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文檔簡介
1、<p> 電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,保護(hù)人類的居住的環(huán)境和緩解能源供給。電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生,電動(dòng)汽車具有良好的環(huán)保性能和有多種能源為動(dòng)力的顯著特點(diǎn),既可以保護(hù)環(huán)境,又可以緩解能
2、源的短缺并能調(diào)整能源的結(jié)構(gòu),保障能源的安全。本文主要簡紹了電動(dòng)汽車的發(fā)展和優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)與管理,能量存儲(chǔ)與管理,電機(jī)的形式與驅(qū)動(dòng),典型電動(dòng)汽車的分析和電動(dòng)汽車所面臨的問題。</p><p> 關(guān)鍵詞: 關(guān)鍵詞一 關(guān)鍵詞二(宋體,小四)</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1 發(fā)展電動(dòng)汽車的意義及其電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)3
3、</p><p> 1.1 發(fā)展電動(dòng)汽車的意義3</p><p> 1.1.1 電動(dòng)汽車的歷史及現(xiàn)狀3</p><p> 1.1.2 電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)3</p><p> 1. 2 電動(dòng)汽車的主要問題………………………………………………………………………10</p><p> 2 電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式及
4、其工作原理4</p><p> 2.1 電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式4</p><p> 2.2 電動(dòng)汽車的工作原理</p><p> 3 電動(dòng)汽車的能量存儲(chǔ)裝置與能量管理系統(tǒng)</p><p> 3. 1 電動(dòng)汽車的蓄電池與儲(chǔ)能裝置</p><p> 3.1.1 電池的分類</p><p&g
5、t; 3.1.2 普通鉛酸蓄電池</p><p> 3.1.3 動(dòng)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(dòng)汽車的能源管理系統(tǒng)</p><p> 3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p><p> 4 電動(dòng)汽車的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) </p>
6、<p> 4. 1 電動(dòng)機(jī)的分類及原理</p><p> 4.1.1 直流電動(dòng)機(jī)</p><p> 4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)</p><p> 4.2.3 永磁電動(dòng)機(jī)</p><p> 4.2.4 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)</p><p> 5 電動(dòng)汽車性能參數(shù)分析</p><p&g
7、t; 6 電動(dòng)汽車所面臨的主要問題及其未來發(fā)展</p><p><b> 結(jié) 束 語5</b></p><p><b> 謝 辭6</b></p><p><b> 文 獻(xiàn)7</b></p><p> 1 發(fā)展電動(dòng)汽車的意義及其電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)</p>
8、;<p> 汽車自誕生不過100年的時(shí)間,其發(fā)展速度極快,且與人們生活的聯(lián)系越來越緊密。汽車不再是一個(gè)簡單的代步和運(yùn)輸工具,已成為許多人的生活必須品和文化生活的一部風(fēng),甚至成為了一些人的流動(dòng)辦公室。汽車的普及程度和技術(shù)已成為一個(gè)國家或地區(qū)現(xiàn)代化的標(biāo)志。(內(nèi)容用小四號(hào)宋體,論文字間距設(shè)置為:標(biāo)準(zhǔn)。行間距設(shè)置為:固定值 20磅)</p><p> 1.1 發(fā)展電動(dòng)汽車的意義(小三號(hào)粗黑體,左對(duì)齊,單
9、倍行距)</p><p> 汽車已是當(dāng)今社會(huì)中不可缺少的一部分。可是其帶來的問題也是尤為嚴(yán)重的。最為嚴(yán)重的是環(huán)境和能源的問題。發(fā)展電動(dòng)汽車的意義在于解決現(xiàn)如今的能源與環(huán)境問題。電動(dòng)汽車一直是伴隨著爭議的發(fā)展的,盡管目前電動(dòng)汽車配套體系不完善,但發(fā)展電動(dòng)汽車對(duì)中國是很有意義的,技術(shù)的不斷攻克與國家的政策扶持為電動(dòng)汽車的地址在不斷的鋪路,預(yù)示著其在未來將有不凡的意義。</p><p> 電
10、動(dòng)汽車對(duì)中國的意義</p><p> 現(xiàn)階段的中國已經(jīng)面臨著石油短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),急需研究開發(fā)新能源來應(yīng)對(duì)能源安全。電動(dòng)汽車戰(zhàn)略已經(jīng)成為我國新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決策。</p><p> 隨著清潔能源的發(fā)展,煤電比例逐年減少,可以有效解決電動(dòng)汽車間接碳排放的問題。當(dāng)前,我國煤電約占發(fā)電總量80%。據(jù)研究,當(dāng)煤電比例占87%時(shí),電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽油車的碳排放已經(jīng)達(dá)到平衡點(diǎn);當(dāng)煤電比例降至65%時(shí)
11、,和傳統(tǒng)汽車相比,電動(dòng)車會(huì)實(shí)現(xiàn)30%的碳減排。</p><p> 發(fā)展電動(dòng)汽車的合理路徑</p><p> 以小型車為突破口是發(fā)展電動(dòng)汽車的合理路徑,因?yàn)樗羌夹g(shù)可支撐、政府貼得起、百姓買得起、市場需求大的現(xiàn)實(shí)選擇。</p><p> 政府的引導(dǎo)和支持是關(guān)鍵</p><p> 推進(jìn)小型電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化,政府須采用財(cái)稅政策加以扶持和引導(dǎo)。
12、政府的引導(dǎo)和支持是小型電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化成敗的關(guān)鍵,應(yīng)在以下幾方面著力。</p><p> 第一,明確發(fā)展重點(diǎn),堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)設(shè)施先行。政府要抓緊電動(dòng)汽車發(fā)展規(guī)劃,把發(fā)展小型電動(dòng)車放在優(yōu)先位置,作為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)予以支持;要采取有力措施,合理布局和分工,加快產(chǎn)業(yè)鏈形成,扭轉(zhuǎn)當(dāng)前電動(dòng)車發(fā)展的無序狀態(tài),防止出現(xiàn)一哄而上,一哄而下的局面;防止以發(fā)展電動(dòng)汽車之名進(jìn)行傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的重復(fù)建設(shè);要抓緊具有電動(dòng)汽車特色的電動(dòng)車
13、標(biāo)準(zhǔn)和充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的制定,加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),為小型電動(dòng)車進(jìn)入市場創(chuàng)造條件。</p><p> 第二,推行綠色補(bǔ)貼和稅費(fèi)制度,大力推動(dòng)小型電動(dòng)汽車發(fā)展。我國普遍存在“住大房、乘大車、吃大餐”的消費(fèi)觀念,有悖于建立節(jié)約型社會(huì)的目標(biāo)。許多發(fā)達(dá)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(qiáng)中的六款為微型車。我國應(yīng)借鑒日本的小四輪車法,出臺(tái)支持
14、小型電動(dòng)車發(fā)展的政策,增加對(duì)小型電動(dòng)汽車補(bǔ)貼和免稅優(yōu)惠,并通過提高大、中型燃油車相關(guān)稅費(fèi),平衡稅收。各級(jí)政府應(yīng)將小型電動(dòng)汽車列入政府采購清單,帶頭使用,發(fā)揮表率和導(dǎo)向作用。</p><p> 第三,加強(qiáng)科技投入,力求重大技術(shù)突破。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)很難通過引進(jìn)獲得,須大力推動(dòng)自主創(chuàng)新?!笆晃濉逼陂g我國在新能源汽車的研發(fā)投入還不到發(fā)達(dá)國家政府或大公司一年的投入。我國應(yīng)大幅度增加投入,加強(qiáng)動(dòng)力電池的基礎(chǔ)科學(xué)
15、和競爭前技術(shù)的研發(fā),尋求原始創(chuàng)新的突破。引導(dǎo)建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟,分工協(xié)作,統(tǒng)一部署,加快電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)。采取實(shí)際措施,加快電動(dòng)汽車和充電設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)研究,堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先,防止浪費(fèi),保障安全。</p><p> 環(huán)保是世人不斷追求的境界,電動(dòng)汽車將為環(huán)保,低碳領(lǐng)域帶來了一股新鮮空氣,我們無法肯定的說電動(dòng)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(nèi)容用小四號(hào)宋體,論文字間距設(shè)置為:標(biāo)準(zhǔn)。行
16、間距設(shè)置為:固定值 20磅)</p><p> 1.1.1 電動(dòng)汽車的歷史及現(xiàn)狀(四號(hào)粗黑體,左對(duì)齊,單倍行距)</p><p> 說了這么多我們先不談電動(dòng)汽車的歷史。到底什么是電動(dòng)汽車?電動(dòng)汽車是針對(duì)內(nèi)燃機(jī)車輛提出來的概念。謂之“電動(dòng)”,是因?yàn)樗哪茉词切铍姵囟皇瞧停ɑ虿裼停┑仁彤a(chǎn)品。純電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力,用電 機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。一
17、般采用高效率充電電池,或燃料電池為動(dòng)力源。電動(dòng)汽車無需再用內(nèi)燃機(jī),因此,電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),蓄電池相當(dāng)于原來的油箱,由于電能是二次能源,可以來源于風(fēng)能、水能、熱能、太陽能等多種方式。</p><p> 現(xiàn)在的電動(dòng)汽車有三種形式:純電動(dòng)汽車(Pure EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicle:HEV)和燃料電池汽車(Fuel Cell Vehicle:FCV)。
18、</p><p> 電動(dòng)汽車的歷史要比內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車歷史遙遠(yuǎn),1885年,世界上第一輛汽油機(jī)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(jì)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。而電動(dòng)汽車的歷史同樣可以追溯到19世紀(jì),并且早于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明時(shí)間,最早開發(fā)電動(dòng)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(dòng)汽車——鉛酸蓄電池動(dòng)力三輪
19、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(dòng)三輪汽車。電動(dòng)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(shí)速23km/h。在此之后的十多年里,電動(dòng)汽車在美國飛速發(fā)展,到1912年保有量已達(dá)到33384輛。雖然電動(dòng)汽車的動(dòng)力和續(xù)駛里程很差,但對(duì)于當(dāng)時(shí)美國的道路和市區(qū),對(duì)于當(dāng)時(shí)續(xù)駛里程30英里并不認(rèn)為是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷。英法兩國就不一樣了,由于歐洲歷史悠
20、久,文化古老,在主要城市之間當(dāng)時(shí)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(dòng)力車成為主要對(duì)象。</p><p> 到20世紀(jì)初,美國以蓄電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車占汽車保有量的38%,其比例僅此與占汽車保有量40%的蒸汽機(jī)汽車。到了1915年,美國電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量達(dá)5000輛。后來由于起動(dòng)機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了汽油機(jī)的發(fā)展和美國州際公路的發(fā)展,使電動(dòng)汽車不能適應(yīng)長距離行駛的缺點(diǎn)更為突出,因而電動(dòng)汽車走
21、向衰落,在1935年到1960年的25年里,電動(dòng)汽車幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài),并逐步退出使用。</p><p> 20世紀(jì)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(dá)國家相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧等空氣污染事故,使人們的健康與生命安全受到了嚴(yán)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(dá)國家又重新開始電動(dòng)汽車的開發(fā)。如日本在1976年就成立了電動(dòng)汽車協(xié)會(huì),并開展了電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)工作。但是,由于電動(dòng)汽
22、車技術(shù)一直沒有重大突破,到20世紀(jì)80年代電動(dòng)汽車的研究,開發(fā)和應(yīng)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(dòng)汽車用先進(jìn)電池,成立了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體USABC(United States Advanced Battery Consortiun),同年7月美國電力研究院EPRI(Electric Power Research Institute)參加了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體,10月布什總統(tǒng)批準(zhǔn)了2.26億美元撥
23、款資助此研究項(xiàng)目。1990年通用汽車公司在洛杉磯展出“沖擊(Impact)”牌電動(dòng)轎車。從此世界性的電動(dòng)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(dòng)汽車的研發(fā)。不論純電動(dòng)汽車,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還是燃料電池電動(dòng)汽車。 (內(nèi)容用小四號(hào)宋</p><p> ?。?) XXXXX(小四號(hào)宋體,固定值 20磅)</p><p> ?。?) XXXXX(小四號(hào)宋體,固定值 20磅)
24、</p><p> 1.1.2 電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)(四號(hào)粗黑體,左對(duì)齊,單倍行距)</p><p> 電動(dòng)汽車包括蓄電池車,燃料電池車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車三類。由傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力(內(nèi)燃機(jī)等)和電力組成的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由于裝備了內(nèi)燃機(jī)等傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力,因此,此類混合動(dòng)力車僅在以電力運(yùn)行時(shí)具備蓄電池汽車和燃料電池的一些優(yōu)勢(shì)。</p><p> 1.良好的環(huán)境保護(hù)效果&l
25、t;/p><p> 燃料電池電動(dòng)汽車通常以富氫氣體為燃料,這樣燃燒產(chǎn)物CO2的排放量大大減少,這對(duì)緩解地球的溫室效應(yīng)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(duì)大氣的污染。蓄電池車以電力為動(dòng)力,混合以電為動(dòng)力,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在城市運(yùn)行時(shí)也可以僅使用儲(chǔ)存的電力。因此可以說,電動(dòng)汽車是零排放汽車。</p><p><b> 2.噪聲低&l
26、t;/b></p><p> 燃料電池按電化學(xué)原理工作,運(yùn)動(dòng)部件很少,無內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪聲和進(jìn)氣門,排氣門,活塞與曲軸等運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中最大的噪聲源是空氣壓縮機(jī)(僅采用壓力供氣的燃料電池)。在沒有采取隔聲措施的燃料電池概念車中,空氣壓縮機(jī)在汽車運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲也相當(dāng)大??偟膩砜慈剂想姵氐脑肼暶黠@低于內(nèi)燃機(jī)汽車。實(shí)驗(yàn)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(jīng)達(dá)到不高于5
27、5dB的水平。蓄電池汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車僅使用儲(chǔ)存的電力在城市運(yùn)行時(shí)也具備類似特點(diǎn)。因此可以說,電動(dòng)汽車工作是產(chǎn)生的噪聲低,較傳統(tǒng)汽車安靜。</p><p><b> 3.熱效率高</b></p><p> 燃料電池按電化學(xué)原理等直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率可達(dá)85%~90%。但實(shí)際上,電池在工作時(shí)由于
28、各種限制,目前各類電池實(shí)際的能量轉(zhuǎn)化效率均在40%~60%的范圍內(nèi)。若實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供,燃料的總利用率可高達(dá)80%以上。汽油機(jī)和蓄電池汽車的熱效率相當(dāng),蓄電池汽車的效率最低在電動(dòng)汽車?yán)?,其主要原因之一是有化學(xué)能到電能轉(zhuǎn)換過程的效率較低。可見出蓄電池外,電動(dòng)汽車具有較高的熱效率,因而運(yùn)行成本也較低。</p><p> 4.可回收利用的能量多</p><p> 對(duì)電動(dòng)汽車而言,很容易利用電動(dòng)機(jī)
29、反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電的功能回收制動(dòng)或下坡時(shí)的能量,從而使汽車的續(xù)駛里程增加,經(jīng)濟(jì)性提高。近幾年開發(fā)的電動(dòng)汽車都具有下坡,制動(dòng)或減速時(shí)的能量回收系統(tǒng),具有能量回收系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程增加10%~15%。</p><p> 6.可以改善能源結(jié)構(gòu),解決汽車的替代能源問題</p><p> 裝備蓄電池的電動(dòng)汽車所消耗的電能可以由普通電網(wǎng)得到,故所有獲取電能的方法都可以用作電動(dòng)汽車的能源獲取途徑,如水
30、利發(fā)電,潮汐發(fā)電,燃煤發(fā)電,風(fēng)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(dòng)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(jié)構(gòu),彌補(bǔ)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(dòng)汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。</p><p> 1.2 電動(dòng)汽車的主要問題</p><p> 1.續(xù)駛里程短,載質(zhì)量小</p><p> 能
31、量密度(指單位體積的動(dòng)力電池所能輸出的能量)低除內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車外的電動(dòng)汽車存在的最大的問題。目前實(shí)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(zhì)量的動(dòng)力電池組所能輸出的能量)的范圍為35~110W h/kg,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(dòng)機(jī)的工作效率高于發(fā)動(dòng)機(jī)這一因素考慮在內(nèi),兩者之差也相當(dāng)懸殊。鎳-氫電池,鋰離子電池等電動(dòng)機(jī)的一次
32、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(nèi)燃機(jī)相比。燃料電池車由于采取了35Mpa的高壓存儲(chǔ)技術(shù)等各種措施,其續(xù)駛里程已超過300km,但仍然無法與內(nèi)燃機(jī)汽車相比,內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車雖沒有續(xù)駛里程短的問題,但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在載重量上仍然難以與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)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(nèi)燃機(jī)汽車相媲美。</p><p><b>
33、 2.制造成高</b></p><p> 目前純電動(dòng)汽車的價(jià)格一般為同級(jí)燃油車的2~5倍。當(dāng)然生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后,會(huì)有一定幅度的降低,但仍然難以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力汽車價(jià)格明顯高于同級(jí)別的汽油車。燃料電池汽車的價(jià)格非常貴,達(dá)到同級(jí)別的燃油汽車的數(shù)倍,甚至上百倍,還處于消費(fèi)者無法接受的地步。</p><p> 3.必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和解決氫的來源問題</
34、p><p> 除內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車外的電動(dòng)汽車存在重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的問題。為了克服蓄電池充電時(shí)間長的問題,需要在停車場或車庫建設(shè)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(shè)加氫站的問題。</p><p> 2 電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式及其工作原理</p><p> 2.1 電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式</p><p>
35、電動(dòng)汽車由電力驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)</p><p> 雙線表示機(jī)械連接,粗實(shí)線表示電氣連接,細(xì)線表示控制信號(hào)連接。</p><p> 下面是根據(jù)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同,電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)分為以下六種不同的形式:</p><p> 圖2電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式</p><
36、;p> C—離合器 D—差速器 FC—固定器 CB—變速器 M—電動(dòng)機(jī) </p><p> 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪,其功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能,并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí),將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。后一種功能稱作再生制動(dòng)。</p><p> 電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī),其功用主要是向電動(dòng)機(jī)提供
37、驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。</p><p> 輔助系統(tǒng)包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等等,借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性和乘員的舒適性。</p><p> 各個(gè)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車上的布置各式各樣,這是因?yàn)樵陔妱?dòng)汽車上能量是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳輸?shù)?,因此,電?dòng)汽車各個(gè)系統(tǒng)或各個(gè)部件的布置有很
38、大的靈活性。例如一輛電動(dòng)機(jī)前置,前輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車。充電機(jī)經(jīng)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(shí),蓄電池經(jīng)控制器向電動(dòng)機(jī)供電。來自加速踏板的信號(hào)輸入控制器并通過控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪。</p><p> 差速器是傳統(tǒng)車輛的標(biāo)準(zhǔn)組件,電動(dòng)汽車也采用這項(xiàng)技術(shù)。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑比內(nèi)側(cè)車輪大,必須利用差速器來調(diào)整兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速,否則,
39、車輪會(huì)產(chǎn)生滑移從而引起輪胎磨損加劇、轉(zhuǎn)向困難、道路附著性能變差等。對(duì)于傳統(tǒng)的燃油汽車,無論是前輪驅(qū)動(dòng)還是后輪驅(qū)動(dòng),機(jī)械式差速器都是必備的。圖3所示為典型的機(jī)械差速器的結(jié)構(gòu),差速器的行星齒輪繞各自的軸旋轉(zhuǎn),從而使兩個(gè)半軸齒輪能以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。對(duì)于電動(dòng)汽車,如果采用雙電動(dòng)機(jī)或者四個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或者四個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),由于每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有效地獨(dú)立調(diào)節(jié)控制,實(shí)現(xiàn)電子差速,在這種情況下,電動(dòng)汽車可以不用機(jī)械差速器。圖 4所示的是帶電子差速器的雙
40、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。電子差速器比機(jī)械差速器體積小、質(zhì)量輕。人們對(duì)是否選用機(jī)械差速成器不像對(duì)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(dòng)汽車采用單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)就必須裝機(jī)械差速器,而多電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)就采用電子差速。電子差速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕,在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確的電子控制,提高電動(dòng)汽車的性能;其缺點(diǎn)是由于增加了電動(dòng)機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器,增加了初始成本,而且在不同條件下對(duì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確控制的可靠性需要進(jìn)一步的發(fā)展。近</p>
41、;<p> 圖3 機(jī)械差速器 圖4 帶電子差速器的雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)</p><p> 2.2電動(dòng)汽車的工作原理</p><p> 電動(dòng)汽車的工作原理:蓄電池——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動(dòng)機(jī)——?jiǎng)恿鲃?dòng)系統(tǒng)——驅(qū)動(dòng)汽車行駛</p><p> 電動(dòng)汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的,因此,電動(dòng)汽
42、車各部件的布置具有很大的靈活性;其次,電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置不同(如獨(dú)立的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等)會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大,采用不同類型的電機(jī)(如直流電機(jī)和交流電機(jī))會(huì)影響到電動(dòng)汽車的質(zhì)量、尺寸和形狀;不同類型的儲(chǔ)能裝置(如蓄電池和燃料電池)也會(huì)影響電動(dòng)汽車的質(zhì)量、尺寸及形狀。另外,不同的補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件和機(jī)構(gòu),例如蓄電池可通過感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)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(jìn)行集中充電。 &l
43、t;/p><p> 根據(jù)制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號(hào),電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷,功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí),再生制動(dòng)的動(dòng)能被電源吸收,此時(shí)功率流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動(dòng)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(cè)電源的使用情況。輔助動(dòng)力源供給電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)不同等級(jí)電壓并提供必要的動(dòng)力,它主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、
44、空調(diào)、制動(dòng)及其它輔助裝置提供動(dòng)力。除了從制動(dòng)踏板和加速踏板給電動(dòng)汽車輸入信號(hào)外,轉(zhuǎn)向盤也是一個(gè)很重要的輸入信號(hào),動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的角位置來決定汽車靈活地轉(zhuǎn)向。</p><p> 電動(dòng)汽車(EV)的研究是在環(huán)境保護(hù)問題及能源問題日益受到關(guān)注的情況下興起的。在EV性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中,提高能量的儲(chǔ)備與利用率是迫切需要解決的兩個(gè)問題。盡管蓄電池技術(shù)有了長足進(jìn)步,但由于受安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素的制約,近
45、期不會(huì)有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。制動(dòng)能量回收問題對(duì)于提高EV的能量利用率具有重要意義。電動(dòng)汽車采用電制動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài),將汽車的部分動(dòng)能回饋給蓄電池以對(duì)其充電,對(duì)延長電動(dòng)汽車的行駛距離是至關(guān)重要的。國外有關(guān)研究表明,在存在較頻繁的制動(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下,有效地回收制動(dòng)能量,可使電動(dòng)汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。</p><p> 3 電動(dòng)汽車的能量
46、存儲(chǔ)裝置與能量管理系統(tǒng)</p><p> 3. 1 電動(dòng)汽車的蓄電池與儲(chǔ)能裝置</p><p> 3.1.1蓄電池儲(chǔ)能</p><p> 目前我國還沒有專門用于可再生能源發(fā)電系統(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(gè)蓄電池(可達(dá)12
47、0個(gè)甚至更多),組成一個(gè)串聯(lián)蓄電池組,然后若干個(gè)串聯(lián)蓄電池組再并聯(lián),以滿足系統(tǒng)的電壓、電量儲(chǔ)存等要求。并聯(lián)的蓄電池組最多可達(dá)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。2V的單體蓄電池的容量最大可達(dá)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(jià)格也高。</p><
48、p> 燃料電池具有組件性好、環(huán)保性能好、效率高、部分負(fù)荷時(shí)性能優(yōu)異、功率范圍廣、響應(yīng)速度快、燃料多樣化、維修性好、使用方便等性能特點(diǎn),非常適合作為移動(dòng)式和分散式電源使用。它在使用氫能產(chǎn)生電能的過程中不產(chǎn)生任何污染物,而且氫是取之不盡的能源。隨著世界礦物資源的逐漸枯竭和國際社會(huì)對(duì)自身環(huán)境的不斷關(guān)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(xiàn)有的礦物燃料發(fā)電設(shè)備和石化燃料動(dòng)力設(shè)備。燃料電池作為氫能直接轉(zhuǎn)化為電能的潔凈
49、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(jī)、內(nèi)燃機(jī)之后的第三代動(dòng)力裝置,又是繼水力、火力、核能之后的第四代發(fā)電設(shè)備。燃料電池不僅可以為現(xiàn)代交通工具提供理想的動(dòng)力源,消除對(duì)環(huán)境的污染,也可以對(duì)分散的小型發(fā)電裝置,為數(shù)以億計(jì)的用電設(shè)備和千百萬家庭提供電能。因此,燃料電池技術(shù)是21世紀(jì)對(duì)人類生活具有最重大影響的十大技術(shù)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
50、經(jīng)過燃燒而通過化學(xué)反應(yīng)把富氫燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以在產(chǎn)生電能的同時(shí)還產(chǎn)生了熱能。普通電池的反應(yīng)物質(zhì)一般是難以補(bǔ)充的,反應(yīng)物質(zhì)消耗完了,電池也就壽終正寢了;燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)中所消耗掉的物質(zhì)是不斷補(bǔ)充的,從而可源源不斷地產(chǎn)生電能,而無須進(jìn)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(gè)燃料電池系統(tǒng)就相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行的小
51、型發(fā)電廠,它高效且無污染地將貯存在燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能。</p><p><b> 3.1.2飛輪儲(chǔ)能</b></p><p> 飛輪儲(chǔ)能是指利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲(chǔ)存起來,在需要的時(shí)候再用飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式。</p><p> 飛輪儲(chǔ)能器中沒有任何化學(xué)活性物質(zhì),也沒有任何化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。旋轉(zhuǎn)時(shí)的
52、飛輪是純粹的機(jī)械運(yùn)動(dòng),飛輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為: E =1/2Jω2 式中: J為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ω為飛輪旋轉(zhuǎn)的角速度. </p><p> 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能與飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比。而飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又正比于飛輪的直徑和飛輪的質(zhì)量,過于龐大、沉重的飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)受到極大的離心力作用,往往超過飛輪材料的極限強(qiáng)度,很不安全。因此,用增大飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法來增加飛輪的動(dòng)能是有限的。 </p><p&
53、gt; 飛輪儲(chǔ)能裝置中有一個(gè)內(nèi)置電機(jī),它既是電動(dòng)機(jī)也是發(fā)電機(jī)。在充電時(shí),它作為電動(dòng)機(jī)給飛輪加速;當(dāng)放電時(shí),它又作為發(fā)電機(jī)給外設(shè)供電,此時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降;而當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),整個(gè)裝置則以最小損耗運(yùn)行。飛輪儲(chǔ)能具有效率高、建設(shè)周期短、壽命長、高儲(chǔ)能、充放電快捷、充放電次數(shù)無限以及無污染等有點(diǎn)。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障。</p><p> 3.1.3雙層電容器儲(chǔ)能</p><p>
54、 超級(jí)電容器,又叫雙電層電容器、電化學(xué)電容器, 黃金電容、法拉電容,通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件,但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種儲(chǔ)能過程是可逆的,也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級(jí)電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個(gè)無反應(yīng)活性的多孔電極板,在極板上加電,正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子,負(fù)極板吸引正離子,實(shí)際上形成兩個(gè)容性存儲(chǔ)層,被分離開的正離子在負(fù)極板附近,負(fù)離子在正極板附近。雙電層電容器與鋁電解電容器相比
55、內(nèi)阻較大,因此,可在無負(fù)載電阻情況下直接充電,如果出現(xiàn)過電壓充電的情況,雙電層電容器將會(huì)開路而不致?lián)p壞器件,這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時(shí),雙電層電容器與可充電電池相比,可進(jìn)行不限流充電,且充電次數(shù)可達(dá)10 6次以上,因此雙電層電容不但具有電容的特性,同時(shí)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(xiàn)在的能量系統(tǒng)已經(jīng)上升了一個(gè)大的臺(tái)階,正如普銳斯,普銳斯插電式混合
56、動(dòng)力車采用的技術(shù)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(dòng)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(qū)動(dòng)最長可以行駛12英里(約合19.3公里),此后它又會(huì)變成一輛普通的普銳斯混合動(dòng)力車,依靠電動(dòng)機(jī)和汽油引擎驅(qū)動(dòng)車輪。而雪佛蘭Volt僅利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛,在電池電量耗光之后,汽油引擎僅作為發(fā)電機(jī)為電動(dòng)機(jī)提供電能。普銳斯插電式混合動(dòng)力車除了增加一個(gè)用于給電池充電的插口外,它的電池
57、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(dòng)力車常見的鎳氫電池更高的電量。另外其電壓也更高(達(dá)到350伏,而鎳氫電池為200伏),因此可提供更強(qiáng)的動(dòng)力。這款車配備的電動(dòng)機(jī)與以前的普銳斯相同,但由于電池性能以及電力更強(qiáng),電動(dòng)機(jī)功率為67馬力/50千瓦,而以前為27馬力,理論上這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)為78馬力。充電時(shí)間方面,豐田稱,5千瓦時(shí)的電池在電壓為100伏電源插座上充電時(shí)間為3小時(shí),在200
58、伏電源上充電時(shí)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(dòng)汽車的能源管理系統(tǒng)</p><p> 電動(dòng)汽車,尤其是純電動(dòng)汽車中的電池能量管理系統(tǒng)是該車的一種相當(dāng)重要的技術(shù)措施,可以稱為電動(dòng)汽車電池的“保護(hù)神”,它起到了對(duì)電池性能的保護(hù)、防止個(gè)別電池的早期損壞、有利于電動(dòng)汽車的運(yùn)行,并
59、具有各種警告功能等。由于它參加電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作使電動(dòng)汽車的運(yùn)行、充電等功能與電池的有關(guān)參數(shù)(電流、電壓、內(nèi)阻、容量)緊密相連和協(xié)調(diào)工作。它有計(jì)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(jié)構(gòu)和性能上的差異,但它們都具備一些相同或相似的功能。典型的電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能: 1、 對(duì)能量的檢測(cè)功能;2、對(duì)電池工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與控制功能 3、 保證充電功能4、 DC—DC、
60、DC—AC轉(zhuǎn)換功能5、 解決性能一致性的保護(hù)功能 6、 對(duì)電池模塊的冷卻和排除充電時(shí)產(chǎn)生的氫氣7、 監(jiān)測(cè)記錄控制功能。</p><p> 3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器</p><p> 用電動(dòng)車充電器根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可大致分為兩種。第一種是以u(píng)c3842驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源,配合LM358雙運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)三階段充電方式。220v交流電經(jīng)T
61、0雙向?yàn)V波抑制干擾,D1整流為脈動(dòng)直流,再經(jīng)C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。U1 為TL3842脈寬調(diào)制集成電路。其5腳為電源負(fù)極,7腳為電源正極,6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制,調(diào)整R25(2.5歐姆)的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋,可以調(diào)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(gè)。第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。第二是起
62、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(zhǔn)電壓源,配合U2(光耦合器4N35) 起到自動(dòng)調(diào)節(jié)充電器電壓的作用。調(diào)整w2(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)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(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點(diǎn)電流(2</p><
63、p> 4 電動(dòng)汽車的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) </p><p> 4. 1 電動(dòng)機(jī)的分類及原理</p><p> 電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)可分為交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、交/直流兩用電動(dòng)機(jī)、控制電動(dòng)機(jī)(包括步進(jìn)、測(cè)速、伺服、自整角等)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)及信號(hào)電動(dòng)機(jī)等多種。適用于電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)(將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī))和交流電動(dòng)機(jī)(將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī))兩大類。目前在
64、電動(dòng)汽車上已應(yīng)用的和有應(yīng)用前景的有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)(異步)電動(dòng)機(jī)、永磁無刷電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。</p><p> 4.1.1 直流電動(dòng)機(jī)</p><p> 矩形線圈處于圖3.28-3甲所示位置時(shí),線圈中有a-b-c-d方向的電流。依據(jù)左手足則,ab邊受力方向向上,cd邊受力方向向下。在這對(duì)力作用下,線圈順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> 線圈平面與磁
65、力線垂直時(shí),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(gè)力大小相等、方向相反,線圈處于平衡,這個(gè)位置叫平衡位置。</p><p> 線圈由于慣性順時(shí)針轉(zhuǎn)過平衡位置,如果線圈中電流方向仍是a-b-c-d,則ab邊仍受方向向上的力,cd邊仍受方向向下的力。這對(duì)力阻礙線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),甚至使它反轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> (2)用電機(jī)原理說明器講述換向
66、器的構(gòu)造和作用。當(dāng)線圈穿過平衡位置時(shí),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(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> 換向器的構(gòu)造是兩個(gè)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(gè)端頭相連,換向器和線圈都固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)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(jīng)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
67、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí),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(zhuǎn)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(shí)針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> 4.直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向</p><p> 將永磁鐵取下,調(diào)轉(zhuǎn)方向后再裝上,這樣,改變了磁力線的方向,再接
68、通電路,可以看到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變。</p><p> 保持磁力線的方向不變,改變通過電動(dòng)機(jī)的電流方向,可以看到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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,將激磁線圈通過接線柱與電樞繞組并聯(lián)(或串聯(lián))構(gòu)成并激(或電激)式直流電動(dòng)機(jī)模型。</p><p> 4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)</p><
69、p> 三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成,定子是靜止不動(dòng)的部分,轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分,在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖4-1 </p><p> 三相線繞式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖4-1</p><p> 定子由鐵心、繞組與機(jī)座三部分組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成,轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式。鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條,再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成;線繞式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組
70、一樣,由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里。鼠籠式與線繞式兩種電動(dòng)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不一樣,但工作原理是一樣的。 </p><p><b> 1、旋轉(zhuǎn)磁場 </b></p><p> 如圖4-2定子三相繞組通入三相交流電即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)三相電流不斷地隨時(shí)間變化時(shí),所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉(zhuǎn),如下圖所示。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與 </p><p>
71、<b> 旋轉(zhuǎn)磁場4-2</b></p><p> 三相電流的相序一致,任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線,則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合,便有電流流過,并假定電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下,產(chǎn)生電磁力,其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩(稱電磁轉(zhuǎn)矩),并可見,它的方
72、向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(即電流相序)一致,于是,電動(dòng)機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)下,順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn),且一定有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。有轉(zhuǎn)速差是異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的必要條件,異步的名稱也由此而來。電動(dòng)機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩T和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2相等,即T=T2。 </p><p><b> 2、 轉(zhuǎn)差率</b></p><p> 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之
73、比稱為轉(zhuǎn)差率。描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相差的程度。在正常運(yùn)行范圍內(nèi),異步電動(dòng)機(jī)的 </p><p> 電磁力產(chǎn)生原理4-3</p><p> 轉(zhuǎn)差率很小,僅在0.01--0.06之間。如圖4-3</p><p> 三相交流異步電動(dòng)機(jī)-機(jī)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(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
74、曲線。 </p><p> 在機(jī)械特性圖中,存在兩個(gè)工作區(qū):穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。在機(jī)械特性曲線的AB段,當(dāng)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí),電動(dòng)機(jī)能適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行,故為穩(wěn)定區(qū)。機(jī)械特性曲線的BC段,因電動(dòng)機(jī)工作在該區(qū)段時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩不能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化,故為不穩(wěn)定區(qū)。</p><p> 4.2.3 永磁電動(dòng)機(jī)</p><p>
75、 同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,需要有一個(gè)直流磁場而產(chǎn)生這個(gè)磁場的直流電流,稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。根據(jù)勵(lì)磁電流的供給方式,凡是從其它電源獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī),稱為他勵(lì)發(fā)電機(jī),從發(fā)電機(jī)本身獲得勵(lì)磁電源的,則稱為自勵(lì)發(fā)電機(jī)。 </p><p> 一、發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的幾種方式 </p><p> 1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式:這種勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī),這種專用的直流發(fā)電
76、機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī),勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵(lì)磁機(jī)獲得直流電流。這種勵(lì)磁方式具有勵(lì)磁電流獨(dú)立,工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn),是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要?jiǎng)?lì)磁方式,具有較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。缺點(diǎn)是勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度較慢,維護(hù)工作量大,故在10MW以上的機(jī)組中很少采用。 </p><p> 2、交流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式,現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。交流勵(lì)磁
77、機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上,它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁,此時(shí),發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式屬他勵(lì)磁方式,又由于采用靜止的整流裝置,故又稱為他勵(lì)靜止勵(lì)磁,交流副勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。交流副勵(lì)磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵(lì)恒壓裝置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度,交流勵(lì)磁機(jī)通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機(jī),而交流副勵(lì)磁機(jī)則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵(lì)磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi),轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組
78、,像個(gè)齒輪,因此,它沒有電刷,滑環(huán)等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件,具有工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,制造工藝方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是噪音較大,交流電勢(shì)的諧波分量也較大。 </p><p> 3、無勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式: </p><p> 在勵(lì)磁方式中不設(shè)置專門的勵(lì)磁機(jī),而從發(fā)電機(jī)本身取得勵(lì)磁電源,經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵(lì)磁,稱自勵(lì)式靜止勵(lì)磁。自勵(lì)式靜止勵(lì)磁可分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)兩種方式。自并勵(lì)方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的
79、整流變壓器取得勵(lì)磁電流,經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁,這種 </p><p> 勵(lì)磁方式具有結(jié)簡單,設(shè)備少,投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。自復(fù)勵(lì)磁方式除沒有整流變壓外,還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)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)生短路時(shí),給發(fā)電機(jī)提供較大的勵(lì)磁電流,以彌補(bǔ)整流變壓器輸出的不足。這種勵(lì)磁方式具有兩種勵(lì)磁電源,通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。 </p><
80、;p> 二、發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁電流的有關(guān)特性 </p><p><b> 1、電壓的調(diào)節(jié) </b></p><p> 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因,當(dāng)勵(lì)磁電流不變時(shí),發(fā)電機(jī)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(duì)電能質(zhì)量的要求,發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變,實(shí)現(xiàn)這一要求的辦
81、法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 </p><p> 2、無功功率的調(diào)節(jié): </p><p> 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運(yùn)行,要改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,感應(yīng)電勢(shì)和定子電流也跟著變化,此時(shí)發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率,必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。此時(shí)改變的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”
82、,而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 </p><p> 3、無功負(fù)荷的分配: </p><p> 并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量,按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷,而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷能自動(dòng)分配,可以通過自動(dòng)高壓調(diào)節(jié)的勵(lì)磁裝置,改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流維持其端電壓不變,還可對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)
83、無功負(fù)荷的合理分配。 </p><p> 三、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法 </p><p> 在改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流中,一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行,因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽螅槐阌谶M(jìn)行直接調(diào)節(jié),通常采用的方法是改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流,以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路的電阻,改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流,改變 </p><p> 可控硅的導(dǎo)通角
84、等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法,它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化,相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角,于是發(fā)電機(jī)的勵(lì)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(gòu)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(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置通常由測(cè)量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測(cè)量信號(hào)(如電壓、電流等),經(jīng)測(cè)量單元
85、變換后與給定值相比較,然后將比較結(jié)果(偏差)經(jīng)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(dǎo)通角,以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)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(lì)磁電源同步,以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的條件下
86、運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置都具有上述各種單元,一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的</p><p> 四、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的組成部件及輔助設(shè)備 </p><p> 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵(lì)磁變壓器;勵(lì)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(diǎn),自動(dòng)開機(jī).自動(dòng)停機(jī).
87、并網(wǎng)(一常開,一常閉)增,減;需要提供以下模擬信號(hào),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100V,發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5A,母線電壓100V,勵(lì)磁裝置輸出以下繼電器接點(diǎn)信號(hào);勵(lì)磁變過流,失磁,勵(lì)磁裝置異常等。 </p><p> 勵(lì)磁控制、保護(hù)及信號(hào)回路由滅磁開關(guān),助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵(lì)磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)除了必須解列外,還必須滅磁,把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度,保
88、證轉(zhuǎn)子不過的情況下,使滅磁時(shí)間盡可能縮短,是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵(lì)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(shù),新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用,使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置方面,也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機(jī)計(jì)算機(jī)用軟件實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置有顯著優(yōu)點(diǎn),目前很多國家都在研制和試驗(yàn)用微型機(jī)計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的
89、外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置,這種調(diào)節(jié)裝置將能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。 </p><p> 獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類:一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng);另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)?,F(xiàn)說明如下: </p><p> 1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸,采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。采用他勵(lì)
90、接法時(shí),勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。如圖15.5所示。 </p><p> 2 靜止整流器勵(lì)磁 同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī),即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供,待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī),而主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電
91、機(jī)的勵(lì)磁繞組。(見圖15.6) </p><p> 3 旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組,對(duì)于大容量的同步發(fā)電機(jī),其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培,使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。因此,在大容量的同步發(fā)電機(jī)中,常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng),如圖15.7所示。主勵(lì)磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī),旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后,直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁
92、繞組。交流主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵(lì)磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置,故又稱為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。 </p><p> 4.2.4 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)</p><p> 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(如圖4-3)是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級(jí)調(diào)速系統(tǒng),是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)
93、計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。它具有調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 英、美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對(duì)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早,并已取得顯著效果,產(chǎn)品功率等級(jí)從數(shù)w直到數(shù)百kw,廣泛應(yīng)用于家用電器、航空、航天、電子、機(jī)械及電動(dòng)車輛等領(lǐng)域。</p><p><b> 4-3</b></p><p> 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的開關(guān)磁阻電
94、動(dòng)機(jī)(SRM)是SRD中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部件,也是SRD有別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志。SRM系雙凸極可變磁阻電動(dòng)機(jī),其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體,定子極上繞有集中繞組,徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組聯(lián)接起來,稱為“一相”,SR電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)成多種不同相數(shù)結(jié)構(gòu),且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。相數(shù)多、步距角小,有利于減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且主開關(guān)器件多,成本高,目前應(yīng)用較多的是四相(8/6)結(jié)構(gòu)和三相(
95、12/8)結(jié)構(gòu)。 </p><p> 圖2示出四相(8/6)結(jié)構(gòu)SR電動(dòng)機(jī)原理圖。為簡單計(jì),圖中只畫出A相繞組及其供電電路。SR電動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(dòng)到最小磁阻位置時(shí),必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。圖2中,當(dāng)定子D-D’極勵(lì)磁時(shí),1-1'向定子軸線D-D'重合的位置轉(zhuǎn)動(dòng),并使D相勵(lì)磁繞組的電感最大。若以圖中定、轉(zhuǎn)子
96、所處的相對(duì)位置作為起始位置,則依次給D→A→B→C相繞組通電,轉(zhuǎn)子即會(huì)逆著勵(lì)磁順序以逆時(shí)針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn);反之,若依次給B→A→D→C相通電,則電動(dòng)機(jī)即會(huì)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)??梢姡琒R電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān),而僅取決于相繞組通電的順序。另外,從圖2可以看出,當(dāng)主開關(guān)器件S1、S2導(dǎo)通時(shí),A相繞組從直流電源US吸收電能,而當(dāng)S1、S2關(guān)斷時(shí),繞組電流經(jīng)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(dòng)機(jī)傳動(dòng)的共性特
97、點(diǎn)是具有再生作用,系統(tǒng)效率高。 </p><p> 圖2 四相8/6級(jí)SR電動(dòng)機(jī)典型結(jié)構(gòu)(只畫出一相) </p><p> 由此可見,通過控制加到SR電動(dòng)機(jī)繞組中電流脈沖的幅值、寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置(即導(dǎo)通角、關(guān)斷角),即可控制SR電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小與方向,這正是SR電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的基本原理。 </p><p> 5 電動(dòng)汽車 性能參數(shù)分析</p&g
98、t;<p> 5.1電動(dòng)汽車的性能</p><p> 以燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)為工作重點(diǎn),在電動(dòng)汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和整車技術(shù)上取得重大突破;建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái);實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的批量生產(chǎn),開發(fā)的產(chǎn)品通過國家汽車型式認(rèn)證;推動(dòng)電動(dòng)汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運(yùn)作。完善國家電動(dòng)汽車示范區(qū)和有關(guān)電動(dòng)汽車檢測(cè)基地的建設(shè)。為我國在5~10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)
99、化奠定基礎(chǔ)。在電動(dòng)汽車共性關(guān)鍵技術(shù)上,建立我國電動(dòng)汽車整車的網(wǎng)絡(luò)、總成以及通訊協(xié)議規(guī)程,開發(fā)電動(dòng)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(dòng)力蓄電池組和具有數(shù)字控制系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),形成我國電動(dòng)汽車零部件工業(yè)基礎(chǔ)。</p><p> 開發(fā)出整車性能達(dá)到國際先進(jìn)水平的燃料電池公共汽車和燃料電池轎車產(chǎn)品原型車,并進(jìn)行示范運(yùn)行。建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái),為汽車工業(yè)提供產(chǎn)品前期開發(fā)平臺(tái)。</p&g
100、t;<p> 燃料電池轎車主要性能指標(biāo):最大時(shí)速≥120km/h;0~100km/h的加速時(shí)間≤20s;最大爬坡度>20%;續(xù)駛里程≥200km;等效燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p> 燃料電池城市客車主要性能指標(biāo):最大時(shí)速≥80km/h;0~50km/h的加速時(shí)間≤40s;最大爬坡度>20%;續(xù)駛里程≥200km;等效燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于同類型汽油車。</p><p&
101、gt; 混合動(dòng)力電動(dòng)轎車主要性能指標(biāo):降低油耗30%以上;整車排放達(dá)到歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn);最大時(shí)速≥160km/h;最大爬坡度>25%;整車產(chǎn)品目標(biāo)成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%。</p><p> 混合動(dòng)力電動(dòng)客車主要性能指標(biāo):油耗城市工況<20L/100km;最大時(shí)速≥80km/h;加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng);最大爬坡度>25%;整車產(chǎn)品目標(biāo)成本比同檔次傳統(tǒng)汽車增加≤30%.在整車產(chǎn)品技術(shù)上取得重大突破,推
102、動(dòng)商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。開發(fā)的客車和轎車產(chǎn)品必須通過國家汽車產(chǎn)品型式認(rèn)證。</p><p> 純電動(dòng)轎車主要性能指標(biāo):最大時(shí)速≥120km/h;加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng);最大爬坡度>20%;等速續(xù)駛里程≥200km,工況續(xù)駛里程≥150km;車載電源系統(tǒng)里程壽命≥60,000km。</p><p> 純電動(dòng)公交車主要性能指標(biāo):最大時(shí)速≥80km/h;加速性能與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng);最大爬坡
103、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(dòng)汽車的性能參數(shù)分析</p><p> 5.2.1 電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力 </p><p> 電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩M,經(jīng)過減速齒輪傳動(dòng),傳到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩Mt,使驅(qū)動(dòng)輪與地面之間產(chǎn)生相互作用,車輪與地面作用一圓周力F0,同時(shí)
104、,地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生反作用力Ft.Ft與F0大小相等方向相反,F(xiàn)t方向與驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)方向一致,是推動(dòng)汽車前進(jìn)的外力,將其定義為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力。有: </p><p> 電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)裝置是指與電動(dòng)機(jī)輸出軸有運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)系的減速齒輪傳動(dòng)箱或變速器、傳動(dòng)軸及主減速器等機(jī)械裝置。機(jī)械傳動(dòng)鏈中的功率損失包括:齒輪嚙合點(diǎn)處的摩擦損失、軸承中的摩擦損失、旋轉(zhuǎn)零件與密封裝置之間的摩擦損失以及攪動(dòng)潤滑油的損失等。 5.2.2 電
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