电动汽车动力传动系的结构与工作原理
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简述电动汽车工作原理电动汽车是一种使用电能作为动力源的汽车,其工作原理是将电能转化为机械能驱动汽车运动。
与传统内燃机汽车相比,电动汽车具有环保、低噪音和高效能的特点。
电动汽车工作原理主要包括电池供电、电机驱动和控制系统三个方面。
电机是电动汽车的关键部件,它负责将电能转化为机械能,驱动汽车运动。
电动汽车通常采用交流电机,其工作原理是将电流通过电枢线圈产生磁场,与永磁体之间的相互作用产生转矩。
转矩通过传动系统传递到汽车轮胎上,推动汽车运动。
电机内部设有定子和转子两部分,定子上的线圈通过电流变化产生磁场,驱动转子旋转。
控制系统是电动汽车的智能化管理系统,它负责控制电池的充放电过程、电机的启动和停止,以及汽车的加速和制动。
控制系统还可以通过调整电流、电压和频率等参数来控制电机在不同道路条件下的动力输出,提高汽车的性能和驾驶体验。
同时,控制系统还可以对整个车辆进行监控和故障检测,保障车辆安全运行。
电动汽车通过以上的工作原理实现了零排放和低能耗的特性。
相比传统内燃机汽车,它们不需要燃料燃烧产生废气,从而减少了空气污染物的排放。
同时,电动汽车可以将电能转化为机械能的效率高达90%以上,远高于内燃机汽车的25%至30%的效率。
实际上,在充电设施完善的情况下,电动汽车表现出了与传统汽车相当甚至更好的性能。
电动汽车发展的一个关键问题是续航里程和充电时间。
由于电池的储能密度和充电速度的限制,电动汽车的续航里程相对较短,并且充电时间较长,这限制了电动汽车的实用性和普及程度。
但随着电池技术的不断发展,锂离子电池的容量逐步提高,充电速度也在不断提升。
目前,一些电动汽车已经实现了超过500公里的续航里程,并且可以在短时间内完成80%以上的充电。
为了进一步提高电动汽车的性能和充电便利性,还有一些新的技术被引入到电动汽车中,例如快速充电技术、超级电容器和回收制动能量等。
这些技术可以大大缩短充电时间、延长续航里程、提高能量利用率和减少能耗。
新能源汽车电驱动系统的工作原理新能源汽车电驱动系统是指利用电能作为动力源,通过电动机驱动车辆运动的系统。
它与传统内燃机驱动系统相比,在能源利用效率、环境友好性和驾驶性能等方面具有明显优势。
新能源汽车电驱动系统主要由电池组、电动机、电控系统和传动装置等几个核心部件组成。
其中,电池组是储存电能的装置,一般采用锂离子电池、镍氢电池等高能量密度的电池。
电动机则是将电能转化为机械能,驱动车辆行驶。
电控系统负责控制电池组的充放电、电动机的转速和扭矩输出等。
传动装置则将电动机的动力传递给车轮,实现车辆的运动。
新能源汽车电驱动系统的工作原理如下:首先,电能由电池组储存,并通过电控系统进行管理和控制。
当车辆需要行驶时,电控系统将储存的电能转化为电流,并将其输送给电动机。
电动机在接收电流的作用下,通过电磁感应原理产生转矩,将电能转化为机械能,驱动车辆前进。
同时,电控系统根据驾驶员的操作信号,对电动机的转速和扭矩进行精确控制,以实现车辆的加速、减速和制动等动作。
新能源汽车电驱动系统的工作原理可以简单归纳为电能转化为机械能的过程。
在车辆行驶过程中,电池组不断向电动机提供电能,电动机则将电能转化为力矩,驱动车辆行驶。
与传统内燃机驱动系统相比,新能源汽车电驱动系统具有以下几个优点:新能源汽车电驱动系统利用电能直接驱动车辆,能源利用效率较高。
相比之下,传统内燃机驱动系统需要将化学能转化为热能、机械能再转化为动力,能量转换过程中存在能量损失。
而电驱动系统只需要将电能转化为机械能,能量转换效率较高,能够更有效地利用能源。
新能源汽车电驱动系统具有环境友好性。
由于不需要燃料燃烧,电驱动系统不会产生尾气排放,减少了对大气环境的污染。
而传统内燃机驱动系统会产生废气排放,其中包括一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等对环境和人体健康有害的物质。
新能源汽车电驱动系统在驾驶性能方面也具有优势。
电动机具有高扭矩、高转速和快速响应的特点,能够为车辆提供强劲的动力输出。
纯电动汽车驱动系统的工作原理纯电动汽车驱动系统的工作原理基本上与传统汽车的驱动方式不同。
传统汽车的驱动系统是由内燃机、变速器和传动轴构成,而纯电动汽车则是由电池、电机和电控系统构成。
下面将详细介绍纯电动汽车驱动系统的工作原理。
电池是纯电动汽车的能量来源,它们通常是锂离子电池,也有一些使用铅酸电池的汽车。
电池产生的电能被存储在电池组中,以供电动机使用。
电动机是把电能转化为动力的设备,它直接驱动汽车的轮胎。
电动机通常采用交流异步电动机或直流永磁电机。
电控系统是用来控制电动机的速度和扭矩的设备,它通常由控制器、传感器和电缆构成。
控制器主要的功能是调节电动机的速度和功率,以满足驾驶员的需求。
整个驱动系统的工作流程如下:当驾驶员踩下油门时,控制器接收到信号后,将电池产生的直流电转换成交流电,供给给电动机驱动车轮转动。
同时,传感器检测车速和加速度,控制器据此调节电动机的转速和扭矩,以保证平稳的加速和行驶过程。
当电池的能量耗尽时,电动机将失去驱动力,车速降至零。
此时,需要将车辆连接到电源插头,将电池组接通电源充电,以继续行驶。
纯电动汽车驱动系统相较于传统汽车的优势在于:1、使用电动机驱动,在能量转化上比较高效,可显著降低能量损耗;2、不排放废气和污染物,严格来说是一种零排放的动力系统,从而减少对生态环境的破坏;3、汽车内部的噪声和振动也会大大降低;4、电池充电所需时间相较于化肥油相对减少,给予驾驶者更方便的充电方式; 5、此外,由于内燃机、变速器、传动轴等传统元件的缺少,使得车辆的维修成本和使用寿命可大大增加。
当然,纯电动汽车驱动系统也有其局限性和不足。
首先是电池能量密度比燃油低,车辆的续航里程有限,需要补充充电电能; 其次是电动机的功率输出与车速成正比,转速低于某一范围,轮胎与地面之间的摩擦无法抵消阻力,容易在起步和爬坡时失去动力,影响行车的平顺性。
综上所述,纯电动汽车驱动系统的工作原理是由电池、电机和电控系统组成的,整个系统能够将电池产生的电能转化为动力,以驱动汽车行驶。
汽车动力系统工作原理汽车动力系统是指驱动汽车运行的核心部件,它由发动机、传动系统和驱动轮组成。
本文将介绍汽车动力系统的工作原理,以帮助读者更好地理解汽车的运行原理。
首先,让我们来了解一下发动机的工作原理。
发动机是汽车动力系统的核心,它将燃料的化学能转化为机械能。
常见的发动机类型包括内燃机和电动机。
内燃机根据燃料的不同可以分为汽油发动机和柴油发动机。
无论是汽油发动机还是柴油发动机,它们都通过燃烧燃料产生的高温高压气体推动活塞运动,从而驱动曲轴旋转。
曲轴通过连杆将活塞运动转化为旋转运动,从而驱动汽车的轮胎转动。
接下来,让我们来了解传动系统的工作原理。
传动系统的主要作用是将发动机输出的动力传递到驱动轮上,以产生牵引力。
传动系统通常由离合器、变速器和差速器组成。
离合器可以将发动机与变速器分离,以便在换挡时平稳地切断动力传输。
变速器根据驾驶员的需求,通过改变齿轮比来调整发动机输出的转矩和转速,以适应不同的行驶条件和速度要求。
差速器是用于分配动力到驱动轮的装置,它可以使驱动轮在转弯时以不同的速度旋转,从而保证车辆的稳定性和转向性能。
最后,让我们来了解驱动轮的工作原理。
驱动轮是汽车动力系统的最终输出部分,它将传动系统传递过来的动力转化为车辆的运动。
驱动轮通常由轮毂、轮胎和制动系统组成。
轮毂是连接车轮和车辆悬挂系统的部件,它通过轴承使车轮能够自由旋转。
轮胎是与地面接触的部分,它通过与地面摩擦产生的力来推动车辆前进。
制动系统可以通过对轮胎施加摩擦力来减速或停止车辆。
综上所述,汽车动力系统的工作原理可以简单概括为:发动机通过燃烧燃料产生动力,传动系统将动力传递到驱动轮,驱动轮将动力转化为车辆的运动。
这个过程中涉及到许多复杂的机械原理和物理原理,但总的来说,它们共同协作,使汽车能够高效、可靠地运行。
通过对汽车动力系统工作原理的理解,我们可以更好地了解汽车的运行机制,从而更好地使用和维护汽车。
电动客车动力系统结构组成及工作原理电动客车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的客车。
电动客车由电机驱动,没有传统的内燃机,所以有工作时不产生废气、噪音比内燃机低、易操控的优点。
传统涡轮增压内燃机从踩油门到燃料燃烧到产生动能到废气回收增加动力需要一个较为复杂的循环,动力输出有明显滞后性。
但电动客车由于直接使用电机驱动,动力来得更快、更直接,加上无级变速系统省却了传统变速箱换挡的过程,使得车辆操作更简单、更轻便。
电动客车结构简单,维修保养较内燃机客车更简易。
以下我们就从电池、电机、电控这“三电系统”及辅助系统简单地介绍电动客车的动力系统结构、组成及工作原理。
1.1.1电池1.1.1.1动力电池系统构成动力电池由电池箱(大箱、小箱)、高压盒、热管理附件、高压低压线束构成。
1.1.1.2动力电池系统硬件介绍1.1.1.2.1电池箱构成电池箱分别由以下几项构成(详见图1)图1、电池箱爆炸图1 箱盖9 箱体2 箱体密封垫10 工装挂钩3 电池监控单元11 高压单P负(CSC)4 CSC固定支架12 高压单P正5 铜巴13 维护开关(MSD)6 模组压板14 低压连接器7 高低压线束15 压力平衡阀8 模组1.1.1.2.2模组构成模组由以下几部分组成(详见图2)图2、模组爆炸图1 顶盖绝缘片4 侧板板2 线束板 5 端板3 电芯 6 底板1.1.1.2.3模组中电芯连接方式模组内电芯采用串并联的方式连接,根据实际使用需求由厂家连接组合。
目前常见的连接方式有3种(1)1并4串,如图3所见,模组由1、2、3、4号电芯串联连接组成。
图3、1并4串模组1 2 3 4(2)2并4串,如图4所见,模组由1、2电芯并联为A,3、4电芯并联为B,5、6电芯并联为C,7、8电芯并联为D。
然后由A、B、C、D串联连接组成。
图4、2并4串模组(3)3并4串,如图5所见,模组由1、2、3电芯并联为A ,4、5、6电芯并联为B ,7、8、9电芯并联为C ,10、11、12电芯并联为D 。
燃料电池电动汽车的工作原理和组成燃料电池电动汽车作为新能源汽车的一种,其工作原理和组成是怎样的呢?下面将从工作原理和组成两个方面进行详细介绍。
一、工作原理1. 氢气和氧气的电化学反应燃料电池电动汽车的核心是燃料电池,其工作原理是利用氢气和氧气在电化学反应过程中产生电能。
在燃料电池内部,氢气从阴极一侧进入,氧气从阳极一侧进入,两者在电解质膜上发生化学反应,产生水和电能,因此也被称为氢气电池。
2. 电能转化为动力燃料电池产生的电能经过电控系统,转化为汽车所需的动力,驱动电动汽车行驶。
二、组成结构1. 燃料电池系统燃料电池系统包括燃料电池堆、氢气储存罐、氧气供应系统等组成部分。
其中,燃料电池堆是最核心的部件,由多个单个燃料电池组成,通过将氢气和氧气输入到电解质膜上,产生电能。
2. 电控系统电控系统是燃料电池电动汽车的大脑,负责控制燃料电池系统的运行和管理。
它通过各种传感器实时监测燃料电池的工作状态,并根据车速、踏板行程等信息来控制燃料电池系统的输出。
3. 电池除了燃料电池之外,燃料电池电动汽车还配备了锂电池等储能设备。
这些电池主要用于存储制动能量回收等过程中产生的电能,以及在起步、加速等高功率场景下提供额外动力。
4. 电动驱动系统电动驱动系统包括电动机、变速箱和传动装置等部件,负责将燃料电池产生的电能转化为汽车的动力,驱动车辆前进。
5. 氢气储存和氢气供应系统燃料电池电动汽车的氢气储存和供应系统是汽车能否正常工作的关键。
氢气储存罐主要用于储存氢气,而氢气供应系统则负责将储存罐中的氢气输送到燃料电池堆中进行反应。
以上就是关于燃料电池电动汽车的工作原理和组成的详细介绍。
通过以上介绍,可以看出燃料电池电动汽车是利用氢气和氧气进行电化学反应产生电能,再将电能转化为动力驱动汽车行驶的新型环保能源汽车。
希望通过全社会的努力,未来燃料电池电动汽车能够更加普及,为环境保护事业贡献力量。
燃料电池电动汽车的工作原理和组成是众多科学家和工程师们多年努力研究和发展的成果。
电动汽车驱动原理:电能如何驱动车辆
电动汽车的驱动原理是通过电能转化为机械能,推动车辆的运动。
以下是电动汽车驱动的基本原理:
1. 电池供电:
电池储存电能:电动汽车通常使用锂离子电池等高能密度的电池来储存电能。
这些电池被安装在车辆的底部或其他适当位置。
电能来源:电池通过外部充电设备获得电能,将电能存储为化学能。
2. 电动机转换电能:
电动机:电动汽车配备一个或多个电动驱动电机,通常是交流电动机。
这些电动机负责将电能转换为机械能。
电能转化:电动机内的电能通过电磁感应的原理,转化为旋转的机械能。
3. 传动系统:
传动系统:电动汽车的电动机通过传动系统(通常是单速或多速变速器)将机械能传递到车轮。
4. 车辆驱动:
车轮转动:传递到车轮的机械能使车轮开始转动,推动汽车前进。
5. 电能的管理与控制:
电能管理系统:电动汽车配备电能管理系统,负责监测电池状态、控制电动机功率输出,并通过电子控制单元(ECU)进行实时调整。
回馈系统:一些电动汽车采用回馈系统,将制动时产生的能量转化为电能,存储回电池中,提高能量利用效率。
6. 动力控制:
电子控制:电动汽车的动力控制通过电子控制单元实现,可以调整电动机的输出功率,实现加速、减速和制动等功能。
7. 能量回收:
再生制动:在制动时,电动汽车可以通过再生制动将部分动能转化为电能,存储到电池中,提高整体效能。
电动汽车的驱动原理基于电能的存储和转化过程,通过电动机将电能转化为机械能,推动车辆的运动。
这种驱动方式具有零排放、高效能的特点,是环保和可持续交通的重要方向。
简述新能源汽车电动电机的功用和工作原理
新能源汽车电动电机是新能源汽车的核心部件之一,它的主要功能是将电能转化为机械能,驱动汽车运行。
其工作原理主要包括两个方面:电磁感应原理和电力转换原理。
1. 电磁感应原理:电动电机利用电磁感应原理产生力矩,驱动汽车运动。
当电通过电动电机时,会在电动电机的定子上产生一个磁场,同时在电动电机的转子上也会产生一个磁场。
由于两个磁场之间的相互作用,会产生一个力矩作用于转子上,使其开始旋转,并将机械能传递给汽车的传动系统,从而驱动汽车行驶。
2. 电力转换原理:电动电机将电能转化为机械能的过程中,也涉及电能的转换。
电动电机接收来自电源的直流电能,通过电子控制系统将其转化为交流电能。
交流电能通过电动电机的定子线圈产生旋转的磁场,进而产生力矩,促使转子旋转。
同时,电动电机将旋转的机械能再次转化为电能,通过回馈电路将部分电能返回给电池重新充电,实现能量的回收利用。
除了将电能转化为机械能,电动电机还具有调速灵活、转矩平稳等特点,使得新能源汽车具备快速响应和高效率的特点。
此外,电动电机还可以通过控制电流的大小和方向,实现正转和反转,从而实现汽车的前进和倒车。
电动电机在新能源汽车中扮演着至关重要的角色,是实现汽车电动化的关键技术之一。
汽车电动机的工作原理
汽车电动机是现代汽车中非常重要的一个组成部分,它是用电能来驱动汽车前进的核心。
汽车电动机通过磁场的转换和力的传输,将电能转化为机械能,以驱动车轮,从而让汽车行驶。
汽车电动机的工作原理可以简单概括为三个步骤:电能的转换、磁场的转换和力的传输。
首先是电能的转换。
汽车电动机需要经过电流来启动,在电池的供电下,电能被输送到电动机内部,并被转化为机械能。
电气信号通过电缆进入电动机后,由电传动部件转换为机械能,从而驱动汽车的运动。
接下来是磁场的转换。
汽车电动机中的磁铁和电线圈是非常重要的组成部分。
当电流通过电线圈时,会产生强磁场。
这个强磁场将与电动机中的磁铁相互作用,从而形成一个旋转的磁场。
这个旋转的磁场将会对电动机中的转子施加力,并使它开始旋转。
最后是力的传输。
汽车电动机中的转子将带动车轮旋转,并向车轮传递动力,让汽车前进。
汽车电动机中的速度和扭矩决定了车辆的行驶能力和速度,而这些又与电流的强弱以及磁场的方向有着密切的关联。
值得注意的是,汽车电动机的效率是非常高的。
它产生的机械输出功率可以达到90%以上,而传统的内燃机则仅为25%至30%。
总的来说,汽车电动机是由电能转化为机械能、磁场的旋转和力的传输所组成的一个复杂的系统。
掌握了汽车电动机的工作原理,就可以更好地了解汽车的运行和性能,了解电动汽车技术的发展趋势,为技术的研究和开发提供更有价值的帮助。
电动汽车传动系统原理
电动汽车传动系统原理是直接将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。
汽车传动轴在采用电动轮驱动时,由于它是靠车载电源提供动力源驱动电动机因而可以实现带负载启动,无需离合器;也正是因为是车载电源可以提供恒定的电流,中间会有电路控制的环境来实现驱动电机的方向和转速的控制,所以不需要倒档和差速器。
若采用无级调速,就可以实现自动控制,无需变速器。
2、对比温升
用新送来的控制器和原来使用的控制器进行同等条件下堵转发热试验,两个控制器都拆掉散热器,用一辆车,撑起脚,先转动转把达到最高速,立即刹车,不要刹死,免得控制器进入堵转保护,在极低速度下维持5秒钟,松开刹车,迅速达到最高速,再刹车,反复同样的**作,比如30次,检测散热器最高温度点。
拿两个控制器的数据对比,温度越低越好。
试验条件应该保证相同的限流,相同的电池容量,同一辆车,同样从冷车开始测试,保持相同的刹车力度和时间。
试验结束时应检查固定MOS 的螺丝松紧程度,松得越多标明使用的绝缘塑料粒子耐温**越差,在长期使用中,这将导致MOS提前因发热而损坏。
再装上散热器,重复上述试验,对比散热器温度,这可以考察控制器的散热设计。
论述纯电动汽车的动力传递路线1.引言1.1 概述纯电动汽车的动力传递路线是指将电能从电池传递到车轮以产生动力的过程。
与传统燃油车辆使用发动机和传动系统的复杂机械传动不同,纯电动汽车利用电动机直接驱动车轮,消除了传统动力传递链路中的机械能转化和损耗过程,使动力传递更加高效和简化。
这种简洁的动力传递路线是纯电动汽车的核心特点之一。
传统燃油车辆的动力传递路线通常是由发动机产生动力,然后通过传动系统将动力传递到车轮。
而纯电动汽车的动力传递路线则是由电池作为能源提供电能,电能经过控制系统输入到电动机中,电动机通过转动将动力传递给车轮。
简而言之,纯电动汽车的动力传递路线就是电池-电动机-车轮这样一条直接、高效的传递链路。
相比于传统燃油车辆的动力传递路线,纯电动汽车的动力传递路线具有以下优势。
首先,纯电动汽车的动力传递路线省略了传统传动系统中的传动装置,减少了传动效率和能量损耗,提高了动力传递的效率。
其次,纯电动汽车的动力传递路线简化了车辆的结构,减少了部件数量和重量,提高了整车的性能和操控性。
此外,纯电动汽车的动力传递路线还能降低噪音和振动,提升驾乘舒适度。
纯电动汽车的动力传递路线对纯电动汽车的发展具有重要影响。
一方面,优化动力传递路线的设计可以进一步提高纯电动汽车的能效和续航里程,加速电动汽车的推广和普及。
另一方面,动力传递路线的不断创新也为电动汽车的技术升级和性能提升提供了更多的可能性。
展望未来,纯电动汽车的动力传递路线将继续朝着更加高效、简化和智能化的方向发展。
随着电池技术的进一步突破和智能控制系统的不断优化,电动汽车的动力传递效率将进一步提高,续航里程将获得更大的提升。
此外,动力传递路线的创新也将为电动汽车的性能、安全性和可靠性提供更多的突破口。
因此,纯电动汽车的动力传递路线的持续研究和发展将成为推动电动汽车产业发展的重要方向。
1.2文章结构文章结构如下:1. 引言- 1.1 概述- 1.2 文章结构- 1.3 目的2. 正文- 2.1 纯电动汽车的动力传递路线概述- 2.2 动力传递路线的第一个要点- 2.3 动力传递路线的第二个要点- 2.4 动力传递路线的第三个要点3. 结论- 3.1 总结动力传递路线的优势- 3.2 对纯电动汽车发展的影响- 3.3 展望未来的发展方向文章结构部分的内容即为对整篇文章的结构进行简要介绍和概述。
介绍纯电动汽车的电驱动系统结构及原理电驱动系统是纯电动汽车的核心组成部分,它由电机、电池、电控系统和传动装置等多个部件组成。
本文将从电驱动系统的结构和原理两个方面进行介绍。
一、电驱动系统的结构电驱动系统一般由电机、电池、电控系统和传动装置组成。
1. 电机:电驱动系统的关键部件之一,负责将电能转化为机械能,驱动汽车行驶。
电动汽车常用的电机类型包括交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。
2. 电池:电驱动系统的能量来源,通过储存化学能将其转化为电能供电机使用。
目前常用的电池类型有锂离子电池、镍氢电池和超级电容器等。
3. 电控系统:电驱动系统的控制中枢,负责监测和控制电机的工作状态,实现对电机的启停、转速调节和能量回馈等功能。
电控系统通常由控制器、传感器和通信模块构成。
4. 传动装置:电驱动系统将电机的转动力量传递给车轮,使汽车运动。
传动装置根据不同的车型和性能要求,可以采用单速传动、多速传动或无级变速传动等不同的结构形式。
二、电驱动系统的原理电驱动系统的工作原理可以简单概括为:电池提供电能,电控系统控制电机的工作,电机驱动传动装置将动力传递给车轮,从而使车辆运动。
1. 电能供应:电驱动系统的能量来源是电池,电池通过化学反应将化学能转化为电能。
电池的电能储存可以通过充电桩、太阳能电池板等方式进行。
2. 电机工作:电控系统检测车辆的工作状态,并根据需求控制电机的启停和转速。
电控系统通过控制器对电机进行控制,实现电机的正转、反转和调速等功能。
3. 动力传递:电机通过传动装置将动力传递给车轮,从而推动车辆运动。
传动装置根据不同的车型和性能要求,可以采用不同的传动形式,如齿轮传动、链条传动和无级变速传动等。
4. 能量回馈:在制动和减速时,电驱动系统可以通过电机的反向工作将动能转化为电能,储存在电池中,以实现能量的回收和再利用,提高能源利用效率。
电驱动系统是纯电动汽车实现电能转化为机械能的重要组成部分。
它通过电池提供电能,电机将电能转化为机械能,电控系统控制电机的工作,传动装置将动力传递给车轮,从而实现纯电动汽车的驱动。
1 电动汽车动力传动系的结构与工作原理 摘 要:能源危机已经逐渐成为世界面临的最重大问题之一。电动汽车的发展应运而生。电动汽车的动力传动系统又是其核心技术,本文主要对电动汽车中的蓄电池,电动机以及控制器的结构和工作原理进行了阐述。 关 键 词:电动汽车 蓄电池 电动机 控制器
The Works And Structure Of Power Transmission For Electric
Vehicle LIU Xue Lai ( School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China) Abstract: Energy crisis has become one of the most important issues which all the people have to face. Due to this problem, the development of electric vehicle comes into being. Power transmission is the core technology for electric vehicle. The article mainly makes a set about the works and structure of electric vehicle’s storage battery, electric motor and motor controller. Keyword: Electric Vehicle Storage Battery Electric Motor Motor Controller
前言
能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面临的共同挑战,各国政府及其产业界积极应对,纷纷提出各自发展战略,新能源汽车已经成为21世纪汽车工业的发展热点。我国是一个能源短缺的国家,尤为重视新能源汽车的研发。其中,纯电动汽车是新能源汽车的重中之重。纯电动汽车是以电池为储能单元,以电动机为驱动系统的车辆。通常地,容量型驱动力电池即可满足实用要求。纯电动汽车的特点是结构相对简单,生产工艺相对成熟,缺点是充电速度慢,续驶里程短。因此适合与行驶路线相对固定,有条件进行较长时间充电的车辆。
1. 概述 1.1 动力传动系统 动力传动系统是电动汽车最主要的系统,电动汽车运行性能的好坏主要是由其动力传动系统的性能决定的。电动汽车动力传动系统由蓄电池、控制器、电动机、变速器、主减速器、等组成。电机控制器接受从加速踏板(相当于内燃机汽车的油门)、刹车踏板和PRND(停车、倒车、空档、前进)控制按键的输出信号,控制电动机的旋转,通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置驱动车轮旋转。车辆减速时,电机对车辆前进起制动作用,这时电机处于发电机制动的运动状态,给蓄电池充电,也就是所谓的再生制动。电动汽车的再生制动功能是非常重要的,根据对电动汽车的实际运行测试结果表明,再生制动给作为储能动力源的蓄电池补充的能量,能是电动汽车一次充电之后行驶里程增加。动力传动系统的构成框图如1.1所示。 2
在有的情况下,把电机、减速器与传动装置、车轮做成一体,称之为电动轮,这时的差速器是靠电器方法实现的。带电动轮的电动汽车的动力传动系统的构成框图如图1.2所示。
1.2 电动汽车动力传动系统布置方案 目前,电动汽车动力传动系统具有一下几种布置方案: 第一种和传统内燃机传动系统布置方案一样,仍带有变速器,主要是为了提高电动汽车的起动扭矩及增加低速时电动汽车的后备功率,如图1.3a中所示。装有这种传动系统的电动车主要是由内燃机汽车改装而成。 第二种布置如图1.3b中所示,这种传动系统的最大特点是取消了离合器和变速器,因此对电动机的要求较高,不仅要求有较高的起动转矩,而且要求较大的后备功率,以保证电动汽车的起车、爬坡、加速超车等动力性能。 第三种和第四种的布置比较接近,都是直接将电动机驱动轮和驱动轴上,如图1.3c和1.3d所示。这两种传动系统都是直接由电机实现变速、差速,它不仅要求电动机性能好,有较高的起动转矩,较大的后备功率,而且对控制系统的要求很高。控制系统不仅要有较高的控制精度,而且具备良好的可靠性,从而保证电动汽车安全、平稳的行驶。 3
由于电动汽车传动系统中的变速器、差速器、传动轴等与传统内燃机传动系差别不大,本文不再赘述其结构及其工作原理。
2. 蓄电池 电池是电动汽车的动力源,是能量的存储装置,也是目前制约电动汽车发展的关键因素。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键是开发出比能量高,比功率大、使用寿命长、成本低的电池。 2.1铅酸蓄电池 2.1.1铅酸蓄电池的分类和结构
铅酸蓄电池的基本结构如图2.1。铅酸蓄电池是由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、
外壳等部分组成。极板是铅酸蓄电池的核心部件,正极板上的活性物质是二氧化铅,负极板上的活性物质为海面状纯铅。隔板是隔离正、负极板,防止短路;作为电解液的载体,能够吸收大量的电解液,起到促进离子良好扩散的作用;它还是正极板产生的氧气到达负极板的“通道”,以顺利建立氧循环,减少水的损失。电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配制而成,主要作用是参与电化学反应,是铅酸蓄电池的活性物质之一。电池槽中装入一定密度的电解液后,由于电化学反映,正、负极板间会产生约为2.1V的电动势。溢气阀位于电池顶部,起到安全。密封、防暴等作用。 4
2.1.2铅酸蓄电池的特点 铅酸蓄电池主要有一下有点: 1. 电压较高,为2.0V; 2. 价格低廉; 3. 可制成小至1Ah大至几千安时的各种尺寸和结构的蓄电池; 4. 高倍率放电性能良好,可用于引擎起动;
5. 高低温性能良好,可在-40oC-60oC条件下工作; 6. 电能效率高达60%; 7. 易于识别电荷状态。 铅酸蓄电池的缺点: 1. 比能量低; 2. 使用寿命短,使用成本高; 3. 充电时间长; 4. 铅是重金属,存在污染。 2.1.3铅酸蓄电池的工作原理 铅酸蓄电池使用时,把化学能转换为电能的过程叫放电。在实用后,借助于直流电在电池内进行化学反映,把电池变为化学能储蓄起来,这种蓄电池过程称作充电。铅酸蓄电池是酸性蓄电池,其化学反应式为:
OHPbSOSOHPbO2442 充电时,把铅板分别和直流电源的正、负极相连,进行充放电电解,还原反应式为 2442SOPbePbSO
阳极的氧化反应为 eSOHPbOOHPbSO242224224
充电时总反映为
42224222SOHPbOPbOHPbSO 铅酸蓄电池放电时如图2.2所示
放电时蓄电池阴极的氧化反应为
ePbPb22 阳极的还原反应为
OHPbeHPbO222224
放电时总反映为 OHPbSOSOHPbOPb24422222 蓄电池充电的时候,随着电池端电压的升高,水开始被电解,当电池电压达到约2.39V/ 5
单体时,水的电解不可被忽略。水电解时阳极和阴极的化学反应式为 eHOOH222122
222HeH 阳极给出的电子,阴极得到电子,从而形成了回路电流。端电压越高,水的电解也越激烈,此时冲入的大部分电荷参加水电解,形成活性物质很少。 2.2镍氢电池 镍氢电池是20世纪90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要有储氢合金支撑,是一种碱性蓄电池。 2.2.1镍氢电池的结构 镍氢电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。如图2.3所示。 镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍,负极是储氢合金,用氢氧化钾作为电解质,在正负极之间有隔膜,共同组成镍氢单体电池。在金属铂的催化作用下,完成充电和放电的可逆反应。 镍氢电池的极板有发泡体和烧结体两种,发泡体极板的镍氢电池在出厂前必须进行预充电,且放电电压不能低于0.9V,工作电压也不太稳定,特别是在存放一段时间后,会有近20%的电荷流失,老化现象比较严重,为避免发泡镍氢电池老化所造成的内阻的增高,镍氢电池在出厂钱必须进行预充电。经过改进的烧结体极板的镍氢电池,其烧结体基本本身就是活性物质,不需要进行活性处理,也不需要进行预充电,电压平衡,稳定,遇有低温放电性能好、不易老化和寿命长的优点。
图2.3 镍氢电池的基本结构 2.2.2镍氢电池的特点 6
镍氢电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性等许多优点。与铅酸蓄电池相比,镍氢电池除具有比能量高、质量轻、体积小、循环寿命长的特点以外,还有一下特点。 1.比功率高,目前能达到1350W/kg; 2.循环次数多; 3.无污染,为21世纪“绿色环保电池”; 4.耐过充过放; 5.无记忆效应;
6.使用温度范围宽。正常温度范围-30oC-55oC; 7.安全可靠。短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐震动等安全性,可靠性试验无爆炸、燃烧现象。 2.2.3镍氢电池的工作原理 镍氢电池是将物质的化学反应产生的能量直接转化成电能的一种装置。镍氢电池有镍氢化合物正电极、储氢合金负电极、以及碱性电解液组成。密封一次镍氢电池的性能特点主要取决于本身体系的电极反应。如图2.4所示。
图2.4 镍氢电池充放电原理 充电时正、负极的化学反应为
OHNiOOHOHeOHNi22)(
2222HMeMH
放电时正、负极的化学反应为 OHeOHNiOHNiOOH22)(
eMHHM2222 当镍氢电池以标准电流放电时,平均工作电压为1.2V。当电池以8C率放电时,端电压将至1.1V时,则认为放电完成。电压1.1V称为8C率放电时的放电终止电压(0.6-0.8V)。 2.3锂离子电池