方式。220v交流電經(jīng)T

61、0雙向濾波抑制干擾，D1整流為脈動直流，再經(jīng)C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。U1 為TL3842脈寬調(diào)制集成電路。其5腳為電源負(fù)極，7腳為電源正極，6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動場效應(yīng)管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制，調(diào)整R25(2.5歐姆)的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。4腳外接振蕩電阻R1，和振蕩電容C1。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個。第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。第二是起

62、到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為uc3842提供工作電源。D4為高頻整流管（16A60V），C10為低壓濾波電容，D5為12V穩(wěn)壓二極管，U3(TL431)為精密基準(zhǔn)電壓源，配合U2(光耦合器4N35) 起到自動調(diào)節(jié)充電器電壓的作用。調(diào)整w2(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)充電器的電壓。D10是電源指示燈。D6為充電指示燈。 R27是電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點(diǎn)電流（2</p><

63、p>　　4 電動汽車的電機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng) </p><p>　　4. 1 電動機(jī)的分類及原理</p><p>　　電動汽車電動機(jī)可分為交流電動機(jī)、直流電動機(jī)、交/直流兩用電動機(jī)、控制電動機(jī)(包括步進(jìn)、測速、伺服、自整角等)、開關(guān)磁阻電動機(jī)及信號電動機(jī)等多種。適用于電力驅(qū)動的電動機(jī)可分為直流電動機(jī)(將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī))和交流電動機(jī)(將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī))兩大類。目前在

64、電動汽車上已應(yīng)用的和有應(yīng)用前景的有直流電動機(jī)、交流感應(yīng)(異步)電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)等。</p><p>　　4.1.1 直流電動機(jī)</p><p>　　矩形線圈處于圖3．28－3甲所示位置時，線圈中有a－b－c－d方向的電流。依據(jù)左手足則，ab邊受力方向向上，cd邊受力方向向下。在這對力作用下，線圈順時針方向轉(zhuǎn)動。</p><p>　　線圈平面與磁

65、力線垂直時，如圖3．28－3乙所示，ab邊受力方向向上，cd邊受力方向向下。這兩個力大小相等、方向相反，線圈處于平衡，這個位置叫平衡位置。</p><p>　　線圈由于慣性順時針轉(zhuǎn)過平衡位置，如果線圈中電流方向仍是a－b－c－d，則ab邊仍受方向向上的力，cd邊仍受方向向下的力。這對力阻礙線圈順時針轉(zhuǎn)動，甚至使它反轉(zhuǎn)，電動機(jī)不能持續(xù)轉(zhuǎn)動。</p><p>　　（2）用電機(jī)原理說明器講述換向

66、器的構(gòu)造和作用。當(dāng)線圈穿過平衡位置時，換向器立即改變線圈中電流的方向，從而保證線圈始終向一個方向轉(zhuǎn)動。</p><p>　　換向器的構(gòu)造是兩個半圓形金屬環(huán)E、F，中間彼此絕緣，分別和線圈繞組的兩個端頭相連，換向器和線圈都固定在同一轉(zhuǎn)動軸上，半環(huán)E、F分別通過電刷B、A和電源相連，在圖3．28－3甲位置，電刷B和半環(huán)E接觸，電流從B流入，經(jīng)E到線圈中，沿a－b－c－d方向流到F，通過電刷A流出，在磁場力作用下，線圈

67、順時針轉(zhuǎn)動；線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，如圖3．28－3乙，電刷A、B和半環(huán)間的絕緣部分接觸，線圈中沒有電流。線圈轉(zhuǎn)過平衡位置，如圖3．28－3丙，半環(huán)E和電刷A接觸，半圓環(huán)F和電刷B接觸，線圈中的電流方向改變?yōu)镕－d－c－b－a－E，因此，線圈能按順時針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。</p><p>　　4．直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向</p><p>　　將永磁鐵取下，調(diào)轉(zhuǎn)方向后再裝上，這樣，改變了磁力線的方向，再接

68、通電路，可以看到電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向改變。</p><p>　　保持磁力線的方向不變，改變通過電動機(jī)的電流方向，可以看到電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向也改變。</p><p>　　5．把激磁線圈卡在極靴上的凹口處，代替永磁鐵，將激磁線圈通過接線柱與電樞繞組并聯(lián)（或串聯(lián)）構(gòu)成并激（或電激）式直流電動機(jī)模型。</p><p>　　4.1.2 三相異步電動機(jī)</p><

69、p>　　三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖4-1 </p><p>　　三相線繞式電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖4-1</p><p>　　定子由鐵心、繞組與機(jī)座三部分組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式。鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成；線繞式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組

70、一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里。鼠籠式與線繞式兩種電動機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不一樣，但工作原理是一樣的。 </p><p><b>　　1、旋轉(zhuǎn)磁場 </b></p><p>　　如圖4-2定子三相繞組通入三相交流電即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)三相電流不斷地隨時間變化時，所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉(zhuǎn)，如下圖所示。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與 </p><p>

71、<b>　　旋轉(zhuǎn)磁場4-2</b></p><p>　　三相電流的相序一致，任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，便有電流流過，并假定電流方向與電動勢方向相同，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩(稱電磁轉(zhuǎn)矩)，并可見，它的方

72、向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(即電流相序)一致，于是，電動機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下，順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，且一定有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。有轉(zhuǎn)速差是異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的必要條件，異步的名稱也由此而來。電動機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行時，電磁轉(zhuǎn)矩T和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2相等，即T=T2。 </p><p><b>　　2、 轉(zhuǎn)差率</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之

73、比稱為轉(zhuǎn)差率。描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相差的程度。在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，異步電動機(jī)的 </p><p>　　電磁力產(chǎn)生原理4-3</p><p>　　轉(zhuǎn)差率很小，僅在0．01--0．06之間。如圖4-3</p><p>　　三相交流異步電動機(jī)-機(jī)械特性 </p><p>　　T-S的曲線圖如下力圖左；T-n的曲線圖如下圖右，即為電動機(jī)的機(jī)械特性

74、曲線。 </p><p>　　在機(jī)械特性圖中，存在兩個工作區(qū)：穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。在機(jī)械特性曲線的AB段，當(dāng)作用在電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，電動機(jī)能適應(yīng)負(fù)載的變化而自動調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，故為穩(wěn)定區(qū)。機(jī)械特性曲線的BC段，因電動機(jī)工作在該區(qū)段時其電磁轉(zhuǎn)矩不能自動適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，故為不穩(wěn)定區(qū)。</p><p>　　4.2.3 永磁電動機(jī)</p><p>

75、　　同步發(fā)電機(jī)為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機(jī)。 </p><p>　　一、發(fā)電機(jī)獲得勵磁電流的幾種方式 </p><p>　　1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī)，這種專用的直流發(fā)電

76、機(jī)稱為直流勵磁機(jī)，勵磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機(jī)獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨(dú)立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn)，是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要勵磁方式，具有較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗。缺點(diǎn)是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10MW以上的機(jī)組中很少采用。 </p><p>　　2、交流勵磁機(jī)供電的勵磁方式，現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流勵磁

77、機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機(jī)的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流副勵磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機(jī)通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機(jī)，而交流副勵磁機(jī)則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組

78、，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。 </p><p>　　3、無勵磁機(jī)的勵磁方式： </p><p>　　在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機(jī)，而從發(fā)電機(jī)本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的

79、整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵磁，這種 </p><p>　　勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機(jī)提供較大的勵磁電流，以彌補(bǔ)整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。 </p><

80、;p>　　二、發(fā)電機(jī)與勵磁電流的有關(guān)特性 </p><p><b>　　1、電壓的調(diào)節(jié) </b></p><p>　　自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦

81、法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。 </p><p>　　2、無功功率的調(diào)節(jié)： </p><p>　　發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運(yùn)行，要改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時，為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機(jī)勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”

82、，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 </p><p>　　3、無功負(fù)荷的分配： </p><p>　　并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機(jī)勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)

83、無功負(fù)荷的合理分配。 </p><p>　　三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法 </p><p>　　在改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因為該回路中電流很大，不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機(jī)的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機(jī)勵磁回路的電阻，改變勵磁機(jī)的附加勵磁電流，改變 </p><p>　　可控硅的導(dǎo)通角

84、等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機(jī)的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元

85、變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵磁或欠勵磁的條件下

86、運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的</p><p>　　四、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備 </p><p>　　自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點(diǎn)，自動開機(jī).自動停機(jī).

87、并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100V，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點(diǎn)信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。 </p><p>　　勵磁控制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保

88、證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。 </p><p>　　近十多年來，由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機(jī)的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機(jī)計算機(jī)用軟件實現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點(diǎn)，目前很多國家都在研制和試驗用微型機(jī)計算機(jī)配以相應(yīng)的

89、外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。 </p><p>　　獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。現(xiàn)說明如下： </p><p>　　1 直流勵磁機(jī)勵磁 直流勵磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵

90、接法時，勵磁機(jī)的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。如圖15.5所示。 </p><p>　　2 靜止整流器勵磁 同一軸上有三臺交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵磁機(jī)和交流副勵磁機(jī)。副勵磁機(jī)的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(有時采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機(jī)，而主勵磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電

91、機(jī)的勵磁繞組。(見圖15.6） </p><p>　　3 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機(jī)，其勵磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，如圖15.7所示。主勵磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁

92、繞組。交流主勵磁機(jī)的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。 </p><p>　　4.2.4 開關(guān)磁阻電動機(jī)</p><p>　　開關(guān)磁阻電動機(jī)（如圖4-3）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)

93、計和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。它具有調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 英、美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw，廣泛應(yīng)用于家用電器、航空、航天、電子、機(jī)械及電動車輛等領(lǐng)域。</p><p><b>　　4-3</b></p><p>　　開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的開關(guān)磁阻電

94、動機(jī)（SRM）是SRD中實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部件，也是SRD有別于其他電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的主要標(biāo)志。SRM系雙凸極可變磁阻電動機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組聯(lián)接起來，稱為“一相”，SR電動機(jī)可以設(shè)計成多種不同相數(shù)結(jié)構(gòu)，且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。相數(shù)多、步距角小，有利于減少轉(zhuǎn)矩脈動，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開關(guān)器件多，成本高，目前應(yīng)用較多的是四相（8/6）結(jié)構(gòu)和三相（

95、12/8）結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　圖2示出四相（8/6）結(jié)構(gòu)SR電動機(jī)原理圖。為簡單計，圖中只畫出A相繞組及其供電電路。SR電動機(jī)的運(yùn)行原理遵循“磁阻最小原理”— ‘磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，而具有一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。圖2中，當(dāng)定子D-D’極勵磁時，1-1'向定子軸線D-D'重合的位置轉(zhuǎn)動，并使D相勵磁繞組的電感最大。若以圖中定、轉(zhuǎn)子

96、所處的相對位置作為起始位置，則依次給D→A→B→C相繞組通電，轉(zhuǎn)子即會逆著勵磁順序以逆時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)；反之，若依次給B→A→D→C相通電，則電動機(jī)即會沿順時針方向轉(zhuǎn)動。可見，SR電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān)，而僅取決于相繞組通電的順序。另外，從圖2可以看出，當(dāng)主開關(guān)器件S1、S2導(dǎo)通時，A相繞組從直流電源US吸收電能，而當(dāng)S1、S2關(guān)斷時，繞組電流經(jīng)續(xù)流二極管VD1、VD2繼續(xù)流通，并回饋給電源US。因此，SR電動機(jī)傳動的共性特

97、點(diǎn)是具有再生作用，系統(tǒng)效率高。 </p><p>　　圖2 四相8/6級SR電動機(jī)典型結(jié)構(gòu)(只畫出一相) </p><p>　　由此可見，通過控制加到SR電動機(jī)繞組中電流脈沖的幅值、寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對位置（即導(dǎo)通角、關(guān)斷角），即可控制SR電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小與方向，這正是SR電動機(jī)調(diào)速控制的基本原理。 </p><p>　　5 電動汽車 性能參數(shù)分析</p&g

98、t;<p>　　5.1電動汽車的性能</p><p>　　以燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)為工作重點(diǎn)，在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和整車技術(shù)上取得重大突破；建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺；實現(xiàn)混合動力電動汽車的批量生產(chǎn)，開發(fā)的產(chǎn)品通過國家汽車型式認(rèn)證；推動電動汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運(yùn)作。完善國家電動汽車示范區(qū)和有關(guān)電動汽車檢測基地的建設(shè)。為我國在5～10年內(nèi)實現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)

99、化奠定基礎(chǔ)。在電動汽車共性關(guān)鍵技術(shù)上，建立我國電動汽車整車的網(wǎng)絡(luò)、總成以及通訊協(xié)議規(guī)程，開發(fā)電動汽車基本車輛控制器模塊，發(fā)展帶有電子管理系統(tǒng)的高性能動力蓄電池組和具有數(shù)字控制系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，形成我國電動汽車零部件工業(yè)基礎(chǔ)。</p><p>　　開發(fā)出整車性能達(dá)到國際先進(jìn)水平的燃料電池公共汽車和燃料電池轎車產(chǎn)品原型車，并進(jìn)行示范運(yùn)行。建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺，為汽車工業(yè)提供產(chǎn)品前期開發(fā)平臺。</p&g

100、t;<p>　　燃料電池轎車主要性能指標(biāo)：最大時速≥120km/h；0～100km/h的加速時間≤20s；最大爬坡度＞20%；續(xù)駛里程≥200km；等效燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p>　　燃料電池城市客車主要性能指標(biāo)：最大時速≥80km/h；0～50km/h的加速時間≤40s；最大爬坡度＞20%；續(xù)駛里程≥200km；等效燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p&

101、gt;　　混合動力電動轎車主要性能指標(biāo)：降低油耗30%以上；整車排放達(dá)到歐洲3號標(biāo)準(zhǔn)；最大時速≥160km/h；最大爬坡度＞25%；整車產(chǎn)品目標(biāo)成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%。</p><p>　　混合動力電動客車主要性能指標(biāo)：油耗城市工況＜20L/100km；最大時速≥80km/h；加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)；最大爬坡度＞25%；整車產(chǎn)品目標(biāo)成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%.在整車產(chǎn)品技術(shù)上取得重大突破，推

102、動商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。開發(fā)的客車和轎車產(chǎn)品必須通過國家汽車產(chǎn)品型式認(rèn)證。</p><p>　　純電動轎車主要性能指標(biāo)：最大時速≥120km/h；加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)；最大爬坡度＞20%；等速續(xù)駛里程≥200km，工況續(xù)駛里程≥150km；車載電源系統(tǒng)里程壽命≥60,000km。</p><p>　　純電動公交車主要性能指標(biāo)：最大時速≥80km/h；加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)；最大爬坡

103、度＞20%；等速續(xù)駛里程≥150km，工況續(xù)駛里程≥110km；車載電源系統(tǒng)里程壽命≥60,000km。</p><p>　　5.2電動汽車的性能參數(shù)分析</p><p>　　5.2.1 電動汽車的驅(qū)動力 </p><p>　　電動汽車的電動機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩M，經(jīng)過減速齒輪傳動，傳到驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)矩Mt，使驅(qū)動輪與地面之間產(chǎn)生相互作用，車輪與地面作用一圓周力F0，同時

104、，地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生反作用力Ft.Ft與F0大小相等方向相反，F(xiàn)t方向與驅(qū)動輪前進(jìn)方向一致，是推動汽車前進(jìn)的外力，將其定義為電動汽車的驅(qū)動力。有： </p><p>　　電動汽車機(jī)械傳動裝置是指與電動機(jī)輸出軸有運(yùn)動學(xué)聯(lián)系的減速齒輪傳動箱或變速器、傳動軸及主減速器等機(jī)械裝置。機(jī)械傳動鏈中的功率損失包括：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潤滑油的損失等。 5.2.2 電