电动汽车分类

2013-7-10
5Hale Waihona Puke ⑴ 直流电机的定子磁场方向是固定的（随注：直流电机的定子绕组通过（单相）直流电， 不能产生旋转磁场），故没有交流电机的异步或同步转速的概念。 只能通过电刷和滑环来改变转子线圈的电流方向，以使转子受到固定方向的电磁力转矩。
⑵ 交流感应异步电机用三相交流电使定子绕组铁芯产生磁通，三相电使磁场旋转；旋转的 磁场使转子绕组切割磁力线而产生（感应电动势）感应电流；有电流通过的导体（即转子的 闭合绕组）又在旋转的磁场中受到转矩而转动。 ⑶ 交流同步电机在电机定子三相绕组中接入三相对称交流电而产生旋转磁场。根据磁极异 性相吸、同性相斥的原理，不论定子旋转磁场与转子磁极的起始位置如何，定子的旋转磁极 总是由于磁拉力而拖着转子同步旋转的。 ①交流永磁同步电机是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组，从而省去了励 磁线圈、滑环和电刷。 ②无刷直流电机是用装有永磁体的转子取代（有刷直流电机）的定子磁极？，既是将原 （有刷）直流电机的电枢变为定子。……。……。用换向装置改变定子（绕组）的电流方向 而产生的旋转磁场，与转动中的转子磁钢的永久磁场，在空间中始终保持90°的电角度。 问题？无刷直流电机的位置传感器？、控制电路以及功率开关器件组成的换向装置。产 生旋转磁场（电机定子）。 ⑷ 开关磁阻电机（P61～64）（与传统的交流电机不同？）
2.经济性：改装或加装电动力总成和传动系统后的百公里油耗（15工况）； 3.操纵稳定性：重心坐标位置变更后对过度转向或不足转向的影响，适量调整重心位置；
4.平顺性：根据轴荷分配，调整前后悬挂的刚度和频率；
5.制动性：根据轴荷分配，调整前后轮的制动力矩。
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左图为通用公司EV-1纯电动车 的电池组、动力总成及驱动系 统布置图片，是FF布置型式。 其传动装置的结构在作产品设 计时很有参考价值。
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1. 串联混合动力系统的内燃机只连接发电机，不与车辆的机械驱动系统连接，与车辆 行驶的速度和负荷无关，故内燃机可以稳定在（低污染、低油耗的）最佳工况下工作； 2. 当内燃机在最佳工况下的功率＞行驶所需功率时，向蓄电池充电； 当内燃机在最佳工况下的功率＜行驶所需功率时，蓄电池放电补充驱动电机所需 功率（电力）。 因此，比传统内燃机车辆的排放要低，燃油经济性要好，同时还能延长纯电动车 辆的行驶里程。 3.串联式混合动力系统需要大容量的蓄电池，电机和电池体积和重量较大，只适合区 域内的短途、低速运输，不适合高速公路工况。
2.铅酸电池与镍氢、镉镍、锂离子等新型电池相比，存在三方面问题： ①需提高能量密度和功率密度， ②提高循环使用寿命， ③快速充电。
3.丰田的Prius和本田的Insigh商业化的混合动力汽车采用的是镍氢动力电 池，解决了铅酸电池存在的问题，切不存在镉镍电池的重金属污染，可见 适合于混合动力电动汽车。 但其成本很高，价格是同容量铅酸电池的5～8倍。 4.最新的研究成果，铅酸电池的能量密度可达35W· h/kg，循环使用寿命 ≥400次[1]，基本能够满足小型电动车的要求。
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右图为采用横置电机的传动系统。电机动力通过固定 速比的圆柱齿轮传动装置，传递到后驱动桥车轮。控 制电机的转速和转矩，以适应不同车速和负荷（油门 开度）的行驶工况。 这种结构简单紧凑，但动力总成的悬置和驱动桥的跳 动问题，需在产品设计时认真考虑。
左图为通用公司EV-1纯电动车的动力总成（传动系统）。 采用三相交流驱动电机：持续功率40kw；最大功率102kw（6500r/min)； 恒转矩190Nm时转速为0～5000r/min；最高转速可达1300r/min。 电机经两级斜齿轮减速（速比为10.95）→差速器→两个前等速万向节 驱动轴→两个前驱动车轮。 电机+变速器+差速器成为一体，总质量为68kg,比4缸汽油机+变速器+ 差速器总成减轻了1/3。 汽车的倒车靠电机反转实现。
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电动汽车的外形尺寸、车身造型、轴距、轮距等都要尽量保持原车的设计不变。
由于是在原设计平台上，改装或加装电动力总成和传动系统，因此其整备质量、重心坐标、 轴荷分配都会有较大的变动。为此，总体布置要作以下校核计算：
1.动力性：改装或加装电动力总成和传动系统后的最高车速、最大爬坡度、连续换档加速性能；
2. 动力驱动复合装置的行星轮系差动功能。可以使驱动系统同时（或单独）具有 两个动力输出（驱动桥和发电机）。①约70%的动力通过内齿圈输出到驱动桥； ② 另一部分动力通过太阳轮输出到发电机。
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由于电动车是在原车型设计的平台上，改装或加装电动力总成和传动系统，因此其 整备质量、轴荷分配都会有较大的变动，可能会使转向力矩加沉。 电动车采用电动助力转向非常方便，只需配置伺服电机和控制电路）。 电动助力转向比原车型的液压助力转向简单，不需用带轮、传动带、油罐、油泵、 支架、油管路、液压阀、油缸等零件。
丰田普瑞斯全混合动力
2. 混合动力电动汽车： ①驱动 车轮的能量至少来自两种不同的能 量转换装置（如内燃机和电 机）； ②能量转换装置要从两种以上的储 能装 置吸收能量；③能量流至少 有一条是可逆的，至少有一条是不 可逆的。
3. 燃料电池汽车：①燃料 电池作为动力源，汽车所有 的功率负荷都由燃料电池承 担。②也有混合驱动形式， 在燃料电池的基础上，增加 一组电池或超级电容作为另 一动力源。③燃料电池汽车 技术含量高，还处于研究的 初级阶段。
右图为雪佛兰Volt串联混合动力电动概念车的布置。
串联油-电混合动力系统的内燃机只连接发电机， 不与车辆的机械驱动系统连接，与车辆行驶的速度 和负荷无关，故内燃机可以稳定在（低污染、低油 耗的）最佳工况下工作。 当内燃机在最佳工况下的功率＞行驶所需功率时， 向蓄电池充电；当内燃机在最佳工况下的功率＜行 驶所需功率时，蓄电池放电补充驱动电机所需功率 （电力）。从而比传统内燃机车辆的排放要低，燃 油经济性要好，同时还能延长纯电动车辆的行驶里 程。
（交交直 交流流流 流永感电 ）磁应机 开电电驱 关机机动 磁驱驱系 阻动动统 电系系 机统统
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1.清华EV6460N、时风SFK4030B、美国的GM EV-1和Ford EV-Ranger等 也都采用铅酸电池。 铅酸电池以其优良的性能价格比和安全可靠的使用性能，在电动车中仍 得到广泛应用。 在项目的开发研制阶段选用铅酸电池可减少一些技术难点和经费投入。
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a. 启动和低速工况：由停车起步到车速≤30km时 由电机驱动，纯电动工况； b. 正常行驶工况：发动机功率通过行星差速轮系， 分为两条路线，一条是通过齿圈直接到变速器； 另一条是驱动发电机发电，给电池充电或驱动 电机； c. 加速及爬坡工况：此时电机从电池吸取电能， 发动机和电机同时驱动车辆，此时车辆在混合 模式下工作；
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⑶ 全混合系统：电机和内燃机都可以独立（或在一起）驱动车辆。 因此在低速、缓加速行驶（如交通堵塞、频繁起步-停车）、车辆起步行驶和 倒车等情况下，车辆可以纯电动行驶；急加速时电机和内燃机一起驱动车辆， 并有制动能量回收的能力。 典型的情况是电机的功率为发动机最大功率的40%。 如：丰田的普瑞斯Prius、雷克萨斯 RX 400h和福特的Escape Hybrid等等 ⑷ 可外接电源充电混合系统： 该系统电机功率比例与纯电动车情况基本相同（或梢小），视对纯电动行驶 模式的性能要求而定，但内燃机功率比例与全混合系统基本相同。此外，电 池容量（应保证必要的纯电动行驶里程）要比混合系统的大，比纯电动车辆 的小。 可外接充电混合系统由于可以利用电网的电作为车辆的“燃料”，大大减少 了对石油的依赖，而且有很好的环境效益，被认为是混合动力的的重要发展 方向，……。
（内部讲义仅供参考）
2013-7-10
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在人们的日常活动中，存在大量客、货运输任务。为了提高效率和节省体力，对于 一个经济发展到一定程度的社会，人们必定会选用节能、环保、安全的交通工具；
由于内燃机车辆的高速发展，带来了能源短缺和环境恶化等问题。进入21世纪后， 汽车工业和技术的可持续发展是汽车工业界的首要任务，为此各种电动汽车应运而生； 随着原材料及燃油价格的飞涨和保持较高的水平，使得市场对高燃效汽车的需求不 断增长，纯电动车及混合动力电动汽车的开发也被越来越多的车企摆上重要战略位置。 现在全世界正在为各种用途车辆（从两轮车、中小型客车、厢式货车 直至大型客车）开发混合动力车辆驱动系统； 我国的“十五”和“863”计划就把电动汽车列为重大专项课题，这 表明政府正在直接通过企业培育电动汽车发展的实力和未来发展的潜力；
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交流电机与直流电机比较：
⑴ 在目前和今后较长时期内，在上述四类电动汽车驱动系统中， 交流感应电机驱动系统的性能价格比最高，最值得在大功率电动汽 车上优先推广应用。 ⑵ 直流电机驱动系统由于成本低，技术成熟，在目前或今后相当 一段时期内仍将广泛应用，但随着功率半导体器件性能的不断提高 及价格的大幅度降低，在电动汽车上，直流电机驱动系统的使用范 围将逐渐缩小； ⑶ 随着成本的降低和可靠性的进一步提高，永磁同步电机驱动系 统在电动汽车上也将在一定范围内得到应用，特别是小功率的永磁 同步电机驱动系统。 ⑷ 交流感应电机和开关磁阻电机转子结构简单、坚固、可以免维 护，允许高速旋转。与同容量的直流电机相比具有体积小、重量轻、 价格便宜的优点，所以电动汽车采用交流驱动是一个发展方向。 ⑸ 电动汽车对电驱动系统的要求：高可靠性、高性能、高效率、 低成本，调速范围宽。直流驱动系统很难满足这些要求，而交流驱 动系统有可能实现这一目标。
d. 减速及制动工况：踩下制动踏板后，车辆的惯 能使齿圈反拖电机轴旋转，电机作为发动机发 电，向蓄电池充电，同时产生制动转矩；
e. 电池充电工况：在需要时，发动机可以仅驱动 发动机向蓄电池充电。