电动汽车结构与原理 毕业论文

电动汽车结构与原理 毕业论文 目录 摘要 ........................................................................................................................................ 1 第一章 电动汽车定义分类及电动汽车优缺点 ..................................................................... 4 1.1电动汽车的定义和分类 ........................................................................................... 4 1.2各类电动汽车的工作原理和关键技术 .................................................................... 4 1.3电动汽车优缺点 ...................................................................................................... 8 第二章 电动汽车的电池 ....................................................................................................... 9 2.1电动汽车电池的分类 ............................................................................................... 9 2.2电池的性能参数 .................................................................................................... 10 2.3 电池组 ................................................................................................................... 11 2.4电池保养 ................................................................................................................ 12 第三章 电动汽车的电动机 ................................................................................................. 13 3.1电动机的分类及要求 ............................................................................................. 13 3.2电动机的工作原理................................................................................................. 14 3.3电机结构 ................................................................................................................ 15 3.4电机性能要求 ........................................................................................................ 17 第四章 电动汽车的速度控制器 .......................................................................................... 20 4.1速度控制器的功能................................................................................................. 20 4.2速度控制器的分类................................................................................................. 21 4.3速度控制器的系统................................................................................................. 22 4.4速度控制器的维修方法 ......................................................................................... 23 第五章 电动汽车的发展及建议 .......................................................................................... 25 5.1行业发展 ................................................................................................................ 25 5.2发展电动汽车的必要性 ......................................................................................... 25 5.3问题及建议 ............................................................................................................ 26 结束语 .................................................................................................................................. 28 参考文献 .............................................................................................................................. 28 摘要 各种汽车已经成为人类生产和生活文化娱乐活动的重要工具和设施，随着世界汽车保有量的日益增加，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等问题已给人类造成很大的危机。为了保持国民经济的可持续发展，保持人类居住环境和保证能源供给，在寻求解决办法时，各国政府和汽车行业认识到电动汽车具有良好的环保性能和燃料的多样性能，电动汽车的研发已经成为汽车行业的热点。电动汽车具有良好的环保效果、噪音低、热效率高、排放的废热高、可回收利用的能量高等优点，并且可以改善能源结构，解决汽车替代能源问题。所以对于从事汽车行业的人，对于电动汽车结构与原理是十分必要的。电动汽工作原理:蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶(Roab)。电动汽车的结构:除了内燃机和与之有关的进气系统、燃料供给系统、排气系统、传动系统、启动系统冷却系统外，汽车造型、车身、底盘、系统，甚至驾驶员操作习惯都被保留下来。一般来说电动汽车有电源供给系统、驱动系统、控制系统和能源管理等四个子系统。车的种类:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)。 本文从电动汽车的定义和分类开始介绍电动汽车，接着介绍了电动汽车的优缺点，进一步介绍了各类电动汽车的工作原理和关键技术。二到四章介绍了电动汽车的电池、电机和速度控制器。最后说了电动汽车发展存在的问题，并且给出了一些建议。希望我国的电动汽车能走上健康的快速发展之路。 在整理写作过程查阅了大量的书籍。在此，谨向这些书籍的作者表示衷心的感谢。 关键词:电动汽车 电动机 燃料电池 结构及原理 1 Abstract Has become an important tool for a variety of automotive and human production facilities and living cultural and recreational activities, with the world's growing car ownership, car bring environmental pollution, energy shortages, resource depletion and other safety issues have caused great to humans crisis. In order to maintain the sustainable development of the national economy, to keep the human living environment and ensure energy supply, in seeking solutions to the automotive industry and governments recognize the diversity of electric vehicles can be good environmental performance and fuel, electric vehicle research and development has become automotive industry hotspot. Electric car with good environmental effect, low noise, high thermal efficiency, waste heat emission high energy advantages recyclable, and can improve the energy structure, to solve the problem of alternative energy cars. So for people in the automotive industry, for electric vehicle structure and principles is essential. EV works: battery - current - power regulator - motor - drivetrain - drive cars . Structure of electric vehicles: In addition to the internal combustion engine and related thereto outside the intake system, fuel supply system, exhaust system, transmission system, booting the system cooling system, car styling, body, chassis systems, and even the driver operating habits are retained down. Generally a power supply system for electric vehicles, drive systems, control systems and four subsystems energy management. Types of vehicles: pure electric vehicles (BEV), hybrid electric vehicle (HEV), fuel cell vehicles (FCEV). From the beginning of this article describes the definition and classification of electric cars electric vehicles, then introduces the advantages and disadvantages of electric vehicles, and further describes the working principle and key technologies of various types of electric vehicles. Two to four chapters introduce the electric car batteries, motors and speed controllers. Finally, said the problems in the development of electric vehicles, and gives some suggestions. I hope our country can embark on the rapid development of electric vehicles, the road to health. Inspection in the finishing process of writing a lot of books. Here, the authors of 2 these books would like to express my heartfelt thanks. Keywords:Electric Vehicle, Electromotor, Fuel Cell, Structure and Princiole. 3 第一章 电动汽车定义分类及电动汽车优缺点 1.1电动汽车的定义和分类 一、电动汽车的定义 电动汽车(EV)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。 二(电动汽车的分类 电动汽车汽车主要分分为三类:1.纯电动汽车(BEV) 2.混合动力汽车3.燃料电池汽车。 1.2各类电动汽车的工作原理和关键技术 1.纯电动汽车 纯电动汽车是一种由电动马达而不是汽油发动机提供动力的汽车。 纯电动汽车的工作原理:蓄电池通过整流和逆变器后通过变压器变压，变压器副边根据需要选择几个绕组，电压器输来的高频交流电整流为直流，分别给照明系统，测量系统和驱动系统供电。测量电压装置中需要测量电路中的电压和电流(输入输出，用互感器)进行观测，还有汽车速度，电池温度等等(用传感器)。 纯电动汽车关键技术:快速充电技术、电池技术、电机技术和控制器技术等。 这也是制约电动汽车快速发展的技术性问题。 4 图1-1 奥迪A1 e_tron结构 2.混合动力汽车 指能够至少从两类车载储存的能量中获得动力的汽车。 采用传统燃料的，同时配以电动机/它的原理是:发动机来改善低速动力输出和燃油消耗。国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力。所谓混合动力，靠的是传统的汽油引擎加上电动机输出动力作配合，利用引擎在工作时对蓄电池的充电，将电动机和引擎产生的动力不断切换和转化，达到双动能推动。这样的配合以电动机驱动为主，引擎驱动为辅，达到预期为减少耗油和废气排放的环保效益。 1.内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制。 2.能量存储装置 ( 电关键技术: 池) 要具有较高的比功率。3.需要开发高性能的电子控制元件。 4.加快电力驱动系统研究。 用于混合动力汽车的电机必须要具有良好的可控性和容错能力。5.需要建立更先进的驱动系统数学模型 (包括静态和动态的)。 5 图1-2 雪佛兰Mi-Ray 3(燃料电池汽车 以燃料电池作为动力电源的汽车。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。 燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万向轴、后桥等机械结构，转动车轮驱动汽车。 核心部件燃料电池采用的能源间接来源是甲醇、天然气、汽油等烃类化学物质，通过相关的燃料重整器发生化学反应间接地提取氢元素;直接来源就是石化裂解反应提取的纯液化氢。 电动汽车的关键技术:电池技术、电机技术、控制器技术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术，这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。 6 图1-3本田 fcx clarity 7 1.3电动汽车优缺点 表1-4 电动汽车优缺点 优 技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。 纯 点 电 蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动汽车的电池较贵，动 缺又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使汽 点 用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电车 池的寿命及当地的油、电价格。 1(采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大 功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功 率内燃机功率不足时，由电池来补充;负荷少时，富余的功率 可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断混 得到充电，故其行程和普通汽车一样。2(因为有了电池，可 优合 以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。3(在繁 点 动 华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。力 4(有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除汽 霜等纯电动汽车遇到的难题。5(可以利用现有的加油站加油，车 不必再投资。6(可让电池保持在良好的工作状态，不发生过 充、过放，延长其使用寿命，降低成本。 缺 长距离高速行驶基本不能省油。 点 燃1(零排放或近似零排放。2(减少了机油泄露带来的水污染。 优 料3(降低了温室气体的排放。4(提高了燃油经济性。5(提高 点 电了发动机燃烧效率。6(运行平稳、无噪声。 车 缺 汽技术限制比较多 点 车 8 第二章 电动汽车的电池 2.1电动汽车电池的分类 尽管由于化学电源品种繁多，用途广泛，外形差别大，使分类方法难以统一，但习惯上按其工作性质及存贮方式不同，一般分为四类 表2-1 电动汽车电池分类 概念 类型 一次电池，又称“原电池”，即放电后不 锌锰干电池 Zn? 能用充电的方法使它复原的电池。换言之， Cl?ZnCl?MnO(C) NH422 这种电池只能使用一次，放电后电池只能被 锌汞电池 Zn?KOH一次遗弃了。这类电池不能再充电的原因，或是 ?HgO 电池 电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆 银锌电池 Zn?KOH 反应很难进行。 ?AgO 2 银锌电池 Zn?KOH?AgO 2 二次电池，又称“蓄电池”， 即放电后又可铅酸电池 Pb?HSO24 用充电的方法使活性物质复原而能再次放?PbO 2 电，且可反复多次循环使用的一类电池。这镍镉电池 Cd?KOH 类电池实际上是一个化学能量贮存装置，用?NiOOH 直流电将电池充足，这时电能以化学能的形镍氢电池 H?KOH?2二次 式贮存在电池中，放电时，化学能再转换为NiOOH 电池 电能 锂离子电池 LiCoO2 ?有机溶剂?6C 锌空气电池 Zn? KOH?O(空气) 2 储备电池，又称“激活电池”，是正、负极活镁银电池 Mg?储备性物质和电解液不直接接触，使用前临时注MgCl?AgCl 2 电池 入电解液或用其他方法使电池激活的一类电钙热电池 Ca? 池。这类电池的正、负极活性物质的化学变LiCl-KCl?CaCrO(Ni) 4 9 质或自放电，因与电解液的隔离而基本上被铅高氯酸电池 Pb 排除，从而使电池能长时间储存。 ?HclO?PbO 42 燃料电池，又称“连续电池”，即只要活性物氢燃料电池 H2? 质连续地注入电池，就能长期不断地进行放KOH?O2 燃料 电的一类电池。它的特点是电池自身只是一肼空燃料电池 N2H4电池 个载体，可以把燃料电池看成一种需要电能?KOH?O(空气) 2 时将反应物从外部送入电池的一种电池。 2.2电池的性能参数 化学电池品种繁多，性能各异。常用以表征其性能的指标有:电性能、机械性能、贮存性能等，有时还包括使用性能和经济成本。我们主要介绍其电性能和贮存性能。电性能包括:电动势、额定电压、开路电压、工作电压、终止电压、充电电压、内阻、容量、比能量和比功率、贮存性能和自放电、寿命等。贮存性能主要取决于电池的自放电大小。 1.电动势 a.电池的电动势，又称电池 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。 b.额定电压:指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。 c.开路电压:电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。 d.工作电压:系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。 e.终止电压:系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。 f.充电电压:系指外电路直流电压对电池充电的电压。一般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内。 2.内阻 a.蓄电池的内阻包括:正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。 b.正负极板电阻 目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式，由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。因此，极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。 10 板栅在活性物质内层，充放电时，不会发生化学变化，所以它的电阻是板栅的固有电阻。活性物质的电阻是随着电池充放电状态的不同而变化的。 当电池放电时，极板的活性物质转变为硫酸铅(PbSO)，硫酸铅含量越大，4 其电阻越大。而电池充电时将硫酸铅还原为铅(Pb)，硫酸铅含量越小，其电阻越小。 3.容量 电池的容量单位为库仑(C)或安时(Ah)。表征电池容量特性的专用术语有三个: a. 理论容量 b. 额定容量 c. 实际容量 电池的实际容量通常比额定容量大10%,20%。 2.3 电池组 电动汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池，充电到4.2V的锂离子电池而言，这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池，每次都对整个电池组进行充电和放电，但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池，那么经过多个充电/放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡，那么它最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生，每个电池的电压都必须监视，以确定充电状态。此外，必须有一个装置让电池单独充电或放电，以平衡这些电池的充电状态。 电池组监视系统的一个重要考虑因素是通信接口。就PC板内的通信而言，常用的选项包括串行外设接口(SPI)总线、IC总线，每种总线的通信开销都很低，2 适用于低干扰环境。另一个选项是控制器局域网(CAN)总线，这种总线在汽车应用中被广泛使用。CAN总线性能非常好，具有误差检测和故障容限特性，但是它的通信开销很大，材料成本也很高。 11 2.4电池保养 一、严禁存放时亏电 蓄电池在存放时严禁处于亏电状态。亏电壮态是指电池使用后没有及时充电。在亏电状态存放电池，很容易出现硫酸盐化，硫酸铅结晶物附着在极板上，堵塞了电离子通道，造成充电不足，电池容量下降。亏电状态闲置时间越长，电池损坏越严重。因此电池闲置不用时，应每月补充电一次，这样能较好地保持电动汽车电池保养健康状态。 二、定期检验 在使用过程中，如果电动汽车的续行里程在短时间内突然下降很厉害，则很有可能是电池组中最少有一块电池出现断格、极板软化、极板活性物质脱落等短路现象。因此，应及时到专业电池修复机构进行检查、修复或配组。这样能相对延长电池组的寿命，最大程度地节省开支。 三、避免大电流放电 电动汽车在使用过程中，尽量避免瞬间大电流放电。大电流放电容易导致产生硫酸铅结晶，从而损害电池极板的物理性能 四、掌握充电时间 在使用过程中，应根据实际情况准确把握充电时间，参考平时使用频率及行驶里程情况，也要注意电池厂家提供的容量大小说明，以及配套充电器的性能、充电电流的大小等参数把握充电频次。 五、防止曝晒 电动汽车严禁在阳光下曝晒。温度过高的环境会使蓄电池内部压力增加而使电池限压阀被迫自动开启，直接后果就是增加电池的失水量，而电池过度失水必然引发电池活性下降，加速极板软化，充电时壳体发热，壳体起鼓、变形等致命损伤。 六、避免充电时插头发热 充电器输出插头松动、接触面氧化等现象都会寺导致充电插头发热，发热时间过长会导致充电插头短路，直接损害充电器，带来不必要的损失。所以发现上述情况时，应及时清除氧化物或更换接插件。 12 第三章 电动汽车的电动机 3.1电动机的分类及要求 一.电机分类 除了发电功能外，电动汽车的电机主要还是起电动机的，所以我们以电动机 来分类:(只作简单分类) 表3-1 电动机的分类 1.直流电机 按工作原理可划分 2.交流电机 1.无刷直流电机 按结构可划分 2.有刷直流电机。 1.稀土永磁直流电机 永磁直流电机按材料 2.铁氧体永磁直流电机 3.铝镍钴永磁直流电机 1.有驱动电机 按用途分 2.控制用电机。 1高速电机 按运转速度分 2.低速电机 3.恒速电机和调速电机 二(电机要求 他们在负载要求、技术性能和工作环境等方面有着特殊的要求: 1、电动汽车驱动电机需要有4-5倍的过载以满足短时加速或爬坡的要求， 而工业电机只要求有2倍的过载就可以了。 2、电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4-5倍，而工 业电机只需要达到恒功率是基本速度的2倍即可。 3、电动汽车驱动电机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，而工业电机 只需根据典型的工作模式设计。 13 4、电动汽车驱动电机要求有高度功率密度(一般要求达到1kw/kg以内)和好的效率图(在较宽的转速范围和转矩范围内都有较高的效率)，从而能够降低车重，延长续驶里程;而工业电机通常对功率密度、效率和成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。 5、电动汽车驱动电机要求工作可控性高、稳态精度高、动态性能好;而工业电机只有某一种特定的性能要求。 6、电动汽车驱动电机被装在机动车上，空间小，工作在高温、坏天气、及频繁振动等等恶劣环境下。而工业电机通常在某一个固定位置工作。 3.2电动机的工作原理 1.交流电机 图3-2 交流电机 单相异步电机通过电容移相作用，将单相交流电分离出另一相相位差90度的交流电。将这两相交流电分别送入两组或四组电机线圈绕组，就在电机内形成旋转的磁场，旋转磁场在电机转子内产生感应电流，感应电流产生的磁场与旋转磁场方向相反，被旋转磁场推拉进入旋转状态，由于转子必须切割磁力线才能产生感应电流，因此转子转速必须低于旋转磁转速，故称异步电机。 三相异步电机不必通过电容移相，本身就有相差120度的三相交流电，故产生的旋转磁场更均匀，效率更高。 永磁同步交流电动机的磁场由永久磁铁产生，转子线圈通过电刷供电，转速与交流电频率为整倍数(分数)关系(视转子线圈绕组数而定)，故称同步电机。 转子线圈通过电刷供电，定子通过线圈绕组产生旋转磁场的电机，按转子线 14 圈与定子线圈的串、并联关系分别称串励、并励电机。 1. 直流电机 图3-3 直流电机 直流电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极(绕组式或永磁式)，转子有绕组，通电后，转子上形成磁场(磁极)，定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定转子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下，使电机旋转。改变电刷的位置，就可以改变定转子磁极夹角(假设以定子的磁极为夹角起始边，转子的磁极为另一边，由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向)的方向，从而改变电机的旋转方向。 3.3电机结构 1.永磁式直流电机: 由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。定子磁极采用永磁体(永久磁钢)，有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。转子一般采用硅钢片叠压而成，漆包线绕在转子铁心的两槽之间(三槽即有三个绕组)，其各接头分别焊在换向器的金属片上。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。永磁电机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。 15 1-轴 2-轴承 3-后端盖 4-风扇 5电枢铁心 6-主极绕组 7-主极铁心 8-机座 9-换向极铁心 10-换向极绕组 11-电枢绕组 12-换向器 13-电刷 14-刷架 15-前端盖 16-出线盒 17-轴承盖 图3-2 永磁式直流电机结构图 2.无刷直流电机: 由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。 无刷直流电机的特点是无刷，采用半导体开关器件(如霍尔元件)来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。 位置传感器按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。 采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。电动汽车多用的是霍尔元件。 16 采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等)，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)。 定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 图3-3无刷直流电机结构图 3.4电机性能要求 汽车行驶的特点是频繁地启动、加速、减速、停车等。在低速或爬坡时需要高转矩，在高速行驶时需要低转矩。电动机的转速范围应能满足汽车从零到最大行驶速度的要求，即要求电动机具有高的比功率和功率密度。电动汽车电动机应满足的主要要求可归纳为如下10个方面: 17 图3-4 电动汽车电机 1(高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。工作电压由THS的274 V提高到THS B的500 V;在尺寸不变的条件下，最高功率由33 kW提高到50 kW,最大转矩由350 N*m提高到400ON*m。可见，应用高电压系统对汽车动力性能的提高极为有利。 2.转速高。电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8 000-12 000 r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。 3.质量轻，体积小。电动机可通过采用铝合金外壳等途径降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻质材料。电动汽车驱动电动机要求有高的比功率(电动机单位质量的输出功率)和在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率，以实现降低车重，延长续驶里程;而工业驱动电动机通常对比功率、效率及成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。 4.电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩。电动机应具有自动调速功能，以减轻驾驶员的操纵强度，提高驾驶的舒适性，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。 5.电动汽车驱动电动机需要有4-5倍的过载，以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求，而工业驱动电动机只要求有2倍的过载就可以了。 18 6.电动汽车驱动电动机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能，以满足多部电动机协调运行，而工业驱动电动机只要求满足某一种特定的性能。 7.电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收。 8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。电动汽车的各种动力电池组和电动机的工作电压可以达到300 V以上，因此必须装备高压保护设备以保证安全。 9.能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。 10.结构简单，适合大批量牛产，使用维修方便.价格便宜等。 19 第四章 电动汽车的速度控制器 4.1速度控制器的功能 1.超静音设计技术:独特的电流控制算法，能适用于任何一款。无刷电动汽车电机，并且具有相当的控制效果，提高了电动汽车控制器的普遍适应性，使电动汽车电机和控制器不再需要匹配。 2.恒流控制技术:电动汽车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致，保证了电池的寿命，并且提高了电动汽车电机的启动转矩。 3.自动识别电机模式系统:自动识别电动汽车电机的换相角度、霍尔相位和电机输出相位，只要控制器的电源线、转把线和刹车线不接错，就能自动识别电机的输入及输出模式，可以省去无刷电动汽车电机接线的麻烦，大大降低了电动汽车控制器的使用要求。 4.随动abs系统:具有反充电/汽车EABS刹车功能，引入了汽车级的EABS防抱死技术，达到了EABS刹车静音、柔和的效果。电机锁系统:在警戒状态下，报警时控制器将电机自动锁死，控制器几乎没有电力消耗，对电机没有特殊要求，在电池欠压或其他异常情况下对电动汽车正常推行无任何影响。 5.自检功能:分动态自检和静态自检，控制器只要在上电状态，就会自动检测与之相关的接口状态，如转把，刹把或其它外部开关等等，一旦出现故障，控制器自动实施保护，充分保证行驶的安全，当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。 6.反充电功能:刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池，起到反充电的效果，从而对电池进行维护，延长电池寿命，增加续行里程。堵转保护功能，自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态，如果过流时是处于运行状态，控制器将限流值设定在固定值，以保持整车的驱动能力。动静态缺相保护，指在电机运行状态时，电动汽车电机任意一相发生断相故障时，控制器实行保护，避免造成电机烧毁，同时保护电动汽车电池、延长电池寿命。 7.功率管动态保护功能:控制器在动态运行时，实时监测功率管的工作情况，一旦出现功率管损坏的情况，控制器马上实施保护，以防止由于连锁反应损坏其 20 他的功率管后，出现推车比较费力的现象。 8.防飞车功能:解决了无刷电动汽车控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象，提高了系统的安全性。 9.1+1助力功能:用户可自行调整采用自向助力或反向助力，实现了在行驶中辅以动力，让行驶者感觉更轻松。 10.巡航功能:自动/手动巡航功能一体化，用户可根据需要自行选择，8秒进入巡航，稳定行驶速度，无须手柄控制。 11.模式切换功能:用户可切换电动模式或助力模式。 12.防盗报警功能:超静音设计，引入汽车级的遥控防盗理念，防盗的稳定性更高，在报警状态下可锁死电机，报警喇叭音效高达125dB以上，具有极强的威慑力。并具有自学习功能，遥控距离长达150米不会有误码产生。 13.倒车功能:控制器增加了倒车功能，当用户在正常行驶时，倒车功能失效;当用户停车时，按下倒车功能键，可进行辅助倒车，并且倒车速度最高不超过10km/h。 14.遥控功能:采用先进的遥控技术，长达256的加密算法，灵敏度多级可调，加密性能更好，并且绝无重码现象发生，极大地提高了系统的稳定性，并具有自学习功能，遥控距离长达150米不会有误码产生。 15.高速控制:采用最新的为马达控制设计专用的单片机，加入全新的BLDC控制算法，适用于低于6000rpm高速、中速或低速电机控制。 16.电机相位:60度120度电机自动兼容，不管是60度电机还是120度电机，都可以兼容，不需要修改任何设置。 4.2速度控制器的分类 电动汽车控制器从结构上分两种，我们把它称为分离式和整体式。 1、分离式:所谓分离，是指控制器主体和显示部分分离。后者安装在车把上，控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内，不露在外面。这种方式使控制器与电源、电机间连线距离缩短，车体外观显得简洁。 2、一体式:控制部分与显示部分合为一体，装在一个精致的专用塑料盒子里。盒子安装在车把的正中，盒子的面板上开有数量不等的小孔，孔径4-5mm，外敷透明防水膜。孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电 21 量。 4.3速度控制器的系统 1.主要形式 速度(转速)控制的主要形式有调速、稳速和加减速控制三类。 ?调速 指在一定的最高转速和最低转速的范围内分档(有级)地或平滑(无级)地调节生产机械转速。调速系统由生产机械和调速器所组成。调速器通过适当改变流进和流出生产机械的能量来调节它的转速。调速器不仅可使生产机械运行在某个指定的转速，而且还能在负载变动时保持转速恒定或基本不变。保持转速恒定的调速器称为无差调速器。只能使转速基本不变的调速器称为有差调速器。 ?稳速 可使生产机械以一定的精度稳定在所需转速上运行的一种速度控制。在稳速系统中，调速器的调节作用能使生产机械的转速(速度)完全或基本上不受负载变化、电源电压变化、温度变化等外部和内部扰动的影响。 ?加减速控制 常用于频繁起动和制动的生产机械。对加减速控制的基本要求是尽量缩短起动和制动时间以提高生产效率，并使生产机械的起动和制动过程尽量平稳。 在生产过程中，从工艺要求出发，不同的生产机械对转速(速度)的控制形式具有不同的要求。例如轧钢机主、辅传动要求尽可能地缩短起动、制动和反转的时间，同时又能在较大范围内调速。而高速卷纸机则既要求有高的稳速精度和一定调速范围，又要求起动和制动平稳。 2.实现方法 实现速度控制的方法很多，有机械的、液压的和电气的。电气的方法比较简单，控制性能好，经济，易于维护，所以应用最广。速度控制系统一般都是闭环控制系统，可以是单环或多环的反馈控制系统。速度控制系统可应用自动控制理论的方法来进行设计。速度控制系统的一些实例有调速系统、多环直流调速系统、可逆调速系统、交流频变调速系统、交流串级调速系统等。 电动汽车电动机控制系统应根据其控制算法的复杂程度，选择比较合适的微处理器系统。较为简单的有选用单片机控制器，复杂的可使用DSP控制器，最新出现的电动机驱动专用芯片可以满足一些辅助系统电机控制需求。对电动汽车电 22 动机控制器而言，一般较为复杂宜使用DSP处理器。 控制电路主要包括以下几部分:控制芯片及其驱动系统、AD采样系统、功率模块及其驱动系统、硬件保护系统、位置检测系统、母线支撑电容等。 功率主回路采用三相逆变全桥，其中主功率开关器件为IG-BT。在大电流、高频开关状态下，从电解电容到功率开关模块的杂散电感对功率回路的能耗、模块上的尖峰电压影响较大，因而采用层叠式母线基板使电路的杂散电感尽可能小，以适应控制系统低电压、大电流工作的特点。 4.4速度控制器的维修方法 一:当电动汽车有刷控制器没有输出时 1、将万用表设置在+20发(DC)档位，先测量闸把输出信号的高、低电位。 2、如捏闸把时，闸把信号有超过4V的电位变化，则可排除闸把故障。 3、然后按照有刷控制器常用世道上脚功能表，与测量出的主控世道民逻辑芯片的电压值进行电路分析，并检查各芯片外围器件(电阻、电容、二极管)的数值是否和元件表面的标识相一致。 4、最后检查外围器件或是集成电路出现故障，我们可以通过更换同型号的器件来排除故障。 二:当电动汽车无刷控制器完全没有输出时 1、参照无刷电机控制器主相位检查测量图，用万用表直流电压+50V档，检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动角度呈对应关系。 2、如没有对，表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。 3、参照无刷控制器主相位检查图，测量芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系，可以判断哪些芯片有故障，更换同型号芯片即可排除故障。 三:当电动汽车有刷控制器控制部件的电源不正常时 1、电动汽车控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路，一般用7805、7806、7812、7815三端 稳压集成电路，它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。 2、将万用表设置在直流电压+20V(DC)档位，将万用表黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上，观察万用表读数是否与标称电压相符，它们的上下电 23 压差不应超过0.2V。 3、否则说明控制器内部电源出现故障了，一般有刷控制器可以通过更换三端稳压集成电路排除故障。 四:当电动汽车无刷控制器缺相时 电动汽车无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障排除方法先予排除，对无刷控制器而言，还有其特有故障现象，比如缺相。电动汽车无刷控制器缺相现象可以分为主相位缺相和霍尔缺相两种情况。 1、主相位缺相的检测方法可以参照电动汽车有刷控制器飞车故障排除法，检测MOS管是否击穿，无刷控制器MOS管击穿一般是某一个相位的上下两个一对MOS管同时击穿，更换时确保同时更换。检查测量点。 2、电动汽车无刷控制器的霍耳缺相表现为控制器不能识别电机霍尔信号。 24 第五章 电动汽车的发展及建议 5.1行业发展 我国电动汽车重大科技项目的研发开始于2001年，经过两个五年 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的科技攻关以及奥运、世博、“十城千辆”示范平台的应用拉动，中国电动汽车从无到有，技术处于持续进步状态，建立起了具有自主知识产权的电动汽车全产业链技术体系。 经过十年一剑的历程，我国的电动汽车已经开始从研究开发的阶段进入了产业化的阶段，冉冉升起的中国电动汽车产业正在呈现出蓬勃的生机。 当前，在各种新能源汽车的技术路线中，以混合动力、纯电动汽车和燃料电池汽车为代表的电动汽车被普遍认为是未来汽车能源动力系统转型发展的主要方向，已经成为世界汽车强国和主要汽车制造商发展重点。中国已经是世界汽车产业大国，但“大而不强”，中国未来的汽车工业必须探求新的思路。电动汽车产业有望为中国汽车工业开拓新的增长点。 未来10年是我国新能源汽车发展的战略机遇期，中国高度重视电动汽车的发展，在2011年3月出台的“十二五”规划纲要中，中国把新能源汽车列为战略性新兴产业之一，提出要重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术，开展插电式混合动力汽车、纯电动汽车研发及大规模商业化示范 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ，推进产业化应用。未来我国电动汽车将迎来新一轮的高速发展。 5.2发展电动汽车的必要性 降低交通领域温室气体排放是解决全球气候变化重要手段，是建设可持续发展电动汽车社会前提条件。世界主要国家政府、组织都制定了严格的汽车尾气排放标准，旨在减少交通领域对全球气候和环境造成的影响。以欧盟为例，温室气体排放问题是欧盟研究制定交通领域车用能源战略重要因素，为达到2050年将温室气体排放量减少80%目标，欧盟对各大温室气体源头进行任务分解，交通领域作为温室气体排放重要源头之一，其减排目标是到2050年，与当前排放水平相比，二氧化碳排放量减少95%以上。因此，欧盟规定2015年之后新车的平均碳排放量需降至130g/km，并力争到2020年降低至95g/km。为实现该标准，全 25 球汽车生产商积极探索不同技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 降低车辆碳排放，如柴油汽车/生物燃料汽车开发与应用(以欧洲柴油车和巴西生物燃料汽车的规模应用为代表)、传统汽车技术进步(如汽油缸内直喷技术、机械+废气涡轮增压复合技术、均值压燃、双离合器技术、加强起动机实现快速起停技术等)、汽车动力系统电动化转型。 此外，美国洛杉矶光化学烟雾、世界石油危机、中东局势动乱、北京阴霾天气等一些事件对注重环境保护、保证国家石油安全提出了迫切要求，推动了世界范围内汽车技术进步，加速电动汽车社会建设。 柴油车和替代燃料汽车的规模应用、先进汽车技术的开发应用一定程度上能够减少车辆碳排放，但从长远角度无法完全满足未来低碳交通需求。未来很长一段时间内，我国公路交通将采用传统车辆、替代燃料汽车和新能源汽车并行发展，并最终发展为低碳甚至无碳公路交通方式，加上人类环保意识的提升、健全的政策法规和技术标准体系、充分的知识产权保护，共同构成我国电动汽车社会主体。 5.3问题及建议 “十二五”时期是我国电动汽车社会快速发展战略机遇期，电动汽车社会的基础产业结构发展的好坏决定我国抢占未来全球经济新增长点的质量，决定我国汽车工业产业结构升级、动力系统转型是否顺利实现，是实现汽车工业由大变强的一个重要战略机遇。 我国电动汽车社会发展态势总体良好，但面临着无发展经验和模式可借鉴、电动汽车制造价值链不完整、价值链体系内利益方利益争斗不止、技术基础和创新能力相对弱、企业知识产权和标准战略意识不够、开放协同创新机制不畅、政策导向与技术战略需优化、示范推广普及发力点不明确等问题，因此建议加强以下方面研究和部署: (一)开展电动汽车社会内涵研究，积极探索、规划电动汽车社会发展路线图。 (二)消化吸收国外有关电动汽车制造商价值链，结合我国电动汽车社会发展过程，形成分工合理、利益均衡、科技与金融有效结合的水平分工式电动汽车制造商价值链。 (三)坚持有所为，有所不为，致力于突破面向普通消费者全天候环境使用的电动汽车产品的短板技术。 (四)调整新能源汽车补贴标准，将新能源汽车科技发展技术战略和补贴标准 26 有效挂钩。 (五)深化技术创新联盟、产学研合作、联合开发等合作形式的内涵，建立电动汽车开放式协同创新机制。 27 结束语 电动汽车的技术研发都少不了政府各部门的参与与协调，并由多家大型企业联合共同协用开发。这一方面说明了电动汽车涉及多项技术领域;另外一方面也说明了电动汽车的应用需要政府各项政策措施的配套实施。可以说，电动汽车技术的全面发展对汽车本身的机构和整个汽车工业都将发生革命性的变化。 所以对于从事汽车行业的人员来说，了解电动汽车有十分重要的意义。 参考文献 [1]祝占元.电动汽车[M].郑州:黄河水利出版社，2007. 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