第二章基本結(jié)構(gòu)與工作原理010203目錄CONTENTS混合動力電動汽車的基本結(jié)構(gòu)純電動汽車基本結(jié)構(gòu)原理燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)原理01純電動汽車基本結(jié)構(gòu)原理純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為三個子系統(tǒng)，即主能源子系統(tǒng)、電力驅(qū)動子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。車載充電設(shè)備用于向主電源充電，電源為工業(yè)或民用電力電網(wǎng)的電源插座。應(yīng)具有變壓、調(diào)壓、整流、濾波等基本功作。功能完備的還接受能量管理系統(tǒng)控制，可自動進(jìn)行充電方式選擇，充電終了判別、自動停止充電控制、充電異常判別和自動停充保護(hù)控制等。主電源是純電動汽車的能量來源，通過功率轉(zhuǎn)換器向電動機(jī)提供電能，也是能量管理系統(tǒng)和整車電子控制系統(tǒng)的電源。目前通常采用鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池。有些配備超級電容或飛輪電池等輔助蓄能裝置，以提高瞬時(shí)供電能力和能量回饋效率。純電動汽車主能源子系統(tǒng)主電源充電單元能量管理系統(tǒng)主要作用是對蓄電池進(jìn)行監(jiān)測與管理，包括對蓄電池SOC、電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測和存電量顯示、終止放電顯示與報(bào)警，能量回饋控制、充放電控制等。對于配備輔助蓄能裝置的純電動汽車，還具有能量協(xié)調(diào)控制功能。主能源子系統(tǒng)構(gòu)成純電動汽車的主能源子系統(tǒng)包括主電源和能量管理系統(tǒng)，帶有車載充電設(shè)備的純電動汽車還應(yīng)包括充電單元。電力驅(qū)動子系統(tǒng)由整車控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置和驅(qū)動車輪等部分組成，其中機(jī)械傳動裝置因純電動汽車的結(jié)構(gòu)類型不同而差別較大。整車控制器根據(jù)從制動踏板和加速踏板輸入的信號，發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器中功率開關(guān)的通斷，進(jìn)而對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。同時(shí)，整車控制器通過對能量管理系統(tǒng)和功率轉(zhuǎn)換器的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)能量回饋控制和能量匹配控制。功率轉(zhuǎn)換器的主要功能是控制電動機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動汽車在驅(qū)動工況時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)在控制器輸出的控制信號觸發(fā)下適時(shí)地通斷，以控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；當(dāng)電動汽車制動時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器使功率流的方向反向，以使電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將再生制動的動能轉(zhuǎn)換為電能，并被主電源吸收。電力驅(qū)動子系統(tǒng)輔助動力源用于向電動汽車上的電器和電子控制裝置提供電力。輔助動力源通常配備DC/DC功率轉(zhuǎn)換器，以便將主電源的電壓轉(zhuǎn)換為車載用電設(shè)備所需的電壓。輔助控制子系統(tǒng)包括輔助動力源和車載用電設(shè)備兩部分。車載用電設(shè)備輔助控制子系統(tǒng)構(gòu)成車載用電設(shè)備除了照明、信號、儀表等汽車必須裝備的電器外，還包括刮水器、電動車窗、電動門鎖、收放機(jī)等輔助電器?，F(xiàn)在的純電動汽車的安全性和舒適性能與燃油汽車相媲美，因此，汽車空調(diào)裝置、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱死制動裝置等也構(gòu)成了車載用電設(shè)備的一部分。輔助控制子系統(tǒng)輔助動力源從傳統(tǒng)燃油車轉(zhuǎn)到純電動汽車的維修，其實(shí)并沒有多大的不同與困難，唯一要關(guān)注的就是高壓安全問題及高壓系統(tǒng)與部件的維修診斷技術(shù)。高壓電如果操作不當(dāng)就會危及接觸者的生命，只要遵守“用正確的工具和正確的方法去做正確的事情”的原則，維修新能源汽車的安全問題也將不再是問題。新能源汽車的高電壓系統(tǒng)集中在車輛的驅(qū)動系統(tǒng)、空調(diào)與暖風(fēng)系統(tǒng)，12V電源系統(tǒng)以及帶有插電功能的充電系統(tǒng)。純電動汽車與傳統(tǒng)燃油車的最大區(qū)別在于動力部分、高壓部分（新增）、輔助部分三部分純電動汽車的高壓系統(tǒng)02040301新能源汽車電池包一般安裝在汽車底部或者后尾箱內(nèi)，用許的小電池（也叫單體）通過串聯(lián)和并聯(lián)來提高電壓和電流，從而為新能源汽車提供動力來驅(qū)動車輛行駛。動力電池系統(tǒng)主要由動力電池模組、電池管理系統(tǒng)、動力電池箱及輔助元器件等四部分組成。驅(qū)動電機(jī)電機(jī)總成主要由驅(qū)動電機(jī)總成和單速變速器總成組成。其中驅(qū)動電機(jī)負(fù)責(zé)車輛動力的產(chǎn)生，單速變速器則將產(chǎn)生的動力輸送至驅(qū)動輪，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)動。單速變速器其實(shí)就是一個減速器，介于驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動半軸之間。將動力傳遞到驅(qū)動半軸上的同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)左右驅(qū)動輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，保證車輛平穩(wěn)運(yùn)行。控制動力電源與驅(qū)動電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、驅(qū)動電機(jī)控制電路和驅(qū)動電路組成。高壓電控總成集成雙向交流逆變式電機(jī)控制器模塊、車載充電器模塊、DC-DC變換器模塊、高壓配電模塊于一體，安裝在機(jī)艙處車身大梁上。電機(jī)控制器新能源汽車主要部件介紹高壓電控總成動力電池312DC/DC系統(tǒng)高壓配電箱DC/DC變換器安裝于前機(jī)艙位置，其主要功能是在車輛起動后將動力電池輸入的高壓電轉(zhuǎn)變成低壓12V向蓄電池充電，以保證行車時(shí)低壓用電設(shè)備正常工作。冷卻循環(huán)系統(tǒng)為保證高壓電控總成能在正常溫度下工作，采用水冷方式進(jìn)行降溫，故在該總成上設(shè)有進(jìn)/出水口。高壓電控總成相關(guān)系統(tǒng)介紹高壓配電箱（HighVoltageDistributionAssy）簡稱HVDB，是新能源汽車整車高壓電源分配、控制與保護(hù)裝置。將電池包的高壓直流電分配給整車高壓電器使用，其上游是電池包，下游包括驅(qū)動電機(jī)控制器、DC/DC變換器總成、電加熱器PTC、電動壓縮機(jī)、漏電傳感器；也將車載充電器的高壓直流電分配給電池包。電動壓縮機(jī)車載充電機(jī)空調(diào)系統(tǒng)車載充電器是將公共電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換為電池包所需要的直流電，為整車高壓電池充電。汽車空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)，取暖系統(tǒng)、通風(fēng)（配氣）系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)五部分組成。電動壓縮機(jī)是利用直流電制冷的裝置，為整車提供冷氣的動力。電動汽車部分裝置介紹制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器等元件組成。制冷方式采用蒸氣壓縮式，利用制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收的熱量來實(shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度的降低。傳統(tǒng)汽車的壓縮機(jī)主要依靠發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速帶動工作，而新能源汽車的壓縮機(jī)另辟蹊徑采用了電力驅(qū)動。失去了發(fā)動機(jī)這一大助力，取暖系統(tǒng)也發(fā)生了改變，傳統(tǒng)汽車多采用冷卻液加熱式，將發(fā)動機(jī)出水口的冷卻液通入暖風(fēng)水箱，用鼓風(fēng)機(jī)將水箱周圍的熱空氣吹入車內(nèi)。而新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)采用了PTC電加熱裝置提供熱源。11.手動維修開關(guān)動力電池包在模組中間安裝了手動維修開關(guān)（MSD），其是電動車在裝配、維修等作業(yè)中，最基本、最有效的保護(hù)手段。當(dāng)MSD不插入時(shí)，電池內(nèi)無法形成回路，此時(shí)即使繼電器閉合，電池外部回路也不帶電。對于維修開關(guān)，原則為誰操作誰保管；裝配作業(yè)時(shí)應(yīng)在最后一步時(shí)插到電池上；維修作業(yè)時(shí)，拆卸或維修高壓部件前的第一步時(shí)，就拔下維修開關(guān)。新能源汽車制冷、取暖系統(tǒng)及手動維修開關(guān)介紹02混合動力電動汽車的基本結(jié)構(gòu)HEV可以裝備各種不同的蓄電池和超級電容等作為“輔助電源”。只有在混合動力汽車電動機(jī)起動發(fā)動機(jī)或電動機(jī)輔助驅(qū)動的時(shí)候才使用。發(fā)動機(jī)是混合動力電動機(jī)的主要動力源，可以廣泛地采用四沖程內(nèi)燃機(jī)(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動機(jī)等。一般轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒效率比較高，排放也比較潔凈，采用不同的發(fā)動機(jī)就可以組成不同的HEV。發(fā)動機(jī)輔助電源驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動電動機(jī)是HEV的輔助動力源。HEV的驅(qū)動電機(jī)可以是交流感應(yīng)電動機(jī)、永磁電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)、直流電動機(jī)和特種電動機(jī)等。隨著HEV的發(fā)展，直流電動機(jī)已經(jīng)很少采用，多數(shù)采用感應(yīng)電動機(jī)、永磁電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)。采用不同的電動機(jī)可組成不同的混合動力電動汽車?；旌蟿恿﹄妱悠嚨幕窘Y(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)混合動力汽車具有兩種或兩以上的動力源，主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、輔助電源。060102050304保證乘坐舒適性與純電動車比，多了內(nèi)燃機(jī)提供動力，因此電池較少，降低了整車質(zhì)量，為提高動力性做貢獻(xiàn)。延長電池使用壽命混合動力汽車HEV相較于純電動汽車的優(yōu)點(diǎn)在混合動力電動汽車上采用高度實(shí)時(shí)和動態(tài)的優(yōu)化控制策略，優(yōu)化控制的結(jié)果盡量使動力系統(tǒng)各部件工作在最佳狀態(tài)和最高效率區(qū)域，大大限制了內(nèi)燃機(jī)在惡劣工況下的高燃油消耗率和大量的尾氣排放，大大提高了混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。在排放限制嚴(yán)格的地區(qū)，還可關(guān)閉輔助動力，以純電動方式工作，成為零排放汽車。由于混合動力汽車的電池組在使用過程中是淺充淺放，所以可以延長電池的使用壽命。打破續(xù)駛里程限制由于采用輔助動力驅(qū)動，打破了純電動汽車?yán)m(xù)駛里程的限制，其長途行駛能力可與傳統(tǒng)汽車相媲美?？照{(diào)系統(tǒng)等附件由內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動，有充分的能源供應(yīng)，保證了汽車的乘坐舒適性。在控制策略的作用下，輔助動力可以向儲能裝置(一般為電池組)提供能量，從而保證混合動力電動汽車無需停車充電，因此可利用現(xiàn)有加油站，不需要進(jìn)行專門充電設(shè)施的建設(shè)。無需停車充電降低整車質(zhì)量提高燃油經(jīng)濟(jì)性未來車輛能源使用的優(yōu)點(diǎn)未來的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)電池科技及成本更進(jìn)步時(shí)，不需要起動內(nèi)燃機(jī)就可以提供上下班距離所需的所有能量，屆時(shí)可以讓車輛在上下班時(shí)處于純電動模式(夜間回車庫充電)，假日游玩等長途使用才會開啟內(nèi)燃機(jī)，車輛甚至可以在電力尖峰時(shí)間提供電力給辦公室(或住家)；若能普及，深夜充電需求會讓電力系統(tǒng)負(fù)荷更平均，不但電力業(yè)者獲利，也會增加電廠效率及降低污染，而電力也可以使用再生能源提供。串聯(lián)式混合動力電動汽車組成與工作原理1.串聯(lián)式混合動力電動汽車的組成串聯(lián)式混合動力電動汽車由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、整流器、蓄電池組(或其他類型的動力電池)、牽引電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置等組成,如圖2-12所示。如果蓄電池組可外插電網(wǎng)充電，則屬于插電式串聯(lián)混合動力電動汽車。發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)之間是機(jī)械連接,牽引電動機(jī)與機(jī)械傳動裝置(主減速器、差速器等)之間也是機(jī)械連接,燃油箱與發(fā)動機(jī)之間是管路連接，其余部分是電纜連接。發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組有時(shí)稱為輔助動力單元(AuxiliaryPowerUnit，簡稱APU)。其主要功能是將發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化的電能或用于蓄電池充電，或經(jīng)牽引電動機(jī)和機(jī)械傳動裝置驅(qū)動車輛行駛。圖2-12中帶箭頭的實(shí)線和虛線表達(dá)了車輛在行駛過程中能量的流動情況。從燃油箱、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、整流器流出的能量是單向的，可以經(jīng)電動機(jī)控制器、牽引電動機(jī)直到機(jī)械傳動裝置，提供車輛行駛所需要的能量，也可以經(jīng)DC/DC變換器到達(dá)蓄電池組，提供維持蓄電池組SOC的能量。從蓄電池組、DC/DC變換器、電動機(jī)控制器、牽引電動機(jī)直到機(jī)械傳動裝置，能量流動可以是雙向的。根據(jù)路況及控制策略，牽引電動機(jī)被控制為電動機(jī)或發(fā)電機(jī)，在驅(qū)動時(shí)，作為電動機(jī)使用，提供整車行駛所需要的動力；在制動減速時(shí)，作為發(fā)電機(jī)使用，將整車動能的一部分轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)DC/DC變換器給蓄電池組充電，這樣，就實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動。串聯(lián)式混合動力電汽車的工作模式串聯(lián)式混合動力電動汽車根據(jù)行駛負(fù)荷的不同，存在以下幾種工作模式：純粹的電驅(qū)動模式（發(fā)動機(jī)關(guān)閉，車輛僅由蓄電池組供電、驅(qū)動）；純粹的發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式（車輛驅(qū)動功率僅源于發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組，而蓄電池組既不供電也不從傳動系統(tǒng)中獲取任何能量）；混合驅(qū)動模式（驅(qū)動功率由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組和蓄電池組共同提供）；發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式（發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組充電）；再生制動模式（發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組關(guān)閉，而牽引電動機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電）；蓄電池停車充電模式（牽引電動機(jī)不接收功率，車輛停駛，發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組僅向蓄電池組充電）；蓄電池混合充電模式（發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)下的牽引電動機(jī)兩者都向蓄電池組充電）串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式與運(yùn)行工況串聯(lián)式混合動力電動汽車的運(yùn)行工況原理在以低負(fù)荷行駛時(shí)，串聯(lián)式混合動力電動汽車可采用純粹的電驅(qū)動模式或純粹的發(fā)動驅(qū)動模式。純粹的電驅(qū)動模式主要用于對排放要求較高的市區(qū)道路環(huán)境。在以高負(fù)荷行駛(如超車或滿載爬坡時(shí))，串聯(lián)式混合動力電動汽車則采用混合驅(qū)動模式，電能來自于發(fā)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和蓄電池組。在正常行駛時(shí)，串聯(lián)式混合動力電動汽車一般采用發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式運(yùn)行。此時(shí)，發(fā)動機(jī)可以始終工作在效率較高、排放較低的單一工況，并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在電動機(jī)控制器的調(diào)節(jié)下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能主要用于電動機(jī)，再通過機(jī)械傳動裝置驅(qū)動汽車行駛。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能有多余時(shí)，可以同時(shí)向蓄電池組充電。結(jié)合汽車的運(yùn)行工況，對工作模式和能量流動的具體分析如下：01020403起動/正常行駛/加速運(yùn)行工況發(fā)動機(jī)通過發(fā)電機(jī)和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動電動機(jī)，再通過機(jī)械傳動裝置驅(qū)動車輪。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-13所示。發(fā)動機(jī)輸出的功率大于車輛所需的功率，多余的能量通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，直到SOC達(dá)到預(yù)定的限值。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-14所示。電動機(jī)把驅(qū)動輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，并通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-15所示。低負(fù)荷工況車輛不同運(yùn)行工況的能量流動停車時(shí)，發(fā)動機(jī)可通過發(fā)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-16所示。減速/制動工況停車充電工況并聯(lián)式混合動力電動汽車的組成與工作原理1.并聯(lián)式混合動力電動汽車的組成并聯(lián)式混合動力電動汽車由發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、電動機(jī)控制器、蓄電池組(或其他類型的動力電池)、動力合成器、機(jī)械傳動裝置等組成，如圖2-17所示。如果蓄電池組可外插電網(wǎng)充電，則屬于插電式并聯(lián)混合動力電動汽車。發(fā)動機(jī)與電動機(jī)的輸出軸分別與動力合成器輸入端進(jìn)行機(jī)械連接，輸出動力通過動力合成器輸出軸傳遞到機(jī)械傳動裝置（變速器、主減速器、差速器等)，驅(qū)動車輛行駛。燃油箱與發(fā)動機(jī)之間是管路連接，電動機(jī)與電動機(jī)控制器、電動機(jī)控制器與蓄電池組之間均是電纜連接。并聯(lián)式混合動力電動汽車與串聯(lián)式混合動力電動汽車的最大區(qū)別在于發(fā)動機(jī)與機(jī)械傳動裝置存在機(jī)械連接，直接參與車輛的驅(qū)動。圖2-17中帶箭頭的實(shí)線和虛線表達(dá)了車輛在行駛過是中能量的流動，與串聯(lián)式混合動力汽車情況類似。6413257車輛的驅(qū)動功率僅源于發(fā)動機(jī)，而蓄電池組既不供電也不從傳動系統(tǒng)中獲取任何能量。此時(shí)，電動機(jī)關(guān)閉純粹的電驅(qū)動模式驅(qū)動功率由發(fā)動機(jī)和蓄電池組共同提供，并通過動力合成器合成，向機(jī)械傳動裝置提供動力再生制動模式混合驅(qū)動模式并聯(lián)式混合動力電動汽車根據(jù)行駛負(fù)荷的不同，存在以下幾種工作模式發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式車輛停駛，發(fā)動機(jī)通過動力合成器帶動電機(jī)發(fā)電，向蓄電池組充電。此時(shí)，機(jī)械傳動裝置應(yīng)備有空檔或在動力合成器與機(jī)械傳動裝置之間裝有離合器發(fā)動機(jī)關(guān)閉，離合器分離，電動機(jī)通過動力合成器提供動力，驅(qū)動汽車行駛純粹的發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式發(fā)動機(jī)除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組提供充電功率。此時(shí)，發(fā)動機(jī)的功率由動力合成器分成兩路，一路用于驅(qū)動汽車，另一路用于帶動運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)發(fā)電發(fā)動機(jī)關(guān)閉，而牽引電動機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電停車充電模式并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式概述并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式與運(yùn)行工況并聯(lián)式混合動力電動汽車的運(yùn)行模式與工況分析在以低負(fù)荷行駛時(shí)，并聯(lián)式混合動力電動汽車可采用純粹的電驅(qū)動模式或純粹的發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式。純粹的電驅(qū)動模式主要用于對排放要求較高的市區(qū)道路環(huán)境。在以高負(fù)荷行駛時(shí)(如超車或滿載爬坡時(shí))，并聯(lián)式混合動力電動汽車則采用混合驅(qū)動模式。在正常行駛時(shí)，并聯(lián)式混合動力電動汽車一般采用發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式運(yùn)行。此時(shí)，發(fā)動機(jī)的工作效率與工作區(qū)間隨著負(fù)荷的變化而不斷變化。當(dāng)發(fā)動機(jī)輸出的功率有多余時(shí)，可以同時(shí)向蓄電池組充電。（2）并聯(lián)式混合動力電動汽車的運(yùn)行工況分析結(jié)合汽車的運(yùn)行工況，對工作模式和能量流動的具體分析如下:01020403車輛不同運(yùn)行工況及能量流動起動/加速工況當(dāng)車輛起動或節(jié)氣門全開加速時(shí)，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)同時(shí)工作，共同分擔(dān)驅(qū)動車輛所需的動力，如發(fā)動機(jī)和電動機(jī)分別承擔(dān)總功率的80%和20%。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-18所示。當(dāng)車輛正常行駛時(shí)，電動機(jī)關(guān)閉，僅由發(fā)動機(jī)工作，提供車輛行駛所需的動力。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-19所示。當(dāng)車輛減速行駛或制動時(shí)，電動機(jī)工作于發(fā)電機(jī)模式進(jìn)行再生制動，通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-20所示。正常行駛工況當(dāng)車輛輕載時(shí)，發(fā)動機(jī)輸出功率驅(qū)動車輛行駛，同時(shí)發(fā)動機(jī)輸出的多余功率驅(qū)動以發(fā)電狀態(tài)工作的電動機(jī)發(fā)電而向蓄電池充電。運(yùn)行工況下的能量流動如圖2-21所示。減速/制動工況行駛中給蓄電池充電工況動力合成器作用其作用主要有兩個，分別對應(yīng)于不同的控制策略或工作模式：1）將發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的兩條動力傳遞路線合成為一條動力傳遞路線，最后驅(qū)動汽車行駛。2）將發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩分解為兩條路線，一條路線用于驅(qū)動車輛行駛，另一條路線用于向蓄電池組充電。動力合成器有時(shí)也稱為動力分配器動力合成器定義并聯(lián)式混合動力電動汽車的動力合成器并聯(lián)式混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置分析根據(jù)內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)動力合成的方式及有無離合器等情況，并聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)存在較大差別。當(dāng)動力合成器單獨(dú)采用轉(zhuǎn)矩耦合時(shí)，并聯(lián)式混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)可采用兩軸式、單軸式和分離軸式三種布置形式。當(dāng)動力合成器單獨(dú)采用速度耦合或同時(shí)采用轉(zhuǎn)矩耦合與速度耦合時(shí)，并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)主要采用兩軸式布置形式。發(fā)動機(jī)和電動機(jī)通過動力合成器的兩輸入軸進(jìn)行動力合成，再經(jīng)過機(jī)械傳動裝置驅(qū)動汽車行駛。圖2-27所示為典型的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。變速器與動力裝置的布置形式多樣，使得驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也多樣化，主要有以下兩種結(jié)構(gòu)變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之前的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)兩軸式結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩耦合的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)圖2-22所示的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用了兩個變速器。變速器1位于發(fā)動機(jī)和轉(zhuǎn)矩耦合器之間，變速器2位于電動機(jī)和轉(zhuǎn)矩耦合器之間。兩個變速器可以是單檔或多檔。多檔變速器能形成多種牽引力轉(zhuǎn)速特性曲線。兩個多檔變速器為發(fā)動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行于各自的最佳區(qū)域提供了更多的可能性，使該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的性能和整體效率可超過其他類型的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。但兩個多檔變速器將使混合動力驅(qū)動系統(tǒng)復(fù)雜化，且兩個變速器換檔復(fù)雜。為此，常見的布置形式是變速器1為多檔，變速器2為單檔，或者變速器1與變速器2均為單檔。變速器1為單檔而變速器2為多檔的布置形式是不合適的，因?yàn)檫@種布置方案不能充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的優(yōu)勢②變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。圖3-33所示的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)只有一個變速器，位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后，能以相同速比提高發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩者的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩耦合器傳動比和的合理選擇，將使電動機(jī)和發(fā)動機(jī)能工作在各自的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)且最大限度地發(fā)揮兩者的動力優(yōu)勢。這種布置形式適用于采用小型發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的情況。多檔變速器的作用是增大低速時(shí)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的牽引力。變速器位于轉(zhuǎn)矩耦合器之后的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)單軸式結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)2）單軸式結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。對于轉(zhuǎn)矩耦合的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其簡單且緊湊的構(gòu)造是單軸式結(jié)構(gòu)，其中電動機(jī)轉(zhuǎn)子起著轉(zhuǎn)矩耦合裝置的作用。圖2-24所示為變速器位于電動機(jī)之后的單軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。圖2-25所示為變速器位于電動機(jī)之前的單軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。在變速器位于電動機(jī)之后的結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)傳遞到驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速均由變速器調(diào)節(jié)。此時(shí)，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)必須有相同的轉(zhuǎn)速范圍。這一結(jié)構(gòu)常用于小型電動機(jī)的情況，屬于輕度混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。其中，電動機(jī)起著起動機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)動機(jī)的輔助動力和再生制動的多重集成作用。在變速器位于電動機(jī)之前的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩直接傳遞給主減速器時(shí)，變速器僅能調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。這一結(jié)構(gòu)可用于有大范圍恒功率區(qū)的大型電動機(jī)的混合驅(qū)動系統(tǒng)。變速器僅用于改變發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)，以改進(jìn)車輛性能和發(fā)動機(jī)的運(yùn)行效率。應(yīng)該注意，當(dāng)車輛停止并且電動機(jī)剛性地連接到驅(qū)動輪時(shí)，發(fā)動機(jī)不能帶動電動機(jī)使其作為發(fā)電機(jī)而向蓄電池組充電。3）分離軸式結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。另一種并聯(lián)式混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)是分離軸式結(jié)構(gòu)。其中，一個軸由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，另一個軸則由電動機(jī)驅(qū)動，牽引力通過前后驅(qū)動輪在路面上合成，如圖2-26所示。分離軸式結(jié)構(gòu)可以保持原始發(fā)動機(jī)和傳動裝置不變，只是在另一軸上加裝一套電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，成為四輪驅(qū)動形式。但這種結(jié)構(gòu)勢必占據(jù)原有車輛的大量空間，使裝載乘客和行李的有效空間減小。分離軸式結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)速度耦合的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)圖2-27所示為速度耦合的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)通過離合器和變速器與行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪連接。其中，變速器用來調(diào)整發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，以滿足動力匹配的要求。電動機(jī)通過一對齒輪與齒圈連接，制動器1和制動器2將太陽輪和齒圈與靜止的車架鎖定。其工作原理如下：34125純粹的電驅(qū)動模式發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式車輛的五種驅(qū)動模式當(dāng)制動器2將齒圈鎖定在車架上而制動器1被釋放時(shí)，發(fā)動機(jī)通過太陽輪和齒圈單獨(dú)向驅(qū)動輪提供動力。此時(shí)，通過一對齒輪與齒圈相連的電動機(jī)不工作。發(fā)動機(jī)的離合器和制動器1、制動器2的狀態(tài)同于混合驅(qū)動模式時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，發(fā)動機(jī)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速分解，將其功率分離為兩部分，一部分用于驅(qū)動，一部分用于帶動電動機(jī)發(fā)電，向蓄電池充電?；旌向?qū)動模式制動器1和制動器2的狀態(tài)同于純粹的電驅(qū)動模式時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，發(fā)動機(jī)也關(guān)閉，電動機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，按再生制動模式予以控制，實(shí)現(xiàn)能量回收。當(dāng)制動器1將太陽輪鎖定在車架上而制動器2被釋放時(shí)，電動機(jī)通過齒圈和行星架向驅(qū)動輪提供動力。此時(shí)，與太陽輪相連的發(fā)動機(jī)關(guān)閉。當(dāng)制動器1和制器2被釋放時(shí)，太陽輪和齒圈可以旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)都向驅(qū)動輪供給正向轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，由行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架提供的輸出轉(zhuǎn)速是太陽輪與齒圈轉(zhuǎn)速的加權(quán)和；行星架輸出的轉(zhuǎn)矩正比于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)轉(zhuǎn)矩。純粹的發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式再生制動模式圖2-28所示為同時(shí)采用轉(zhuǎn)矩耦合與速度耦合的兩軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。當(dāng)選擇轉(zhuǎn)矩耦合運(yùn)行模式時(shí)，制動器2將行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈鎖定在車架上，同時(shí)離合器1和離合器3接合，而離合器2脫開。此時(shí)，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的動力經(jīng)耦合齒輪、離合器3直到太陽輪軸，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩合成。在這樣的情況下，行星齒輪機(jī)構(gòu)僅起減速器的作用，為典型的轉(zhuǎn)矩耦合的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。當(dāng)選擇轉(zhuǎn)速耦合運(yùn)行模式時(shí)，離合器1和離合器2接合，而離合器3分離，同時(shí)，制動器1和制動器2釋放。此時(shí)，連接到驅(qū)動車輪的行星架的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速的組合，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、電動機(jī)轉(zhuǎn)矩以及作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩保持為固定不變的關(guān)系。動力合成器轉(zhuǎn)矩耦合或轉(zhuǎn)速耦合的選擇，使得動力裝置將有更多的可供選擇的運(yùn)行模式和運(yùn)行區(qū)域，以便優(yōu)化其性能。例如在低車速時(shí)，轉(zhuǎn)矩耦合模式適合于高加速性能和爬坡能力的需求；在高車速時(shí)，則應(yīng)采用轉(zhuǎn)速耦合模式，以保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速處于其最佳運(yùn)行區(qū)。既有轉(zhuǎn)矩耦合又有速度耦合的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)1.混聯(lián)式混合動力電動汽車的組成混聯(lián)式混合動力電動汽車是在串聯(lián)式混合和并聯(lián)式混合的基礎(chǔ)上綜合而成的一種混合動力形式。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-29所示。在混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中，動力合成器一般也稱為動力分配器或功率分配器。發(fā)動機(jī)輸出的功率一部分通過動力合成器分配給傳動裝置，驅(qū)動汽車行駛，另一部分功率則分配給發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)輸出的電能輸送給電動機(jī)或蓄電池組。電動機(jī)從蓄電池組或發(fā)電機(jī)獲取電能，產(chǎn)生驅(qū)動力，通過動力合成器傳遞給驅(qū)動橋?；炻?lián)式混合動力電動汽車組成與工作原理混聯(lián)式混合動力電動汽車的動力合成器一般采用行星齒輪機(jī)構(gòu)。如圖2-30所示，行星齒輪機(jī)構(gòu)將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)連接起來，太陽輪與發(fā)電機(jī)相連，齒圈與電動機(jī)及傳動裝置相連，行星架與發(fā)動機(jī)相連。發(fā)動機(jī)的一部分動力通過行星齒輪傳給齒圈，然后通過機(jī)械傳動裝置傳給驅(qū)動車輪，另一部分動力傳給太陽輪經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。電動機(jī)的動力直接通過與齒圈一體的齒輪傳給驅(qū)動裝置?；炻?lián)式混合動力電動汽車動力合成器及行星齒輪機(jī)構(gòu)連接與動力傳遞發(fā)動機(jī)關(guān)閉，而牽引電動機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過消耗車輛的動能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電車輛停駛，發(fā)動機(jī)通過動力合成器帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，向蓄電池組充電發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)關(guān)閉，電動機(jī)通過動力合成器提供動力，驅(qū)動汽車行駛混合驅(qū)動模式純粹的發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式停車充電模式車輛驅(qū)動功率僅源于發(fā)動機(jī)，而蓄電池組既不供電也不從傳動系統(tǒng)中獲取任何能量。此時(shí)，發(fā)電機(jī)、電動機(jī)關(guān)閉混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式概述發(fā)動機(jī)除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組充電。此時(shí)，發(fā)動機(jī)的功率由動力合成器分成兩路，一路用于驅(qū)動汽車，一路用于帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動功率由發(fā)動機(jī)和蓄電池組共同提供，并通過動力合成器合成，向機(jī)械傳動裝置提供動力發(fā)動機(jī)驅(qū)動和蓄電池充電模式再生制動模式純粹的電驅(qū)動模式混聯(lián)式混合動力電動汽車根據(jù)行駛負(fù)荷，存在以下幾種工作模式混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式與運(yùn)行工況混聯(lián)式混合動力電動汽車的工況分析結(jié)合汽車運(yùn)行工況，根據(jù)混聯(lián)式混合動力電動汽車是發(fā)動機(jī)主動型還是電力主動型，其工作模式是有區(qū)別的，具體分析如下：發(fā)動機(jī)主動型混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式01020403起動工況發(fā)動機(jī)關(guān)閉，由蓄電池給電動機(jī)提供電能驅(qū)動車輛。能量流動如圖2-31所示。當(dāng)節(jié)氣門全開，車輛加速行駛時(shí)，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)同時(shí)工作，共同分擔(dān)車輛行駛所需的動力。能量流動如圖2-32所示。電動機(jī)關(guān)閉，發(fā)動機(jī)工作，提供車輛所需動力。能量流動如圖2-33所示。加速工況電機(jī)工作于發(fā)電模式進(jìn)行再生制動，通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。能量流動如圖2-34所示。勻速工況減速/制動工況車輛不同工況的能量供應(yīng)與流動發(fā)動機(jī)一部分動力用于驅(qū)動車輛，另一部分動力由發(fā)電機(jī)經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。能量流動如圖2-35所示。蓄電池充電工況行駛中充電當(dāng)停車時(shí)，發(fā)動機(jī)可通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。能量流動如圖2-36所示。停車充電電力主動型與發(fā)動機(jī)主動型混聯(lián)式混合動力電動汽車工作模式的主要區(qū)別是在勻速工況和加速工況，其他工況下的工作模式是一樣的。在勻速和加速行駛時(shí)，電力主動型混聯(lián)式混合動力電動汽車的發(fā)電機(jī)發(fā)電，提供電動機(jī)所需的電能，其能量流動分別如圖2-37和圖2-38所示。電力主動型混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式插電式混合動力電動汽車(Plug-inHEV)是可從電網(wǎng)充電的混合動力電動汽車，是在三種基本混合動力電動汽車的基礎(chǔ)上派生出來的，可以是串聯(lián)插電式、并聯(lián)插電式和混聯(lián)插電式三種形式。其基本結(jié)構(gòu)與基本型混合動力電動汽車差別不大。插電式混合動力電動汽車的特點(diǎn)插電式混合動力電動汽車的定義和形式插電式混合動力電動汽車相比而言，插電式混合動力電動車有三個突出的特點(diǎn)：1）可以直接由電網(wǎng)充電?；拘突旌蟿恿ζ嚧蠖鄶?shù)通過發(fā)動機(jī)或能量回饋方式為電池充電，需要消耗燃油，產(chǎn)生廢氣，而插電式混合動力電動汽車可以直接由電網(wǎng)充電。2）電力驅(qū)動在插電式混合動力電動車中所占比例較高，對發(fā)動機(jī)的依賴較少，控制策略相對簡單。3）蓄電池容量較大，以保證足夠的純電動里程。插電式混合動力電動車的分類及工作模式根據(jù)純電動里程的大小,也可以將插電式混合動力電動車分為Plug-inHEVO，Plug-inHEV20，Plug-inHEV60等,分別對應(yīng)0km，20km和60km純電動里程。純電動里程越大，則蓄電池和發(fā)電機(jī)的功率越大,發(fā)動機(jī)功率和燃油箱容積則相對越小。根據(jù)蓄電池SOC的變化特點(diǎn)，插電式混合動力電動車的工作模式可分為電量消耗模式、電量保持模式和常規(guī)充電模式三種。分為電量消耗-純電動模式和電量消耗-混合動力模式兩種。純電動模式下，發(fā)動機(jī)關(guān)閉，蓄電池是唯一能量源，SOC逐漸降低，適合起動、低速和低負(fù)荷等工況；混合動力模式下，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)同時(shí)工作，蓄電池提供整車功率需求主要部分，SOC降低，發(fā)動機(jī)補(bǔ)充功率不足部分，直至SOC達(dá)最低限值，適合加速、大負(fù)荷等工況用電網(wǎng)，通過車載充電器給蓄電池組充電在該模式下，插電式混合動力電動車的工作模式與基本型混合動力電動汽車的工作模式類似，發(fā)動機(jī)通過發(fā)電機(jī)給蓄電池充電以維持SOC基本不變電量保持模式常規(guī)充電模式插電式混合動力電動車的工作模式電量消耗模式03燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)原理燃料電池電動汽車與普通燃油汽車相比，其外形和內(nèi)部空間幾乎沒有什么區(qū)別，不同之處在于動力系統(tǒng)。燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的基本組成部分有燃料電池系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、輔助蓄能裝置及驅(qū)動電動機(jī)。直接燃料電池電動汽車：典型的直接燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖2-40所示。燃料電池電動汽車的構(gòu)成在燃料電池反應(yīng)過程中，會產(chǎn)生水和熱量，需通過水循環(huán)系統(tǒng)中的凝縮器加以冷凝并進(jìn)行氣水分離處理，部分水可用于反應(yīng)氣體的加濕。水循環(huán)系統(tǒng)還用于燃料電池的冷卻，使燃料電池保持在正常的工作溫度。氫氣供給系統(tǒng)的功能包括氫的儲存、管理和回收。氣態(tài)氫需高壓儲存，儲氫氣瓶須有較高品質(zhì)，其容量決定一次充氫的行駛里程。轎車一般采用2~4個高壓儲氫氣瓶，大客車上通常采用5~10個高壓儲氫氣瓶來儲存所需的氫氣量。氫氣供給系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)氧氣供給系統(tǒng)氧氣有純氧和空氣兩種供給方式。以純氧供給時(shí)需用氧氣罐；從空氣中獲得氧氣時(shí)，需用壓縮機(jī)提高壓力，確保供氧量，增加燃料電池反應(yīng)速度?？諝夤┙o系統(tǒng)除需體積小、效率高的空氣壓縮機(jī)外，還需配備相應(yīng)的空氣閥、壓力表、流量表及管路，并對空氣進(jìn)行加濕處理，確保空氣有一定濕度。燃料電池系統(tǒng)概述燃料電池系統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)的核心是燃料電池電堆，此外，還配備了氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、水循環(huán)及反應(yīng)物生成處理系統(tǒng)等，用以確保燃料電池電堆正常工作。02011）在燃料電池電動汽車起動時(shí)，由輔助蓄能裝置提供電能，帶動燃料電池起動或帶動車輛起步。2）在燃料電池電動汽車運(yùn)行過程中，當(dāng)燃料電池輸出的電能大于車輛驅(qū)動所需的能量時(shí)，輔助蓄能裝置可用于儲存燃料電池剩余的電能。3）在燃料電池電動汽車加速和爬坡時(shí)，輔助蓄能裝置可協(xié)助供電，以彌補(bǔ)燃料電池輸出功率的不足，使電動機(jī)獲得足夠的電能，產(chǎn)生滿足車輛加速和爬坡所需的電磁轉(zhuǎn)矩。4）向車輛的各種電子設(shè)備、電器提供工作所需的電能。5）在車輛制動時(shí)，將驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，將車輛的動能轉(zhuǎn)換為電能并向輔助蓄能裝置充電，以實(shí)現(xiàn)車輛制動時(shí)的能量回收。配備輔助蓄能裝置的作用混合式燃料電池電動汽車的輔助蓄能裝置混合式燃料電池電動汽車還配備輔助蓄能裝置。輔助蓄能裝置可采用蓄電池、超級電容和飛輪電池中的一種，組成雙電源的混合動力系統(tǒng)，或采用蓄電池+超級電容、蓄電池+飛輪電池的三電源系統(tǒng)。輔助蓄能裝置的組成驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動電動機(jī)用于將電源所提供的電能轉(zhuǎn)換為電磁轉(zhuǎn)矩，并通過傳動裝置驅(qū)動車輛行駛。與純電動汽車和混合動力電動汽車一樣，燃料電池電動汽車用驅(qū)動電動機(jī)也可采用直流有刷電動機(jī)、交流異步電動機(jī)、交流同步電動機(jī)、永磁無刷直流電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)等。不同類型的電動機(jī)具有不同的性能特點(diǎn)。燃料電池電動汽車通常是結(jié)合整車的開發(fā)目標(biāo)，綜合考慮各種電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)以及電動機(jī)的驅(qū)動控制方式及控制器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，選擇適宜的驅(qū)動電動機(jī)。02040301直接燃料電池電動汽車的電子控制系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)控制、DC/DC變換器控制、輔助儲能裝置能量管理、電動機(jī)驅(qū)動控制及整車協(xié)調(diào)控制等控制功能，各控制功能模塊通過總線連接燃料電池系統(tǒng)控制器用來控制燃料電池的燃料供給與循環(huán)系統(tǒng)、氧化劑供給系統(tǒng)、水/熱管理系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，以使燃料電池系統(tǒng)能持續(xù)向外供電系統(tǒng)概述輔助蓄能裝置能量管理系統(tǒng)對蓄電池的充電、放電、存電狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，使輔助蓄能裝置能正常地起作用，實(shí)現(xiàn)車輛在起動、加速、爬坡等工況下的協(xié)助供電，并在車輛運(yùn)行時(shí)儲存燃料電池富余電能，實(shí)現(xiàn)汽車制動時(shí)的能量回饋。通過對蓄電池電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測，還可實(shí)現(xiàn)蓄電池的過充電、過放電控制，進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)的估計(jì)與顯示DC/DC變換器用于改變?nèi)剂想姵氐闹绷麟妷海呻娮涌刂破骺刂?。電子控制器通過調(diào)節(jié)DC/DC變換器的輸出電壓，將燃料電池電堆較低的電壓上升至電動機(jī)所需的電壓。DC/DC變換器可使輸出電壓與蓄電池的電壓相匹配，協(xié)調(diào)燃料電池和蓄電池負(fù)荷，起限制燃料電池最大輸出電流和最大功率的作用，以避免燃料電池因過載而損壞燃料電池系統(tǒng)控制直接燃料電池電動汽車的電子控制系統(tǒng)輔助蓄能裝置能量管理DC/DC變換器控制整車協(xié)調(diào)控制電動機(jī)的類型不同，其控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理也有所不同?？傮w上，電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的主要控制功能有：電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)、電動工作模式控制(設(shè)有制動能量回饋的電動汽車)、電動機(jī)過載保護(hù)控制等。電動汽車的控制與氫源特點(diǎn)電動機(jī)驅(qū)動控制整車協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于設(shè)定的控制策略對各控制功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。一方面，控制器根據(jù)加速踏板傳感器、制動踏板傳感器、檔位開關(guān)送入的電信號判斷駕駛?cè)说鸟{車意圖，并輸出控制信號，通過相關(guān)的控制功能模塊實(shí)現(xiàn)車輛的行駛工況制；另一方面，控制器根據(jù)相關(guān)傳感器和開關(guān)輸入的電信號，獲取車速、電動機(jī)轉(zhuǎn)速、是否制動、蓄電池和燃料電池的電壓和電流等信息，判斷車輛的實(shí)際行駛工況和動力系統(tǒng)的狀況，并按設(shè)定的多電源控制策略輸出相應(yīng)的控制信號，通過相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)能量分配節(jié)控制。此外，整車協(xié)調(diào)控制還包括整車故障自診斷功能。直接以純氫為燃料電池的電動汽車對儲氫裝置的要求較高。但與重整燃料電池電動汽車相比，直接燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，能量效率高，成本低。因此，目前的燃料電池電動汽車大都以純氫為車載氫源。燃料電池電動汽車氫源特點(diǎn)重整燃料電池電動汽車（1）動力系統(tǒng)的構(gòu)成重整燃料電池電動汽車與直接燃料電池電動汽車的主要區(qū)別在于使用汽油、天然氣、甲醇、甲烷、液化石油氣等燃料，在汽車上通過重整器產(chǎn)生氫，再將氫提供給燃料電池電堆。重整燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的基本組成如圖2-42所示。重整燃料電池系統(tǒng)中的氧氣供給及管理系統(tǒng)、反應(yīng)生成的水和熱量處理系統(tǒng)及電力管理系統(tǒng)等與直接燃料電池系統(tǒng)基本相同，只是增加了重整器、加熱器、CO（一氧化碳）轉(zhuǎn)換與凈化器等裝置，用以將汽油、天然氣、甲醇、甲烷、液化石油氣等燃料轉(zhuǎn)換為純氫。04010302烴類車載制氫需要高溫和脫硫，因此，其重整過程比醇類難度大。由于天然氣是氣體燃料，車載儲運(yùn)較為困難，因而很少用作燃料電池電動汽車的燃料。制氫過程差異重整燃料電池電動汽車采用的燃料不同，其制氫過程(重整技術(shù))也會有所不同。醇類燃料(甲醇、乙醇、二甲醚等)的車載制氫過程大體相同，均需經(jīng)重整、變換、一氧化碳脫除等幾個步驟。以甲醇為燃料的車載制氫過程如圖2-43所示。車載烴類制氫過程烴類制氫特點(diǎn)烴類燃料(汽油、柴油及天然氣等)制氫通常包括氧化重整、高溫變換、脫硫、低溫變換、凈化及燃燒等過程。以汽油為燃料的車載制氫過程如圖2-44所示。車載醇類制氫過程重整燃料電池氫氣產(chǎn)生的過程燃料電池系統(tǒng)起動時(shí)間較長，動態(tài)響應(yīng)較慢。對于配備輔助蓄能裝置的重整燃料電池電動汽車，輔助蓄能裝置可解決這一問題缺點(diǎn)2當(dāng)制取的氫氣純度不高時(shí)，可能會使催化劑中毒并產(chǎn)生一些污染由于上述不足，在現(xiàn)已推出的燃料電池電動汽車中，采用重整技術(shù)的相對較少現(xiàn)狀缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)使用車載重整器制氫的燃料電池電動汽車，燃料存儲方便，只需要普通的容器，不需要加壓或冷藏重整裝置不僅需要復(fù)雜的控制過程，而且其體積和質(zhì)量會減少車輛可利用的空間，增加更多的能量消耗缺點(diǎn)3重整燃料電池電動汽車的優(yōu)缺點(diǎn)1.燃料電池電動汽車的儲氫方式目前的燃料電池電動汽車大都以純氫為燃料，為使燃料電池電動汽車能達(dá)到所需的續(xù)駛里程，在車上就需要有一定儲量的氫。車載儲氫主要有壓縮氫氣、液態(tài)氫和金屬儲氫三種形式。燃料電池電動汽車的工作方式（1）壓縮氫氣形式氫氣的密度小，需要通過壓縮來增加其儲存量。壓縮氫氣的壓力一般在20~30MPa或更高，因而要求儲氫氣瓶能承受高壓，且質(zhì)量輕、使用壽命長。高壓儲氫氣瓶的材料用鋁或石墨材料，通常制成環(huán)形壓力容器。這有助于提高容積效率，滿足續(xù)駛里程的要求，而且便于在車上安裝。不同類型的燃料電池電動汽車，高壓儲氫氣瓶的布置形式也有所不同。燃料電池電動轎車的高壓儲氫氣瓶通常安裝在后座椅下或行李艙下，而大客車的儲氫氣瓶通常安裝在車輛的頂部或裙部。壓縮氫氣形式介紹相對于氣態(tài)氫，液態(tài)氫具有較高的能量密度，可