3.PSHEV的工作模式和能量流动 (1)纯电动模式
车辆起动时,动力蓄电池组向电机提供电能,由驱动电机驱动车辆,如图3,此时的能量流动路线为:蓄电池组→电机→驱动桥→车轮。
(2)发动机+发电机+充电模式
在正常行驶时,发动机功率通过动力分配装置分为二条路线,一条是通过动力分配装置直接传到驱动桥,另一条是驱动发电机发电,给蓄电池充电,如图3。此时的能量流动路线为:(1)发动机→动力分配装置→驱动桥→车轮;(2)发动机→动力分配装置→发电机→蓄电池组。 (3)混合驱动模式
在车辆加速或爬坡时,此时发动机通过动力分配装置到驱动桥,而电机从蓄电池获得能量,此时系统工作在混合模式。如图3,此时的能量流动路线为:(1)发动机→动力分配装置→驱动桥→车轮;(2)蓄电池组→电机→驱动桥→车轮。
(4)再生制动模式
在滑行、下坡、减速或制动时,利用电机的反拖作用,电机作为发电机发电,向蓄电池充电。如图3,此时的能量流动路线为:车轮→驱动桥→电机变为发电机→蓄电池组。
3. 分析质子交换膜燃料电池的组成、工作原理及反应步骤。质子交换膜燃料电池单体主要由膜
电极(阳极、阴极)、质子交换膜和集流板组成。阳极反应生成的质子(H+)通过质子交换膜传导到达阴极,阳极反应产生的电子通过外电路到达阴极。生成的水以水蒸汽或冷凝水的形式由过剩的阴极反应气体从阴极室排出。其具体反应步骤为:经增湿后的H2和O2分别进入阳极室和阴极室,经电极扩散层扩散到达催化层和质子交换膜的界面,分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应:
4.分析指定蓄电池的组成、工作原理及反应方程。
铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成,每个单格电池标称电压为2V,3格串联为6V 1.铅蓄电池的放电
当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时,在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势,此时若接入负载,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。
放电时,正极板上的PbO2和负极板上的Pb,都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少,密度下降。 2.铅蓄电池的充电
充电时,蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入,负极流出,这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。
充电时,正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb,电解液中的H2SO4增多,密度上升。
当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成PbO2和Pb,这时,过剩的充电电流将电解水,使正极板附近产生O2从电解液中逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低。因此,铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。 放电反应:
充电反应:
(1) 铅酸蓄电池放电反应:
(2)铅酸蓄电池充电反应:
5. 分析混合动力汽车控制策略应考虑的问题?
●优化发动机工作点:基于发动机的最佳燃油经济性、最低排放或二者相结合,确定发动机的最优工作点。
●优化发动机工作曲线:不同功率下的发动机最优工作点构成了发动机的最优工作曲线。 ●最小的发动机动态波动:应控制发动机的工作转速以避免波动,从而使发动机的动态波动最小。
●限制发动机的最低转速:当发动机转速低于某一值时,应切断发动机的 工作。 ●减少发动机的开关次数:频繁地开关发动机,会使发动机的油耗和排放增加。
●合适的蓄电池荷电状态:蓄电池的SOC应该保持在适当的水平上,以便汽车加速时能提供足够功率,在制动和下坡时能回收能量。
●安全的蓄电池电压:在放电、发电机充电或再生制动时,蓄电池的电压会发生很大变化,应避免蓄电池电压过低或过高,否则,蓄电池会发生永久性损坏。
●分工适当:在驱动循环中,发动机和蓄电池应合理分担汽车所需要功率。
●工况选择:在某些城市或地区混合动力汽车应以纯电动的模式工作,这种转换可以通过手动或自动来控制。