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1、混合动力混合动力 2232522325压缩天然气汽车(CNGV) 液化石油气汽车(LPGV) 压缩天然气(CNG) 液化而成液化石油气(LPG)CNG 和 LPG 的主要优点有：1)天然气和液化石油气在常温下为气态，容易与空气混合形成均匀的可燃混合气，燃烧完全，可以大幅度减少 CO、HC 和微粒的排放。另外，天然气和液化石油气的火焰温度低，因此 NOx 的排放量也相应减少。 2)天然气辛烷值高达 130，液化石油气的辛烷值也在 100 左右，因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。3)冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无需加浓混合气。4)燃烧界限宽，稀
2、燃特性优越。燃烧稀混合气，可以减少 NOx 的生成和改善燃料经济性。5)不稀释润滑油，可以延长润滑油更换周期和发动机使用寿命。LNG 和 LPG 的缺点是：1)因为天然气在常温、常压下是气体，所以其储运性能差。目前广泛采用将压缩天然气充入车用气瓶内储运的办法，这些气瓶既增加了汽车自重，又减少了载货空间。虽然可以通过深冷液化技术制成液化天然气(LNG)，但技术复杂，生产成本高。2)一次充气的续驶里程短。3)CNG 或 LPG 均呈气态进入气缸，使发动机充量系数降低；另外，与汽油或柴油相比，CNG 或 LPG 的理论混合气热值小，因此，燃用CNG 或 LPG 将使发动机功率下降。 .蒸发调压器作用
3、-使 LPG 蒸发和减压。由于 LPG 的饱和蒸气压最大不超过 1.43MPa(气温为 38时的表压力)，比 CNG 气瓶内的压力低得多，一般只需要一级或二级减压 气瓶附件 气瓶附件包括各种阀门和液面计等。在轿车用气瓶上，多将这些附件集成一体构成集成阀，它具有限量充装、储量显示、出液、手动截止和安全防护等多项功能。在气瓶充液时，当 LPG 达到气瓶容积的 80%时，集成阀内的限量充装阀自动关闭，停止充液。利用集成阀内的液面计指示气瓶内 LPG 的储量。集成阀上装有安全阀，该阀能在 2.50.2MPa 的压力下自动开启放气。另外，在出液口还装有一个安全阀，当发生供气管路破裂而有大量 LPG 泄漏
4、时，只要该阀两侧的压力差超过 0.1MPa，该阀就自动关闭出液口。三)电控 CNG 喷射系统 虽然利用步进电机伺服阀和比例调节式混合器的电控 CNG 闭环控制系统能够改善空燃比的控制精度，但是小气量工况的空燃比仍然难以准确稳定地控制。因此，近年来电控 CNG 喷射系统得到了快速发展。 下面是电控汽油/CNG 两用燃料发动机的燃料供给系统组成示意图，CNG 和汽油的供给都采用电控喷射方式电控单元根据来自各种传感器和各种开关的信号(包括曲轴位置、节气门开度、进气压力、进气温度、汽油/CNG 转换开关、减压调节器后的天然气压力、天然气温度和氧传感器等)，利用其内存储的软件进行运算、判断和处理后，向天
5、然气喷射器发出适时启闭的指令。天然气喷射器的结构及工作原理与电控汽油喷射系统的喷油器类似。在减压调节器后的天然 气压力稳定的条件下，喷气量与喷射器开启的持续时间成正比，而后者由电控单元控制。电控 CNG 喷射系统要求减压调节器出口压力保持在 0.6MPa 左右，其变化范围不能超过平均值的3%。一般采用两级减压调节器，第一级减压到 1.2MPa 左右，第二级减压到 0.6MPa左右。对于汽油/CNG 两用燃料发动机来说，通常是利用原有电控汽油喷射系统的控制系统，只增加几个传感器、执行器(如减压调节器后的天然器压力传感器和温度传感器，天然气喷射器、汽油电磁阀等)和一个供气控制摸块。原有的三元催化转
6、换器和氧传感器仍可继续使用。 (四)电控 LPG 喷射系统 如果取消混合器式闭环控制 LPG 供给系统中的混合器，代之以气体喷射器，再将蒸发调压器的出口压力调节到 0.5MPa，就构成了电控LPG 喷射系统。 柴油-CNG 双燃料发动机 柴油-CNG 双燃料发动机的燃料供给系统是在原柴油机燃油系统之外增加一套 CNG 供给装置而构成的。实践证明，柴油 CNG 双燃料发动机与柴油机相比有许多优点：排气烟色减轻，微粒排放量减少，噪声降低，机油使用期可延长一倍以上，活塞磨损小，在低转速时也可获得较大的 转矩等。 电动汽车的优点是： 1)在行驶中无废气排出，不污染环境，所以电动汽车可称为“零排放污染汽
7、车“。2)能源有效利用率高。按 10 种行驶方式对电动汽车与汽油机汽车能源利用总效率的比较。3)振动及噪声小，车厢内外十分安静。4)结构简单，维修使用方便。 电动汽车目前尚存在下列缺点：1)一次充电所能行驶的里程短。装载与汽油质量相同的铅酸蓄电池的电动汽车，其续驶里程仅为汽油机汽车的 1/70。 2)成本高。蓄电池及电机控制器价格昂贵是电动汽车成本高的主要原因。另外，蓄电池寿命短，折旧费高。3)充电时间长，一般需要 610h。 电动汽车组成-电力驱动系统、电源系统 辅助系统等三部分 电力驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮，其功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车
8、轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。后一种功能称作再生制动。电源系统包括电源、能量管理系统和充电机，其功用主要是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机等等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。 典型的电动汽车组成。图中双线表示机械连接，粗线表示电气连接，细线表示控制信号连接，线上的箭头表示电功率或控制信号的传输方向。 各个系统在电动汽车上的布置各式各样，这是因为在电动汽车上能量是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传输的，因此，电动
9、汽车各个系统或各个部件的布置有很大的灵活性。例如一辆电动机前置，前轮驱动的电动汽车。充电机经汽车前端的充电接口向置于汽车尾部的蓄电池充电。在汽车行驶时，蓄电池经控制器向电动机供电。来自加速踏板的信号输入控制器并通过控制器调节电动机输出的转矩或转速。电动机输出的转矩经汽车传动系统驱动车轮。电力驱动系统 电动汽车的电力驱动方式基本上可分为电动机中央驱动和电动轮驱动两种。由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的电动机中央驱动系统。在这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。 另一种电动机中央驱动系统的布置形式，它与前轮驱动、横向前置发动机的燃油汽车的布置形式相似，
10、将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式在小型电动汽车上应用最普遍。电动汽车的驱动电动机在 20 世纪 90 年代以前主要采用直流电动机。它具有起动加速时驱动力大、调速控制简单、技术成熟等优点。但是直流电动机的电枢电流由电刷和换向器引入，换向时产生电火花，换向器容易烧蚀，电刷容易磨损，需经常更换，维护工作量大。接触部分存在摩擦损失，不仅使电机效率降低，还限制了电动机的工作转速。 目前，无换向器真流无刷电动机已经面世，它由电动机本体、转子转角传感器和电子开关控制电路组成。其中电子开关控制电路起到了普通直流电动机中换向器的作用。直流无刷电动机既有交流电动机的
11、结构简单、运行可靠、维护方便等诸多优点，又具备运行效率高、无励磁损耗、运行成本低和调速性能好等特点。因此，它在电动汽车上的应用与日俱增。例如，宝马公司生产的 BMW EI 电动汽车和东京电力公司开发的 IZA 电动汽车，均采用永磁直流无刷电动机作为电动轮。交流感应电动机在电动汽车上广为应用，这是因为感应电动机采用变频调速时，可以取消机械变速器，实现无级变速，使传动效率大为提高。另外，感应电动机很容易实现正反转，再生制动能量的回收也更加简单。当采用鼠笼型转子时，感应电动机还具有结构简单、坚固耐用、价格便宜、工作可靠、效率高和免维护等优点。另一种用于电动汽车上的交流电动机是交流同步电动机。当以永磁
12、材料替代同步电动机的励磁绕组时，则这种永磁同步电动机可以取消电刷和滑环，而且没有励磁绕组的铜损，它比感应电动机的效率还要高，体积还要小。 开关磁阻电动机被公认是一种极有发展前途的电动汽车驱动电动机。它的定子和转子均由普通硅钢片叠压而成，转子上既无绕组，也无永磁体，只在定子上绕有集中绕组。开关磁阻电动机具有普通直流电动机和交流电动机所不能比拟的优点：结构简单、坚固耐用、成本低，可在极高的转速下工作，能适应高温和强振动的工作环境；起动转矩大，低速性能好；调速范围广，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩-转速特性；在宽广的转速和功率范围内都有很高的效率。电动汽车用的功率转换器用作不同频率的 DC-D
13、C 转换和 DC-AC 转换。DC-DC 转换器又称直流斩波器，用于直流电动机驱动系统。两象限直流斩波器能把蓄电池的直流电压转换为可变的直流电压，并能将再生制动能量进行反向转换。DC-AC 转换器通常称作逆变器，用于交流电动机驱动系统，它将蓄电池的直流电转换为频率和电压均可调的交流电。电动汽车一般只使用电压输入式逆变器，因其结构简单又能进行双向能量转换、电源系统 电源是制约电动汽车发展的因素。作为电动汽车的电源应该具有高比能和高比功率等性能，以满足汽车的动力性和续驶里程的要求。另外，还应具有与汽车使用寿命相当的循环寿命、效率高、成本低和免维护等特点。目前用于电动汽车上的电源主要是蓄电池，其次是
14、燃料电池。蓄电池是能量存储装置，通过外界充电实现储能；燃料电池是能量生成装置，通过化学反应产生电能。蓄电池技术成熟，价格合理，而燃料电池则被认为是最有发展前途的电动汽车动力源。蓄电池的主要性能指标有：比能量-单位电池质量所能存储的电量(W?h/kg)，是评价电动汽车整车质量和续驶里程的指标；能量密度-单位电池体积所存储的电量(W?h/L)，它影响蓄电池的尺寸；比功率-单位电池质量所能输出的功率(W/kg)，是评价电动汽车加速性、爬坡能力及最高车速的指标；功率密度-单位电池体积所能输出的功率(W/L)；循环寿命-蓄电池充、放电一次称为一个循环，循环寿命表示更换电池前所能完成的循环数。循环寿命短，
15、将增加电动汽车的维护费用。 1.蓄电池铅酸蓄电池广泛地应用于电动汽车上，其主要原因是技术成熟，价格便宜，可靠性好，单体额定电压高(2.0V)。另外，输出电流大以及良好的高、低温性能等均适合电动汽车使用。但是铅酸蓄电池存在比能量低，充电时间长，使用寿命较短等缺点。镍隔(Ni-Cb)电池比功率大，比能量高，可快速充电，使用寿命长，抗电流冲击能力强，工作温度范围宽(-4085)，在较大的放电电流范围内电压变化较小等，成为电动汽车很具吸引力的电源。但是生产成本高(约为铅酸电池的 24 倍)，单体额定电压只有1.2V，重金属镉具有致癌性等，限制了它在电动汽车上的广泛应用。镍氢(Ni-MH)电池与 Ni-
16、Cd 电池有许多相同的特性，但由于无镉，因此不存在重金属污染问题，被称为“绿色电池“。批量生产的成本约为铅酸电池的四倍。Ni-MH 电池单体额定电压为 1.2V，其负电极为经吸氢处理后的储氢合金，正电极为氢氧化镍，电解液为 KOH 溶液。钠硫(Na-S)电池有很高的比功率和比能量，但其工作温度高，再加上钠的活化性和腐蚀性，因此在结构设计上必须保证坚固和安全。Na-S 电池以熔融态钠为负电极，熔融态硫为正电极，陶瓷 -Al2O3作电解质，并作为离子传导媒介和熔融态电极的隔离物，以避免电池自放电。锂离子(Li-Ion)电池自 20 世纪 90 年代初问世以来发展很快。虽然目前锂离子电池仍处于开发阶段，但在 Nissan FEV、Nissan Prairic Joy 和 Altra 等电动汽车上都采用锂离子电池。它具有单体额定电压高，比能量和能量密度高和使用寿命长等优点，缺点是自放电率高。 电动汽
