電動汽車概論-第二章純電動汽車(EV)概論.doc

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第二章 純電動汽車(EV)概論 電動汽車與普通汽車的主要區(qū)別是動力源的改變。 純電動汽車(EV)用動力電池-電動機(jī)系統(tǒng); 燃料電池電動汽車（FCEV）用燃料電池發(fā)動機(jī)-電動機(jī)系統(tǒng); 混合動力電動汽車（HEV）用混合動力發(fā)動機(jī)-發(fā)電/電動機(jī)系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。 一、純電動汽車(EV)的主要組成部分 純電動汽車(EV)的主要包括：車載電源、電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制系統(tǒng)、底盤、車身、安全保護(hù)系統(tǒng)、儀表電器等。 純電動汽車(EV)的基本組成與原理 　　　 1. 車載電源 　　電源即電池是為電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)提供電能，電動機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。動力電池組是EV的關(guān)鍵裝備，對EV的性能起決定性作用，是發(fā)展EV的主要研究開發(fā)對象。 EV動力電池已經(jīng)經(jīng)歷了三代： 第一代是鉛酸電池，但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，比功率低，充電速度較慢，壽命較短，逐漸被其他蓄電池所取代； 第二代是正在發(fā)展的鈉硫電池、鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰電池等； 第三代是燃料電池、飛輪電池、超級電容器等，這些新型電源的應(yīng)用，為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景，尤其是性價(jià)比更高的磷酸鐵鋰電池的面世，，并且已經(jīng)有廠開始批量重量并投入實(shí)際使用！這又為電池成本的下降和性能的提高了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)！ 　　2.電池管理系統(tǒng) 對動力電池組的管理包括：對動力電池組的充電與放電電流、電壓、放電深度、再生制動反饋的電流、電池的自放電率、電池溫度、電池均衡管理等。 動力電池組必須進(jìn)行周期性的充電，高效率的充電裝置和快速充電裝置也是EV的必須輔助設(shè)備。 EV可采用地面充電器、車載充電器、接觸式充電器、感應(yīng)充電器等進(jìn)行充電。 電池管理系統(tǒng)、充電站系統(tǒng)、維修系統(tǒng)、廢舊電池回收處理系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)工程，需要得到政府和社會的重視和支持。 3. 驅(qū)動電動機(jī) 　　驅(qū)動電動機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛采用直流串激電動機(jī)，這種電機(jī)具有"軟"的機(jī)械特性，與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢必逐漸被交流異步電動機(jī)、永磁無刷直流電動機(jī)（BCDM）、永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)（SRM）等所取代。 　　4. 電動機(jī)調(diào)速控制裝置 　　目前電動汽車上應(yīng)用較廣泛的是電力晶體管（MOSFET、BTR及IGBT等）斬波調(diào)速，通過均勻地改變電動機(jī)的端電壓，控制電動機(jī)的電流，來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的無級調(diào)速。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動電機(jī)的應(yīng)用，電動汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應(yīng)用，將成為必然的趨勢。 　　　5. 傳動裝置 　　電動汽車傳動裝置的作用是將電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸，傳動裝置的多數(shù)部件常常可以忽略。 l 因?yàn)殡妱訖C(jī)可以帶負(fù)載啟動，所以電動汽車上無需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器； l 因?yàn)轵?qū)動電機(jī)的旋向可以通過電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔； l 當(dāng)采用電動機(jī)無級調(diào)速控制時(shí)，電動汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器； l 在采用電動輪驅(qū)動時(shí)，電動汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動系統(tǒng)的差速器。 　　6. 行駛裝置 　　行駛裝置的作用是將電動機(jī)的驅(qū)動力矩通過車輪變成對地面的作用力，驅(qū)動車輪行走。它同其他汽車的構(gòu)成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。 　　7. 轉(zhuǎn)向裝置 　　專項(xiàng)裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的，由轉(zhuǎn)向機(jī)、方向盤、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，通過轉(zhuǎn)向機(jī)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。多數(shù)電動汽車為前輪轉(zhuǎn)向， 　　8. 制動裝置 　　電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣，是為汽車減速或停車而設(shè)置的，通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上，一般還有電磁制動裝置，它可以利用驅(qū)動電動機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的發(fā)電運(yùn)行，使減速制動時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成對蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。 9．安全保護(hù)系統(tǒng) l EV動力電池組通常電壓高達(dá)300多伏，人身觸電時(shí)會造成致命危險(xiǎn)； l 另外在撞車、翻車、或線路短路時(shí)，駕駛員能迅速切斷動力電池組的電源，避免發(fā)生火災(zāi)，保護(hù)乘員的安全； l 同時(shí)還需要防止電池中的電解液溢出對乘員造成的傷害。 EV必須配備電氣裝置的故障自檢系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)，在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動控制EV不能啟動等，以防事故發(fā)生。 二、純電動汽車的發(fā)展與展望 純電動汽車具有采用新能源、高效率、零排放、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)，使將來取代內(nèi)燃機(jī)汽車的理想車型。 EV發(fā)展受阻的癥結(jié)：在于目前電池技術(shù)不能很好的適應(yīng)電動汽車的要求（鉛酸電池比能量低、比功率低、壽命短；鋰電池成本高、易著火；燃料電池成本高，技術(shù)不夠成熟）。我國以及歐美日等發(fā)達(dá)國家都對電動汽車用動力電池研究與開發(fā)重點(diǎn)支持，然而，電池技術(shù)對EV的制約仍然是制約EV發(fā)展的瓶頸，使得EV近年來發(fā)展的速度有所減緩。 目前EV趨向小型化、個(gè)性化、家庭化、旅游觀光休閑等場地用車（對續(xù)駛里程和功率要求不高的場合），市場上正在陸續(xù)出現(xiàn)這種類型的微型電動轎車。在車載電源得到解決后，電動汽車必然會迅速發(fā)展。