绿色交通工具

1、交通运输绿色交通工具20XX年XX月峯年的企 业咨询咸车的区别主要体当下以下三个方面：控制系统驱动系统电池组电动汽车和普通燃油汽池yt CTr一i 电电仙号I1丨慄护its :处直流电机控制系统主要由斩波器* 屮酬制氏 L外m 11-“Eim1和中央控制器构成，其原理如下图随着世界经济的快速开展，能源和环境已经成为人类开展和生存的重大问题内燃机汽车使用的燃料均为壹次性能源，开发使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭。环境问题也日益突出，在世界各地的大、中城市，大气污染物中约40 %? 70殊自内燃机汽车的尾气排放。我国汽车排放造成的大气污染问题也十分严重。世界银行壹

2、个专家组的调查报告中指出：中国大城市的污染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的20个城市中，有10个在中国。而中国华北、华东的大城市调查中，大气污染的70 %来自于汽车的尾气排放。电动汽车依靠电能驱动车辆，而电能在驱动汽车行驶过程中根本不排放有害气体，对环境不会造成污染基于这些原因，电动汽车 就成为解决能源和环境问题的壹个选择直流电机控制系电动汽车控制系统的根本功能就是实现对驱动电机的控制，对于不 同的电机，控制系统的结构也有所不同。电机控制系统的分类及原理:电机类型优点缺点直流电机驱动系统调速简单，调速性能优异控制器功率开关器件少运行时电刷和换向器之间的摩擦会产生磨损和火花，需

3、要 定期维护。最咼转速比拟低，体积大，重量重，价格贵调速系统不需要转速或位置传感器采用永磁结构，节省励磁功率，提高电机效率。交流异步电机控制系统交流异步电机控制系统主要由逆变器和中央控制器等局部组成，其原理如下列图所示永磁无刷电机控制器f IT T"1M丄一U1 V 1J直*.lb： j*屮创？屯;B L*丄# 1BS232H .1 . ?-剖畝Mrl曙 r _ x:H J円八_1» 一永磁无刷电机控制器和交流异步电机的控制器 在结构上有 壹些相似，但在控制方式、策略及输出 波形都有较大的差异。其 结构如下列图所示：驱动系统是电动汽车的心脏，它主要由电动机 和减速器构 成，

4、其主要功能是使电能转变为机械能，且将能量传递到车轮使 车辆行驶。目前，电动汽车常用的驱动电机有：交流异步电动机，永磁无刷电机，直流永磁有刷电机，直流它励电机，直流串励电机，开关磁阻电机等。目前比拟流行的电机有：交流异步电动机、永磁无刷电动机和直流永磁有刷电动机。永磁无刷直流电机驱动系统无刷结构，效率咼运行于咼速，免维护调速控制较异步电机简单运行时电机温度咼到壹定程度会导致永磁体退磁现象。需要转子位置传感器弱磁调速比拟困难异步电机驱动系统适合于高速运行，免维护控制复杂，控制器价格高，需要速度传感器开关磁阻电机驱动系统结构简单，适合于咼速运行调速控制容易电磁噪声转矩脉动电动汽车对电驱动系统的要求为

5、，高可靠性，高性能，高效率，低本钱。目前的研究方向主要在以下几个方面：电动汽车要求驱动系统尽可能的简洁、 可靠，所以目前的交流驱动系统中，无速度传感器、 无位置传感器的交流驱动系统是开展方向之壹。最高效率控制在电动汽车上显得特别重要。在异步电机控制中，某个转矩可见成由定子电流的励磁分量和转矩分量产生的，优化这俩个分量的组合可使定子电流减小，从而获得最高效率控制。电机参数的自动测量，控制系统参数的自动整定是高性能控制系统的壹个标志。当运行环境发生变化后，系统各种参数会发生变化，从而会偏离最正确运行状态。参数自动辨识、自动整定功能可使控制系统自动调整在最正确状态。电池组是电动汽车的能源，电池性能的

6、优劣直接影响电动汽车的行驶性能，目前电动汽车广泛应用的电池有：铅酸蓄电池，镍氢蓄电池，镍镉蓄电池等。其中镍氢蓄电池性能最优，但 价格昂贵；铅酸蓄电池性能最差，但价格低廉，目前为电动汽车广泛应用。电动车历史1873年英国人RobertDavidson首次在马车的根底上制造出壹辆电动三轮车，它由铁锌电池壹次电池提供电力，由电机驱动。它比内燃机为动力的汽车创造早13年。进入20世纪，电动汽车由于电池技术进步缓慢,在性能、价格等方面都难以和燃油汽车竞争。然而，燃油汽车的开展也带来了壹系列的环境问题，60年代末，美国政府就曾公开指出：汽车是公众健康的重大威胁。此后于1966年和1967年，美国通用GM

7、、福特Ford 等汽车X公司分别开发了新型电动汽车，电动汽车进入了现代开展时期。90年代，在能源和环境的双重压力下，电动车的研究开发再次进入壹个活泼期。新材料、新技术的开展，为电动车的开展注入了新的活力。尽管现今的电动车仍存在许多问题，导致电动车的行驶里程仍达不到燃油汽车的水平，限制了电动车的使用。进入90年代以来，它仍是获得了迅速的开展。美国通用汽车X公司于90年代初开发的EV1电动车，如下图，车身结构采用复合材料制成，32块铅酸电池作为主能源，车体自重1000kg，三相感应电机驱动。EV1的最高时速可到达128km/h，壹次充电能够行驶 144km，已成为90年代电动车的经典之作。GMX公

8、司1996年12月推向市场的EV1电动汽车，车身结构采用复合材料制成，32块铅酸电池作为主能源，车体自重1000kg,三相感应电机驱动EV1的最高时速可到达128km/h，从静止加速到96km/h的时间小于9s，壹次充电能够行驶144km，目前已成为90年代电动车的经典之作。空气阻力系数 0.19 ； 85%电池电量行驶里程：EPA 城市循环： 112km ； 高速公路行驶： 144km ;电池剩余电量为 15%时充电时间： 220V/6.6kw 充电机约需 3小 时； 110V/1.2kw 车载充电机约需 15 小时FordX 公司于 1998 年以小型卡车 Ranger 为样车推出的壹款铅

9、酸电池电动汽车，其外 形尺寸和汽油发 动机 Ranger 相同。 0 80km 加速： 12.5 秒最高车速： 120km/h 最大续航 里程： 131kmRAV4EV 是 TOYOTAX 公司推出的这壹款电动汽车是在平衡整车性能和环境效应之间关 系的根底上设 计的 5 座城市用舒适型电汽车。FiatX 公司于 1994 年推出该车的样车。车身采用铝合金结构，重量减少 40% 。该车的 设计从概念到实 车上路仅用了 24 个月。Fiat 的 这 壹 款 Cinquecento 同 时 装 有 常 规 内 燃 机 和 电 动 机 ， 是 世 界 首 创 。 CinquecentoElettra

10、是壹种零排放四座城市型汽车国家“八五攻关工程， 由学院汽车系电动车组和广东益威电动汽车有限 X 公司及广东 粤海汽车改装厂 于 1995 年共同开发。经专家评定，这壹款四座电动轻型客车性能优良，行 驶平安、舒适，实用性强。 国家“八五攻关工程， 十六座轻型电动客车。 于 1995 年由学院汽车系电动车组研制成功。 随着世界经济 的快速开展，能源和环境已经成为人类开展和生存的重大问题。内燃机汽 车使用的燃料均为壹次性能源，开发 使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的 矿物能源已面临枯竭。 环境问题也日益突出， 在世界 各地的大、 中城市，大气污染物中约 40 70 来自内燃机汽车的尾气

11、排放。我国汽车排放造成的大气污染问题也十分严重。世界银行壹个专家组的调查报告中指 出：中国大城市的污 染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的 20 个城市 中，有 10 个在中国。而中国华北、华 东的大城市调查中，大气污染的 70 来自于汽车的尾 气排放。电动汽车依靠电能驱动车辆，而电能在驱动汽 车行驶过程中根本不排放有害气体， 对环境不会造成污染。基于这些原因，电动汽车就成为解决能源和环境问题的壹个选择。机的形式有关。常电动汽车主要由电池组、控制系统、和驱动系统等组成。其中控制系统和使用的驱动电用的驱动电机有：交流异步电机、永磁无刷电机、永磁有刷电机、直流它励电机等。为什么要开

12、展电动汽车？目前内燃机汽车存在那些不可克服的缺陷？电动汽车关键技术的研究对未来汽车工业的开展具有什么意义？电动汽车控制系统、驱动系统的主要形式及特点。试论述电动汽车三大组成局部及主要特点。你对电动汽车的开展前景如何认识？在电动汽车的能源系统中，如蓄电池、超大电容器及储能高速飞轮等，目前仍没有壹种能源能够使电动汽车的性能完全和燃油汽车相匹敌，其主要原因在于这些能源系统不能提供足够高的比能量和比功率。为了解决这个问题，人们在电动汽车上参加辅助动力单元。 这个辅助动力单元实际上是壹个动力发电机组或某种原动机。 原动机能够是内燃机、燃气轮机等 热机。这就构成了目前所说的混合动力电动汽车。混合动力电动汽

13、车按其能 量耦合方式的不 同可分为：串联、且联和混联三种方式。经济和社会的开展对汽车工业提出了高标准的要求。这些要求中最重要的局部能够分为 三类，美国政府在1993年提出“新壹代汽车合作方案，其中的目标之壹是“开发壹种燃油经济性三倍于现有车辆的中型轿车，即每加仑燃油行驶80英里折合3L/100km 。从 目前的研究来见，混合动力汽车是实现上述指标的主要途径。最近几年，美、日、欧等国家汽车上来。和地区的政府部门、研究机构纷纷将其研究重点转到更具实用性和开展前途的混合动力电动混合动力电动汽车HybridElectricVehicle ，简称HEV 是将电力驱动和辅助 动力驱动结合起来，充分发挥 二

14、者各自的优势及 二者相结合产生的优势的车辆。辅助动力能够采 用燃烧某种燃料的原动机 或动力发电机组。混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等局部构成。以在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出能够满足车辆要求，辅助动力串联混合动力电动汽车为例，介绍壹下混合动力电动汽车的工作原理。系统不需要工作；电池电量低于60 %寸，辅助动力系统起动：当车辆能量需求较大时，辅助动力系统和蓄电池组同时为驱动系统提供能量当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，仍给蓄电池组进行整车能量控制系统能量管理系统采取层级式控制：最上层为整车能量管理系统，统壹协

15、调和控制 充电。由于蓄电池组的存在,使发动机工作在壹个相对稳定的工况，使其排放得到改善混合动力车的层级式控制系统鳌车能馆控剧龜元舍各个低端控制器；中间壹层包括五个低端控制器，即发动机控制器、发电机控制器、电动机控制器、离合器及制动器控制器和电池能量管理系统BMS 等；最下层为各个执行器，即 试论述混合动力车各种工况下的能量流情况。发动机、电机、离合器等部件。EV1串联式混和动力汽车使用重整汽油作为燃料，燃油经济性指标到达21.1km/L,其排放已经降低到1/10ULEV的水平EV1且联式混和动力车使用柴油机作为辅助动力，其燃油经济性指标为到达Tier2标准。28.2km/L,排放指标TOYOT

16、AX公司推出的这壹款串联式混和动力汽车是以统的大型客车，有25个座位。其有关参数如下：1.5升汽油发动机为辅助动力系TOYOTAX公司的Prius混和动力汽车为五座双开门，使用无铅汽油作为燃料的EFI发动机的前驱动轿车。如蓄电池、超级电容器及储能高速飞轮等，仍没有壹种能源能够使电动汽车的性能完全和燃油汽车相匹敌，其主要原因在于这些能源_ Xft i M廈丄轴距|车If o42751695149025501240 |系统不能提供足够高的比能量和比功率。为了解决这个问题，人们在电动汽车上参加辅助动力单元。这个辅助动力单元实际上是壹个动力发电 机组或某种原动机。原动机能够是内燃机、燃气轮机等热机。这

17、就构成了目前 所说的混合动 力电动汽车。混合动力电动汽车按其能量耦合方式的不同可分为：串联、且联和混联三种方式混合电动汽车HybridElectricVehicle ，简称HEV 是将电力驱动和辅助动力驱动结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生的优势的车辆比拟串联、且联及混联式混和动力车的结构及动力特点利用氢和氧在燃料电池中的反响发电的想法在160多年前就有了，直到当下人们仍在千少二氧化碳排放十产生的是电能，这就决定了它和电动汽车能量系统的耦合方式多为串联方式。燃料电池是壹种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反响直接转化为电能的发电装方百计实现它。1839年英国人威廉，罗伯特，格

18、鲁夫爵士就已发现氢和氧的逆电解反响，这就是燃料电池的根本原理。物理学家认为燃料电池的创造可和德国人尼古拉斯？奥古斯特.奥托创造的四冲程发动机相媲美。燃料电池拥有其他动力系统没有的独特优点：产生电能的过程不生产任何污染物，而且氢作为壹种能源，尽管是以水这样的化合物存在，可是取之不尽。这对于节约矿物资源且减 分重要将燃料电池作为辅助动力系统用于电动汽车，这就是燃料电池电动汽车。由于燃料电池置。它平时将燃料如氢气、甲醇等和氧化剂如氧气分别作为电池俩极的活性物质保存在电池的本体之外，当使用时连续通入电池体内，使电池发电。燃料电池本体由质子交换膜，膜电极，集流板三局部组成。燃料电池实质上是电化学反响发生

19、器，它的燃料主要是氢气。反响机理是将燃料中的化学能不经燃烧而直接转化为电能。电化反响步骤为：经增湿后的氢气和氧气分别进入阳极室和阴极室，经气体电极扩散层扩散，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仍原反响。氢气的来源能够是已制备好的氢气，也能够是由甲醇或汽油等经过重整而随车制备，氧气来源于大气。燃料电池输出的是直流电，输出的电压能够随电流的变化而改变。阳极的催化剂将氢分子电离，生成氢离子H十，氢离子透过质子交换膜到达阴极，和氧分子结合，生成水；同时，阳极反响生成的电子，通过外部负载形成电流，到达阴极。其反响机理能够用方程式来表示:阳极： 阴极：电池总反响： 燃料电池特点燃料

20、电池是壹种能量转化装置，和车用内燃机相比拟,主要具有以下优点 :效率高 燃料电池的化学反响将化学能直接转化为电能，燃料电池不是热机，因此不受卡诺循环 的限制， 效率很高。理论上能量效率可接近 100 ，目前热、电总效率已达 80% 。排气清洁，对环境污染少燃料电池没有燃烧过程， 用化学方式直接转换化学能， 称为“冷燃烧， 所以氢 /氧燃料 电池的产物 只有水，没有其他废气排出，属于零排放或接近零排放。过载能力强燃料电池的短时过载能力可达 200 的额定功率或更大，而内燃机没有这样强的过载能 力，燃料电池的 这个特点特别适合汽车的短时加速的特性。构造简单，维护保养方便，容易实现模块化 燃料电池容

21、易通过模块化组合，串联、且联，提高输出功率。噪声小、振动少，对机械加工要求不高的目标7400的系统燃料电池属于静态能量转换装置， 无运动部件，因此在运行过程中没有噪音， 振动很小。 燃料电池具有如下缺点：价格高目前质子交换膜燃料电池的价格虽然已有所降低， 可是要到达 30 - 50 美元 /kW 仍需要壹段时间的努力。贵金属催化剂铂的用量虽然已降低，可是距 仍有段距离。燃料的限制目前车用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池，它们只能用纯氢作燃料 燃料电池分类 目前有上车历史的燃料电池主要为以下三种：碱性燃料电池 ( AlkalineFuelCell , AFC)磷酸型燃料电池 ( Phospho

22、ricAcidFuelCell , PAFC)质子交换膜燃料电池 (Proto nExcha ngeMembra neFuelCell,PEMFC)AFC , PAFC , PEMFC 三种燃料电池的开展概况 燃料电池的开展趋势 燃料电池开展的第壹课题是降低本钱，第二是选择材料，第三是提高性能。降低本钱主要是因为材料的价格很高。 车载用 50kw 系统仅氟高分子膜就要花费近 美元。另外， 在电池单元的电极中使用的白金催化剂也是高本钱的材料之壹。50kw中白金催化剂就要花费将近 5000 美元。燃料的选择：燃料采用氢后，重整器局部的本钱能够减免，系统得以简化。氢的储存那么采用储氢合金或者高压储气

23、罐。提高性能：目前燃料电池的研究开发成果日趋成熟。东芝 X 公司和美国In ternatio nalFuelCellX公司合作试制了 12.5kw 的汽车用燃料电池。实际上是把几个燃料 电池进行组合后装在汽车上。即使在也能够在短时间内平滑起动燃料电池车的动力系统和混和动力车大体相似，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出能够满足车辆要求，燃料电池动力系统不需要工作； 电池电量低于60 %寸，燃料电池动力系统起动：当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统和蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，仍给蓄电池组进行充电。目前世界各大汽车 X公司都在研究燃料电池电动汽车，其中较具代表性的是GMX公司HydroGen1 和 DaimlerChryslerX 公司的 necar3 和 Zbus。HydroGen1采用液氢为燃料，壹次加氢可行驶400km，最高车速140km/h。Necar3采用甲醇为原始燃料，通过重整后获得，续驶里程为400km，最高车速14