1、第二章 電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理2.1 純蓄電池電動(dòng)汽車（技術(shù)基礎(chǔ)） 2.1.1 BEV的分類和特點(diǎn) BEV的分類主要按照所選用的動(dòng)力儲(chǔ)能裝置、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的不同、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的布局或用途的不同進(jìn)行分類。按儲(chǔ)能裝置分類：鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫蓄電池、鈉硫蓄電池；按驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)分類：直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、永磁無刷電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)；按驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)布局分類：傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式、輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式。2.1.2 BEV的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用蓄電池作為驅(qū)動(dòng)能源的汽車，受到蓄電池容量的限制，必須設(shè)計(jì)較為合理的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)及布局，才能最大限度的發(fā)揮電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)

2、機(jī)驅(qū)動(dòng)相比具有2大技術(shù)勢：發(fā)動(dòng)機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速被限定在較窄范圍內(nèi)，必須增添龐大繁瑣的變速機(jī)構(gòu)適應(yīng)該特性。電動(dòng)機(jī)可以在比較寬廣的速度范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，目前成熟的電機(jī)控制理論已能實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制，其調(diào)速性能滿足汽車行駛要求；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩快速響應(yīng)指標(biāo)比發(fā)動(dòng)機(jī)高出2個(gè)數(shù)量級別。主要原因在于電動(dòng)機(jī)屬于電氣執(zhí)行元件，發(fā)動(dòng)機(jī)則屬于機(jī)械執(zhí)行元件，而電氣執(zhí)行響應(yīng)速度通常較之機(jī)械響應(yīng)速度快幾個(gè)數(shù)量級。基于此，采取先進(jìn)的電氣控制技術(shù)取代笨重、龐大且響應(yīng)滯后的部分機(jī)械、液壓裝置成為技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的必然趨勢。不僅能夠使各項(xiàng)指標(biāo)性能提高，而且簡化了汽車結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了制造成本的降低。2.1.3 BEV的結(jié)構(gòu)原理 純電動(dòng)汽車

3、結(jié)構(gòu)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、汽車底盤、車身、各種輔助裝置構(gòu)成。電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)決定了整個(gè)電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成及其性能特征，屬于電動(dòng)汽車的核心，相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與其它功能以機(jī)電一體化方式的組合體，這正是電動(dòng)汽車區(qū)別與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。1）電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)按工作原理主要?jiǎng)澐譃檐囕d電源模塊、電力驅(qū)動(dòng)主模塊與輔助模塊。車載電源模塊車載電源模塊由蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)與充電控制器三部分構(gòu)成。蓄電池電源。蓄電池作為純電動(dòng)汽車的唯一能源，除了供給汽車驅(qū)動(dòng)行駛所需電能外，還必須供應(yīng)汽車上各種輔助裝置的工作電源。蓄電池通過串并聯(lián)方式組合成滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)所需等級的電壓（48V-1

4、44V）；但是其輔助裝置電壓一般采用低壓電源（12V或24V），因此需要添加必要的DC/DC變換器構(gòu)成多種電壓等級。圖2-5 電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成與工作原理圖再者，由于制造工藝的因素，即使同一批次的蓄電池其電解液濃度和性能也存在個(gè)性差異，在進(jìn)行組裝前，必須對每塊蓄電池進(jìn)行檢測并記錄，盡量實(shí)現(xiàn)性能接近的蓄電池同組組裝，有利于動(dòng)力電池組性能的穩(wěn)定以及使用壽命的延長。能源管理系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)的主要功能是在汽車行駛過程中進(jìn)行合理的能源分配，協(xié)調(diào)各功能部分工作的能量管理，使有限的電池能量得到最大限度利用（最優(yōu)化）。能源管理系統(tǒng)與電力驅(qū)動(dòng)主模塊的中央控制單元配合一起控制發(fā)電回饋，在汽車減速制動(dòng)或下坡滑行

5、時(shí)進(jìn)行能量回收，從而有效擴(kuò)充能源，提高續(xù)航能力。為了提高蓄電池性能的穩(wěn)定性與延長使用壽命，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控電源的使用情況，對蓄電池的狀態(tài)參數(shù)（蓄電池溫度、電解液濃度、蓄電池內(nèi)阻、電池端電壓、當(dāng)前電池剩余容量、放電時(shí)間、放電電流、放電深度等）進(jìn)行檢測，根據(jù)要求對蓄電池環(huán)境溫度進(jìn)行溫度控制、通過限流控制避免蓄電池過充、過放，對狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示與報(bào)警，實(shí)時(shí)顯示在駕駛室顯示操縱臺(tái)上，便于駕駛員隨時(shí)掌握并配合操作，根據(jù)需要及時(shí)對蓄電池進(jìn)行充電并維護(hù)保養(yǎng)。充電控制器。充電控制器主要功能是把電網(wǎng)供電制式轉(zhuǎn)換成蓄電池要求的制式（AC/DC與充電電流控制）。電力驅(qū)動(dòng)主模塊電力驅(qū)動(dòng)主模塊由中央控制單元、驅(qū)動(dòng)控制器、電

6、動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置等構(gòu)成。為了適應(yīng)駕駛室傳統(tǒng)操縱習(xí)慣，電動(dòng)汽車保留了加速踏板、制動(dòng)踏板及其它操縱手柄或按鈕。其實(shí)現(xiàn)形式是采用電信號輸入到中央控制單元對汽車的行駛實(shí)時(shí)控制。中央控制單元。中央控制單元不僅是電力驅(qū)動(dòng)主模塊控制中心，也對整輛電動(dòng)汽車的控制起協(xié)調(diào)作用。1.根據(jù)外部信號，向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)相應(yīng)信號驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)控制等；2.電動(dòng)車減速或下坡滑行時(shí)，配合車載電源模塊的能量管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電回饋，向蓄電池充電；3.配合輔助模塊將電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)參數(shù)送至駕駛室操縱臺(tái)，方便駕駛員了解汽車狀態(tài)；4.汽車彎道行駛時(shí)，配合輔助模塊的動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元，對輪轂電機(jī)進(jìn)行電子式差速轉(zhuǎn)向控制。驅(qū)動(dòng)控制器。

7、按照中央控制單元的指令和電動(dòng)機(jī)的速度、電流反饋信號，對電動(dòng)機(jī)速度、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)控制器與電動(dòng)機(jī)必須配套使用。1.直流電動(dòng)機(jī)：通過DC/DC變換器進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速控制；2.交流電動(dòng)機(jī)：通過DC/AC變換器進(jìn)行調(diào)頻調(diào)壓矢量控制；3.磁阻電動(dòng)機(jī)：通過控制脈沖頻率進(jìn)行調(diào)速控制。電機(jī)。電機(jī)在電動(dòng)汽車中具有電動(dòng)和發(fā)電雙重功能，即正常行駛過程中用作電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；在減速和滑行過程中用于發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)汽車起步與運(yùn)行中的要求，得出“起動(dòng)低速恒轉(zhuǎn)速輸出，高速恒功率輸出”。電機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制器構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車中最為關(guān)鍵的部件，直接影響電動(dòng)汽車的各項(xiàng)功能指標(biāo)。機(jī)械傳

8、動(dòng)裝置。將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，帶動(dòng)汽車車輪行駛。電動(dòng)機(jī)本身具備較好的調(diào)速特性，使得變速機(jī)構(gòu)簡化，取消離合器直接起動(dòng)，并且由于正反轉(zhuǎn)控制方便，取消了倒檔齒輪，若采用輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)則省去主要傳動(dòng)部件，名副其實(shí)的成為“零傳動(dòng)”方式。輔助模塊輔助模塊包括輔助動(dòng)力電源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示操縱臺(tái)及各種輔助裝置等。輔助動(dòng)力源。輔助動(dòng)力源供給電動(dòng)汽車各種輔助裝置所需的動(dòng)力電源，一般選用12V或24V直流低壓電源，向電子輔助動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、車載空調(diào)、電動(dòng)門窗等在內(nèi)的各種輔助裝置提供所需能源。動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元。轉(zhuǎn)向裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎設(shè)置，由方向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪構(gòu)成

9、。通過作用在方向盤上的控制力，通過轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使車輪發(fā)生一定角度的轉(zhuǎn)向。現(xiàn)代汽車一般采用輔助動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，目前較為理想的是電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系EPS，電動(dòng)汽車適合選用電控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系（內(nèi)燃機(jī)汽車大多數(shù)采用電控液力轉(zhuǎn)向系）。為了提高汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，最為理想的方法是采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛室顯示操縱臺(tái)。相當(dāng)于傳統(tǒng)駕駛室儀表盤，根據(jù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的控制特點(diǎn)在功能上有所添補(bǔ)。其它輔助裝置。電動(dòng)汽車輔助裝置主要由空調(diào)、照明、各種聲光信號裝置、車載音響裝置、刮水器、電動(dòng)門窗、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)器、車身安全防護(hù)裝置等。其主要目的是為了提升汽車操縱性、舒適性、安全性而設(shè)置的。其中車載空調(diào)作為電動(dòng)車中除驅(qū)

10、動(dòng)部分外的主要負(fù)載，盡量從節(jié)能角度考慮，以適應(yīng)電動(dòng)汽車能源不富裕的特點(diǎn)。2）汽車底盤 汽車底盤作為整個(gè)汽車的基體，不僅起著支撐蓄電池、電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制器、汽車車身、空調(diào)在內(nèi)的各種輔助裝置作用，而且將電動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行傳遞和分配，按照駕駛員需求行駛。傳統(tǒng)的汽車底盤包括傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系四大系統(tǒng)。電動(dòng)汽車底盤根據(jù)實(shí)際的不同類型有很大的變動(dòng)，總體而言朝著輕便、簡化的方向發(fā)展。3）車身與純電動(dòng)汽車總體布局特點(diǎn) 針對純電動(dòng)車能源不富裕的特點(diǎn)，電動(dòng)汽車車身外形應(yīng)盡量符合空氣流體動(dòng)力學(xué)，減少行駛過程中的空氣阻力，并選取高強(qiáng)度輕型材料來減輕自重。車內(nèi)布局則盡量減少剛性機(jī)械部件連接的動(dòng)能傳動(dòng)，選取柔性電

11、纜，使得電動(dòng)汽車車內(nèi)布局有較大靈活度。蓄電池作為電動(dòng)汽車上必不可少的動(dòng)力源，其自身也有一定重量，在設(shè)計(jì)放置中可選用分散布置，作為配重布局。總體而言，對于電動(dòng)汽車各個(gè)部件的總體布局依據(jù)為：符合車輛動(dòng)力學(xué)對汽車重心的要求，并盡可能降低汽車質(zhì)心高度。4）電動(dòng)汽車能源的復(fù)合利用 電動(dòng)汽車能量不富裕的最大弊端，嚴(yán)重影響電動(dòng)車的整體性能。若電動(dòng)汽車能源與其它能源有機(jī)結(jié)合復(fù)合利用，可以改善電動(dòng)汽車加速性能，提高續(xù)航里程，成為電動(dòng)汽車實(shí)用化的有效途徑之一。太陽能、風(fēng)能等自然能如果與蓄電池配合使用則既發(fā)揮了蓄電池可逆儲(chǔ)能裝置的優(yōu)勢，又有效解決能源不充足的缺陷。2.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 （中間過渡模式）2.2.1

12、 HEV定義及優(yōu)點(diǎn)參考國際能源組織(IEA)相關(guān)文獻(xiàn)：能量與功率傳送路線具有如下特點(diǎn)的車輛稱之為HEV：傳動(dòng)到車輪推進(jìn)車輛運(yùn)動(dòng)的能量，至少來自兩種不同的能量轉(zhuǎn)換裝置（內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)鉁u輪、電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等）；轉(zhuǎn)換裝置至少由兩種不同的能量儲(chǔ)存裝置（燃油箱、蓄電池、超級電容、高壓儲(chǔ)氫罐等）吸取能量；從儲(chǔ)能裝置流向車輪的通道（能量通道），可逆通道與不可逆通道并存；可逆通道儲(chǔ)能裝置供應(yīng)的是電能。在內(nèi)燃機(jī)汽車的基礎(chǔ)上，增加一套蓄電池+電機(jī)的可逆儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)許多損耗能量被回收或綜合利用：通過綜合利用，可以大為減少或消除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)；車輛減速制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量再生回饋；汽車下坡行駛中能量發(fā)電回饋；

13、兩套能量轉(zhuǎn)換裝置的利用，可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)功率，利用電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載能力進(jìn)行汽車瞬時(shí)加速性能。混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其純電動(dòng)運(yùn)行模式，這樣可以用來改善在城市工況中的尾氣排放問題（城市工況下開啟純電動(dòng)模式），這樣混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的尾氣排放在一定程度上較之內(nèi)燃機(jī)汽車具有很大的改善，特別是怠速時(shí)的尾氣排放問題，降低了城市環(huán)境污染。2.2.2 HEV分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類：串聯(lián)形式、并聯(lián)形式、混聯(lián)形式；按混合度分類：微混合（5%）、輕度混合（5%15%）、中度混合（15%40%）、重度混合（40%）；1）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）主要特征是驅(qū)動(dòng)力只來源于電動(dòng)機(jī)。三大動(dòng)力總成：發(fā)動(dòng)機(jī)

14、、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)采取串聯(lián)方式組成，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與SHEV的驅(qū)動(dòng)，它與電動(dòng)機(jī)合成只作為電能供應(yīng)系統(tǒng)。單向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)形式特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只由蓄電池供給電能，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向蓄電池供電。動(dòng)力系統(tǒng)的蓄電池作為主要?jiǎng)恿υ矗笮铍姵厝萘枯^大。供電模式有2種：正常運(yùn)行時(shí)動(dòng)力電池供電；滑行、下坡、減速制動(dòng)通過電機(jī)發(fā)電回饋向蓄電池充電。圖2-6 蓄電池單向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖發(fā)電機(jī)或蓄電池雙向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)形式，其發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組功率要求較大，作為主要的動(dòng)力系統(tǒng)；蓄電池動(dòng)力容量較大，補(bǔ)充峰值功率。供電模式有3種：單獨(dú)動(dòng)力電池組供電（低速、平坦道路）、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組供電（起動(dòng)、高速）、動(dòng)力電池組與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組

15、同時(shí)供電（起動(dòng)、爬坡、高速。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)可以固定在工況點(diǎn)工作，因此可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在有害排放物最低與效率最高的工作點(diǎn)工作。排氣成分穩(wěn)定也便于處理裝置處理，保持高凈化率；缺點(diǎn)：總效率低，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，電能再由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，轉(zhuǎn)換過程會(huì)帶來較大的機(jī)械損耗；輸出功率較低，若需要高速運(yùn)行則需要設(shè)計(jì)最大功率電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)汽車自重增大。串聯(lián)式混動(dòng)汽車主要適應(yīng)于城區(qū)低速行駛工況，才會(huì)體現(xiàn)出串聯(lián)式混動(dòng)汽車的最大特點(diǎn)。2）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）主要特征是車輛的驅(qū)動(dòng)力可由電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給。2大動(dòng)力總成：發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)并聯(lián)方式組成，在較低負(fù)荷時(shí)單獨(dú)使用發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)

16、作為動(dòng)力源，大功率負(fù)荷時(shí)同時(shí)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車動(dòng)力源。電磁離合器動(dòng)力組成式電動(dòng)汽車工作過程：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過控制離合器切換，電動(dòng)機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)。起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把發(fā)動(dòng)機(jī)部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存到動(dòng)力蓄電池組中，同時(shí)離合器接入變速器，通過驅(qū)動(dòng)橋帶動(dòng)汽車低速行駛；當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，離合器脫開電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，同時(shí)動(dòng)力蓄電池組也向驅(qū)動(dòng)橋提供動(dòng)能，形成電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)并行驅(qū)動(dòng)模式。在車輛滑行、下坡、減速制動(dòng)時(shí)又通過電動(dòng)/發(fā)電機(jī)發(fā)電回饋儲(chǔ)能。圖2-7 動(dòng)力組合器動(dòng)力組合式并聯(lián)混動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理圖3）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（CHEV）混聯(lián)式混動(dòng)汽車綜合了串聯(lián)式電動(dòng)汽車與

17、并聯(lián)式電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，既能工作在串聯(lián)混合式模式（增加了機(jī)械動(dòng)力傳遞路線），也可以工作在并聯(lián)混合式模式（增加了電力驅(qū)動(dòng)傳遞路線）。同時(shí)兼顧了串聯(lián)式與并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上保證了各種復(fù)雜工況下的最優(yōu)工作模式，以實(shí)現(xiàn)熱效率最高、排污量最低為己任。通常汽車在低速輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)模式工作；當(dāng)汽車處于高速行駛時(shí)，以并聯(lián)模式工作。圖2-9 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理圖優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）設(shè)計(jì)時(shí)功率要求各自僅需車輛總驅(qū)動(dòng)功率的50%，功率、重量及體積小使得車身自重小，性能完善，經(jīng)濟(jì)型高；實(shí)現(xiàn)“超低污染排放”甚至“零排放”指標(biāo)；缺點(diǎn)：多能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了

18、各部分的總體布置難度，控制系統(tǒng)復(fù)雜性高，帶來設(shè)計(jì)、調(diào)試、故障診斷和維修等一系列難度。4）HEV的能量管理與控制策略混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理指：車輛在不同工況下行駛過程中，控制各組成部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置）之間的能量流大小及其方向。主要目的：最佳燃油經(jīng)濟(jì)性及排放指標(biāo)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)及工作區(qū)域優(yōu)化設(shè)計(jì)，復(fù)雜工況下減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速波動(dòng)和停止次數(shù)來實(shí)現(xiàn)；根據(jù)行駛工況對能量需求，合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄電池的能量流；確保蓄電池合適的荷電狀態(tài)（SOC）及蓄電池電壓安全范圍內(nèi)使用，保證蓄電池使用壽命。能量管理的手段即為控制策略，屬于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的控制核心。根據(jù)駕駛員實(shí)際需求與行駛工

19、況，協(xié)調(diào)各部件間的能量流合理分配動(dòng)力，優(yōu)化車載能源，提高整車經(jīng)濟(jì)型，降低排放量，在不犧牲整車整體性能情況下實(shí)現(xiàn)兩者的折中優(yōu)化。（1）串聯(lián)式HEV控制策略1.開關(guān)型控制； 2.功率跟隨型控制； 3.動(dòng)態(tài)規(guī)劃法能量優(yōu)化控制；4.路線適應(yīng)型控制； 5.負(fù)荷預(yù)測型控制。（2）并聯(lián)式HEV控制策略1.基于規(guī)則的邏輯門限控制； 2.瞬時(shí)優(yōu)化控制；3.智能控制； 4.全局最優(yōu)控制。（3）混聯(lián)式HEV控制策略1.發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式； 2.發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線模式；3.瞬時(shí)優(yōu)化模式； 4.全局優(yōu)化模式。2.3 燃料電池電動(dòng)汽車（理想目標(biāo)） 燃料電池電動(dòng)汽車主要指以燃料電池系統(tǒng)作為動(dòng)力源或主動(dòng)力源的車輛。燃料電池

20、用于汽車動(dòng)力源，可以為能源問題和環(huán)境污染問題提供有效的方案。燃料電池電動(dòng)汽車與其它動(dòng)力汽車的主要區(qū)別在于動(dòng)力源采用燃料電池供給，而其它結(jié)構(gòu)并無大的變化。針對燃料電池電動(dòng)汽車在車輛中的應(yīng)用，主要了解燃料電池電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)、燃料電池系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、氫源及使用安全等相關(guān)內(nèi)容。2.3.1 FCEV基本結(jié)構(gòu)與原理圖2-10 混合驅(qū)動(dòng)型燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖2.3.2 FCEV燃料電池系統(tǒng)單獨(dú)的燃料電池堆不能發(fā)電并應(yīng)用到汽車中，必須結(jié)合燃料供給和循環(huán)系統(tǒng)、氧化劑供給系統(tǒng)、水/熱管理系統(tǒng)及協(xié)調(diào)各系統(tǒng)有序工作的控制系統(tǒng)，共同構(gòu)成燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，簡稱燃料電池系統(tǒng)（FCS），才能對外輸出功率。燃料電池功率

21、密度隨反應(yīng)物-氫和氧的壓力升高而增大。普遍采用增壓模式提高燃料電池系統(tǒng)功率密度。但是空氣在加濕過程中會(huì)摻入大量水蒸氣，減小了氧氣的比例，會(huì)降低該類燃料電池的凈輸出功率與系統(tǒng)效率。目前提出了2種改進(jìn)方案：普通空氣做氧化劑，通過對膜加濕、加大空氣量供給及先進(jìn)冷卻方法等一系列措施，簡化結(jié)構(gòu)，提高效率，克服加壓燃料電池的不足；變壓系統(tǒng)：根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)中氧氣和氫氣壓力，雖然會(huì)帶來性能的提升，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。電池內(nèi)部的水/熱管理是燃料電池的難點(diǎn)與重點(diǎn)，關(guān)乎燃料電池性能好壞。水作為質(zhì)子膜燃料電池的一部分，一方面起到冷卻電堆作用，一方面起到增濕效果。該系統(tǒng)中，必須防止電堆熱量積累，增添水/空氣熱交換器把多余能量

22、帶走。整個(gè)工作過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載對燃料電池功率需求，對反應(yīng)氣體流量、壓力、水/熱循環(huán)系統(tǒng)等因素進(jìn)行綜合控制，保證燃料電池安全可靠運(yùn)行。燃料電池系統(tǒng)主要研究熱點(diǎn):使用輕質(zhì)材料，優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高燃料電池系統(tǒng)的比功率；提高質(zhì)子交換膜燃料電池快速冷卻起動(dòng)能力和動(dòng)態(tài)反應(yīng)性能；研究具有負(fù)荷跟隨能力的燃料處理器等。燃料電池作為靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，內(nèi)部基本不采用運(yùn)動(dòng)部件，具有效率高、無污染、過載能力強(qiáng)、噪音小、振動(dòng)小的特點(diǎn)。燃料電池堆理論能量效率已接近83%，實(shí)際效率已達(dá)50%60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其它類型電動(dòng)汽車的極限效率。2.3.3燃料電池汽車特點(diǎn)與期望 1.優(yōu)點(diǎn)：1）熱效率高。用碳?xì)浠衔锶剂辖?jīng)過重整器重整，由燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，再通過電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)汽車，綜合效率可達(dá)到34%；傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)綜合效率僅有11%。熱效率高是燃料電池的突出優(yōu)點(diǎn)，意味著燃料電池汽車比內(nèi)燃機(jī)汽車更加節(jié)能。2）污染低。燃料電池汽車產(chǎn)生的氣體僅有少量有害氣體排放，接近“零