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電動汽車基本常識

發布日期: 2014-06-16 信息來源: 趙建軍

   (一)工作原理
   蓄電池-電流-電力調節器-電動機-動力傳動系統-驅動汽車行駛
   (二)主要結構
   電動汽車的組成包括:電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。
   1.電源
   電源為電動汽車的驅動電動機提供電能,電動機將電源的電能轉化為機械能,通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前,電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池,但隨著電動汽車技術的發展,鉛酸蓄電池由于比能量較低,充電速度較慢,壽命較短,逐漸被其他蓄電池所取代。正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等,這些新型電源的應用,為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景。
   2.驅動電動機
   驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能,通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛采用直流串激電動機,這種電機具有"軟"的機械特性,與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機由于存在換向火花,比功率較小、效率較低,維護保養工作量大,隨著電機技術和電機控制技術的發展,勢必逐漸被直流無刷電動機(BCDM)、開關磁阻電動機(SRM)和交流異步電動機所取代。
   早期的電動汽車上,直流電動機的調速采用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數來實現。因其調速是有級的,且會產生附加的能量消耗或使用電動機的結構復雜,現在已很少采用。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調速,通過均勻地改變電動機的端電壓,控制電動機的電流,來實現電動機的無級調速。在電子電力技術的不斷發展中,它也逐漸被其他電力晶體管(入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調速裝置所取代。從技術的發展來看,伴隨著新型驅動電機的應用,電動汽車的調速控制轉變為直流逆變技術的應用,將成為必然的趨勢。
   在驅動電動機的旋向變換控制中,直流電動機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向,實現電動機的旋向變換,這使得電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電動機驅動時,電動機轉向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可,可使控制電路簡化。此外,采用交流電動機及其變頻調速控制技術,使電動汽車的制動能量回收控制更加方便,控制電路更加簡單。
   3.傳動裝置
   電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸,當采用電動輪驅動時,傳動裝置的多數部件常??梢院雎?。因為電動機可以帶負載啟動,所以電動汽車上無需傳統內燃機汽車的離合器。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換,所以電動汽車無需內燃機汽車變速器中的倒檔。當采用電動機無級調速控制時,電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。在采用電動輪驅動時,電動汽車也可以省略傳統內燃機汽車傳動系統的差速器。
   4.行駛裝置
   行駛裝置的作用是將電動機的驅動力矩通過車輪變成對地面的作用力,驅動車輪行走。它同其他汽車的構成是相同的,由車輪、輪胎和懸架等組成。
   5.轉向裝置
   轉向裝置是為實現汽車的轉彎而設置的,由轉向機、方向盤、轉向機構和轉向輪等組成。作用在方向盤上的控制力,通過轉向機和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度,實現汽車的轉向。多數電動汽車為前輪轉向,工業中用的電動叉車常常采用后輪轉向。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓助力轉向等類型。
   6.制動裝置
電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣,是為汽車減速或停車而設置的,通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上,一般還有電磁制動裝置,它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行,使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流,從而得到再生利用。
   7.工作裝置
   工作裝置是工業用電動汽車為完成作業要求而專門設置的,如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅動的液壓系統完成。
   (三)六大分類及優缺點介紹
   電動汽車包括有:混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV)、燃料電池汽車(FCEV)、氫發動機汽車以及燃氣汽車、醇醚汽車等等
   1.混合動力汽車
   混合動力是指那些采用傳統燃料的,同時配以電動機/發動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同,主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。目前國內市場上,混合動力車輛的主流都是汽油混合動力,而國際市場上柴油混合動力車型發展也很快。   
   優點:   
   (1)采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富余的功率可發電給電池充電,由于內燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。   
   (2)因為有了電池, 可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。   
   (3)在繁華市區,可關停內燃機,由電池單獨驅動,實現“零”排放。
   (4)有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
   (5)可以利用現有的加油站加油,不必再投資。   
   (6)可讓電池保持在良好的工作狀態,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。   
   缺點:長距離高速行駛基本不能省油。
   2.純電動汽車
   電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅動的汽車,大部分車輛直接采用電機驅動,有一部分車輛把電動機裝在發動機艙內,也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉子,其難點在于電力儲存技術。本身不排放污染大氣的有害氣體,即使按所耗電量換算為發電廠的排放,除硫和微粒外,其它污染物也顯著減少,由于電廠大多建于遠離人口密集的城市,對人類傷害較少,而且電廠是固定不動的,集中的排放,清除各種有害排放物較容易,也已有了相關技術。由于電力可以從多種一次能源獲得,如煤、核能、水力、風力、光、熱等,解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電,使發電設備日夜都能充分利用,大大提高其經濟效益。有關研究表明,同樣的原油經過粗煉,送至電廠發電,經充入電池,再由電池驅動汽車,其能量利用效率比經過精煉變為汽油,再經汽油機驅動汽車高,因此有利于節約能源和減少二氧化碳的排量,正是這些優點,使電動汽車的研究和應用成為汽車工業的一個“熱點”。有專家認為,對于電動車而言,目前最大的障礙就是基礎設施建設以及價格影響了產業化的進程,與混合動力相比,電動車更需要基礎設施的配套,而這不是一家企業能解決的,需要各企業聯合起來與當地政府部門一起建設,才會有大規模推廣的機會。   
   優點:技術相對簡單成熟,只要有電力供應的地方都能夠充電。   
   缺點:目前蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經濟規模,故購買價格較貴,至于使用成本,有些使用價格比汽車貴,有些價格僅為汽車的1/3,這主要取決于電池的壽命及當地的油、電價格。
   3.燃料電池汽車
   燃氣汽車是指用壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。近年來,世界上各國政府都積極尋求解決這一難題,開始紛紛調整汽車燃料結構。燃氣汽車由于其排放性能好,可調正汽車燃料結構,運行成本低、技術成熟、安全可靠,所以被世界各國公認為當前最理想的替代燃料汽車。
   目前,燃氣仍然是世界汽車代用燃料的主流,在我國代用燃料汽車中占到90%左右。美國的目標是,到2010年,公共汽車領域有7%的汽車使用天然氣,50%的出租車和班車改為專用天然氣的汽車;到2010年,德國天然氣汽車數量將達到10萬至40萬輛,加氣站將由目前的180座增加到至少300座。   
   業內專家指出,替代燃料的作用是減輕并最終消除由于石油供應緊張帶來的各種壓力以及對經濟發展產生的負面影響。近期,中國仍將主要用壓縮天然氣、液化氣、乙醇汽油作汽車的替代燃料。汽車代用燃料能否擴大應,取決于中國替代燃料的資源、分布、可利用情況,替代燃料生產與應用技術的成熟程度以及減少對環境污染等;替代燃料的生產規模、投資、生產成本、價格決定著其與石油燃料的競爭力;汽車生產結構與設計改進必須與燃料相適應。

  以燃氣替代燃油將是中國乃至世界汽車發展的必然趨勢。我國應盡快組織力量,制定出國家級燃氣汽車政策??紤]到我國能源安全主要是石油的狀況,發展包括燃氣汽車在內的各種代用燃料汽車,已是刻不容緩的事,根據國情應該做到:一是要限制燃氣價格,使油、氣價格之間保持合理的差價,如四川省、重慶市的油、氣差價,即可保證燃氣汽車適度發展;二是鑒于加氣站投資大,回收期長,政府適當給予一定補貼,在加氣站售出的氣價和汽車用戶因用氣節省的燃料費用之間,調節好利益分配;三是對加氣站的所得稅,應參照高新技術產業開發區政策,采取免二減三的稅收政策;四是將加氣站用電按照特殊工業用電對待,電價從優;另外,對加氣站用地,能按重大項目和環保產業對待,特事特辦,不要互相推諉、扯皮,積極采用國外先進建站標準,科學確定消防安全距離,節省土地資源。

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