汽车动力系统原理清华大学出版社答案_汽车动力系统原理

1.电动汽车动力系统基础知识详解

(1)四冲程汽油机将空气和汽油按一定比例混合，形成汽车发动机的良好混合气。在进气冲程，混合气被吸入气缸，混合气被压缩、点燃、燃烧，产生热能。高温高压气体作用于活塞顶部，推动活塞做直线往复运动，机械能通过连杆、曲轴、飞轮机构向外输出。四冲程汽油发动机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程中完成一个工作循环。(2)进气冲程活塞由曲轴驱动，从上止点运动到下止点。此时，进气门开启，排气门关闭，曲轴旋转180°。活塞在运动过程中，气缸的容积逐渐增大，气缸内的气体压力从pr逐渐降低到pa，气缸内形成一定程度的真空。空气和汽油的混合气通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合，形成可燃混合气。由于进气系统的阻力，在进气结束时，气缸内的气体压力小于大气压力p0，即Pa=(0.80~0.90)P0。进入气缸的可燃混合气由于进气管、气缸壁、活塞顶、气门、燃烧室壁等高温部件的加热，以及与残余废气的混合，温度上升到340~400K。(3)压缩冲程在压缩冲程中，进气门和排气门同时关闭。活塞从下止点移动到上止点，曲轴旋转180°。当活塞向上运动时，工作容积逐渐减小，缸内混合物被压缩后压力和温度不断上升。当压缩结束时，压力pc可达800～2000kpa，温度可达600～750k(4)做功冲程当活塞接近上止点时，火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量热能，使气缸内气体的压力和温度迅速升高。最高燃烧压力pZ为3000~6000kPa，温度TZ为2200~2800k·k，高压气体推动活塞从上止点运动到下止点，通过曲柄连杆机构向外输出机械能。随着活塞向下移动，气缸的容积增加，气体压力和温度逐渐降低。到达B点时，压力下降到300~500kPa，温度下降到1200~1500KK，在作功冲程中，进气门和排气门关闭，曲轴旋转180°。(5)排气冲程在排气冲程中，排气门打开，进气门仍然关闭，活塞从下止点运动到上止点，曲轴旋转180°。当排气门打开时，燃烧后的废气一方面在气缸内外的压力差下排到气缸外，另一方面通过活塞的挤压作用排到气缸外。由于排气系统的阻力，排气端R的压力略高于大气压，即PR=(1.05~1.20)P0。排气温度TR=900~1100K.当活塞运动到上止点时，燃烧室中仍有一定体积的废气无法排出。这部分废气称为残余废气。

电动汽车动力系统基础知识详解

电动汽车(BEV)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，其前景被广泛看好工作原理：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶（Road)

纯电动汽车由电动机驱动的汽车。

纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。

纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。

纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。

优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。

根据动力系统结构形式可分为以下三类：

串联式混合动力汽车（SHEV）：车辆的驱动力只来源于电动机的混合动力(电动)汽车。结构特点是发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给电动机，由电动机驱动汽车行驶。另外，动力电池也可以单独向电动机提供电能驱动汽车行驶。

并联式混合动力汽车（PHEV）：车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力(电动)汽车。结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。

混联式混合动力汽车（CHEV）：同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力(电动)汽车。结构特点是可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式的特点。

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。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池，有时则需要更多。

电动汽车?[3]?的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

电动汽车分为纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车。根据电动汽车的分类,分别介绍纯电动汽车、混合动力电动汽车及燃料电池电动汽车的动力系统。

纯电动汽车动力系统-纯电动汽车是驱动能量完全由电能提供、由电机驱动的汽车。纯电动汽车动力系统的主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统三部分构成。

其中电力驱动系统的部件有电动机、控制器、功率转换器、机械传动装置和车轮等。电动机的作用就像普通汽车中的发动机,在工作时,会把动力电池中储存的电能转换为车轮的动能驱动车轮,或是在需要制动时把车轮上的动能转化成电能返回到动力电池中以达到电动汽车的制动能量回收。控制器在电力驱动系统中的作用是协调和控制各个子系统,相当于一个整车控制系统,只有各个部分都协调好,才能发挥电动汽车的最佳性能。电源系统顾名思义,它包括电动汽车的蓄电池组以及电池管理系统(BMS)。辅助系统则由辅助动力源、动力转向系统、空调器及照明装置组成。

纯电动汽车动力系统的工作原理为:先有蓄电池组提供电能,经过控制器和功率转化器的调速控制,驱动电动机,再由传动系统驱动车轮,使纯电动汽车行驶。

混合动力电动汽车动力系统-混合动力电动汽车是指可以从可消耗的燃料或是可再充电能/能量储存装置中获得动力的汽车。根据最新实施的电动汽车术语显示,混合动力电动汽车按照动力系统结构型式又分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车、混联式混合动力电动汽车三种。

1.串联式混合动力系统；

串联式混合动力系统是所有混动系统中最简单的一种,它去除了普通汽车中的变速箱,结构相当于纯电动汽车再加上一个汽油发动机。由于发动机在工作时一直被控制器控制在最佳转速工作区间,所以在中低速行驶时,会比传统的汽车油耗更少,可以节省大约30%的燃油。但串联式混合动力系统也有其明显的劣势,其发动机为发电机供电要经过二次转换,会损失许多能量,所以当汽车在高速行驶时,串联混合动力系统的油耗会比普通的汽油发动机高。

2.并联式混合动力系统；

并联式混合动力电动汽车具有发动机和电动机两套系统,两套系统都可以独立向传统系统提供扭矩,在遇到不同的路况时,这两套系统既可以单独驱动也可以互相配合驱动。由于并联式混合动力系统是发动机和电动机的结合,因此具有传统汽车和电动汽车两者的优点。在并联式混合动力系统中,发动机和电动机的高效工作区域不一样,所以想要发挥出并联式混合动力系统的优势,电动汽车就要根据不同的情况采取对应的运行模式,这样才能使其在运行时各项性能都能达到最佳。根据不同的情况,可以把并联式混合动力汽车工作模式分为为六种:分别是怠速/停车模式、纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、行车充电模式和再生制动模式。

3.混联式混合动力系统；

混联式混合动力系统结合了串联式混合动力系统和并联式混合动力系统,主要由发动机、发电机、电动机、电机控制器、动力分配器和动力电池构成。其发动机在运行时,产生的动力会先经由动力分配器分成两部分,一部分直接对车辆进行驱动,另一部分则带动发电机进行发电。混联式混合动力系统的电动汽车在起步和低速行驶时使用纯电动和串联模式,此时具有串联式动力系统的优势,能够充分利用电动汽车在电能输出要求低的时段,高效地为储能器补充电能,并且,在合适时,发动机还可以先停止运行。在中速时段,混联式混合动力系统会使用发动机直驱模式,减去了电能转换及传动过程的能量损失,让发动机能达到最佳效率。在需要紧急加速以及爬坡等特殊情况下,混联式混合动力系统会使用混合驱动模式,让汽车在行驶时兼具动力和效率。

混联式混合动力系统对比串联式混合动力系统,具有能够利用优化控制,充分使发动起和驱动电机发挥最优性能并且低油耗进行工作的优势。对比并联式混合动力系统,混联式混合动力系统具有能更优化的结构,并且能够灵活地根据情况调节电机和内燃机的运作。

燃料电池电动汽车动力系统-燃料电池电动汽车是以燃料电池系统作为单一动力源或者是以燃料电池系统与可充电储能系统作为混合动力源的电动汽车。根据最新实施的电动汽车术语显示,燃料电池电动汽车又分为纯燃料电池电动汽车和燃料电池混合动力电动汽车。

纯燃料电池电动汽车动力系统主要由燃料电池和电动机组成,这两个零部件相当于燃油车中燃油系统和发动机的作用。燃料电池混合动力电池汽车的动力系统除了燃料电池和电动机外,还会有一个辅助动力源,如蓄电池组或是超级电容,来提供辅助动力。由于目前燃料电池电动汽车多采用混合式燃料电池动力系统,所以小编在这里所说的燃料电池电动汽车动力系统的基本工作原理,以混合式燃料电池动力系统为代表。在燃料电池电动汽车工作时,燃料电池会满足基本的持续功率需求,当遇到需要加速和爬坡的情况时,辅助动力源会提供所需要的功率,支持车辆的加速和爬坡需求,而且在制动时,又可以将回馈的能量存储在辅助动力源中。