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1、新能源汽车综合概述1.1新能源汽车的类型新能源汽车包括有：混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)、纯电动汽车(BEV)、醇醚汽车、氢发动机汽车以及燃气汽车等等。下面分别介绍了几种主要的新能源汽车：1.1.1混合动力汽车混合动力汽车在燃料的选用上主要以传统燃料为主，在追求低油耗以及改善低速动力输出上通过发动机来进行辅助的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内外市场上对于混合动力汽车的燃料选用上有所不同，其中国外大多以柴油混合动力为基础的研究，而国内汽油混合动力十分常见。混合动力汽车的优点主要有：1、采用混合动力后内燃机的最大功率可以通过平均需用
2、功率获得，以此达到油耗省、更清洁的行车状态，其原理是内燃机与电池作为双重动力系统互为补充，智能进行交替工作，从而使得其行程和普通汽车一样。2、电池的存在能够有效提升燃料能量的利用率。3、在城区行车中，由于出行高峰的限制，混合动力汽车能够切换到电池行车模式，从而实现废气零排放。4、内燃机的存在能够克服纯电动汽某些功能能耗过大，如暖风、除霜等难题对于纯电动汽车来说较为棘手，内燃机的存在能够更加轻松解决此类问题。5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。6、由于内燃机与电池的不断切换使用，能够减缓电池的使用寿命。从而降低车主的使用成本。缺点：长距离高速行驶基本不能省油。1.1.2纯电动汽车电动汽车顾
3、名思义依靠电力能源作为驱动力的来源。一般有三种运行机制，第一依靠电机直接驱动，第二以车辆车轮的转动来充当电机转子，第三，发放机舱内安装电机。由于其能源的清洁性，在使用中除了少量微利和硫的排放外，基本无其他污染。电力作为不可再生燃料(煤炭、石油等)的替代品，再能源获得上途径甚广。电能不光能从煤炭、核能、风能等方式获得，还能依靠光能、水力等方式获得。由此可见，电力资源在可再生性上具备更好的优势。相对来说，汽车在晚间的使用频率要比白天降低很多，而电动汽车在此前提下能够在夜间进行充电的方式有很大的好处。晚间是用电的低谷期，电动汽车夜间充电能够充分利用富余电力。有关研究表明，原油经过粗炼，送至电厂发电，
4、经充入电池，再由电池驱动汽车这一循环的转化效率要比其原油精炼成汽油后被汽车使用的效率要高。这不仅能够节约更多的资源还能够有效降低温室气体的排放量。有专家认为，考虑到电动汽车对电力系统及设备的需求，因此，在推行电动化企业的进程中必须要逐步克服电动汽车充电系统的设计难题以及建设难题，否则浙江极大阻碍电动汽车的普及发展。电动汽车的设施配套关系到未来汽车产业的发展，更关系到未来人类生活的便利性与低碳化，因此，电动汽车的设施建造必须要依靠政府力量，在此基础上与汽车制造上进行合理推广。优点: 技术相对其他新能源汽车类型更加简单且成熟，电力系统是主要的支持系统。缺点: 目前纯电动汽车的核心技术主要集中在电池
5、的扩容上，由于当前锂电池的容量较小，造价过高，为了对锂电池进行创新性的研发，使得无论是科研成本还是民众的购买成本都有所提升。1.1.3燃料电池汽车燃料电池汽车是指以氧气、甲醇、氢气等可燃物质为燃料，依靠物质间化学放热而产生电能。燃料电池汽车还需要在电机驱动下才能行驶。通过燃料物质的成分来看，期化学反应的过程是不可能产生有害气体的，因此燃料电池是当之无愧的新能源无污染汽车。数实验表明，从转换率上看，燃料电池比内燃机的转换效率更高，因此基于能源使用以及生态环境保护角度来看，燃料电池汽车更符合和谐化、绿色而低碳的生活理念。汽车厂商目前正在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步。与
6、传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1、零排放或近似零排放。2、降低了了机油泄露带来的水污染几率。3、有效减少降低了二氧化碳的排放量。4、减少了油耗。5、提升了发动机燃烧效率。6、汽车在行驶中更平稳。7、减少杂音。1.1.4氢动力汽车氢动力汽车是一种可称为污染物零排放的交通工具。由于氢动力汽车的反应物是水，所以具有无污染，零排放，储量丰富等优势。可见氢动力汽车更加符合未来洁净化的汽车标准。相对于传统动力汽车来看，氢动力汽车成本并不低，一般要高出20%。随着国民收入的不断提高，汽车保有量逐年上涨，而不可再生资源日益减少，传统汽油车辆与此同时也在排放着各种污染物。在这种情况下，必须要探索全新的
7、洁净能源，而氢气的应用成为全球汽车制造商瞄准的新方向。长远来看，油电混合型汽车只是一种汽车未来发展的过渡过程，它只能减缓对有限能源使用的速度，但并不能长久依靠这种方式，因此氢能源的应用是最终解决汽车能源危机的途径。优点：氢气氧气燃烧产物为水，因此排放物清洁。此外，行驶中不会再产生其他污染物。缺点：从成本上看，无论是在氢气制得上还是存储上都需要话费大量科研力，这是当下需要不断解决的一个难题。1.1.5燃气汽车燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。随着环保意识的提升，各国都在积极探索这一类型新能源汽车。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料
8、结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。目前，燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，在我国代用燃料汽车中占到90%左右。美国在2010年时公共汽车领域有7%的汽车使用天然气，50%的出租车和班车改为专用天然气的汽车；与此同时，德国天然气汽车数量将达到10万至40万辆，加气站将由目前的180座增加到至少300座。燃气汽车所使用的燃料是对当下汽车传统使用能源的一种逐步替代，能够最终对传统燃料进行替代还需要看当下科研技术的能力。此外，传统燃料中石油的价格涨落也对汽车能源的使用有间接影响，因此必要逐步推进新能源使用，改变人们的能源意识。1.1.6生物乙醇汽车乙醇
9、俗称酒精，通俗些说，以乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，近来由于石油资源紧张，汽车能源的多元化发展进一步使得乙醇在汽车能源中获得应用。目前世界上已有40多个国家，不同程度应用乙醇汽车，有的已达到较大规模的推广，乙醇汽车的地位日益提升。根据乙醇燃烧的化学反应式，该燃烧能提升辛烷值，增加氧含量，使汽车缸内燃烧更完全，从而减低有害尾气的排出。1.2 新能源汽车驱动电机的性能要求上文分别介绍了几种新能源汽车的基本特征，对比了他们的优缺点。接下来分析新能源汽车驱动电机的几个主要性能要求。1.1.1 小、重量轻应尽可能减小对有
10、效车载空间的占用，减少系统的总重量。电动机尽可能采用质量轻的铝合金材料，以降低电动机的重量。此外其他设备装置也应当遵循减轻质量这一原则，同时还需要对空间做出优化。1.1.2在整个运行范围内的高效率一次充电续驶里程长，特别是路况复杂以及行驶方式频繁改变时，低负荷运行也应该具有较高的效率。1.1.3低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性即使没有变速器，电动机及本身也应满足所需要的转矩特性。以获得所需要的启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率及转矩。电动机具有自动调速功能，因此，可以减轻驾驶员的操纵强度，提高驾驶的舒适度，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。1.1.4高可靠性在任何情况
11、下都应确保具有高安全性。1.1.5高电压在允许的范围内应尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。1.1.6电气系统安全性高各种动力电池组和电动机的工作电压可达到300V 以上，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。 另外，电动汽车电机还要求耐高温和耐潮湿性强，运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长时间工作，要求具有电极结构简单适合大批量生产，电动机使用维修方便等特点2.3 新能源汽车用的电机分类1.3.1 交流异步电机目前新能源汽车中低配置的车型在电机配置上选用交流异步电机，该种电机基于矢量控制技术应用，
12、突破了变频控制技术。此外，该电机的内部结构更精简、效率高、稳定性好等优势也使得此电机被大力运用在新能源汽车建造中：优点：控制技术成熟、电机成本低，结构相对前者更简单。缺点：高效区窄，最高效率未必比永磁同步电机低，但是高效区没有它那么宽。另外，异步电机的相同的性能参数，异步电机的尺寸较大，重量较重。1.3.2永磁同步电机永磁电机主要指三相永磁同步电机和无刷直流电机。永磁电机在各类驱动电机中，具有功率密度高、体积小、重量轻、结构简单、控制灵活等优点。但由于永磁电机转子为永磁体，无法调节，必须通过调节定子电流、增加定子电流去磁分量来削弱磁场，这就使定子电流增大，铜耗增加。同时，磁性能受温度、振动等因
13、素的影响，如果工作范围选择不当，存在高温退磁，电机运行有失步现象。 过载能力受控制器的限制，电机制造工艺需深入探索、磁钢价格较高等都是需要从技术上实现突破的关键。由于我国占有全世界80%的稀土资源，随着铷铁錋材料性能的研究提高，以及电机设计、制造技术的不断完善和制造成本的不断下降，永磁电机的应用前景会逐步好转。为了充分发挥永磁电机的优势，克服其缺点，目前国内外开展了永磁混合电机的研制，从原理上主要有永磁和磁阻混合，把永磁嵌入转子的磁回路中，永磁电机同时产生永磁转矩和同步磁阻，另一类是把永磁体和开关磁阻结构结合，产生另一种永磁和磁阻混合电机，即双凸电机。其具有高功率密度、高效率和宽转速范围调节等
14、优点。永磁转矩和磁滞转矩组合，其结构是把永磁体嵌入磁滞环内表面的槽中，这种电机启动转矩高、运行平稳、噪声低。另一种是把永磁体置于转子内，直流励磁绕组放在定子上，通过控制励磁电流的大小和方向，很容易调节电机气隙磁通，以得到满足电动汽车驱动要求的转矩/转速特性。优点：1、效率高，且高效区宽2、转矩密度高3、电机尺寸小，重量轻4、 调速范围宽缺点：电机结构复杂，尤其是转子结构。第二个缺点是会饱和非线性，控制复杂。1.3.3 开关磁阻电机开关磁阻电机由电磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化的新型调速电机。它由可变磁阻步进电机直接衍生而来。电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸极而产生转矩。转子上没有绕组、磁钢或滑环，结构简单，可在较宽转速和转矩范围内高效运行，可靠性高，启动和调速性好，控制简单，成本低。但该类电机磁极端部严重磁饱和以及沟槽的边缘效应，使其设计和控制都非常困难，且转矩波动大、噪声大、需要位置传感器检测等，使该类电机的应用受到很大的限制。开关磁阻电机特点：优点：电机结构简单可靠，系统成本低。缺点：电机噪音大，而且和同步电机的共同缺点是饱和非线性，控制复杂。第三个缺点是转矩密度不高。