《電動汽車的結構原理及其原理》畢業(yè)論文

1、<p>　　電動汽車的結構原理及其原理</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車帶來的環(huán)境污染，能源短缺，資源枯竭和安全等方面的問題越來越突出。為了經濟的可持續(xù)發(fā)展，保護人類的居住的環(huán)境和緩解能源供給。電動汽車應運而生，電動汽車具有良好的環(huán)保性能和有多種能源為動力的顯著特點，既可以保護環(huán)境，又可以緩解能

2、源的短缺并能調整能源的結構，保障能源的安全。本文主要簡紹了電動汽車的發(fā)展和優(yōu)缺點，結構與管理，能量存儲與管理，電機的形式與驅動，典型電動汽車的分析和電動汽車所面臨的問題。</p><p>　　關鍵詞： 關鍵詞一　關鍵詞二（宋體，小四）</p><p>　　Abstract: The caption ..............</p><p>　　Key word

3、s:</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點3</p><p>　　1.1 發(fā)展電動汽車的意義3</p><p>　　1.1.1 電動汽車的歷史及現狀3</p><p>　　1.1.2 電動汽車的優(yōu)勢3</p>

4、<p>　　1. 2 電動汽車的主要問題………………………………………………………………………10</p><p>　　2 電動汽車的主要結構形式及其工作原理4</p><p>　　2.1 電動汽車的主要結構形式4</p><p>　　2.2 電動汽車的工作原理</p><p>　　3 電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng)&

5、lt;/p><p>　　3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置</p><p>　　3.1.1 電池的分類</p><p>　　3.1.2 普通鉛酸蓄電池</p><p>　　3.1.3 動力鋰離子電池</p><p>　　3. 2 能量管理與供給系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 電動汽車的能源管

6、理系統(tǒng)</p><p>　　3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p><p>　　4 電動汽車的電機及驅動系統(tǒng) </p><p>　　4. 1 電動機的分類及原理</p><p>　　4.1.1 直流電動機</p><p>　　4.1.2 三相異步電動機</p><p>　　4.2.3 永磁

7、電動機</p><p>　　4.2.4 開關磁阻電動機</p><p>　　5 電動汽車性能參數分析</p><p>　　6 電動汽車所面臨的主要問題及其未來發(fā)展</p><p><b>　　結 束 語5</b></p><p><b>　　謝 辭6</b></p&

8、gt;<p><b>　　文 獻7</b></p><p>　　1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點</p><p>　　汽車自誕生不過100年的時間，其發(fā)展速度極快，且與人們生活的聯系越來越緊密。汽車不再是一個簡單的代步和運輸工具，已成為許多人的生活必須品和文化生活的一部風，甚至成為了一些人的流動辦公室。汽車的普及程度和技術已成為一個國家或地區(qū)

9、現代化的標志。(內容用小四號宋體，論文字間距設置為：標準。行間距設置為：固定值 20磅)</p><p>　　1.1 發(fā)展電動汽車的意義（小三號粗黑體，左對齊，單倍行距）</p><p>　　汽車已是當今社會中不可缺少的一部分?？墒瞧鋷淼膯栴}也是尤為嚴重的。最為嚴重的是環(huán)境和能源的問題。發(fā)展電動汽車的意義在于解決現如今的能源與環(huán)境問題。電動汽車一直是伴隨著爭議的發(fā)展的，盡管目前電動汽車配

10、套體系不完善，但發(fā)展電動汽車對中國是很有意義的，技術的不斷攻克與國家的政策扶持為電動汽車的地址在不斷的鋪路，預示著其在未來將有不凡的意義。</p><p>　　電動汽車對中國的意義</p><p>　　現階段的中國已經面臨著石油短缺的嚴峻挑戰(zhàn)，急需研究開發(fā)新能源來應對能源安全。電動汽車戰(zhàn)略已經成為我國新興戰(zhàn)略產業(yè)發(fā)展的決策。</p><p>　　隨著清潔能源的發(fā)展，

11、煤電比例逐年減少，可以有效解決電動汽車間接碳排放的問題。當前，我國煤電約占發(fā)電總量80%。據研究，當煤電比例占87%時，電動汽車和傳統(tǒng)汽油車的碳排放已經達到平衡點；當煤電比例降至65%時，和傳統(tǒng)汽車相比，電動車會實現30%的碳減排。</p><p>　　發(fā)展電動汽車的合理路徑</p><p>　　以小型車為突破口是發(fā)展電動汽車的合理路徑，因為它是技術可支撐、政府貼得起、百姓買得起、市場需求

12、大的現實選擇。</p><p>　　政府的引導和支持是關鍵</p><p>　　推進小型電動汽車產業(yè)化，政府須采用財稅政策加以扶持和引導。政府的引導和支持是小型電動汽車產業(yè)化成敗的關鍵，應在以下幾方面著力。</p><p>　　第一，明確發(fā)展重點，堅持標準和基礎設施先行。政府要抓緊電動汽車發(fā)展規(guī)劃，把發(fā)展小型電動車放在優(yōu)先位置，作為汽車產業(yè)轉型的重點予以支持；要采取

13、有力措施，合理布局和分工，加快產業(yè)鏈形成，扭轉當前電動車發(fā)展的無序狀態(tài)，防止出現一哄而上，一哄而下的局面；防止以發(fā)展電動汽車之名進行傳統(tǒng)汽車生產的重復建設；要抓緊具有電動汽車特色的電動車標準和充電設施標準的制定，加快充電基礎設施建設，為小型電動車進入市場創(chuàng)造條件。</p><p>　　第二，推行綠色補貼和稅費制度，大力推動小型電動汽車發(fā)展。我國普遍存在“住大房、乘大車、吃大餐”的消費觀念，有悖于建立節(jié)約型社會的目

14、標。許多發(fā)達國家并非如此，小型車在歐洲和日本非常普遍，日本1升排量以下的微型車占轎車保有量的40%以上，2008年新車銷量排行前十強中的六款為微型車。我國應借鑒日本的小四輪車法，出臺支持小型電動車發(fā)展的政策，增加對小型電動汽車補貼和免稅優(yōu)惠，并通過提高大、中型燃油車相關稅費，平衡稅收。各級政府應將小型電動汽車列入政府采購清單，帶頭使用，發(fā)揮表率和導向作用。</p><p>　　第三，加強科技投入，力求重大技術突破

15、。戰(zhàn)略性新興產業(yè)的關鍵技術很難通過引進獲得，須大力推動自主創(chuàng)新。“十一五”期間我國在新能源汽車的研發(fā)投入還不到發(fā)達國家政府或大公司一年的投入。我國應大幅度增加投入，加強動力電池的基礎科學和競爭前技術的研發(fā)，尋求原始創(chuàng)新的突破。引導建立產學研聯盟，分工協(xié)作，統(tǒng)一部署，加快電動汽車產業(yè)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)。采取實際措施，加快電動汽車和充電設施的標準研究，堅持標準優(yōu)先，防止浪費，保障安全。</p><p>　　環(huán)保是世人

16、不斷追求的境界，電動汽車將為環(huán)保，低碳領域帶來了一股新鮮空氣，我們無法肯定的說電動汽車將成為環(huán)保主力軍，但我們期待其為我們帶來不一樣的精彩。(內容用小四號宋體，論文字間距設置為：標準。行間距設置為：固定值 20磅)</p><p>　　1.1.1 電動汽車的歷史及現狀（四號粗黑體，左對齊，單倍行距）</p><p>　　說了這么多我們先不談電動汽車的歷史。到底什么是電動汽車？電動汽車是針對

17、內燃機車輛提出來的概念。謂之“電動”，是因為它的能源是蓄電池而不是汽油（或柴油）等石油產品。純電動汽車是指以車載電源為動力，用電 機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電電池，或燃料電池為動力源。電動汽車無需再用內燃機，因此，電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，蓄電池相當于原來的油箱，由于電能是二次能源，可以來源于風能、水能、熱能、太陽能等多種方式。</p><p>　　現在的

18、電動汽車有三種形式：純電動汽車（Pure EV）、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle：HEV）和燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle：FCV）。</p><p>　　電動汽車的歷史要比內燃發(fā)動機汽車歷史遙遠，1885年，世界上第一輛汽油機汽車由德國人卡爾本茨研制成功，并與1886年1月26日獲得專利，后人為了紀念這位汽車之父，將1886年1月26日定為世界第一輛汽車誕生日

19、。而電動汽車的歷史同樣可以追溯到19世紀，并且早于內燃機汽車的發(fā)明時間，最早開發(fā)電動汽車的人是法國和英國人。1881年法國工程師古斯塔夫—特魯夫發(fā)明了第一輛電動汽車——鉛酸蓄電池動力三輪車，可惜沒有留下照片。接下來由英國人阿頓和培里與1882年發(fā)明的電動三輪汽車。電動汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速的發(fā)展。1890年美國第一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速23km/h。在此之后的十多年里，電動汽車在美國飛速發(fā)展

20、，到1912年保有量已達到33384輛。雖然電動汽車的動力和續(xù)駛里程很差，但對于當時美國的道路和市區(qū)，對于當時續(xù)駛里程30英里并不認為是一個嚴重的缺陷。英法兩國就不一樣了，由于歐洲歷史悠久，文化古老，在主要城市之間當時已有公路相連，無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國和法國，汽油動力車成為主要對象。</p><p>　　到20世紀初，美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的38%，其比例僅此與占汽車保有量4

21、0%的蒸汽機汽車。到了1915年，美國電動汽車的年產量達5000輛。后來由于起動機的發(fā)明促進了汽油機的發(fā)展和美國州際公路的發(fā)展，使電動汽車不能適應長距離行駛的缺點更為突出，因而電動汽車走向衰落，在1935年到1960年的25年里，電動汽車幾乎處于停產狀態(tài)，并逐步退出使用。</p><p>　　20世紀60年代，隨著汽車保有量的增加，汽車的排氣污染使美國等發(fā)達國家相繼出現光化學煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命

22、安全受到了嚴重的威脅。因而，首先在受到汽車污染的威脅的汽車工業(yè)發(fā)達國家又重新開始電動汽車的開發(fā)。如日本在1976年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展了電動汽車的研究和開發(fā)工作。但是，由于電動汽車技術一直沒有重大突破，到20世紀80年代電動汽車的研究，開發(fā)和應用仍然處于停滯不前的狀態(tài)。1991年美國三大汽車公司簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車用先進電池，成立了美國先進電池聯合體USABC（United States Advanced Battery

23、Consortiun）,同年7月美國電力研究院EPRI(Electric Power Research Institute)參加了美國先進電池聯合體，10月布什總統(tǒng)批準了2.26億美元撥款資助此研究項目。1990年通用汽車公司在洛杉磯展出“沖擊(Impact)”牌電動轎車。從此世界性的電動汽車研發(fā)熱潮拉開了序幕。直到今天幾乎所有的汽車廠家都在致力于電動汽車的研發(fā)。不論純電動汽車，混合動力電動汽車還是燃料電池電動汽車。 （內容用小四號宋&

24、lt;/p><p>　?。?） XXXXX（小四號宋體，固定值 20磅）</p><p>　?。?） XXXXX（小四號宋體，固定值 20磅）</p><p>　　1.1.2 電動汽車的優(yōu)勢（四號粗黑體，左對齊，單倍行距）</p><p>　　電動汽車包括蓄電池車，燃料電池車和混合動力電動汽車三類。由傳統(tǒng)的汽車動力（內燃機等）和電力組成的混合動力

25、電動汽車由于裝備了內燃機等傳統(tǒng)的汽車動力，因此，此類混合動力車僅在以電力運行時具備蓄電池汽車和燃料電池的一些優(yōu)勢。</p><p>　　1.良好的環(huán)境保護效果</p><p>　　燃料電池電動汽車通常以富氫氣體為燃料，這樣燃燒產物CO2的排放量大大減少，這對緩解地球的溫室效應是十分重要的。由于其沒有大量的含硫含氮，所以在排放過程，幾乎不排放氮，硫氧化物，減輕了對大氣的污染。蓄電池車以電力為

26、動力，混合以電為動力，混合動力電動汽車在城市運行時也可以僅使用儲存的電力。因此可以說，電動汽車是零排放汽車。</p><p><b>　　2．噪聲低</b></p><p>　　燃料電池按電化學原理工作，運動部件很少，無內燃機的燃燒噪聲和進氣門，排氣門，活塞與曲軸等運動部件的機械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中最大的噪聲源是空氣壓縮機（僅采用壓力供氣的燃料電池）。在沒有采取隔聲措

27、施的燃料電池概念車中，空氣壓縮機在汽車運行中產生的噪聲也相當大。總的來看燃料電池的噪聲明顯低于內燃機汽車。實驗表明，4.5MW和11MW的大功率磷酸燃料電池電站的噪聲水平已經達到不高于55dB的水平。蓄電池汽車和混合動力電動汽車僅使用儲存的電力在城市運行時也具備類似特點。因此可以說，電動汽車工作是產生的噪聲低，較傳統(tǒng)汽車安靜。</p><p><b>　　3.熱效率高</b></p&g

28、t;<p>　　燃料電池按電化學原理等直接將化學能轉為電能。它不通過熱力過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制。在理論上它的熱電轉化效率可達85%~90%。但實際上，電池在工作時由于各種限制，目前各類電池實際的能量轉化效率均在40%~60%的范圍內。若實現熱電聯供，燃料的總利用率可高達80%以上。汽油機和蓄電池汽車的熱效率相當，蓄電池汽車的效率最低在電動汽車里，其主要原因之一是有化學能到電能轉換過程的效率較低?？梢姵鲂铍姵赝猓妱悠?/p>

29、車具有較高的熱效率，因而運行成本也較低。</p><p>　　4.可回收利用的能量多</p><p>　　對電動汽車而言，很容易利用電動機反轉時發(fā)電的功能回收制動或下坡時的能量，從而使汽車的續(xù)駛里程增加，經濟性提高。近幾年開發(fā)的電動汽車都具有下坡，制動或減速時的能量回收系統(tǒng)，具有能量回收系統(tǒng)的電動汽車的續(xù)駛里程增加10%~15%。</p><p>　　6.可以改善能

30、源結構，解決汽車的替代能源問題</p><p>　　裝備蓄電池的電動汽車所消耗的電能可以由普通電網得到，故所有獲取電能的方法都可以用作電動汽車的能源獲取途徑，如水利發(fā)電，潮汐發(fā)電，燃煤發(fā)電，風能發(fā)電等。燃料電池可以以氫，甲醇等非化石燃料為能源，因此電動汽車改變了傳統(tǒng)汽車單純依賴石油燃料的不足，既可以改變能源的結構，彌補化石燃料的不足，又可以作為石油枯竭的交通工具，因此可以說開發(fā)電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。&l

31、t;/p><p>　　1.2 電動汽車的主要問題</p><p>　　1.續(xù)駛里程短，載質量小</p><p>　　能量密度(指單位體積的動力電池所能輸出的能量)低除內燃機混合動力車外的電動汽車存在的最大的問題。目前實際使用的電池有鉛酸電池，鎳-鎘電池，鎳-氫電池，鋰離子電池等，常見的蓄電池比能量（指單位質量的動力電池組所能輸出的能量）的范圍為35~110W h/kg,

32、而汽油的低熱值為44MJ/kg，可見汽油的能量密度約為蓄電池的110~340倍，即使把電動機的工作效率高于發(fā)動機這一因素考慮在內，兩者之差也相當懸殊。鎳-氫電池，鋰離子電池等電動機的一次充電行駛里程目前雖然已超過200km，最高車速已超過130km/h，但這仍然難以和內燃機相比。燃料電池車由于采取了35Mpa的高壓存儲技術等各種措施，其續(xù)駛里程已超過300km，但仍然無法與內燃機汽車相比，內燃機混合動力車雖沒有續(xù)駛里程短的問題，但由于其

33、結構復雜，在載重量上仍然難以與傳統(tǒng)內燃機汽車相比，加之其在制造成本和可靠性等方面的不足，目前仍然難以與傳統(tǒng)的內燃機汽車相媲美。</p><p><b>　　2．制造成高</b></p><p>　　目前純電動汽車的價格一般為同級燃油車的2~5倍。當然生產規(guī)模擴大后，會有一定幅度的降低，但仍然難以達到內燃機汽車的水平。內燃機混合動力汽車價格明顯高于同級別的汽油車。燃料電

34、池汽車的價格非常貴，達到同級別的燃油汽車的數倍，甚至上百倍，還處于消費者無法接受的地步。</p><p>　　3.必須重新建設基礎設施和解決氫的來源問題</p><p>　　除內燃機混合動力車外的電動汽車存在重新建設基礎設施的問題。為了克服蓄電池充電時間長的問題，需要在停車場或車庫建設類似燃油汽車加油站的快速充電站。氫燃料電池汽車則需要解決氫來源問題和建設加氫站的問題。</p>

35、<p>　　2 電動汽車的主要結構形式及其工作原理</p><p>　　2.1 電動汽車的主要結構形式</p><p>　　電動汽車由電力驅動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。</p><p>　　圖1電動汽車的基本結構</p><p>　　雙線表示機械連接，粗實線表示電氣連接，細線表示控制信號連接。</p>

36、<p>　　下面是根據電力驅動系統(tǒng)的不同，電動汽車的結構分為以下六種不同的形式：</p><p>　　圖2電驅動的結構形式</p><p>　　C—離合器 D—差速器 FC—固定器 CB—變速器 M—電動機 </p><p>　　電力驅動系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉換器、電動機、機械傳動裝置和車輪，其功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉化為車輪的動能，并能夠

37、在汽車減速制動時，將車輪的動能轉化為電能充入蓄電池。后一種功能稱作再生制動。</p><p>　　電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機，其功用主要是向電動機提供驅動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。</p><p>　　輔助系統(tǒng)包括輔助動力源、動力轉向系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、空調器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機等等，借助這些輔助設備來提高汽車的操縱性和乘員的舒適性。</p

38、><p>　　各個系統(tǒng)在電動汽車上的布置各式各樣，這是因為在電動汽車上能量是通過柔性的電線而不是通過剛性聯軸器和轉軸傳輸的，因此，電動汽車各個系統(tǒng)或各個部件的布置有很大的靈活性。例如一輛電動機前置，前輪驅動的電動汽車。充電機經汽車前端的充電接口向置于汽車尾部的蓄電池充電。在汽車行駛時，蓄電池經控制器向電動機供電。來自加速踏板的信號輸入控制器并通過控制器調節(jié)電動機輸出的轉矩或轉速。電動機輸出的轉矩經汽車傳動系統(tǒng)驅動車輪

39、。</p><p>　　差速器是傳統(tǒng)車輛的標準組件，電動汽車也采用這項技術。汽車轉彎時，外側車輪的轉彎半徑比內側車輪大，必須利用差速器來調整兩側車輪的轉速，否則，車輪會產生滑移從而引起輪胎磨損加劇、轉向困難、道路附著性能變差等。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，無論是前輪驅動還是后輪驅動，機械式差速器都是必備的。圖3所示為典型的機械差速器的結構，差速器的行星齒輪繞各自的軸旋轉，從而使兩個半軸齒輪能以不同的轉速旋轉。對于電動汽車

40、，如果采用雙電動機或者四個電動機驅動或者四個電動機驅動，由于每個電動機的轉速可以有效地獨立調節(jié)控制，實現電子差速，在這種情況下，電動汽車可以不用機械差速器。圖 4所示的是帶電子差速器的雙電動機驅動的結構。電子差速器比機械差速器體積小、質量輕。人們對是否選用機械差速成器不像對是否選擇可變速比或固定速比變速器的意見一致，如果電動汽車采用單電動機驅動就必須裝機械差速器，而多電動機系統(tǒng)就采用電子差速。電子差速器的優(yōu)點是體積小、質量輕，在汽車轉彎

41、時可以實現精確的電子控制，提高電動汽車的性能；其缺點是由于增加了電動機和功率轉換器，增加了初始成本，而且在不同條件下對兩個電動機進行精確控制的可靠性需要進一步的發(fā)展。近</p><p>　　圖3 機械差速器 圖4 帶電子差速器的雙電動機驅動</p><p>　　2.2電動汽車的工作原理</p><p>　　電動汽車的工作原理：蓄電池——

42、電流——電力調節(jié)器——電動機——動力傳動系統(tǒng)——驅動汽車行駛</p><p>　　電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯軸器和轉軸傳遞的，因此，電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性；其次，電動汽車驅動系統(tǒng)的布置不同(如獨立的四輪驅動系統(tǒng)和輪轂電機驅動系統(tǒng)等)會使系統(tǒng)結構區(qū)別很大，采用不同類型的電機(如直流電機和交流電機)會影響到電動汽車的質量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置(如蓄電池和燃料電池)也會影

43、響電動汽車的質量、尺寸及形狀。另外，不同的補充能源裝置具有不同的硬件和機構，例如蓄電池可通過感應式和接觸式的充電機充電，或者采用替換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進行集中充電。 </p><p>　　根據制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應的控制指令來控制功率轉換器的功率裝置的通斷，功率轉換器的功能是調節(jié)電機和電源之間的功率流。當電動汽車制動時，再生制動的動能被電源吸收，此時功率流的方向要反向。能

44、量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動及其能量的回收，能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)一同控制充電并監(jiān)測電源的使用情況。輔助動力源供給電動汽車輔助系統(tǒng)不同等級電壓并提供必要的動力，它主要給動力轉向、空調、制動及其它輔助裝置提供動力。除了從制動踏板和加速踏板給電動汽車輸入信號外，轉向盤也是一個很重要的輸入信號，動力轉向系統(tǒng)根據轉向盤的角位置來決定汽車靈活地轉向。</p><p>　　電動汽車（ＥＶ）的研究是在環(huán)境保護問題及能源

45、問題日益受到關注的情況下興起的。在ＥＶ性能提高并逐步邁向產業(yè)化的過程中，提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個問題。盡管蓄電池技術有了長足進步，但由于受安全性、經濟性等因素的制約，近期不會有大的突破。因此如何提高ＥＶ能量利用率是一個非常關鍵的問題。制動能量回收問題對于提高ＥＶ的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅動電機運行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關重要的。國外有關研

46、究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。</p><p>　　3 電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng)</p><p>　　3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置</p><p>　　3.1.1蓄電池儲能</p><p>　　目前我國還沒有專門用于可再生能源發(fā)電系

47、統(tǒng)的蓄電池，最常用的是鉛酸蓄電池，其次是堿性蓄電池。鉛酸蓄電池最常用的是AGM閥控電池，其次是富液式蓄電池，還有膠體閥控蓄電池。蓄電池組由互相連接的蓄電池組成。先將若干個蓄電池（可達120個甚至更多），組成一個串聯蓄電池組，然后若干個串聯蓄電池組再并聯，以滿足系統(tǒng)的電壓、電量儲存等要求。并聯的蓄電池組最多可達7組，但一般不超過4組。大部分單體蓄電池的電壓分為2V、6 V和12 V。相同電壓的蓄電池又有不同的容量，一般以Ah的形式表示。2

48、V的單體蓄電池的容量最大可達3000Ah，而12V的單體蓄電池容量一般最大到300Ah。2V單體蓄電池的壽命一般比12 V單體蓄電池的長，但單位價格也高。</p><p>　　燃料電池具有組件性好、環(huán)保性能好、效率高、部分負荷時性能優(yōu)異、功率范圍廣、響應速度快、燃料多樣化、維修性好、使用方便等性能特點，非常適合作為移動式和分散式電源使用。它在使用氫能產生電能的過程中不產生任何污染物，而且氫是取之不盡的能源。隨著世

49、界礦物資源的逐漸枯竭和國際社會對自身環(huán)境的不斷關注，人類迫切需要一種既環(huán)保又高效的可再生能源發(fā)電裝置，來取代現有的礦物燃料發(fā)電設備和石化燃料動力設備。燃料電池作為氫能直接轉化為電能的潔凈發(fā)電裝置，必將成為這種替代能源裝置的最佳選擇。它既是繼蒸汽機、內燃機之后的第三代動力裝置，又是繼水力、火力、核能之后的第四代發(fā)電設備。燃料電池不僅可以為現代交通工具提供理想的動力源，消除對環(huán)境的污染，也可以對分散的小型發(fā)電裝置，為數以億計的用電設備和千百

50、萬家庭提供電能。因此，燃料電池技術是21世紀對人類生活具有最重大影響的十大技術之一。</p><p>　　燃料電池的基本工作原理很簡單，與普通電池相似。它是一種不經過燃燒而通過化學反應把富氫燃料的化學能直接轉變成電能的發(fā)電裝置。燃料電池的化學反應是放熱反應，所以在產生電能的同時還產生了熱能。普通電池的反應物質一般是難以補充的，反應物質消耗完了，電池也就壽終正寢了；燃料電池在電化學反應中所消耗掉的物質是不斷補充的，

51、從而可源源不斷地產生電能，而無須進行充電。燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及可再生能源。氧化劑一般用空氣或純氧氣。因此一個燃料電池系統(tǒng)就相當于一個自動運行的小型發(fā)電廠，它高效且無污染地將貯存在燃料中的化學能轉化為電能和熱能。</p><p><b>　　3.1.2飛輪儲能</b></p><p>　　飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉，

52、將電能轉化成機械能儲存起來，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電的儲能方式。</p><p>　　飛輪儲能器中沒有任何化學活性物質,也沒有任何化學反應發(fā)生。旋轉時的飛輪是純粹的機械運動,飛輪在轉動時的動能為: E =1/2Jω2 式中: J為飛輪的轉動慣量;ω為飛輪旋轉的角速度. </p><p>　　飛輪轉動時動能與飛輪的轉動慣量成正比。而飛輪的轉動慣量又正比于飛輪的直徑和飛輪的質量,過于

53、龐大、沉重的飛輪在高速旋轉時,會受到極大的離心力作用,往往超過飛輪材料的極限強度,很不安全。因此,用增大飛輪轉動慣量的方法來增加飛輪的動能是有限的。 </p><p>　　飛輪儲能裝置中有一個內置電機,它既是電動機也是發(fā)電機。在充電時,它作為電動機給飛輪加速;當放電時,它又作為發(fā)電機給外設供電,此時飛輪的轉速不斷下降;而當飛輪空閑運轉時,整個裝置則以最小損耗運行。飛輪儲能具有效率高、建設周期短、壽命長、高儲能、充

54、放電快捷、充放電次數無限以及無污染等有點。適用于電網調頻和電能質量保障。</p><p>　　3.1.3雙層電容器儲能</p><p>　　超級電容器，又叫雙電層電容器、電化學電容器, 黃金電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反

55、應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。雙電層電容器與鋁電解電容器相比內阻較大，因此，可在無負載電阻情況下直接充電，如果出現過電壓充電的情況，雙電層電容器將會開路而不致損壞器件，這一特點與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電層電容器與可充電電池相比，可進行不限流充電，且充電次數可達10 6次以上，因此雙電層電容不但具有

56、電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。</p><p>　　現在的能量系統(tǒng)已經上升了一個大的臺階，正如普銳斯，普銳斯插電式混合動力車采用的技術與雪佛蘭Volt不同。這款車基本上仍是一輛普銳斯，但配備了比普通混合動力車更高容量的電池，你可以通過普通的家用插座為電池充電。這款車完全依賴電力驅動最長可以行駛12英里（約合19.3公里），此后它又會變成一輛普通的普銳斯混合動力車，依靠電

57、動機和汽油引擎驅動車輪。而雪佛蘭Volt僅利用電動機驅動車輛，在電池電量耗光之后，汽油引擎僅作為發(fā)電機為電動機提供電能。普銳斯插電式混合動力車除了增加一個用于給電池充電的插口外，它的電池也與普通的普銳斯不同。豐田在這款車上首次使用了鋰電池，很明顯，新的電池組具有比普通混合動力車常見的鎳氫電池更高的電量。另外其電壓也更高（達到350伏，而鎳氫電池為200伏），因此可提供更強的動力。這款車配備的電動機與以前的普銳斯相同，但由于電池性能以及電

58、力更強，電動機功率為67馬力/50千瓦，而以前為27馬力，理論上這臺電動機的最大功率應為78馬力。充電時間方面，豐田稱，5千瓦時的電池在電壓為100伏電源插座上充電時間為3小時，在200伏電源上充電時間降為100分鐘。如果周圍有足夠的電源，</p><p>　　3. 2 能量管理與供給系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 電動汽車的能源管理系統(tǒng)</p><p>　　

59、電動汽車，尤其是純電動汽車中的電池能量管理系統(tǒng)是該車的一種相當重要的技術措施，可以稱為電動汽車電池的“保護神”，它起到了對電池性能的保護、防止個別電池的早期損壞、有利于電動汽車的運行，并具有各種警告功能等。由于它參加電池箱內電池模塊的監(jiān)控工作使電動汽車的運行、充電等功能與電池的有關參數（電流、電壓、內阻、容量）緊密相連和協(xié)調工作。它有計算，發(fā)出指令、執(zhí)行指令和提出警告的功能。各種電池模塊雖然有結構和性能上的差異，但它們都具備一些相同或相

60、似的功能。典型的電池能量管理系統(tǒng)應具備如下功能： 1、 對能量的檢測功能；2、對電池工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制功能 3、 保證充電功能4、 DC—DC、DC—AC轉換功能5、 解決性能一致性的保護功能  6、 對電池模塊的冷卻和排除充電時產生的氫氣7、 監(jiān)測記錄控制功能。</p><p>　　3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p

61、><p>　　用電動車充電器根據電路結構可大致分為兩種。第一種是以uc3842驅動場效應管的單管開關電源，配合LM358雙運放來實現三階段充電方式。220v交流電經T0雙向濾波抑制干擾，D1整流為脈動直流，再經C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。U1 為TL3842脈寬調制集成電路。其5腳為電源負極，7腳為電源正極，6腳為脈沖輸出直接驅動場效應管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制，調整R25(2.5歐姆)的

62、阻值可以調整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調節(jié)充電器的輸出電壓。4腳外接振蕩電阻R1，和振蕩電容C1。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個。第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為uc3842提供工作電源。D4為高頻整流管（16A60V），C10為低壓濾波電容，D5為12V穩(wěn)壓二極管，U3(TL431)為精密基準電壓源，配合U2(光耦合器4N35) 起到自動調節(jié)充電器電壓的作用。調整w2(微調電

63、阻)可以細調充電器的電壓。D10是電源指示燈。D6為充電指示燈。 R27是電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調整充電器轉浮充的拐點電流（2</p><p>　　4 電動汽車的電機及驅動系統(tǒng) </p><p>　　4. 1 電動機的分類及原理</p><p>　　電動汽車電動機可分為交流電動機、直流電動機、交/直流兩用電動機、控制電動機(包括步進、測速

64、、伺服、自整角等)、開關磁阻電動機及信號電動機等多種。適用于電力驅動的電動機可分為直流電動機(將直流電能轉換為機械能的電動機)和交流電動機(將交流電能轉換為機械能的電動機)兩大類。目前在電動汽車上已應用的和有應用前景的有直流電動機、交流感應(異步)電動機、永磁無刷電動機、開關磁阻電動機等。</p><p>　　4.1.1 直流電動機</p><p>　　矩形線圈處于圖3．28－3甲所示位置

65、時，線圈中有a－b－c－d方向的電流。依據左手足則，ab邊受力方向向上，cd邊受力方向向下。在這對力作用下，線圈順時針方向轉動。</p><p>　　線圈平面與磁力線垂直時，如圖3．28－3乙所示，ab邊受力方向向上，cd邊受力方向向下。這兩個力大小相等、方向相反，線圈處于平衡，這個位置叫平衡位置。</p><p>　　線圈由于慣性順時針轉過平衡位置，如果線圈中電流方向仍是a－b－c－d，

66、則ab邊仍受方向向上的力，cd邊仍受方向向下的力。這對力阻礙線圈順時針轉動，甚至使它反轉，電動機不能持續(xù)轉動。</p><p>　　（2）用電機原理說明器講述換向器的構造和作用。當線圈穿過平衡位置時，換向器立即改變線圈中電流的方向，從而保證線圈始終向一個方向轉動。</p><p>　　換向器的構造是兩個半圓形金屬環(huán)E、F，中間彼此絕緣，分別和線圈繞組的兩個端頭相連，換向器和線圈都固定在同一

67、轉動軸上，半環(huán)E、F分別通過電刷B、A和電源相連，在圖3．28－3甲位置，電刷B和半環(huán)E接觸，電流從B流入，經E到線圈中，沿a－b－c－d方向流到F，通過電刷A流出，在磁場力作用下，線圈順時針轉動；線圈轉到平衡位置時，如圖3．28－3乙，電刷A、B和半環(huán)間的絕緣部分接觸，線圈中沒有電流。線圈轉過平衡位置，如圖3．28－3丙，半環(huán)E和電刷A接觸，半圓環(huán)F和電刷B接觸，線圈中的電流方向改變?yōu)镕－d－c－b－a－E，因此，線圈能按順時針方向繼

68、續(xù)轉動。</p><p>　　4．直流電動機的轉動方向</p><p>　　將永磁鐵取下，調轉方向后再裝上，這樣，改變了磁力線的方向，再接通電路，可以看到電動機的轉動方向改變。</p><p>　　保持磁力線的方向不變，改變通過電動機的電流方向，可以看到電動機的轉動方向也改變。</p><p>　　5．把激磁線圈卡在極靴上的凹口處，代替永磁鐵

69、，將激磁線圈通過接線柱與電樞繞組并聯（或串聯）構成并激（或電激）式直流電動機模型。</p><p>　　4.1.2 三相異步電動機</p><p>　　三相異步電動機主要由定子和轉子構成，定子是靜止不動的部分，轉子是旋轉部分，在定子與轉子之間有一定的氣隙。如圖4-1 </p><p>　　三相線繞式電動機轉子結構示意圖4-1</p><p>

70、　　定子由鐵心、繞組與機座三部分組成。轉子由鐵心與繞組組成，轉子繞組有鼠籠式和線繞式。鼠籠式轉子是在轉子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成；線繞式轉子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉子鐵心槽里。鼠籠式與線繞式兩種電動機雖然結構不一樣，但工作原理是一樣的。 </p><p><b>　　1、旋轉磁場 </b></p><p>　　如圖4-2

71、定子三相繞組通入三相交流電即可產生旋轉磁場。當三相電流不斷地隨時間變化時，所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉，如下圖所示。旋轉磁場的旋轉方向與 </p><p><b>　　旋轉磁場4-2</b></p><p>　　三相電流的相序一致，任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。定子旋轉磁場旋轉切割轉子繞組，轉子繞組產生感應電動勢，其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉子繞

72、組自身閉合，便有電流流過，并假定電流方向與電動勢方向相同，轉子繞組感應電流在定子旋轉磁場作用下，產生電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對轉軸形成轉矩(稱電磁轉矩)，并可見，它的方向與定子旋轉磁場(即電流相序)一致，于是，電動機在電磁轉矩的驅動下，順著旋轉磁場的方向旋轉，且一定有轉子轉速。有轉速差是異步電動機旋轉的必要條件，異步的名稱也由此而來。電動機長期穩(wěn)定運行時，電磁轉矩T和機械負載轉矩T2相等，即T=T2。 </p&g

73、t;<p><b>　　2、 轉差率</b></p><p>　　旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。描述轉子轉速與旋轉磁場轉速相差的程度。在正常運行范圍內，異步電動機的 </p><p>　　電磁力產生原理4-3</p><p>　　轉差率很小，僅在0．01--0．06之間。如圖4-3<

74、;/p><p>　　三相交流異步電動機-機械特性 </p><p>　　T-S的曲線圖如下力圖左；T-n的曲線圖如下圖右，即為電動機的機械特性曲線。 </p><p>　　在機械特性圖中，存在兩個工作區(qū)：穩(wěn)定運行區(qū)和不穩(wěn)定運行區(qū)。在機械特性曲線的AB段，當作用在電動機軸上的負載轉矩發(fā)生變化時，電動機能適應負載的變化而自動調節(jié)達到穩(wěn)定運行，故為穩(wěn)定區(qū)。機械特性曲線的BC段

75、，因電動機工作在該區(qū)段時其電磁轉矩不能自動適應負載轉矩的變化，故為不穩(wěn)定區(qū)。</p><p>　　4.2.3 永磁電動機</p><p>　　同步發(fā)電機為了實現能量的轉換，需要有一個直流磁場而產生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。 </p><

76、;p>　　一、發(fā)電機獲得勵磁電流的幾種方式 </p><p>　　1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經驗。缺點是勵磁調節(jié)速度較

77、慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。 </p><p>　　2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經整流后供給發(fā)電機轉子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調節(jié)速度

78、，交流勵磁機通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內，轉子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉動接觸部件，具有工作可靠，結構簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。 </p><p>　　3、無勵磁機的勵磁方式： </p><p>　

79、　在勵磁方式中不設置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經整流后供給發(fā)電機勵磁，這種 </p><p>　　勵磁方式具有結簡單，設備少，投資省和維護工作量少等優(yōu)點。自復勵磁方式除沒有整流變壓外，還設有串聯在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)

80、生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯變壓器獲得的電流源。 </p><p>　　二、發(fā)電機與勵磁電流的有關特性 </p><p><b>　　1、電壓的調節(jié) </b></p><p>　　自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統(tǒng)

81、。無功負荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因，當勵磁電流不變時，發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求，發(fā)電機的端電壓應基本保持不變，實現這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。 </p><p>　　2、無功功率的調節(jié)： </p><p>　　發(fā)電機與系統(tǒng)并聯運行時，可以認為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發(fā)電機勵磁電流，感應電勢和定

82、子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。當發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)并聯運行時，為了改變發(fā)電機的無功功率，必須調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 </p><p>　　3、無功負荷的分配： </p><p>　　并聯運行的發(fā)電機根據各自的額定容量，按比例進行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應負擔較多無功負荷，而容量較

83、小的則負提供較少的無功負荷。為了實現無功負荷能自動分配，可以通過自動高壓調節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機電壓調節(jié)特性的傾斜度進行調整，以實現并聯運行發(fā)電機無功負荷的合理分配。 </p><p>　　三、自動調節(jié)勵磁電流的方法 </p><p>　　在改變發(fā)電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉子回路中進行，因為該回路中電流很大，不便于進行直接調節(jié)，通常采用的方法

84、是改變勵磁機的勵磁電流，以達到調節(jié)發(fā)電機轉子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變 </p><p>　　可控硅的導通角等。這里主要講改變可控硅導通角的方法，它是根據發(fā)電機電壓、電流或功率因數的變化，相應地改變可控硅整流器的導通角，于是發(fā)電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點。在事故情

85、況下能有效地抑制發(fā)電機的過電壓和實現快速滅磁。自動調節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構成。被測量信號（如電壓、電流等），經測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結果（偏差）經前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導通角，以達到調節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調差單元的作用是為了使

86、并聯運行的發(fā)電機能穩(wěn)定和合理地分配無功負荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設置的。必須指出并不是每一種自動調節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調節(jié)器裝置所具有的單元與其擔負的</p><p>　　四、自動調節(jié)勵磁的組成部件及輔助設備 </p><p>　　自動調節(jié)勵磁的組成

87、部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機.自動停機.并網（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機機端電壓100V，發(fā)電機機端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。 </p><p>　　勵磁控制、保護及信號回路由

88、滅磁開關，助磁電路、風機、滅磁開關偷跳、勵磁變過流、調節(jié)器故障、發(fā)電機工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機發(fā)生內部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。 </p><p>　　近十多年來，由于新技術，新工藝和新器件的涌現和使用，使得發(fā)電機的勵磁方式得到了不斷的

89、發(fā)展和完善。在自動調節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調節(jié)裝置。由于采用微機計算機用軟件實現的自動調節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點，目前很多國家都在研制和試驗用微型機計算機配以相應的外部設備構成的數字自動調節(jié)勵磁裝置，這種調節(jié)裝置將能實現自適應最佳調節(jié)。 </p><p>　　獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置

90、將交流轉化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)?，F說明如下： </p><p>　　1 直流勵磁機勵磁 直流勵磁機通常與同步發(fā)電機同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，勵磁機的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機的同軸的直流發(fā)電機供給。如圖15.5所示。 </p><p>　　2 靜止整流器勵磁 同一軸上有三臺交流發(fā)電機，即主發(fā)電機、交流主勵磁機和交流副勵磁機。副勵磁機的勵磁電流開始時由外部直

91、流電源提供，待電壓建立起來后再轉為自勵(有時采用永磁發(fā)電機)。副勵磁機的輸出電流經過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機，而主勵磁機的交流輸出電流經過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機的勵磁繞組。(見圖15.6） </p><p>　　3 旋轉整流器勵磁 靜止整流器的直流輸出必須經過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達到數千安培，使得集電環(huán)嚴重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)

92、電機中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉整流器勵磁系統(tǒng)，如圖15.7所示。主勵磁機是旋轉電樞式三相同步發(fā)電機，旋轉電樞的交流電流經與主軸一起旋轉的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機的轉子勵磁繞組。交流主勵磁機的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機經靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。 </p><p>　　4.2.4 開關磁阻電動機</p><p&g

93、t;　　開關磁阻電動機（如圖4-3）是繼變頻調速系統(tǒng)、無刷直流電動機調速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調速系統(tǒng)，是集現代微電子技術、數字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。它具有調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點。 英、美等經濟發(fā)達國家對開關磁阻電動機調速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產品功率等級從數w直到數百kw，廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動

94、車輛等領域。</p><p><b>　　4-3</b></p><p>　　開關磁阻電動機調速系統(tǒng)所用的開關磁阻電動機（SRM）是SRD中實現機電能量轉換的部件，也是SRD有別于其他電動機驅動系統(tǒng)的主要標志。SRM系雙凸極可變磁阻電動機，其定、轉子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組聯接起來，稱為“一相”，S

95、R電動機可以設計成多種不同相數結構，且定、轉子的極數有多種不同的搭配。相數多、步距角小，有利于減少轉矩脈動，但結構復雜，且主開關器件多，成本高，目前應用較多的是四相（8/6）結構和三相（12/8）結構。 </p><p>　　圖2示出四相（8/6）結構SR電動機原理圖。為簡單計，圖中只畫出A相繞組及其供電電路。SR電動機的運行原理遵循“磁阻最小原理”— ‘磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，而具有一定形狀的鐵心在移動

96、到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。圖2中，當定子D-D’極勵磁時，1-1'向定子軸線D-D'重合的位置轉動，并使D相勵磁繞組的電感最大。若以圖中定、轉子所處的相對位置作為起始位置，則依次給D→A→B→C相繞組通電，轉子即會逆著勵磁順序以逆時針方向連續(xù)旋轉；反之，若依次給B→A→D→C相通電，則電動機即會沿順時針方向轉動?？梢?，SR電動機的轉向與相繞組的電流方向無關，而僅取決于相繞組通電的順序。另外，從圖

97、2可以看出，當主開關器件S1、S2導通時，A相繞組從直流電源US吸收電能，而當S1、S2關斷時，繞組電流經續(xù)流二極管VD1、VD2繼續(xù)流通，并回饋給電源US。因此，SR電動機傳動的共性特點是具有再生作用，系統(tǒng)效率高。 </p><p>　　圖2 四相8/6級SR電動機典型結構(只畫出一相) </p><p>　　由此可見，通過控制加到SR電動機繞組中電流脈沖的幅值、寬度及其與轉子的相對位置

98、（即導通角、關斷角），即可控制SR電動機轉矩的大小與方向，這正是SR電動機調速控制的基本原理。 </p><p>　　5 電動汽車 性能參數分析</p><p>　　5.1電動汽車的性能</p><p>　　以燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車的產業(yè)化技術為工作重點，在電動汽車關鍵單元技術、系統(tǒng)集成技術和整車技術上取得重大突破；建立燃料電池汽車產品技術平臺；實

99、現混合動力電動汽車的批量生產，開發(fā)的產品通過國家汽車型式認證；推動電動汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運作。完善國家電動汽車示范區(qū)和有關電動汽車檢測基地的建設。為我國在5～10年內實現電動汽車產業(yè)化奠定基礎。在電動汽車共性關鍵技術上，建立我國電動汽車整車的網絡、總成以及通訊協(xié)議規(guī)程，開發(fā)電動汽車基本車輛控制器模塊，發(fā)展帶有電子管理系統(tǒng)的高性能動力蓄電池組和具有數字控制系統(tǒng)的電機驅動系統(tǒng)，形成我國電動汽車零部件工業(yè)基礎。</p>&l

100、t;p>　　開發(fā)出整車性能達到國際先進水平的燃料電池公共汽車和燃料電池轎車產品原型車，并進行示范運行。建立燃料電池汽車產品技術平臺，為汽車工業(yè)提供產品前期開發(fā)平臺。</p><p>　　燃料電池轎車主要性能指標：最大時速≥120km/h；0～100km/h的加速時間≤20s；最大爬坡度＞20%；續(xù)駛里程≥200km；等效燃油經濟性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p>　　燃料電池城市客

101、車主要性能指標：最大時速≥80km/h；0～50km/h的加速時間≤40s；最大爬坡度＞20%；續(xù)駛里程≥200km；等效燃油經濟性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p>　　混合動力電動轎車主要性能指標：降低油耗30%以上；整車排放達到歐洲3號標準；最大時速≥160km/h；最大爬坡度＞25%；整車產品目標成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%。</p><p>　　混合動力電動客車主要性能指標：

102、油耗城市工況＜20L/100km；最大時速≥80km/h；加速性能與同類內燃機汽車相當；最大爬坡度＞25%；整車產品目標成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%.在整車產品技術上取得重大突破，推動商業(yè)化應用進程。開發(fā)的客車和轎車產品必須通過國家汽車產品型式認證。</p><p>　　純電動轎車主要性能指標：最大時速≥120km/h；加速性能與同類內燃機汽車相當；最大爬坡度＞20%；等速續(xù)駛里程≥200km，工況續(xù)駛里程≥

103、150km；車載電源系統(tǒng)里程壽命≥60,000km。</p><p>　　純電動公交車主要性能指標：最大時速≥80km/h；加速性能與同類內燃機汽車相當；最大爬坡度＞20%；等速續(xù)駛里程≥150km，工況續(xù)駛里程≥110km；車載電源系統(tǒng)里程壽命≥60,000km。</p><p>　　5.2電動汽車的性能參數分析</p><p>　　5.2.1 電動汽車的驅動力

104、</p><p>　　電動汽車的電動機輸出軸輸出轉矩M，經過減速齒輪傳動，傳到驅動軸上的轉矩Mt，使驅動輪與地面之間產生相互作用，車輪與地面作用一圓周力F0，同時，地面對驅動輪產生反作用力Ft.Ft與F0大小相等方向相反，Ft方向與驅動輪前進方向一致，是推動汽車前進的外力，將其定義為電動汽車的驅動力。有： </p><p>　　電動汽車機械傳動裝置是指與電動機輸出軸有運動學聯系的減速齒輪傳