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车用发动机电子控制技术 教学课件 ppt 作者 林学东 8.ppt.ppt

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第八章〓电动汽车技术电动汽车由盛衰到复苏的过程可以说是人类社会对机动车辆发展史的回顾和总结。在世纪末到世纪初的新能源开发应用过程中电动汽车作为利用新的动力源mdashmdash电动机的新生事物备受关注而曾发展到一定规模。第一节〓电动汽车发展史电动汽车是在电学基础上发展的如果没有世纪的电动机的发明或许世界上就不可能产生电动汽车的概念。开发电动汽车的两个基本条件就是具备合适的电动机驱动系统和经久耐用的轮胎。一、电动汽车的发明第一次把直流电动机和多次性铅酸充电电池用于私人车辆的是法国人古斯塔夫middot特鲁夫(GustaveTrouve)。二、电动汽车的衰落随着城市规模的扩大和交通的发展电动汽车的缺点逐渐突出,最终电动汽车因其续驶里程短的致命缺陷而逐渐被内燃汽车所替代。三、电动汽车的复苏在以汽油机和柴油机为主的内燃汽车技术高度发展的时代电动汽车能否重新复苏的条件只能是电能储存密度即比能量的大幅度提高、政府的强力支持、汽油价格相对电能价格的提高、现代集成电路的应用、汽油车维修费用增加、电动汽车维修费用低廉、汽车制造公司的努力以及世界对清洁空气的日益重视。第二节〓电动汽车的基本结构一、电动汽车的组成及特点电动汽车行驶的驱动力(牵引力)主要靠电动机而电动机不是能源它只是一种将电能转换为机械能的动力设备其输出转矩根据汽车的行驶条件需要来控制。这就需要配备为电动机专门提供电能的能源系统和专门控制电动机输出特性的电力控制系统。所以电动汽车主要由电力驱动系统、主能源系统和辅助控制系统三大部分组成图〖KG*〗〓电动汽车的组成电动汽车与燃油汽车相比有以下特点:首先是无尾气排放。其次在结构上电动汽车的能量传递是通过柔性电线来完成的因此电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。第三电动汽车是汽车工程和电气工程相结合的产物其关键技术体现在汽车技术、电气技术、电子技术、信息技术和化学技术等诸多方面所以系统复杂而这些领域上的技术整合才是电动汽车技术成功的关键。另外电力驱动系统的布置形式、不同类型的电动机和蓄能器对电动汽车的结构形状、尺寸和质量影响很大二、电动汽车的分类电动汽车根据驱动电动机的类型不同分为直流电动机驱动和交流电动机驱动两种。电动汽车根据车轮驱动方式的不同分为单电动机驱动和多电动机驱动三、直流电动汽车的驱动方式直流电动汽车的驱动方式取决于直流电动机的控制方法。直流电动机的最大优点就是在很宽的转速范围内便于调节即具有优良的调速性能和较大的起动转矩。直流电动机的主要特点是由其结构特点和工作原理决定的。图〖KG*〗〓直流电动机的结构〖HTSS〗mdash出线盒〓mdash接线板〓mdash换向磁极〓mdash换向器〓mdash电刷装置mdash主磁极〓mdash电枢〓mdash机座〓mdash风扇〓mdash端盖四、交流电驱动系统由于交流电动机特别是异步电动机成本低、可靠性高、免维修、便于控制、不需换向器等特点在电动汽车领域得到广泛应用。但在实际车辆中的电源只能提供恒定的电压不能提供一个可控制大小和频率的稳定的三相交流电。图〖KG*〗〓逆变器的基本电路图图〖KG*〗〓异步电动机的结构第三节〓电动汽车输出转矩的控制一、电动汽车的行驶性能汽车行驶时发动机在任何工况下都要克服其行驶过程中的各种阻力。如在平坦路面上加速行驶时由发动机输出的驱动力必须克服轮胎的滚动阻力、空气阻力和加速阻力。二、直流电动机转矩的控制直流电动机的调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电通过改变电枢电路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软不能得到宽和平滑的调速性能。图〖KG*〗〓并励电动机的调速及机械特性图〖KG*〗〓改变励磁电流时的调速特性三、交流电动机的调速方法异步电动机转矩控制图〖KG*〗〓异步电动机的机械特性同步电动机的转矩控制由式(〖KG*〗)可知同步电动机的转速npropf所以只要控制供电电源频率(同步频率)f就可以很方便地控制同步电动机的转速。同步电动机的转矩〖KG*〗转速特性实际上就是转矩〖KG*〗频率特性。对于凸极同步电动机其电磁转矩为第四节〓混合动力汽车的控制策略一、混合动力汽车的特点及种类电动汽车虽然清洁但其致命的缺点依然是其行驶里程短。这也是过去电动汽车一度盛行到衰弱的主要原因。人类社会发展到现在还没有发现一种能同时提供足够的比能量和比功率的能源。只有当电动汽车的能源技术有突破时电动汽车才会普及。在此之前采用混合动力是解决汽车节能和排放物污染问题的一种最好的替代方法。图〖KG*〗〓串联式混合动力系统mdash驱动轮〓mdash电动机〓mdash功率转换器〓mdash蓄电池mdash发动机〓mdash发电机〓mdash减速器图〖KG*〗〓并联式混合动力系统mdash驱动轮〓mdash电动机发电机〓mdash功率转换器〓mdash蓄电池〓mdash发动机〓mdash变速器〓mdash减速器图〖KG*〗〓混联式混合动力系统〖HTSS〗mdash驱动轮〓mdash电动机mdash功率转换器〓mdash蓄电池mdash发电机〓mdash动力分配器mdash发动机〓mdash减速器图〖KG*〗〓行星齿轮机构〖HTSS〗mdash行星轮〓mdash太阳轮〓mdash齿圈〓mdash行星轮轴mdash太阳轮轴〓mdash行星架二、串联式混合动力汽车的控制串联式混合动力系统的基本特点是发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能其一部分用来给蓄电池充电另一部分经电动机和传动装置驱动车轮。所以发动机作为辅助动力源主要作用就是驱动发电机发电以增加车辆的行驶里程解决纯电动汽车一次充电行驶里程短的根本问题。图〖KG*〗〓串联式混合动力功率流的控制模式HTSSa)起动mdash正常行驶mdash加速〓b)轻载〓c)减速mdash制动〓d)蓄电池充电三、并联式混合动力汽车的控制并联式混合动力汽车动力传递的主要特点是相对车轮传动装置的动力输入端而言来自发动机和电动机的动力传递(功率流)是并联的所以根据汽车行驶过程中实际工况的要求可选择不同动力源。图〖KG*〗〓并联式混合动力系统的功率流控制模式〖HTSS〗a)起动mdash加速〓b)正常行驶〓c)减速mdash制动〓d)行驶中给蓄电池充电图〖KG*〗〓丰田THSII型混联式混合动力系统组成HTSSmdash发动机〓mdash发电机〓mdash蓄电池mdash功率控制单元(换向器)〓mdash动力分配装置mdash电动机〓mdash减速器四、混联式混合动力汽车的控制混联式混合动力电动汽车兼有串联式和并联式混合动力汽车的特点其控制方式有多种。这里以日本丰田汽车公司推出的prius乘用车上应用的THSII型混联式混合动力系统为例介绍其功率流的控制策略和方法。图〖KG*〗所示为该混联式混合动力系统的基本组成该系统采用了低速转矩大而且功率也大的电动机。图〖KG*〗〓THSII型混联式混合动力工作模式〖HTSS〗a)起动mdash中低速运行〓b)正常运行〓c)急加速〓d)制动mdash减速〓e)蓄电池充电

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