第2章新能源技术

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1、一、什么是电动汽车一、什么是电动汽车 电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是：它本身不排放污电动汽车的优点是：它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害对人类伤害较

2、少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池

3、驱动汽车，其的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车大大提高，因能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车大大提高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个的研究和应用成为汽车工业的一个“热点热点”。 2 2.1 .1 概述概述 随着世界经济的快速发展，能源与环境已经成为人类发展和生存的重大问题。内燃机汽车使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭

4、。环境问题也日益突出，在世界各地的大、中城市，大气污染物中约4070来自内燃机汽车的尾气排放。 我国汽车排放造成的大气污染问题也十分严重。世界银行一个专家组的调查报告中指出：中国大城市的污染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的20个城市中，有10个在中国。而中国华北、华东的大城市调查中，大气污染的70来自于汽车的尾气排放。 电动汽车依靠电能驱动车辆，而电能在驱动汽车行驶过程中基本不排放有害气体，对环境不会造成污染。 基于这些原因，电动汽车就成为解决能源与环境问题的一个选择。 1873年英国人Robert Davidson首次在马车的基础上制造出一辆电动三轮车，它由铁锌电池（一次电

5、池）提供电力，由电机驱动。它比内燃机为动力的汽车发明早13年。 GM公司1996年12月推向市场的EV1电动汽车，车身结构采用复合材料制成，32块铅酸电池作为主能源，车体自重1000kg,三相感应电机驱动。EV1的最高时 速可达到128km/h，从静止加速到96km/h的时间小于9s，一次充电可以行驶144km，目前已成为90年代电动车的经典之作。 空气阻力系数0.19； 85%电池电量行驶里程：EPA 城市循环：112km；高速公路行驶：144km； 电池剩余电量为15%时充电时间： 220V/6.6kw充电机约需3小时；110V/1.2kw车载充电机约需15小时。 2 2.2 .2 电动汽

6、车电动汽车本田3R-C Concept是一款仅供个人使用的电动代步车奥迪e-Tron全电动跑车，204匹马力与2650Nm峰值扭矩，0-100km/h加速5.9秒，续航能力有249km。 2 2.3 .3 直流直流电机驱动系统电机驱动系统 电池组是电动汽车的能源，电池性能的优劣直接影电池组是电动汽车的能源，电池性能的优劣直接影响电动汽车的行驶性能，目前电动汽车广泛应用的电池响电动汽车的行驶性能，目前电动汽车广泛应用的电池有：铅酸蓄电池，镍氢蓄电池，镍镉蓄电池等。其中镍有：铅酸蓄电池，镍氢蓄电池，镍镉蓄电池等。其中镍氢蓄电池性能最优，但价格昂贵；铅酸蓄电池性能最差，氢蓄电池性能最优，但价格昂贵；

7、铅酸蓄电池性能最差，但价格低廉，目前为电动汽车广泛应用。但价格低廉，目前为电动汽车广泛应用。2. 驱动电动机驱动电动机 驱动系统是电动汽车的心脏，它主要由电动机和减驱动系统是电动汽车的心脏，它主要由电动机和减速器构成，其主要功能是使电能转变为机械能，并将能速器构成，其主要功能是使电能转变为机械能，并将能量传递到车轮使车辆行驶。通过传动装置或直接驱动车量传递到车轮使车辆行驶。通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有机，这种电机具有软软的机械特性，与汽车的行驶特性的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但

8、直流电动机由于存在换向火花，比功率较非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动）和交流异步电动机所取代。机所取代。 交流异步电动机，永磁无刷电机，直流交流异步电动机，永磁无刷电机，直流永磁有刷电机，直流它励电机，直流串永磁有刷电机，直流它励电机，直流串励电机，开关磁阻电机等。目前比较流励电机，开关磁阻电机等。目前比较流行的电机有：交流异步电

9、动机、永磁无行的电机有：交流异步电动机、永磁无刷电动机和直流永磁有刷电动机刷电动机和直流永磁有刷电动机。 四种电驱动系统的综合性能比较四种电驱动系统的综合性能比较 ：1、直流电机驱动系统、直流电机驱动系统优点：调速简单，调速性能优异；控制器功率开优点：调速简单，调速性能优异；控制器功率开关器件少；调速系统不需要转速或位置传感器；关器件少；调速系统不需要转速或位置传感器；采用永磁结构，节省励磁功率，提高电机效率。采用永磁结构，节省励磁功率，提高电机效率。 缺点：运行时电刷和换向器之间的摩擦会产生磨缺点：运行时电刷和换向器之间的摩擦会产生磨损和火花，需要定期维护。损和火花，需要定期维护。 最高转速

10、比较低，体积大，重量重，价格贵最高转速比较低，体积大，重量重，价格贵 2、永磁无刷直流电机驱动系统、永磁无刷直流电机驱动系统优点：无刷结构，效率高优点：无刷结构，效率高 运行于高速，免维护运行于高速，免维护 调速控制较异步电机简单调速控制较异步电机简单 缺点：运行时电机温度高到一定程度会导致永磁体缺点：运行时电机温度高到一定程度会导致永磁体退磁现象。退磁现象。 需要转子位置传感器需要转子位置传感器 弱磁调速比较困难弱磁调速比较困难 3、异步电机驱动系统、异步电机驱动系统优点：适合于高速运行，免维护优点：适合于高速运行，免维护 缺点：控制复杂，控制器价格高，缺点：控制复杂，控制器价格高，需要速度

11、传感器需要速度传感器 4、开关磁阻电机驱动系统、开关磁阻电机驱动系统优点：结构简单，适合于高速运行调速控制优点：结构简单，适合于高速运行调速控制容易容易缺点：电磁噪声缺点：电磁噪声 转矩脉动转矩脉动 四种电驱动系统的综合性能比较四种电驱动系统的综合性能比较 在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得控制电路复杂、现电动机的旋向变换，这使得控制电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机旋向的改变只需变换磁