汽车电动技术
摘要:随着人类社会的发展,地球上煤炭、石油、天然气等地下资源正面临着枯竭的危险,(在开采活动中各种矿难事故的发生无不触目惊心)同时严重的环境污染也已成为威胁人类生存的主要问题。
为了解决这突出问题,世界各国正一直努力致力于研究开发和推广使用各种低排放或零排放汽车,以解决空气污染问题。电动车是以电力作为能源、由电动机驱动的机动车辆,电动车是典型的零排放车,是目前最具开发潜力的绿色交通工具。
关键词:电动技术电动机驱动功率转换
1 汽车电动技术概述
电动车是以电力作为能源、由电动机驱动的机动车辆。在外形上,电动车与传统的汽车并无显著区别,它们的主要区别在于动力和驱动系统。与电动车不同的是,传统的燃油汽车是以液态的汽油或柴油为燃料,以燃油发动机为驱动系统。如果我们将燃油汽车看成是一台机械动力设备,电动车则是典型的机电一体化的电气设备[1]。对这样的机电一体化电气设备来说,除了要考虑它的机械安全性之外,电气安全性也是非常重要的安全指标。
电动汽车拥有和发动机相反的性能,即电动汽车在环境性、效率等的方面略胜一筹,但是在舒适性、输出功率大小和价格等方面略逊一点。目前,环境问题是燃油汽车的只要缺点,反而却是电动汽车的优点。
2 电动汽车工作原理
电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递的,因此,电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性;其次,电动汽车驱动系统的布置不同(如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等)会使系统结构区别很大,采用不同类型的电动机(如直流电动机和交流电动机)会影响到电动汽车的质量、尺寸和
形状;不同类型的储能装置(如蓄电池和燃料电池)也会影响电动汽车的质量、尺寸及形状。另外,不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构,例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电,或者采用替换蓄电池的方
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式,将替换下来的蓄电池再进行集中充电。
电动汽车系统可分为电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子系统[2]。其中,电力驱动子系统又由电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成;主能源子系统由主电源、能量管理系统和充电系统构成;辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。根据制动踏板和加速踏板输入的信号,电子控制器发出相应的控制指令来控制功率转换器的功率装置的通断,功率转换器的功能是调节电动机和电源之间的功率流。当电动汽车制动时,再生制动的动能被电源吸收,此时功率流的方向要反向。能量管理系统和电控系统一起控制再生制动及其能量的回收,能量管理系统和充电系统一同控制充电并监测电源的使用情况。辅助动力源供给电动汽车辅助系统不同等级电压并提供必要的动力,它主要给动力转向、空调、制动及其它辅助装置提供动力。除了从制动踏板和加速踏板给电动汽车输入信号外,转向盘也是一个很重要的输入信号,动力转向系统根据转向盘的角位置来决定汽车灵活地转向。
现代电动汽车很多采用三相交流感应电动机,相应的功率转换器采用脉宽调制逆变器,机械变速传动系统一般采用固定速比的减速器或变速器与差速器。镍氢电池也是被电动汽车广泛采用的一种典型的动力能源,相应的能源补充系统就是充电器。
3 国外电动汽车发展现状
面临能源和环境的压力,国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车,世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发,并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。。
电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的,到现阶段纯电动汽车技术开发已经相对完善,但由于推广应用面临充电等基础设施建设资金的巨大社会成本和发达的传统汽车工业发展惯性,推广应用方面仍处于示范运行阶段。美日欧现阶段都将纯电动汽车的应用研究转向了以公交车为主的定点、定线运行车辆和社区用车及特定用途的微型车。并进行车辆运行机制,基础设施建设等方面的研究工作。
世界著名的汽车制造商如通用、戴姆勒克莱斯勒、福特、丰田等,在不断推出新的传统汽车品牌的同时,还都投入大量的人力物力,发展电动汽车,以抢占
先机。以美国蓝鸟客车公司、英国的FRZAER -NASH 公司为代表的电动客车和轿车已经上市,英国已有4 万多辆电动汽车在使用;法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一,成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗谢尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网基础设施,制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策,且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。
4 国内电动汽车发展现状
中国纯电动汽车虽然没有欧美国家起步早,但鉴于纯电动汽车的发展在我国具有重大战略意义,其研发工作也在我国受到高度重视。自“八五”以来,我国在电动轿车、电动公交客车、电动车辆系统设计与开发、子系统与零部件研制、能量存储装置、示范运行和标准制定及政策研究等多方面都取得了诸多成果[3]。对今后电动汽车技术和产业的发展,奠定了良好的基础。
十五期间,科技部设立电动汽车重大专项支持电动汽车的研究。强调建立符合整车开发规律的严密的整车开发程序,提出以整车开发为主导,关键零部件和相关材
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