第6章環(huán)保新技術(shù)及電動(dòng)車(chē)

1、 汽車(chē)工程學(xué)院 6.1.2三元催化轉(zhuǎn)化器 三元催化是一種發(fā)動(dòng)機(jī)在理論空燃比附近運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以同時(shí)凈化汽車(chē)尾氣中的CO、HC和NOx的裝置，即在汽車(chē)尾氣通過(guò)三元催化的裝置后，使CO、 HC和NOx轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2 。 三元催化裝置必須適應(yīng)汽車(chē)在不同工況下的不同尾氣濃度以及其在工作時(shí)的高、低溫度的熱交換沖擊，所以要求三元催化裝置的工作范圍廣、熱穩(wěn)定性高。 汽車(chē)工程學(xué)院 三元催還的主要化學(xué)反應(yīng)：氧化反應(yīng)還原反應(yīng) 汽車(chē)工程學(xué)院 三元催化器的低溫啟動(dòng)：三元催化器的低溫啟動(dòng)： 發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)HC的排放占總排放的60%-80%，此時(shí)的尾氣溫度還沒(méi)有達(dá)到傳統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度，凈化效果很低，采用以

2、下幾種方式改進(jìn)： 1）使用低溫起燃催化劑 可降低催化器工作溫度，選用合適的貴金屬活性組分，可以選用Pd作為活性成分。 2）使用電加熱催化劑 啟動(dòng)時(shí)加熱，使得催化器迅速工作。 3）使用HC化合物吸捕器 可使用吸附材料，在溫度較低時(shí)吸附HC，高溫時(shí)釋放，達(dá)到尾氣凈化效果。 汽車(chē)工程學(xué)院6.26.2柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)柴油機(jī)排氣后處理技術(shù) 柴油機(jī)因?yàn)槠渫怀鰞?yōu)點(diǎn)，其保有量逐步提高，隨著排放法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格，柴油機(jī)的排放控制僅僅靠機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)是不夠的，必須同時(shí)采取機(jī)外凈化技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外研究的微粒機(jī)外凈化主要是微粒捕集器。 針對(duì)柴油機(jī)排氣中含有的大量微粒，研制開(kāi)發(fā)柴油機(jī)微粒捕集器成為柴油機(jī)后處理的熱點(diǎn)

3、。 汽車(chē)工程學(xué)院 柴油機(jī)微粒捕集器（柴油機(jī)微粒捕集器（DPF） 柴油機(jī)微粒捕集器（DPF）是一種減少柴油機(jī)廢氣中微粒物的廢氣處理裝置。即首先收集廢氣中的微粒物質(zhì)，然后通過(guò)對(duì)收集的微粒的氧化來(lái)清潔捕集器。 技術(shù)難點(diǎn)： 1）捕集器的安裝使得排氣背壓增大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降。 2）收集的微粒不能及時(shí)的處理 3）收集的微粒被點(diǎn)燃后容易造成溫度過(guò)高，損壞或燒壞收集器。 汽車(chē)工程學(xué)院 微粒捕集器通常為圓形，直接連在排氣管路中，排氣流過(guò)時(shí)，微粒被收集在濾芯中，較清潔的尾氣排向大氣。濾芯一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生堵塞，所以需要再生處理。 微粒捕集器的類型（整體式和非整體式）、結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求 非整體式的濾芯是有耐高溫的金

4、屬絲網(wǎng)或是陶瓷纖維雜亂無(wú)章的構(gòu)成，排氣從彎曲的微小通道中通過(guò)。 整體式濾芯為整體蜂窩狀，排氣通過(guò)細(xì)微多孔式，微粒被攔截。 汽車(chē)工程學(xué)院 微粒捕集器的設(shè)計(jì)要求： 1）高的過(guò)濾效率 2）低得流動(dòng)阻力 3）耐高溫的濾芯材料 4）外形尺寸好，通用性好 5）可靠性好，壽命長(zhǎng)。 汽車(chē)工程學(xué)院 微粒捕集器的再生技術(shù)： 根據(jù)原理和再生能量來(lái)源的不同分為： 主動(dòng)再生系統(tǒng)是通過(guò)外加能量將氣流溫度提高到微粒的起燃溫度使捕集的微粒燃燒，達(dá)到再生過(guò)濾的目的。 被動(dòng)再生系統(tǒng)利用柴油機(jī)排氣自身的能量使微粒燃燒，達(dá)到再生微粒捕集的效果。 汽車(chē)工程學(xué)院 噴油助燃再生系統(tǒng)：噴油助燃再生系統(tǒng)： 用丙烷或柴油作為燃料、用電點(diǎn)火的燃燒

5、器來(lái)引發(fā)微粒捕集器的再生。 已沉積在過(guò)濾體中的微粒的燃燒必須進(jìn)行得盡可能迅速和完全，但不能使陶瓷過(guò)濾體過(guò)熱而碎裂或熔融。這就要求在燃料流量、助燃?xì)饬髁髁亢脱鯘舛?、燃燒器工作時(shí)間與已沉積的微粒質(zhì)量之間進(jìn)行優(yōu)化。 燃燒器噴出的火焰溫度應(yīng)盡可能均勻，平均溫度至少在500。 汽車(chē)工程學(xué)院 電加熱再生系統(tǒng)：電加熱再生系統(tǒng)： 電加熱再生在微粒捕集器工作一段時(shí)間后，采用電熱絲或其它電加熱方法，周期性的對(duì)微粒捕集器加熱使微粒燃燒。 電加熱再生系統(tǒng)的功率一般在36kW之間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、安全可靠，但再生時(shí)熱量利用率和再生速率低，消耗能量較多。 蜂窩陶瓷再生加熱電阻絲結(jié)構(gòu)1-回形電阻絲；2-螺旋形電阻絲 汽

6、車(chē)工程學(xué)院 微波加熱再生系統(tǒng)： 利用微波獨(dú)具的選擇加熱特性來(lái)再生微粒捕集器。微?？梢砸?0%70%的能量效率吸收頻率為210GHz的微波，由于陶瓷的損耗系數(shù)很低，所以微波并不會(huì)加熱陶瓷過(guò)濾體。 再生過(guò)程中過(guò)濾體內(nèi)部溫度梯度小，再生過(guò)程易于控制。微波再生效率高，沒(méi)有二次污染。 汽車(chē)工程學(xué)院 紅外加熱再生系統(tǒng) 在柴油機(jī)微粒捕集器的再生過(guò)程中，加熱器的輻射能量主要集中在紅外波段。在紅外再生過(guò)程中，首先由加熱器加熱具有較強(qiáng)輻射能力的紅外涂層，再由紅外涂層通過(guò)輻射方式加熱過(guò)濾器中捕捉到的微粒物 汽車(chē)工程學(xué)院 反吹再生系統(tǒng) 反吹再生過(guò)程的最大特點(diǎn)是能將過(guò)濾體與微粒燃燒分開(kāi)，因此該系統(tǒng)不存在過(guò)濾體由于與微粒

7、燃燒而產(chǎn)生破裂和燒熔等問(wèn)題，也解決了不燃物質(zhì)在過(guò)濾器內(nèi)累積的問(wèn)題。 當(dāng)過(guò)濾體需要再生時(shí)，高壓氣流從需要再生的微粒捕集器的排氣出口端高速噴入，逆向流動(dòng)的氣流將微粒從過(guò)濾體表面清除并落入微粒漏斗。收集在漏斗里的微粒由漏斗內(nèi)的電加熱器燃燒。 汽車(chē)工程學(xué)院 被動(dòng)再生系統(tǒng)被動(dòng)再生系統(tǒng) 汽車(chē)工程學(xué)院 大負(fù)荷再生： 柴油機(jī)的排氣溫度是隨其工況變化而變化的。在高速大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，排氣溫度可以達(dá)到500以上，在此溫度下，沉積在過(guò)濾器內(nèi)的微?？梢宰孕腥紵?，從而達(dá)到過(guò)濾器再生的目的。 汽車(chē)工程學(xué)院 排氣節(jié)流再生：排氣節(jié)流再生： 節(jié)流再生是出現(xiàn)較早的技術(shù)，也叫強(qiáng)制再生，它實(shí)際上是通過(guò)某種節(jié)流方法控制柴油機(jī)的進(jìn)氣量，即進(jìn)

8、氣節(jié)流或排氣節(jié)流，以提高排氣溫度，使過(guò)濾體中的微粒著火燃燒。 汽車(chē)工程學(xué)院 催化再生： 在過(guò)濾體的表面浸漬催化劑，催化器與捕集器是同一整體。使用過(guò)程中鉑作為催化劑，當(dāng)排氣溫度達(dá)到400左右微粒開(kāi)始氧化。催化再生器催化再生器 汽車(chē)工程學(xué)院 應(yīng)用催化再生的主要缺點(diǎn)： 固體微粒與催化劑的接觸反應(yīng)極不均勻，很難進(jìn)行完全再生。 由于柴油機(jī)排氣中的微粒含量很大，隨著時(shí)間的推移，催化劑的作用會(huì)逐漸減弱甚至完全消失，即催化劑中毒。 汽車(chē)工程學(xué)院 電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)點(diǎn)： 1）運(yùn)行成本低（純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行成本大概是燃油汽車(chē)1/5） 2）環(huán)保（EV是零排放） 3）節(jié)能及能源多樣化及綜合利用 4）可持續(xù)發(fā)展 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)

9、方便 汽車(chē)工程學(xué)院 電動(dòng)汽車(chē)缺點(diǎn)： 1）價(jià)格昂貴 一輛續(xù)駛里程為150公里的普通轎車(chē)為例，大概要裝備30千瓦時(shí)的電池組。價(jià)值10萬(wàn)元。 2）技術(shù)有待完善 3）配套建設(shè)薄弱 截止2011年底，國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)共建成約1.6萬(wàn)個(gè)充電樁，不到2015年目標(biāo)的5%。 汽車(chē)工程學(xué)院 4）安全性可靠性不能與燃油汽車(chē)相比較 2012年5月26日凌晨，一輛紅色GTR跑車(chē)在深圳濱海大道與一輛比亞迪電動(dòng)出租車(chē)發(fā)生碰撞，飛速的撞擊導(dǎo)致這輛出租車(chē)瞬間起火，比亞迪內(nèi)的三個(gè)人在大火中喪生；2011年4月發(fā)生在杭州街頭的電動(dòng)出租車(chē)自燃事故。 汽車(chē)工程學(xué)院6.4.2純電動(dòng)汽車(chē)（EV） 純電動(dòng)汽車(chē)是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力

10、驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，雖然它已有130多年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應(yīng)用，市場(chǎng)較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價(jià)格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時(shí)間長(zhǎng)等嚴(yán)重缺點(diǎn)。 目前主要采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。 汽車(chē)工程學(xué)院 EV的基本組成部分： (1) 車(chē)載電源 (2) 電池的管理系統(tǒng) (3) 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) (4) 控制技術(shù) (5) 車(chē)身及底盤(pán) (6) 安全保護(hù)系統(tǒng) 汽車(chē)工程學(xué)院 純電動(dòng)汽車(chē)的能量補(bǔ)充方式為充電，可以在充電站或停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行，充電站使用的充電器多為快速充電器。由于電動(dòng)機(jī)被拖動(dòng)時(shí)，即可發(fā)電，因此蓄電池電動(dòng)汽車(chē)一般都帶有可回收減速和下坡時(shí)能量回收（再生

11、）系統(tǒng)。 汽車(chē)工程學(xué)院 第二類可為無(wú)變速器型電動(dòng)汽車(chē)，其動(dòng)力傳遞路線如圖b所示。這類電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)是用電動(dòng)機(jī)和蓄電池系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和燃油系統(tǒng)，并去掉了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的變速器，電動(dòng)機(jī)直接連接到傳統(tǒng)軸，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的變速實(shí)現(xiàn)變速功能，雖然減少了車(chē)的質(zhì)量和傳動(dòng)損失，但電動(dòng)機(jī)的尺寸大。 汽車(chē)工程學(xué)院 第三類為無(wú)差速器型電動(dòng)汽車(chē)，其動(dòng)力傳遞路線參見(jiàn)圖c所示。這類電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)是利用電動(dòng)機(jī)直接連接到左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少整車(chē)質(zhì)量和傳動(dòng)損失，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)左右輪的差速和驅(qū)動(dòng)力的分配。 汽車(chē)工程學(xué)院動(dòng)力電池動(dòng)力電池 一、鉛酸電池 構(gòu)成鉛酸蓄電池之主要部分如下： 正極板(過(guò)氧化鉛.PbO

12、2)- 活性物質(zhì) 負(fù)極板(海綿狀鉛.Pb) - 活性物質(zhì) 電解液(稀硫酸) - 硫酸H2SO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb - PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應(yīng)) PbSO4 + 2H2O + PbSO4 - PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應(yīng)) 汽車(chē)工程學(xué)院 放電中的化學(xué)變化 蓄電池連接外部電路放電時(shí)，稀硫酸即會(huì)與陰、陽(yáng)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng),生成新化合物硫酸鉛。經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例，只要測(cè)得電解液中的硫酸濃度，亦即測(cè)其比重，即可得知放電量或殘余電量。 汽車(chē)工程學(xué)院 充電中的化學(xué)變化

13、 由于放電時(shí)在陽(yáng)極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì)在充電時(shí)被分解還原成硫酸,鉛及過(guò)氧化鉛,因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加, 亦即電解液之比重上升，并逐漸回復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)兩極的硫酸鉛被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結(jié)束。過(guò)充電流幾乎都用在水的電解，因而電解液會(huì)減少，此時(shí)應(yīng)以純水補(bǔ)充之。 汽車(chē)工程學(xué)院 技術(shù)指標(biāo)： 比能量可達(dá)35wh/kg； 壽命可達(dá)400次； 單體電壓2V； 比功率120130 W /）； 自放電控制在每個(gè)月2% 以下（20）； 溫度適應(yīng)性強(qiáng)： 可在-3050下安全、放心地使用 汽車(chē)工程學(xué)院 因?yàn)殂U酸電池的技術(shù)成熟

14、，價(jià)格便宜，所以在電動(dòng)車(chē)上使用很多，但要解決幾個(gè)問(wèn)題： 1）提高功率密度和能量密度； 2）提高使用壽命； 3）快速充電、快速放電能力有待提高。 汽車(chē)工程學(xué)院 二、鋰離子電池 鋰離子電池的正極采用鋰化合物制造：(LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2、) 鋰離子電池負(fù)極采用碳素材料，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子。鋰離子的充電和放電過(guò)程就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程，同時(shí)伴隨著與鋰離子攜帶電量相同的電子的嵌入和脫嵌。形象的把鋰離子電池稱為“搖椅電池”。 汽車(chē)工程學(xué)院 用LiCoO2作為正極的鋰離子電池的比能量可高達(dá)100Wh/kg，循環(huán)壽命500次左右，但是鈷的資源太少，有較大毒性。

15、電池充放電時(shí)，活性材料中的Li+的遷移過(guò)程可用下式表示：（下式為放電） 汽車(chē)工程學(xué)院 鋰離子電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 單體電壓高，單體電池的工作電壓高達(dá)3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍2） 比能量大，目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-135Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未來(lái)隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150Wh/kg和400 Wh/L3）比功率高，高達(dá)1500w/kg。 4） 循環(huán)壽命長(zhǎng),一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上。 汽車(chē)工程學(xué)院 5） 安全性能好。 6） 自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為

16、10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 7)工作溫度范圍高，工作溫度為-2545C，隨著電解質(zhì)和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-4070C。 汽車(chē)工程學(xué)院 缺點(diǎn)： 1、電池成本高（鋰制取管理困難主要是鋰的活性太強(qiáng)） 2、鋰電池不能大電流充、放電 3、需要保護(hù)線路控制 A、過(guò)充保護(hù) B、過(guò)放保護(hù) 汽車(chē)工程學(xué)院 三、鎳氫電池 鎳氫電池正極活性物質(zhì)為氫氧化鎳(稱氧化鎳電極)，負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氧化物，也稱貯氫合金(電極稱貯氫電極)（M表示）。 鎳氫電池和同體積的鎳鎘電池相比，容量增加一倍，充放電循環(huán)壽命也較長(zhǎng)。電解液采用30%的氫氧化鉀溶液。 汽車(chē)工程學(xué)院 充電時(shí)充電時(shí)

17、M + Ni(OH)2 （正極） MH + NiOOH 放電時(shí)放電時(shí) MH + NiOOH M + Ni(OH)2 從方程式看出：充電時(shí)，負(fù)極上的水分子分解生成H原子，儲(chǔ)存在合金中，正極由氫氧化鎳變成氫氧化亞鎳（NiOOH）；放電時(shí)氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由氫氧化亞鎳變成氫氧化鎳。 汽車(chē)工程學(xué)院 Ni-MH電池優(yōu)點(diǎn)： 1）比能量高，可達(dá)7080Wh/kg（對(duì)應(yīng)汽車(chē)行駛里程長(zhǎng)） 2）比功率高，可達(dá)200w/kg 3）快速充放電能力好，短時(shí)間可以3C放電，可以隨充隨放，15分鐘內(nèi)可充電60%,1小時(shí)可充滿電。(對(duì)應(yīng)汽車(chē)起動(dòng)加速性能良好) 汽車(chē)工程學(xué)院 4）污染較小、可兔維護(hù)、使用安全等特點(diǎn)，被稱

18、為綠色電池。 5）壽命長(zhǎng)，可達(dá)1000次。 6）在-2050C范圍能夠穩(wěn)定工作。 汽車(chē)工程學(xué)院 Ni-MH電池缺點(diǎn)： 1）單體電壓低，1.2V。 2）成本較高，大概是相同容量鉛酸電池的5-8倍。 3）充電過(guò)程中容易發(fā)熱高溫狀態(tài)下正極板老化加速，電池壽命縮短。 4）充電后期會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣，若果安全閥不及時(shí)開(kāi)啟，會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。 汽車(chē)工程學(xué)院 四、鋅空、鋁空電池四、鋅空、鋁空電池 鋅空氣電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新型電池，由于它的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，因此與其他類型的電池相比，鋅空氣電池具有最高的比能量密度、穩(wěn)定的放電特性等優(yōu)點(diǎn)。鋅空氣電池的市場(chǎng)前景是十分光明的。 鋅空氣電池可以有各種尺寸和形狀，

19、結(jié)構(gòu)不盡相同。（需要催化劑） 總反應(yīng)：2Zn + O2 = 2ZnO（放電生成ZnO） 汽車(chē)工程學(xué)院 在電池產(chǎn)生電力的過(guò)程中，空氣必須無(wú)阻擋地進(jìn)入電池，抵達(dá)陰極，并釋放電荷。因此電池殼體上必須有一個(gè)或多個(gè)孔。由于在使用前就讓空氣進(jìn)入會(huì)無(wú)謂地消耗反應(yīng)物質(zhì)，同時(shí)過(guò)多的水分會(huì)降低電池的性能，因此電池在使用前，孔要用膠帶封起來(lái)。由于鋅空氣電池要在接觸空氣后才開(kāi)始產(chǎn)生電能，一個(gè)新的鋅空氣電池，只要不撕掉它的密封膠帶，它就不會(huì)開(kāi)始工作，因此，鋅空氣電池保存時(shí)間很長(zhǎng)。 汽車(chē)工程學(xué)院 6.4.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) 從世界范圍內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程看，電動(dòng)汽車(chē)的研究是從單獨(dú)依靠蓄電池供電的純電動(dòng)汽車(chē)

20、開(kāi)始的。但由于純電動(dòng)汽車(chē)是從單獨(dú)依靠蓄電池供電的，而目前動(dòng)力電池的性能和價(jià)格還沒(méi)有取得重大突破，因此，純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的。目前燃料電池研究還沒(méi)有取得重大突破，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展也受到了限制。 汽車(chē)工程學(xué)院 在此情況下，混合動(dòng)力汽車(chē)成為電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中最有可能和最先市場(chǎng)化的一種新車(chē)型（豐田的普銳斯），它將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲(chǔ)能器件通過(guò)先進(jìn)控制系統(tǒng)相組合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放。國(guó)外普遍認(rèn)為它是投資少、選擇余地大、易于滿足未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場(chǎng)接受度高的主流清潔車(chē)型，從而引起各大汽車(chē)公司的關(guān)注。 汽車(chē)工程學(xué)院 HEV采用發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)

21、機(jī)的動(dòng)力保證HEV正常行駛時(shí)所需要的基本動(dòng)力。 HEV以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作為輔助動(dòng)力。一般在HEV發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、車(chē)輛啟動(dòng)、加速和爬坡時(shí)起作用。還起發(fā)電機(jī)的作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到電池組中去。 汽車(chē)工程學(xué)院 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)工作過(guò)程： 汽車(chē)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)始終在熱效率高而排放低的單一最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，在控制器的調(diào)節(jié)下供給電動(dòng)機(jī)電能，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速器或減速器驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行； 在汽車(chē)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率超過(guò)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的功率需要，控制器就會(huì)控制發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能在驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的同時(shí)將多余的能量?jī)?chǔ)存在蓄電池中； 汽車(chē)工程學(xué)院 在汽車(chē)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電能來(lái)自兩部分

22、，即發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)和蓄電池。 可見(jiàn)，串聯(lián)式結(jié)構(gòu)可使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車(chē)行駛工況的影響，始終在其最佳的工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，可使汽車(chē)的油耗和排污降低。 汽車(chē)工程學(xué)院 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的不足有： 1）發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出需要全部轉(zhuǎn)化為電能再變?yōu)轵?qū)動(dòng)汽車(chē)的機(jī)械能，由于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和電池充放電的效率較低，使得燃油能量的利用率比較低。 2）沒(méi)有擺脫對(duì)石油資源的依賴。 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在低速、加速等工況，在高速時(shí)，由于電傳動(dòng)的效率低，抵消了發(fā)動(dòng)機(jī)油耗低的優(yōu)點(diǎn)，所以串聯(lián)式市內(nèi)低速的工況。 汽車(chē)工程學(xué)院 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)： 1）發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受汽車(chē)行駛工況影響，始終在最佳的工作區(qū)域

23、內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和低的排放。 2）因?yàn)榇嬖陔姵氐男钅?，可以選擇較小的發(fā)動(dòng)機(jī)。 3）發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間沒(méi)有機(jī)械連接，整車(chē)的布置具有較大的自由性。 4）在城市中行駛或汽車(chē)起步和低速行駛時(shí)，還可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，只利用動(dòng)力電池組的電能驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)“零污染”狀態(tài)的行駛； 汽車(chē)工程學(xué)院 2并聯(lián)式（PHEV，Parallel Hybrid Electric Vehicle） 與串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)不同的是，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)采用發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。 在工作過(guò)程中并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)三種工作模式驅(qū)動(dòng)

24、。 汽車(chē)工程學(xué)院 從概念上講，它是電力輔助型的燃油車(chē)，目的是為了降低排放和燃油消耗。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)所需功率或者制動(dòng)能量回收時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量充入電池。 汽車(chē)工程學(xué)院 由于并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工況要受到汽車(chē)行駛工況的影響，因此不適合汽車(chē)行駛工況變化較多、較大的路況，比較適合經(jīng)常在郊區(qū)和高速公路上行駛。當(dāng)汽車(chē)進(jìn)入市區(qū)時(shí)，可以只使用蓄電池，避免發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染。 汽車(chē)工程學(xué)院 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)方面： 1）具有發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)動(dòng)力總成，每個(gè)動(dòng)力總成的功率設(shè)計(jì)為車(chē)輛驅(qū)動(dòng)功率50100%即可。因此質(zhì)量和體積要比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)要

25、小很多。 汽車(chē)工程學(xué)院 2）基本驅(qū)動(dòng)模式是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，沒(méi)有機(jī)械能電能機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程，能量轉(zhuǎn)換總的綜合效率比串聯(lián)式的高。由于車(chē)輛在需要最大輸出功率時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以向汽車(chē)提供額外的功率，因此發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以選擇得比較小，使汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性提高。 在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最佳工況下時(shí)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于串聯(lián)式。（中高速工況較好） 汽車(chē)工程學(xué)院 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的缺點(diǎn)有： 1）由于基本驅(qū)動(dòng)模式是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故需要配備與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同的傳動(dòng)系統(tǒng)，在總布置上基本與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同，動(dòng)力性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。 汽車(chē)工程學(xué)院 2）發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式需要裝置離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)器等動(dòng)力總成，另外還有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電

26、池組，以及動(dòng)力混合器等裝置，因此是動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制也更加困難。 汽車(chē)工程學(xué)院 3混聯(lián)式(串、并聯(lián))（PSHEV，Parallel Series Hybrid Electric Vehicle） 混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式和并聯(lián)式的總和，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過(guò)動(dòng)力混合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。 汽車(chē)工程學(xué)院混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在汽車(chē)低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作，這樣有利于降低排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)汽車(chē)高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)方式工作，由于發(fā)動(dòng)機(jī)在高速工況下經(jīng)濟(jì)性提高，同時(shí)避免了機(jī)械能-電能