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第12章 汽车电力驱动技术简介 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。 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 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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