1、2011年10月11日，電動(dòng)巡邏車“文庫(kù)1，1電池電動(dòng)車”成為最佳的零污染或超低污染汽車，具有無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、運(yùn)行性能好等特點(diǎn)。它遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于燃料汽車，是替代燃料汽車的首選。電動(dòng)汽車電源采用電池-電機(jī)系統(tǒng)。1.1電動(dòng)汽車的基本組成：(1)車輛電源(2)電池管理系統(tǒng)(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)控制技術(shù)(5)車身和底盤(pán)(6)1.2電動(dòng)汽車的安全保護(hù)系統(tǒng)、控制策略和控制系統(tǒng)，電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的基本要求高于能源；充電技術(shù)成熟，時(shí)間短；連續(xù)放電率高，自放電率低；適應(yīng)車輛運(yùn)行環(huán)境；安全可靠；壽命長(zhǎng)，免維護(hù)。1.3電池電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸在于電池。近年來(lái)，由于電池技術(shù)的限制，電動(dòng)汽車的發(fā)展速度緩慢。汽車電源

2、解決后，電動(dòng)汽車將迅速發(fā)展。目前，電動(dòng)汽車趨向于小型化、個(gè)性化和家庭化，主要用于家庭輔助車或休閑車。1.4幾種典型電動(dòng)汽車世界各地都在使用各種微型和小型電動(dòng)汽車。由韓國(guó)現(xiàn)代公司推出、法國(guó)文丘里公司推出的電池電動(dòng)跑車，集各種高端性能于一身，是當(dāng)今世界上最昂貴的電動(dòng)汽車。I-unit是一款可變形汽車，分為低速和高速兩種模式，由鋰電池供電。低速行駛時(shí)，前輪和后輪靠得很近，距離縮短到最短，使車身平直。人和車在乘坐時(shí)幾乎是一體的，可以在狹小的空間內(nèi)靈活地進(jìn)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。太陽(yáng)能汽車，2燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)使用燃料電池作為能源的電動(dòng)汽車被稱為燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)。它的動(dòng)力源是燃料

3、電池發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是FCEV的核心部分。不同的燃料被用作動(dòng)力源，并且發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的組成是不同的。目前，壓縮氫或液化氫主要用作基本燃料。2.1幾種典型燃料電池電動(dòng)車輛的介紹分別介紹以下使用氫氣作為燃料和甲醇作為燃料的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。并介紹了一種以氫氣為燃料的通用燃料電池電動(dòng)車。使用氫氣作為燃料的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、儲(chǔ)氫罐、氫氣壓力調(diào)節(jié)器、熱交換器、氫氣循環(huán)泵、冷凝器、汽水分離器、水箱、水泵、空氣壓縮機(jī)、空氣加濕和去離子過(guò)濾器、燃料電池堆、11個(gè)電源開(kāi)關(guān)、12個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器、13個(gè)逆變器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、使用甲醇作為燃料的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、甲醇儲(chǔ)存罐、具有燃燒氣體的重整器氫

4、氣純化泵、 一般電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線

5、電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線電線有兩種儲(chǔ)氫罐，其中一種儲(chǔ)存溫度為-253的液態(tài)氫，另一種儲(chǔ)存最大壓力為700帕的高壓氫。一次充氣的里程可分別達(dá)到400公里和270公里。通用Hy線氫動(dòng)力3號(hào)電池組和2.2 FCEV的發(fā)展現(xiàn)狀，燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的清潔高效發(fā)電技術(shù)，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)環(huán)境污染、使用壽命長(zhǎng)等無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，目前燃料電池的研究沒(méi)有重大突破，許多問(wèn)題如壽命、成本、穩(wěn)定性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性等都必須解決，其中最關(guān)鍵的是壽命和成本。目前，世界上每輛氫燃料電池汽車的成本一般在100萬(wàn)至200萬(wàn)美元之間，這確實(shí)非

6、常昂貴。燃料電池電動(dòng)汽車的發(fā)展受到限制?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)從世界電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程來(lái)看，電動(dòng)汽車的研究從單純依靠電池供電的純電動(dòng)汽車開(kāi)始。然而，由于純電動(dòng)汽車僅由電池供電，動(dòng)力電池的性能和價(jià)格還沒(méi)有取得重大突破，純電動(dòng)汽車的發(fā)展還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。目前，燃料電池研究沒(méi)有重大突破，燃料電池電動(dòng)汽車的發(fā)展也受到限制。在這種情況下，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車已經(jīng)成為電動(dòng)汽車發(fā)展中最有可能市場(chǎng)化的新車型。它通過(guò)一個(gè)先進(jìn)的控制系統(tǒng)，將現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲(chǔ)能裝置結(jié)合起來(lái)，可以大大降低燃料消耗，減少污染物排放。國(guó)外普遍認(rèn)為它是一種投資少、選擇廣、易于滿足未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場(chǎng)認(rèn)可度高的主流清潔汽車

7、，因此受到各大汽車公司的關(guān)注。3.1混合動(dòng)力汽車的工作過(guò)程，混合動(dòng)力汽車采用發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率保證了混合動(dòng)力汽車正常運(yùn)行時(shí)所需的基本功率。然后采用控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍、降低最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、保持發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行和“開(kāi)-關(guān)”的控制方式，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、怠速和突然變速時(shí)，由于燃油燃燒不完全造成的燃油經(jīng)濟(jì)性降低和有害氣體排放增加。混合動(dòng)力汽車由電機(jī)作為輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。通常，當(dāng)混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、車輛起動(dòng)、加速和爬坡時(shí)，它工作。它還充當(dāng)發(fā)電機(jī)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲(chǔ)存在電池組中?；旌蟿?dòng)力汽車的主要技術(shù)部件如下：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)為四沖程內(nèi)燃機(jī)(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、二沖程內(nèi)燃機(jī)(

8、包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。(2)電機(jī)為DC電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。(3)不同的電池、燃料電池、蓄能器和超級(jí)電容器用作電池。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的不同組合，可分為：(1)串聯(lián)混合動(dòng)力汽車(SHEV) (2)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(PHEV) (a)發(fā)動(dòng)機(jī)軸功率組合(b)功率組合器組合(c)驅(qū)動(dòng)輪功率組合(3)串并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(PSHEV) (a)功率組合混合動(dòng)力汽車大多采用不同結(jié)構(gòu)類型的并聯(lián)和串聯(lián)，而混合動(dòng)力客車的結(jié)構(gòu)類型主要是串聯(lián)。標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)已經(jīng)推出了兩個(gè)示范車輛，標(biāo)致307和雪鐵龍C4，基于柴油和電力混合動(dòng)力。這種混合動(dòng)力汽車的平均能耗為每10

9、0公里3.4升柴油，二氧化碳排放量為每公里90克。在高速行駛模式下，它為80g/km，與307和C4的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車型相比，分別降低了28%和45%。柴油混合動(dòng)力汽車的燃油效率為29.4公里/升，比汽油混合動(dòng)力汽車高25%，每100公里可節(jié)省約1L燃油?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)由最大輸出功率為66kW的1.6升柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油微粒過(guò)濾器(DPF)、起動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)、“停止和起動(dòng)”系統(tǒng)、DC無(wú)刷電機(jī)、逆變器和鎳氫可充電電池組成。該系統(tǒng)配有6速自動(dòng)手動(dòng)變速器。3.4柴油混合動(dòng)力汽車，混合動(dòng)力系統(tǒng)采用以發(fā)動(dòng)機(jī)為主、電機(jī)為輔的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)車速降至60公里/小時(shí)以下時(shí)，停止和起動(dòng)系統(tǒng)將停止發(fā)動(dòng)機(jī)。電機(jī)在減速時(shí)通

10、過(guò)回收能量將電能儲(chǔ)存到電池中，只有在車速低于50公里/小時(shí)時(shí)才由電機(jī)驅(qū)動(dòng).當(dāng)加速并且電池沒(méi)電時(shí)，它會(huì)自動(dòng)切換到發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了在發(fā)動(dòng)機(jī)停止后與電機(jī)一起運(yùn)行，在發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間使用干式離合器。連續(xù)使用的電機(jī)額定功率為16kW，可產(chǎn)生80Nm的轉(zhuǎn)矩。在超車等臨時(shí)輔助情況下，最大輸出功率為23kW，最大扭矩為130牛米。電機(jī)與逆變器相連，并在210 380伏的電壓下驅(qū)動(dòng)。由240個(gè)電池單元組成的鎳氫可充電電池位于車輛后部，通常用于提供備用車輪?？沙潆婋姵氐娜萘繛?.5安培，公共電壓為288伏.只有電機(jī)可以連續(xù)驅(qū)動(dòng)5公里。配備柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)，左邊是標(biāo)致307混合動(dòng)力HDi，右邊是雪鐵龍C4混合動(dòng)力H

11、Di。雪鐵龍C4柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)示意圖，柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)1-1.6升Hdi柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(最大輸出功率為66千瓦)2-柴油微粒過(guò)濾器(DPF) 3-“停止-啟動(dòng)”系統(tǒng)4-電機(jī)(額定功率為16千瓦)5- 6速自動(dòng)手動(dòng)變速器6-逆變器7-低壓電池8-動(dòng)力傳輸管理單元9-高壓電纜10-高壓鎳氫充電電池(288伏“雪鐵龍C4混合動(dòng)力HDi”發(fā)動(dòng)機(jī)室，系列混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)其電能通過(guò)電機(jī)控制器直接傳遞給電機(jī)，電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)汽車。 發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之間的動(dòng)力傳遞是通過(guò)電能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以它更像一輛電動(dòng)汽車。電池通過(guò)控制器串聯(lián)在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間，其功能相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的“蓄水池”，起到功率

12、平衡的作用，即當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率大于電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)(如汽車低速行駛、低速行駛或短暫停車)，控制器控制發(fā)電機(jī)給電池充電， 而當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率小于電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)(例如自動(dòng)啟動(dòng)、加速、高速運(yùn)行、爬山等)。 )，電池為電機(jī)提供額外的電能。適用于城市中頻繁的啟動(dòng)、加速和低速運(yùn)行條件，可使原動(dòng)機(jī)在最佳運(yùn)行點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)行，并通過(guò)調(diào)節(jié)電池和電機(jī)的輸出達(dá)到調(diào)節(jié)車速的目的，從而提高系統(tǒng)在復(fù)雜運(yùn)行條件下的性能。串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作區(qū)域保持穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在低速和加速，但在高速行駛時(shí)，低的電傳動(dòng)效率抵消了發(fā)動(dòng)機(jī)油耗低的優(yōu)勢(shì)，因此串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車更適合在城市低速行駛；在繁華的市區(qū)，當(dāng)汽車低速起步行駛

13、時(shí)，也可以關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)，只使用電池輸出功率，使汽車達(dá)到零排放的要求。其特征在于動(dòng)力系統(tǒng)有兩個(gè)動(dòng)力源：發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)。當(dāng)汽車加速爬坡時(shí)，電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)向傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力；一旦車速達(dá)到巡航速度，車輛將僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)維持速度。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車可以設(shè)置在公路駕駛模式與發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)提供額外的動(dòng)力時(shí)，加速。這種結(jié)構(gòu)中有許多混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，如本田Insight。并聯(lián)混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，混合動(dòng)力系統(tǒng)的布置形式，并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率也是根據(jù)汽車在一定速度下穩(wěn)定運(yùn)行所需的功率來(lái)選擇的。當(dāng)車輛低速行駛或在可變工作條件下行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出必須通過(guò)加速踏板和變速器進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率低于汽車

14、高速行駛所需的功率時(shí)，控制器控制電機(jī)輔助助力行駛。并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適用于中高速、穩(wěn)定工況下的駕駛，而在其他工況下，由于發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有在最佳工作區(qū)域運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排放指標(biāo)不如串聯(lián)式好。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車也可以實(shí)現(xiàn)零排放。在繁忙的城市地區(qū)低速行駛時(shí)，汽車可以完全通過(guò)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和分離離合器來(lái)操縱。然而，這需要具有足夠功率和相對(duì)較大電池容量的電機(jī)；在郊區(qū)和城市行駛時(shí)，汽車通常以中速和高速平穩(wěn)行駛，對(duì)排放沒(méi)有嚴(yán)格的要求。并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，只使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此，平行結(jié)構(gòu)適用于郊區(qū)和城際條件，在開(kāi)發(fā)郊區(qū)和城際車輛時(shí)應(yīng)予以注意。這種布置包括串聯(lián)和并聯(lián)的特征，即功率流可以在串聯(lián)和并聯(lián)中流

15、動(dòng)。它的動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)a根據(jù)助力裝置的不同，可以分為兩種類型：發(fā)動(dòng)機(jī)型和電機(jī)型。在以發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)是主要的動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)是輔助動(dòng)力源，這是日產(chǎn)(Nissan)Tino的情況。在基于電動(dòng)機(jī)的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)用作輔助動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)是主要?jiǎng)恿υ?。系?是研究電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接、檢測(cè)和評(píng)估。電池組是混合動(dòng)力汽車的主要組成部分，電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)和管理是混合動(dòng)力汽車的重要研究?jī)?nèi)容之一。由于soc是車輛功率分配的基礎(chǔ)，有效的電池管理和準(zhǔn)確的SOC估計(jì)將為混合動(dòng)力汽車的功率分配和能量管理奠定必要的基礎(chǔ)。此外，電池的成本在整車中占有很大的比例。準(zhǔn)確的荷電狀態(tài)估計(jì)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以防止電池的過(guò)充電

16、和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，并相應(yīng)降低車輛的使用成本。因此，電池管理系統(tǒng)的研究是混合動(dòng)力汽車的重要研究?jī)?nèi)容之一。在混合動(dòng)力車輛中，熱機(jī)和電動(dòng)機(jī)成為混合動(dòng)力單元。在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車上，混合動(dòng)力單元通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪，由于電機(jī)可以提供驅(qū)動(dòng)扭矩，混合動(dòng)力單元可以采用體積更小、效率更高的熱機(jī)；在串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接與車輛傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械連接，因此混合動(dòng)力單元也可以采用小型高效發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作條件可以固定在小的大功率區(qū)域。目前，混合動(dòng)力單元的主要研究對(duì)象是熱機(jī)和燃料電池。燃料的使用發(fā)生了巨大的變化。除了柴油和汽油，還有天然氣、液化氣和酒精等替代燃料。為了提高混合動(dòng)力機(jī)組

17、的燃油經(jīng)濟(jì)性，有必要對(duì)混合動(dòng)力機(jī)組提出更多的要求。汽油機(jī)有必要采用電噴技術(shù)、增壓技術(shù)、可變正時(shí)進(jìn)氣系統(tǒng)、多氣門(mén)技術(shù)和稀薄燃燒技術(shù)。多氣門(mén)技術(shù)、電子控制技術(shù)、增壓技術(shù)、可變正時(shí)進(jìn)氣技術(shù)、可變渦流進(jìn)氣技術(shù)、直接噴射技術(shù)等?；旌蟿?dòng)力汽車的主要目標(biāo)是減少排放，因此排放是混合動(dòng)力系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。目前，對(duì)熱機(jī)的研究主要集中在：(1)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化，通過(guò)觀察燃料和空氣混合物的著火和燃燒過(guò)程，找到氮氧化物形成的機(jī)理，從而改善燃燒系統(tǒng)；尾氣處理技術(shù)，主要研究高效尾氣處理技術(shù)；第三，替代燃料的研究。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使汽車能夠克服阻力行駛。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行條件也相當(dāng)復(fù)雜，包括高轉(zhuǎn)矩、低速、恒功率和高速。通過(guò)完善的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與汽車行駛工況的匹配。電動(dòng)汽車要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)滿足以下要求：恒功率輸出和高功率密度；自動(dòng)起動(dòng)和爬升中的低速-高扭矩輸出特性：它的轉(zhuǎn)速范圍很大，足以覆蓋恒定扭矩和恒定功率區(qū)域；快速扭矩響應(yīng)特性；大范圍扭矩/速度特性的高效率；再生制動(dòng)時(shí)能量回收效率高；能夠在不同的工作條件下可靠地工作。目前，電動(dòng)汽車用電機(jī)正朝著大功率、高速、高效率和小型化的方向發(fā)展。國(guó)外已開(kāi)發(fā)出功率密度超過(guò)1Kw/Kg、額定點(diǎn)效率超過(guò)90%的小型電機(jī)，滿足低速、大轉(zhuǎn)矩、高速、恒功率的牽引控制要求。它的控制器也能達(dá)到更高的效率。對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，動(dòng)力總成控制技術(shù)是整