发布时间 : 星期四 文章纯电动汽车动力系统分析更新完毕开始阅读
引 言
随着机动车保有量的持续增长，机动车排放污染物总量持续攀升。经科学家鉴定，汽车尾气不仅对人产生危害，对植物也有毒害作用，尾气中的二次污染物可使植物叶片出现坏死病斑和枯斑，臭氧层的耗损与破坏、酸雨蔓延、能源危机、生物多样性的减少、森林锐减、土地沙漠化、水污染和海样污染以及危险性废物越境转移等。我国大气污染已由工业废物及煤炭烟气型向光化学烟雾型转变。我国对汽车尾气排放控制的研究起步较晚，与发达国家的差距还比较大。汽油车的主要污染物成分是SOx、CO、HC、NOx以及碳粒等。汽车排放大量的污染物使环境付出了沉重的代价 它给人类带来难以估计的损失。据资料介绍，城市街道上的车流量在每小时1000～2000辆时，CO、HC和NOx这三种有害气体占全部有害气体的80% ～90％以上。世界上几乎所有大城市和中小城市都遭受汽车排放污染的严重危害。二十世纪九十年代以来，国外将纯电动汽车技术的重点放在关键的电池技术研究上，轻动汽车的前景基本上取决于轻技术的突破。人们在逐渐了解了汽车排放物的危害后，就不断地探索新的方法来改善汽车排放性能。目前，全世界每年汽车产量4000万辆左右，保有量超过10亿辆，其中的七八成是小轿车。汽车已给人类的生活带来了不可估量的巨大变化，推动了科技和社会的进步，大大的提高了人民的生活水平。但随着内燃机汽车的保有的不断增长，汽车给人类带来的问题也日益突出，已严重危害到人类今后的生活，主要表现在环境污染问题和石油资源危机问题上。尽管目前内燃机的电控技术(燃油喷射、点火正时、怠速稳定、废气循环等的电子控制)和三元催化等排气净化技术的应用，使汽车的排放和油耗降到了很低的程度，但还未能从根本上解决汽车的排放和能源问题，现有的汽车每年向大气排放约2亿吨有还害，占大气污染总量得60％以上，是公认污染大气的“头号杀手”。为了解决危机和环境污染问题，全世界各国不得不积极寻求开发排放低、使用新能源的新型交通工具。纯电动汽车被看成是能够解决内燃机汽车诸多问题的重要途径之一。
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第1章 绪 论
1.1纯电动汽车的研究意义
纯电动汽车将是21世纪的主要交通工具之一，纯电动汽车是与汽车、电力、电子、控制技术、机械和材料等工业密切相关的新兴产业。大力发展纯电动汽车既符合我国当前的国情，也有利于推动我国汽车产业及其相关产业的快速发展，其具体意义主要表现在以下几个方面
1．实现交通能源的多元化，维护国家的能源安全
我国从1994年开始成为石油的纯进口国，2000年我国进口石油7000万吨，成品油3000万吨，据国际石油组织(IEA)和中国能源记录， 2010年我国的石油产量为1.7亿吨，需进口石油1.3亿吨。而到2050年石油需求量为5.0亿吨，需进口石油4.0亿吨，石油产量减到1亿吨，可见我国的石油资源将会在不久的将来枯竭。进口石油数量的激增需要我们认真考虑在交通方面的能源结构多样化，以维护我国的能源安全。
2．降低汽车的排放污染，促进社会的可持续发展
据联合国调查，世界上污染最严重的10个城市中，有7个在中国。近几年来随着国民发经济的发展和汽车保有量的持续快速增长，现在我们城市的大气污染已经非常严重了，如果我们将来继续延用目前的传统内燃机技术发展汽车，将会对我国城市的大气造成更为严重的污染后果。
3．增强我国汽车工业的自身竞争力
纯电动汽车作为信息技术、电子技术、新能源、新材料、先进制造技术等现代高科技的综合集成，是典型的高科技产品。汽车工业具有很强的关联带动性，纯电动汽车的产业化不仅是高新技术的典范，而且是用高新技术改造传统产业，用信息化带动工业化的突破口。业内专家普遍认为，发展纯电动汽车是一项复杂的系统工程，需要政府、生产线、研究人员的协调配合，大力协同，应尽快建立开放、竞争、规范的运行机制和管理体制，调动社会各方面力量，共同推进纯电动汽车的产业化。上个世纪开始，世界上著名的汽车公司都开始对纯电动汽车的研制投入力量。纯电动汽车、燃料电池车和混合纯电动汽车成为各科研机构和汽车厂家争相研究的对象。绿色环保车辆的概念正深入人心。这些新型环保车辆很多都从根本上解决了污染问题，得到了全世界的关注。中国的传统汽车产业一直落后于国外发达国家。现阶段，中国的汽车产业基本上是采用外国先进技术。发展新型环保
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汽车，这给中国汽车行业立足于世界汽车行业提供了一个非常好的契机。中国目前非常重视这项被称为2l世纪科技研究之重的产业，争取能利用这个时机使自己在汽车领域占有一席之地。
因此，对纯电动汽车的研究是完全必要和迫切的。随着绿色节能环保意识逐渐深入人心，以解决环保需求与能源危机问题为出发点的新型环保车辆已经越来越受到大家的欢迎。纯电动汽车作为新型环保车辆家族中的一个杰出代表，得到了全世界的关注，世界上著名的汽车公司都开始对纯电动汽车的研制投入巨大的人力物力。当今，对纯电动汽车的研究已经成为全世界高新技术的研究开发热点之一，在国内已经被列入863计划的重点项目。
1.2纯电动汽车发展状况
1．初期孕育阶段
1769年法国炮兵军官居钮(Cugnot)研制成功世界上第一辆蒸汽机机动车，使19世纪进入蒸汽机汽车时代。紧接着电科学方面的一系列突破孕育着纯电动汽车的问世：1831年法拉第研制成功世界上第一台旋转直流电机。1834年苏格兰人德汶博特(T．Davenport)研制成功不可充电蓄电池纯电动汽车。1859年法国人伽斯顿·普拉特(Gaston Plante)发明可充电铅酸电池。
2．纯电动汽车诞生
在1886年1月26日世界上第一辆汽车诞生(汽油机汽车)之前，1881年法国工程师克斯塔夫·特鲁夫(Gus讧ve Trouve)研制成功世界上第一辆可充电铅酸电池电动三轮机动车，1881年8-11月参展巴黎国际电器展览会。1882年英国威廉·爱德华·阿顿(w．E．Ayrton)和约翰·培里(John．Perry)两位教授组装成功世界上第二辆电动机动车。
3．纯电动汽车的第一个黄金时代
纯电动汽车以及内燃机汽车的问世，使走过了100多年历程的蒸汽机汽车因热效率低下和结构笨重等缺点凸显，而受到双重打击。当时内燃机汽车处于初创时期，许多关键技术有待突破，发展缓慢。而纯电动汽车虽然也有许多关键技术没有解决，但因运转平稳、易启动、易操纵、效率高、噪音低和无排放等原因而受到特殊青睐，许多国家竞相开发。继英国之后，美国和德国分别与1890年研制成功纯电动汽车，并迅速占有了可观的市场份额，如1900年在美国售出的4200辆机动车中，纯电动汽车占38％，蒸汽机汽车占40％，内燃机汽车占22％。1912年早期电动车辆发展达到鼎盛，仅美国电动车辆即达3.4万辆。1915年美国纯电动汽车的年产量达5000辆。在此期间，纯电动汽车的新技术不断涌现。
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4．纯电动汽车蓄势待发
20世纪60年代、70年代汽车污染和石油危机两件大事，对纯电动汽车的研究和开发起到强有力的推动作用。近30年来，世界范围内能源意识和环保意识空前强化，纯电动汽车重新受到高度重视。1975年出现第一辆现代汽油一电动混合动力车辆。1981年出现第一辆飞轮，电动混合动力车辆。1981年英国太阳能车辆诞生。1986年福特和通用电气公司开发出ETX-I型和Ⅱ型纯电动汽车。80年代通用汽车公司的甲醇燃料电池x型样车问世。1990年通用汽车公司开发出“冲击牌”纯电动汽车，据悉，这是第一辆为批量生产而设计的现代纯电动汽车。其车身材料采用玻璃纤维，动力系统为32块铅酸电池和两台42KW三相感应电机，最高时速为128km／h，从静止加速到96km／h的时间小于9s，一次充电可行驶144km，被称为20世纪90年代的经典之作。
1.3纯电动汽车动力系统的概念和优点
电动汽车与传统的燃油汽车的真正区别在于动力系统。电动汽车即为用电力驱动车轮行驶的车辆。电动汽车与传统内燃机汽车的动力传递路线是大体一致的，只是动力传递的元件有很大区别。电动汽车的动力系统的主要有电池、电机、控制器、变速器、减速器、和驱动轮等组成。电动汽车动力系统的工作过程：控制器接受并整合来自档位、刹车、油门(即加速踏板)的信号，然后传递给电机来控制电机的转速、转矩等从而来满足汽车在不同的行驶路况下的要求。因此电动汽车的动力系统的组成部件的相互匹配和总体的布置方式将直接影响电动汽车的动力性能。纯电动汽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车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。纯电动汽车（BEV）由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。纯电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳
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