电动汽车原理毕业论文 - 图文(4)

2.3 混合动力汽车（HEV）

2.3.1 概述

混合动力汽车指携带有不同动力源的，可根据汽车行驶需要，同时或分别使用不同的动力源而行驶的汽车。目前已研制成功并投入运行的混合动力汽车主要有液压蓄能式混合动力汽车和混合动力电动汽车两类

由燃油发动机与电动机的组合动力作为能源的汽车称为混合动力电动汽车HEV。

2.3.2 混合动力电动汽车的种类及主要组成 1、HEV的组成

HEV一般由发动机、发电机、储能装置、电动机、功率转换器和控制装置等组成。 （1）发动机。采用不同的发动机可组成不同的HEV。采用的发动机有四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和斯特林发动机等。一般采用四冲程内燃机比较普遍。 （2）电动机。采用不同的电动机可组成不同的HEV。采用的电动机有直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。

（3）电池。储能装置是HEV的辅助能源，只有在HEV用电动机启动发动机或电动机辅助驱动时使用，HEV可选用不同的蓄电池、燃料电池储能器等。 2、HEV的分类［4］

根据混合动力电动汽车驱动桥的多少可把HEV分为单轴驱动、双轴驱动或多轴驱动HEV三种。根据混合动力电动汽车动力系统的特点有不同的分类方法，可把混合动力电动汽车区分为串联式、并联式、混联式。 （1）串联式混合动力电动汽车 ①结构特点

串联式驱动系统的示意图见图2-4。发动机带动发电机发电，其电能通过电动机控制器直接输送到电动机，由电动机产生电磁力矩驱动汽车。在发动机与驱动桥之间通过电能实现动力传递，因此更像是电传动汽车。电池通过控制器串接在发电机和电动机之间，其功能相当于发电机与电动机之间的“水库”，起功率平衡作用，即：当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时，如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车时，控制器控

10

制发电机向电池充电；而当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时，如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡时，就由电池向电动机提供不足部分的电能。

图 2-4 串联式驱动系统的示意图

②性能特点

发动机功率是以汽车某一速度下稳定运行工况所需的功率而选定的。当汽车运行工况变化，电动机所需的驱动功率与发动机输出功率不一致时，由控制器控制发电机向电池充电或使电池向电动机放电，电池充电和放电电流的大小则由控制器根据电动机驱动功率的变化情况进行控制。这样的结构形式和控制方式使串联式混合动力电动汽车具有如下性能特点:

发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区域内稳定运行，因此发动机具有良好的经济性和低排放指标；

由于有电池进行驱动功率的“调峰”，发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率，因此可选择功率较小的发动机；

发动机与驱动桥之间无机械连接，对发动机的转速无任何要求，发动机的选择范围较大；

发动机与电动机之间无机械连接，整车的结构布置自由度较大；

发动机的输出需全部转化为电能，再变为驱动汽车的机械能，需要功率足够大的发电机和电动机；

要起到良好的发电机输出功率平衡作用，又要避免电池出现过充电或过放电，需要较大的电池容量；

11

发电机将机械能量转变为电能、电动机将电能转变为机械能以及电池充电和放电时都有能量损失，因此，发动机输出能量的利用率比较低；

串联式混合动力电动汽车发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行这一特点的优越性主要表现在低速、加速等运行工况。而在汽车高速行驶时，由于其电传动效率低抵消了发动机油耗低的优点，因此，串联式混合动力电动汽车更适合于在市内的低速运行工况。在繁华的市区，汽车在起步和低速时还可以关闭发动机，可以只利用电池进行功率输出，使汽车达到零排放。 （2）并联式混合动力电动汽车 ①结构特点

并联式驱动系统结构示意图见图2-5。发动机通过机械传动装置与驱动桥连接，电动机通过动力复合装置也与驱动桥相连，汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。

并联式混合动力电动汽车的结构形式更像是附加了一个电动机驱动系统的普通内燃机汽车。电动机起“调峰”作用，即：当汽车运行工况所需的功率超过了发动机的功率时，电动机从电池获得能量产生电磁力矩，并向驱动桥提供额外的驱动功率。有的并联式混合动力电动汽车也有发电机，但其主要作用是向电池充电，以保持电池的荷电状态（SOC），即：当电池放电较多，其SOC值较低时，控制器可控制发动机驱动发电机并向电池充电，使电池的SOC恢复到设定值，保证混合驱动方式下的续驶里程。 ②性能特点

并联式混合动力电动汽车的发动机功率也是以汽车某一速度下稳定行驶工况所需的功率选定的。当汽车在低速或变速工况行驶时，需通过加速踏板和变速器来调节发动机的功率输出，而在汽车高速行驶过程中，发动机的输出功率低于汽车行驶所需功率时，由控制器控制电动机协助驱动。这样的结构形式和控制方式使并联式混合动力电动汽车具有如下性能特点 ：

12

图 2-5 并联式驱动系统结构示意图

发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，无机-电能量转换损失，因此发动机输出能量的利用率相对较高，而且当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时，并联式的HEV燃油经济性比串联式的高；

有电动机进行“调峰”作用，发动机的功率也可适当减小； 当电动机只是作为辅助驱动系统时，功率可以比较小； 如果装备发电机，发电机的功率也可较小；

由于有发电机补充电能，比较小的电池容量即可满足使用要求；

并联式驱动系统最适合于汽车在中、高速稳定行驶的工况，而在其他行驶工况下，由于发动机不在其最佳的工作区域内运行，发动机的油耗和排污指标不如串联式。 并联式混合动力电动汽车也可实现零排放控制。在繁华的市区低速行驶时，可通过关闭发动机和离合器分离使汽车以纯电动方式运行。但这样就需要功率足够大的电动机，所需的电池容量也相应要大。 （3）混联式混合动力电动汽车

混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，其结构示意图见图2-6。发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能由控制器控制，输送给电动机或电池，电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。

13

图2-6 混联式驱动系统构示意图

混联式驱动系统的控制策略是：在汽车低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作；当汽车高速稳定行驶时，则以并联工作方式为主。

混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了串联式和并联式的优点，能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了即使在更为复杂的工况下系统仍能工作在最优状态，因此，易于实现排放和油耗的控制目标。 与并联式相比，混联式的动力复合形式更复杂，因此对动力复合装置的要求更高。目前的混联式结构一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。

3 电动汽车动力蓄电池及储能装置

3.1 电池的分类及有关术语

3.1.1电池的分类

按照电池的原理区分的话可以分为物理电池、生物电池和化学电池三大类。生物电池有利用酶、微生物或叶绿素分别做成的酶电微生物电池和生物太阳能电池等，其工作的物理基础是生物表现出来的带电现象。物理电池指利用物理原理制成的电池，其特点是能在一定条件下实现能量的直接转换。化学电池是一种直接把化学能转换为电能的装置，其学名为化学电源。通常所说的电池即指的是这类电池。

14

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库电动汽车原理毕业论文 - 图文(4)在线全文阅读。