第十二章 汽车电力驱动技术简介

电动汽车是电动车辆的一种，也是汽车的一种,电动汽车必须具有汽车 应具有的性能和属性，但在驱动上又具有电动车辆的特征。依内燃机汽 车的分类方法，电动汽车一般分为三类。
二、纯电动汽车
纯电动汽车又称蓄电池电动汽车，也称二次电池电动汽车。 纯电动汽车有多种类型。 图12-2是一种常规型的纯电动汽车，它用电动机代替内燃 机，仍保留内燃机汽车中的变速器和差速器等动力传输装置， 仍具有较大的变速和变矩范围。
（2）能快速充电或补充能量，使补充能量的时间很短。
（3）重量轻，减少车载负荷。
（4）能持续稳定的大电流放电，保证电动汽车的一定行驶 速度。
（5）能短时大电流放电，保证电动汽车在加速、上坡时有 足够的动力。 一、车用动力电池的主要性能指标 1.电动势 电池不对外放电时正极与负极之间的电位差称为其电动势， 在汽车行业内常称为开路电压，或简称电压。不同的电池， 电压是不同的。对化学蓄电池，电压的大小与电极材料和电 解液有关，如铅酸蓄电池的电压是2.1V，而镍镉蓄电池的电 动势是1.2V。需要较高的工作电压时，可将电池串联使用。 如燃油汽车常用的蓄电池，俗称电瓶，电压是12V,是由6个 铅酸蓄电池串联而成,制造时合在一起。
图12-3是一种无变速器和差速器的纯电动汽车，它用两个 电动机分别驱动左右两个轮子，解决转弯行驶时不要差速器 而实现双轮差速驱动的矛盾。目前还有采用电动车轮驱动的 方式，把电动机与车轮组合在一起，进一步简化机电结构。 为增大转矩，有的车用电动机的内部安有减速齿轮，使输出 轴的转矩增大。
驱动器和控制器实现对电动机的电力驱动和控制。
另有一种串联型混合动力汽车，发动机不直接驱动车轮， 只带动发电机，发电机向蓄电池充电的同时带动电动机驱动 车轮。这种混合动力汽车总效率较低。
图12-4 并联分离型混合动力汽车
图12-5 并联双轴型混合动力汽车
四、燃料电池汽车 燃料电池汽车是一种使燃料中的化学能转变为电能驱动 的电动汽车。这种汽车要携带专用燃料，燃料在燃料电池中 产生电能，然后带动电动机驱动车轮。 电动汽车是一种集汽车技术、电机技术、电池技术、空气 动力学、计算机技术、控制技术、新材料技术以及人体工程 多学科的高新技术机电产品。电动汽车由车体、电力驱动与 控制、储能电池和能量管理等系统组成，其中电力驱动与控 制和储能电池是两个关键技术，它们的技术指标高低，直接 要影响电动汽车的性能，如最大行程、最高速度、爬坡能力、 起动时间、安全性、可靠性、可维护性以及成本。
汽车内燃机的尾气排放对人类健康和生活构成了严重威 胁，石油的日益枯竭也使人类必须考虑新的能源，于是，具 有零排放污染的电动汽车重新被重视起来，各国都制定了相 关的鼓励政策，制定了发展电动汽车和混合动力汽车（内燃 机与电动机混合动力）的长远规划，电动汽车和混合动力汽 车现在已经商业化生产。
第一节
汽车电力驱动技术概述
由于电动汽车上使用有限能源，还要适应上述电动汽车的 特殊性能，所以对驱动与控制技术提出了高效率、动能再生 利用、高功率密度、高起动力矩、低噪声和低振动、良好的 调速性和可控性，以及高可靠性、长寿命、易维护等技术要 求。
第二节 车用动力电池
利用物质的化学变化或物理变化将其它能量转化电能的装 置，叫做化学电池或物理电池。常用的铅酸电池是化学电池， 太阳能电池是物理电池。目前车用动力电池主要是化学电池。 从世界电动汽车发展看,到目前为止, 电能存储技术仍然 是电动汽车商业化发展的瓶颈，因为电动汽车与燃油汽车相 比的缺点是:成本高、续驶里程短和充电时间长。这些都与 能量或电能存储技术没有突破性进展直接相关。电动汽车所 用动力电池的理想条件或研发方向应该具有以下几点： （1）能一次提供足够的能量，保证电动汽车有一定的行驶 里程。
学习要求
了解电力驱动车辆的类型和电能来源形式，熟悉电动汽车的 类型。了解对车用动力电池的要求，熟悉车用动力电池的主要 性能指标和常用车用动力电池的特点。了解汽车电力驱动系统 的发展趋势，熟悉汽车常用驱动电动机的特性和调速控制方式。
汽车电动驱动最早出现在1873年，由英国人罗伯持·戴维森 制造笫一辆电动汽车，电的来源是蓄电池，这辆有实用价值的 电动汽车，比内燃机驱动的汽车还早10多年。因此，汽车驱动 机器的发展按时间顺序，经历了蒸汽机、电动机、内燃机（汽 油机和柴油机）。然而，由于当时的技术水平和社会环境所限， 电动汽车没有发展起来，但燃烧汽油的内燃机汽车发展得很快， 在全世界的保有量迅速增加，尤其是在发达国家的大城市，汽 车增加得更快。这样，汽车尾气排放的有害物质便成为第一大 环境污染源。
一、电力驱动车辆概述
电力驱动车辆的类型很多，应用范围也很广，电能的来 源形式也比较多样化，如图12-1所示。人们可以根据用途 和条件生产不同形式的电力驱动车辆。
图12-1 电力驱动车辆类型和电能来源形式
轨道电动车和城市公交无轨电车是由专用馈线保证其车辆的电能使用。 专用馈线是一种专用接触电网线，一般架设在轨道或道路上方，也有用 金属轨道兼作专用电网线，如地铁。电动车辆在行驶时通过受电器与接 触电网线滑动或滚动接触接受电能。电源变换设备将公共电网的电能形 式变换为电动车辆所需要的电能形式，如电压变换、三相单相变换、交 直流变换等。使用公共电网的优点是电动车辆不必携带能量，缺点是必 须有专用馈线，并在馈线下或馈线上行驶。 特定电动车是一类在小区域内灵活使用的电动车辆，它不具有汽车的 完全形式和功能，它的电能来源于携带的蓄电池。
作为动力蓄电池组的电压比较高，电动汽车上的其它用电 器的电压多为12V或24V，可用DC/DC变换器获得。
图12-2 纯电动汽车ຫໍສະໝຸດ 带变速器和差速器)图12-3 纯电动汽车(无变速器和差速器)
三、混合电动汽车 混合电动汽车是由蓄电池驱动+内燃机驱动的混合动力汽车， 一般也称混合动力汽车。混合动力汽车有多种类型。 图12-4是一种并联分离型混合动力汽车，当在市区行驶时 可用电动机驱动，减少城市污染。当郊外行驶时，可用发动 机驱动，同时由发电机向蓄电池充电。两种动力的分别传输 是通过两个离合器实现。 图12-5是一种并联双轴型混合动力汽车，电动机驱动前轴 轮，可在市区行驶；发动机驱动后轴轮，可在郊外行驶时， 同时由发电机向蓄电池充电；越野时可由电动机和发动机同 时驱动四轮。