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燃料動力麻豆激情视频播放汽車是電動汽車的一種。燃料動力麻豆激情视频播放發出的電,經逆變器、控製器等裝置,給電動機供電,再經傳動係統、驅動橋等帶動車輪轉動,就可使車輛在路上行駛,燃料動力麻豆激情视频播放的能量轉換效率比內燃機要高2-3倍。燃料動力麻豆激情视频播放的化學反應過程不會出現有害產物,因此燃料動力麻豆激情视频播放車輛是無汙染汽車。隨著對汽車燃油經濟性和環保的要求,汽車動力係統將從現在以汽油等化石燃料為主慢慢過渡到混合動力,最終將完全由清潔的燃料動力麻豆激情视频播放車替代。

近幾年來,燃料動力麻豆激情视频播放係統和燃料動力麻豆激情视频播放汽車技術已經取得了重大的進展。世界著名汽車製造廠,如豐田、本田、通用、戴姆勒-克萊斯勒、日產和福特汽車公司已經開發了幾代燃料動力麻豆激情视频播放汽車,並宣布了各種將燃料動力麻豆激情视频播放汽車投向市場的戰略

目標。目前,燃料動力麻豆激情视频播放轎車的樣車正在進行試驗,以燃料動力麻豆激情视频播放為動力的運輸大客車在北美的幾個城市中正在進行示範項目。其中本田的FCXClarity最高時速達到了160km/h;豐田燃料動力麻豆激情视频播放汽車FCHV-adv已經累計運行了360,000km的路試,能夠在零下37度啟動,一次加氫能夠從大阪行駛到東京(560公裏)。在我國科技部的支持下,燃料動力麻豆激情视频播放汽車技術得到了迅速發展。2007年,我國第四代燃料動力麻豆激情视频播放轎車研製成功,該車最高時速達150km/h,最大續駛裏程319km。2008年,20燃料動力麻豆激情视频播放示範汽車又在北京奧運進行了示範運行。2010年,包括上汽、奇瑞等國內汽車公司共有196輛燃料動力麻豆激情视频播放汽車在上海世博園區進行示範運行。

在開發燃料動力麻豆激情视频播放汽車中仍然存在著技術性挑戰,如燃料動力麻豆激情视频播放組的一體化,提高商業化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車製造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力,並已取得了顯著的進步。但與傳統的內燃機轎車相比,燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車采用“燃料動力麻豆激情视频播放+電動機”來代替傳統車的“心髒”-發動機和燃油係統。燃料動力麻豆激情视频播放轎車的動力傳動係統發生較大的變化,重要表現在:電動機替代內燃機成為驅動動力源;離合器與扭轉減振器被省略;多擋變速器通常被替換為減速器。因此,燃料動力麻豆激情视频播放汽車的動力傳動係統總體得到簡化。但在行駛時,燃料動力麻豆激情视频播放是重要的動力來源,蓄麻豆激情视频播放為輔助能量來源。汽車要的功率重要由燃料動力麻豆激情视频播放供應。可以說,車用燃料動力麻豆激情视频播放的選取,關於燃料動力麻豆激情视频播放汽車的性能至關重要。

本文介紹了燃料動力麻豆激情视频播放汽車動力傳統技術發展概況,圍繞燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車動力傳動拓撲架構、多源係統管理和動力係統配置與仿真優化技術等關鍵技術開展了詳細論述。

2動力傳動係統拓撲構架設計

燃料動力麻豆激情视频播放汽車的運行並不是一個穩態情況,頻繁的啟動、加速和爬坡使得汽車動態工況非常複雜。燃料動力麻豆激情视频播放係統的動態響應比較慢,在啟動、急加速或爬陡坡時燃料動力麻豆激情视频播放的輸出特性無法滿足車輛的行駛要求。在實際燃料動力麻豆激情视频播放汽車上,常常要使用燃料動力麻豆激情视频播放混合電動汽車設計方法,即引入輔助能源裝置(蓄麻豆激情视频播放、超級電容器或蓄麻豆激情视频播放十超級電容器)通過電力電子裝置與燃料動力麻豆激情视频播放並網,用來供應峰值功率以補充車輛在加速或爬坡時燃料動力麻豆激情视频播放輸出功率能力的不足。另一方麵,在汽車怠速、低速或減速等工況下,燃料動力麻豆激情视频播放的功率大於驅動功率時,存儲富餘的能量,或在回饋製動時,吸收存儲製動能量,從而提高整個動力係統的能量效率。

2.1直接燃料動力麻豆激情视频播放混合動力係統結構
直接燃料動力麻豆激情视频播放混合動力係統式結構中采用的電力電子裝置隻有電機控製器,燃料動力麻豆激情视频播放和輔助動力裝置都直接並接在電機控製器的入口。如豐田的FCHV-4,FIAT-Elettra和日產X-TrailFCV等都采用這種類似的結構設計。

輔助動力裝置擴充了動力係統總的能量容量,新增了車輛一次加氫後的續駛裏程;擴大了係統的功率範圍,減輕了燃料動力麻豆激情视频播放承擔的功率負荷。許多插電混合的燃料動力麻豆激情视频播放汽車也經常采用這樣的構架,美國Ford公司Edgeplug-in燃料動力麻豆激情视频播放轎車和GM公司Voltplug-in燃料動力麻豆激情视频播放車[18]。這種插電式混合動力汽車將有效的減少氫燃料的消耗。另外,輔助動力裝置的存在使得係統具備了回收製動能量的能力,並且新增了係統運行的可靠性。燃料動力麻豆激情视频播放和輔助動力裝置之間對負載功率的合理分配還可以提高燃料動力麻豆激情视频播放的總體運行效率。在係統設計中,可以在輔助動力裝置和動力係統直流母線之間添加了一個雙向DC/DC變換器。使得對輔助動力裝置充放電的控製更加靈活、易於實現。由於雙向DC/DC變換器可以較好地控製輔助動力裝置的電壓或電流,因此它還是係統控製策略的執行部件。

2.2並聯式動力係統結構
另一種構架是並聯式的燃料動力麻豆激情视频播放混合動力係統的結構。這種構建通常在燃料動力麻豆激情视频播放和電機控製器之間安裝了一個DC/DC變換器,燃料動力麻豆激情视频播放的端電壓通過DC/DC變換器的升壓或降壓來與係統直流母線的電壓等級進行匹配。這種係統與上述構架不同之處還在於,這種動力係統的設計沒有考慮能量的回饋回收,因此係統雖然簡單,但效率比較低下。

盡管係統直流母線的電壓與燃料動力麻豆激情视频播放功率輸出能力之間不再有耦合關係,但DC/DC變換器必須將係統直流母線的電壓維持在最適宜電機係統工作的電壓點(或範圍),關於交流電機驅動係統,通常還要安裝一個DC/AC轉換器。目前這類構架係統隻在一些小型或者實驗的車上使用,如2002年通用汽車公司開發的Autonomy和Hy-wire兩種車都是基於該中構架的。2008年,同濟大學-蒂森克虜伯聯合實驗室采用這種架構開發了小型燃料動力麻豆激情视频播放汽車,並研究了燃料動力麻豆激情视频播放電堆係統對整車性能的影響。

3燃料動力麻豆激情视频播放汽車多能源係統管理與優化
燃料動力麻豆激情视频播放不適合作為動力係統的單一驅動能源,必須選用輔助能源係統合理補充驅動電動汽車所需的能量,覆蓋功率波動,提高峰值功率,吸收回饋能量,改善燃料動力麻豆激情视频播放輸出功率的瞬態特性。目前各大汽車開發商采用了輔助動力,來提高燃料動力麻豆激情视频播放汽車的性能。

3.1動力鋰麻豆激情视频播放輔助能源係統

目前鉛酸麻豆激情视频播放由於比能量及比功率均較低,已經淘汰。在汽車上常用的動力蓄麻豆激情视频播放重要有鎳氫麻豆激情视频播放和鋰離子麻豆激情视频播放等。鎳氫麻豆激情视频播放屬於堿性麻豆激情视频播放,具有不易老化,無需預充電以及低溫放電特性較好等優點。其能量密度可超過80Wh/kg,一次充電的行駛距離長,在大電流工作時能夠平穩放電。FCHV-4,High-landerFCHV-adv和通用ChevroletEquinox的動力係統都是燃料動力麻豆激情视频播放和鎳氫麻豆激情视频播放集成的。但,鎳氫在高溫環境下,麻豆激情视频播放電荷量會急劇下降,並且具有記憶效應和充電發熱等方麵的問題。在燃料動力麻豆激情视频播放混合動力係統中鎳氫麻豆激情视频播放SOC應保持在40%-60%之間,充放電電流應處於160-240A的範圍,溫度應維持在常溫附近,以確保係統安全性和經濟性。

鋰離子麻豆激情视频播放具有體積小,能量密度高(>120Wh/kg)、高安全性和無汙染性等優點。本田FCXClarity,通用ChevroletSequel鋰和日產X-TrailFCV等都采用鋰離子麻豆激情视频播放作為燃料動力麻豆激情视频播放汽車的輔助能源係統。離子麻豆激情视频播放的能量密度是鎳氫麻豆激情视频播放的1.5-3倍。其單體麻豆激情视频播放的平均電壓為3.2V,相當於3個鎳鋅或鎳氫麻豆激情视频播放串接起來的電壓值,因而能夠減少麻豆激情视频播放組合體的數量,降低單體麻豆激情视频播放電壓差所造成的麻豆激情视频播放故障發生概率,從而提高了麻豆激情视频播放組的使用壽命。

鋰離子麻豆激情视频播放具備自放電低(僅為5%-10%)的優點,當在非使用狀態下貯存,內部相當穩定,幾乎不發生任何化學反應。由於鋰離子麻豆激情视频播放不含有鎘、汞和鉛等重金屬,因而在使用過程中不會對環境造成汙染。關於電動汽車而言,鋰離子麻豆激情视频播放易於車載布置安裝,是較為理想的能量存儲媒介。常常使用Simulink和Dymola等工具來對麻豆激情视频播放係統進行仿真分析,提高麻豆激情视频播放的使用效率和壽命。

3.2超級電容係統
超級電容器是一種新型儲能元件,它既像靜電電容相同具有很高的放電功率,又像麻豆激情视频播放相同具有很大的電荷儲存能力。由於其放電特性與靜電電容更為接近,所以仍然稱之為“電容”。

假如僅采用超級電容作為唯一輔助能源還存在諸多不足之處,如:電動汽車長時間停機後再次啟動,由於超級電容的自放電效應,在燃料動力麻豆激情视频播放的能量輸出尚未穩按時車載輔助係統的供電將無法保障。況且超級電容能量密度很低,若要達到一定的能量儲備能力其設備體積勢必加大。當前超級電容都是與其他動力鋰麻豆激情视频播放一起購車輔助電源係統,在燃料動力麻豆激情视频播放汽車上使用的。為了克服精確的描述超級電容的特性,可以采用阻抗法進行建模代替簡單RC回路模型。超級電容當前SOC重要基於超級電容的輸出電壓:

3.3多源能量的組合與控製
燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車安裝上述兩種拓撲構型,與動力鋰麻豆激情视频播放和超級電容進行組合,才能達到比較好的效果。目前,重要采用的三種能量組合方式有:1)燃料動力麻豆激情视频播放+動力鋰麻豆激情视频播放,通用ChevroletEquinox等就采用這種組合方式[9,10,12];2)燃料動力麻豆激情视频播放+超級電容,如本田的FCV-3和馬自達FC-EV等;3)燃料動力麻豆激情视频播放+動力鋰麻豆激情视频播放+超級電容,如本田FCHV-4。Tadaichi研究了不同狀況下,能量的流動方式。通過對車用3種能源的比較,基於燃料動力麻豆激情视频播放發動機輸出功率預測控製策略設計了多能源能量管理係統,實現了對3種能源的優化管理和控製。

4動力係統配置與仿真優化技術
對燃料動力麻豆激情视频播放汽車中的燃料動力麻豆激情视频播放係統建模的方法又可分為兩種,一種是在電化學、工程熱力學、流體力學等理論基礎上,建立比較複雜的一維或多維物理模型。這種模型可根據不同燃料動力麻豆激情视频播放的結構參數建立相應模型,分析壓力、溫度、濕度、流量、催化劑、管道結構等多方麵因素對燃料動力麻豆激情视频播放工作的影響。但這種模型複雜不直觀,且運算速度慢。另一種則采用較簡單的數學相關經驗模型並結合相應的商業軟件,這種方法具有直觀快速的特點,但該模型隻能針對特定的燃料動力麻豆激情视频播放係統,其建立需依靠實驗數據。

4.2整車動力傳動係統仿真優化技術

燃料動力麻豆激情视频播放車仿真的最終目的是以燃料動力麻豆激情视频播放模型為基礎,結合子係統和動力傳送係統的相關模型,仿真分析燃料動力麻豆激情视频播放係統乃至整個汽車動力係統的工作情況。這種係統優化的方法重要是結合實際的使用來進行的,一般分成兩種。在實際使用路況未知的情況,俄亥俄州立大學的T.GabrielChoi等基於FIATpanda車型,針對燃料動力麻豆激情视频播放插電式電動汽車的動力要求,研究了兩者控製測量:離線全局優化和動態優化下控製測量的設置方法。關於家庭充電和燃料動力麻豆激情视频播放混合應用的能量優化控製方法。Guezennec等研究了駕駛習慣對能量的使用情況,並對動力係統和尺寸容量等做了優化。

關於實際使用情況已知,謝長君等研究了巡航加速等工況下的優化方法,Francisco等研究了鄉村路線、城市路線和兩者混合下燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車動力係統容量的設計方法,研究了不同輔助能量係統下動力係統的效率和能耗,為燃料動力麻豆激情视频播放動力係統設計供應參考。KeshavS等運用動力係統仿真分析工具(pSAT)分析了燃料動力麻豆激情视频播放整車係統包括燃料動力麻豆激情视频播放電堆和其他部件的性能,發現當使用單個輔助能量時,鋰離子麻豆激情视频播放的效果最好。鋰離子麻豆激情视频播放和超級電容混用,則可以9%的效率。另外,針對燃料動力麻豆激情视频播放機械結構及其動態相應也要進一步考慮。

5總結
燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車中的燃料動力麻豆激情视频播放電堆隻能維持車輛運行的平均功率要求,采用輔助能量係統提高了燃料動力麻豆激情视频播放汽車的效率。本文圍繞燃料動力麻豆激情视频播放汽車動力傳統技術關鍵技術,分別對燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車動力傳動拓撲架構、多源係統管理和動力係統配置與仿真優化技術等關鍵技術開展了詳細論述。本文的研究對燃料動力麻豆激情视频播放電動汽車動力傳統設計與製造具有重要的參考價值。

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