英语原文共 470 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
2、汽车混合化的概念
2.1 车辆的基本信息
2.1.1 常规车辆的成分
现今的发动机推动的汽车已经发展了很多年。今天的汽车最初以蒸汽动力和后过渡到基于内燃机（ICE）。这一节的重点将在ICE上车辆因此，我们现在使用的车辆有柴油或汽油（或汽油，在北美以外的国家）发动机，发动机提供动力来驾驶车辆。一个ICE的图示如图2.1所示。
发动机有一个燃烧室，汽油或柴油被点燃，这将创造一个非常高的压力驱动活塞。活塞通过往复手臂连接到曲轴，如图2.1所示。曲轴连接到一个飞轮上然后连接到传输系统。传输系统的目的是以匹配发动机的转矩转速曲线的负载转矩的速度分布。图2.2显示了一个连接到发动机的传动系统的简化图和一些中间设备。
传动系统的轴最后连接到车轮通过一些附加的机械接口，如差动齿轮。车辆的整体系统如图2.3在现代车辆上的基本的系统级构成元素。
图2.3A，B显示混合动力和普通车辆的剖视图表明在现代汽车一个小的范围内有许多组件复杂和紧密的封装。
2.1.2车辆和推进负载
从发动机产生的动力最终用于驱动负载。在一辆汽车上该负载包括由于路面的摩擦阻力，上坡或下坡驾驶与路面，以及环境的影响例如风、雨、雪等等。此外，在车辆开发的一些能源浪费在克服车辆的组件和子系统中的内部电阻上，其中没有效率是100%的。这样的子系统或组件的例子包括散热器风扇、各种泵，或者是电子或机械，汽车的雨刷、车窗等等。这些项目是车辆负载的整个列表中的几个例子。能量在这些设备中通过释放最终作为热量驱逐到大气中。
（a） （b）
通常“负载”可以与相对力或转矩的量有关。但有很多负载的科学定义来自于一个事实，它不是由一个单一的数字或数值来定义的。负载是由转矩和速度定义的一组数字的集合，通过一个数学的表格或图形的形式的力量特性来表示有关速度和力矩的方程式。同样的发动机也通过速度和扭矩的表或图的形式被定义，即通过一个数学方程。发动机与负荷系统组合的操作点在这些特性的交叉点。这种情况如图2.4所示。
一个完整的车辆或汽车系统有不同的负载。其中一些是电气设备，其他的是机械设备。电气负荷通常运行在一个低电压上（名义上12伏）。这一原因，即在低电压运行的非推进负载，主要涉及到安全
问题。现有的制造业都建立在这些非推进载荷的基础上（如下图所示），在那里更容易利用现状和使用现有的低电压元件，而不是变换电压系统。这些负载的例子：
制动器—机械（液压或低压电气辅助）；
空调-一般机械；
散热器风扇—可以是机械的皮带驱动（或低压电器）；
各种泵—可以是机械（或低压电器）；
车窗升降—电器；
门锁—电器；
雨刷—电器；
各种照明灯—非电动机负载，低压电器；
无线电，电视，全球定位系统—非机动车，低压电器；
各种控制器—例如，发动机控制器，传输控制器，车辆车身控制器；
以及各种计算微处理器—非机动车，低压电器。
2.1.3 驱动周期和驱动地形
由于车辆将被驱动通过各种道路概况和环境条件，要准确地知道所有的车辆都会遇到哪些负载情况很难。这是一个有可能进行监控车辆的速度和力矩的实验和地方，但在任何情况下都要这样做对于所有车辆平台是根本不可能的。因此，为了工程研究，在一些有限的情况下已经开发了或多或少覆盖典型道路剖面和一个可以期望遇到地形。使用这些配置文件，可以创建或合成各种任意道路配置文件。这样的配置文件可以包括驾驶在一个城市,在一条高速公路,在一些特殊的上坡或下坡形,等等，不一而足。驱动周期只提供时间，和相应的速度波动，和标签贴在这些告诉我们什么样的驱动周期，例如，城市，公路等。驱动周期数据本身不显示地形；它是贴在数据上的标签，告诉我们的驱动循环。一个可能的驱动周期如图2.5所示（www.epa.gov/oms/standards/light-duty/udds.htm）。
所以，如果车辆经过不同的驾驶环境，部分城市，部分公路等，然后通过合成多个典型的时间数据，可以得到速度与时间的数据驱动循环。
问题便是关于如何利用驱动循环信息的方法。假设我们想知道一个特定的汽车X的燃油经济性。说汽车X是25英里的车是不够的。我们还需要说这是在什么情况下得到的。也就是说，无论是在一个城市的驱动周期，或公路的驱动周期等等。然后可以比较另一辆汽车，在类似的驱动周期条件，并作出公平的比较。
测试时间
图2.5，一个典型的汽车驾驶循环
由于有不同种类的驱动循环，一个乘用车不能比较对垃圾车或邮政车的驾驶循环，因为他们有非常不同的停止和驾驶。类似的重型采矿车的驱动循环无法与上述任何一种相比较。我们会在稍后的章节中对这一章说更多关于越野车的情况。在车辆之间，驱动周期使我们能够进行公平比较的底线，特别是燃油经济性方面，也在性能方面。
最后，应该指出的是，一个驱动周期涉及的道路轮廓，是通过它车辆行驶的情况。然而，对于一个给定的驱动周期的反应，在燃油经济性方面，取决于不同车辆是否是普通的冰车，全电动汽车（电动汽车），混合动力电动汽车车辆（混合动力）等。因此，对驱动周期的讨论适用于其他类型的车辆，就像下面的讨论。
2.2 电动车的基本知识
2.2.1为什么叫电动车？
虽然现在人们谈论更多的是已成为非常受欢迎的混合动力汽车，他们的基本系统是复杂的，因为它有2个推进源。纯电动汽车相对简单，因为它只有一个来源的能量，即，一个电池或一个燃料电池。类似地，它的推进是由一个电动马达执行的和需要一个不在那里的ICE。如果ICE没有了，车辆将不需要任何燃油喷射器，各种复杂的发动机控制器，以及所有与发动机相关联的外围设备传输。随着减少零件数量和一个简单的系统，它也会更可靠。
此外，电动汽车是“几乎”零排放车辆（因为没有任何技术上真正意义上的零排放）。当然，如果考虑的最终来源能量，通过电池电力行业落后跟踪路径，它将可以发现，污染的位置已经基本上从车辆转向别处。此外，电动汽车几乎是安静的。事实上它可以如此安静,人甚至谈到引入人工噪声在车里,这样他们就可以听到它,这是从一个安全的观点上重要的了解。还应该认识到，如果电池或燃料电池技术，在技术成熟的单一薄弱环节是完全成熟，这是能够提供必要的功率和能量在一个紧凑的尺寸和重量，混合动力汽车可能不是必要的。显然，电动汽车是每个人的愿望清单，可以被认为是汽车技术的真正的高潮点。
从技术角度看，电动汽车有另一个好处。在ICE上，这是一个往复的发动机，产生的扭矩是脉动的性质。飞轮有助于平滑的转矩，否则会引起振动。在电动汽车的电机可以创造一个非常平滑的转矩，事实上，它是可以通过飞轮，从而节省材料和制造成本，除了减少重量。最后，ICE（汽油对轴扭矩）的效率是非常低的。发动机本身有大约30到40%的效率，汽油和柴油发动机约37%，但在动力到达时，效率仅为5—10%。另一方面，电动马达的效率是非常高的，达到90%。电池和电力电子驱动电机也有很高的效率。如果这些组件中的每一个都有一个90%的顺序的效率，由电池能量离开电机轴的时间，整体效率将会是70%。这仍然大大高于在ICE的效率。
2.2.2 电动汽车的组成
如前所述，电动汽车比混合动力电动汽车更简单。其基本的系统层次成分如图2.6所示。
完整的电动汽车不仅包括电力驱动和电力电子的推进，而且还包括其他子系统，使整个系统工作。在图2.6中，需要一个电池（或燃料电池）以提供电能。这是由提供电力驱动电机的左边所示。电机是电动汽车动力总成的一部分，称为右侧EVPT。对于这些项目，电池或EVPT，这里一个有控制器。电池控制器可控制充电或放电，同样的EVPT控制器通过控制电力电子控制电机的速度和转矩。应该意识到即使街区图中显示在不同位置,在现实中他们可能会很近。原因是由于包装,通过定位附近,可以减少大电流,高压电缆的长度。同样,尽管控制器命名为FC控制器(用于燃料电池电池控制器或控制器)和EVPT控制器分别显示显示单独的功能,在现实中他们可能会相同的物理框的一部分,甚至可以共享相同的微处理器来实现其功能。这些方面是微妙的设计问题，涉及成本和包装。此外，还有一个盒子显示为“界面”。这个控制器盒接收信号功率,为推进高电压和低电压为特定设备的操作在低电压,然后通过“接口”功能疏导他们EVPT电动机或高压电池。再次，这些功能分离块可以合并时，在物理上集成系统。
除了上面的块，还有各种其他的块，例如，车辆控制器，它可以接收信号的速度，车辆，驾驶员踏板位置等，并作出决定是否需要从电机上获得额外的扭矩。根据这一信息,可以发送EVPT控制器的信号和适当的扭矩要求。类似地，制动控制器可以接收相应的信号制动踏板位置，车辆速度等，并决定需要多少制动力。它还可以接收信号像电池的电荷状态,可以弄清楚再生制动的机会。如果这是可能的，它可以将信号发送到EPVT控制器来执行。这说明了在每个子系统中的各种控制块和相应的决策之间的信息和信号的连续流动的重要性。
各模块之间的信息传输通常是通过一个控制器区域网络（CAN）总线来完成的。这基本上是一种计算机网络，在一个单一的电线可以包含多个信息或通信信号的多路复用。当共享多个信号时，必须使用某种类型的协议。也就是说，在试图分享相同的物理介质时，有一些基于优先级的信号流。对于相对缓慢的信号，例如，打开门锁开关，一个可以负担得起，而对于非常重要的功能，如制动和转向，这是安全功能，信号需要立即发送。有一些较新的协议，它可以允许这样的活动。此外，为了安全的关键功能，它可能是必要的，以有额外的硬件为基础的备份通信机制，为了避免失败。
2.2.3 车辆和推进载荷
电动汽车和普通汽车的负荷之间有很大的共性。因此，就像一个普通的车辆，其中一些负载是电气设备和其他机械设备。如前所述，这些负载通常运行在低电压（名义上12伏），与异常的推进负载，即推进电机，运行在高电压（几百伏）。之所以这样做，主要是为了安全。当然，现有的制造业基地，这些非推进负载可以使用现有的低电压元件，而不是转换的电压系统。这些负载的例子相同第2.1.2指出：
推进或牵引电动机—高压电力负荷；
制动马达（如果是一个完全或部分的电气制动系统）—低电压；
空调电机（如电气）—低压；
散热器风扇（如电气）—低压；
各种泵（如电气）—低压；
窗口升降—低压；
门锁—电气；
雨刷—电气；
各种灯—无电机负载，低压电器；
无线电，电视，全球定位系统—非机动车，低压电器；
各种控制器，例如，发动机控制器、传输控制器、车身控制器；以及各种计算微处理器、数字信号处理器（DSP）–非机动，低压电器。
上述清单或多或少地涵盖了车辆的各种载荷，包括推进荷载。推进负载可以是轻度混合动力汽车再生制动系统的几个千瓦，达到50KW或几百千瓦混合动力车辆中的推进。各种泵和风扇可以只有几百或更少的瓦，而一些小马达，如门锁马达可能是只有几十瓦。同样，灯可以从几十到一百瓦的范围内。上面的负载是由电池,美联储的发电机,或两者的结合。我们也可以从图2.6中看到，非推进负载由低电压电池供给。这种低电压可以得出的主要由高压电池系统的一部分，或通过一个直流–直流下变频器的高压系统的改造；它甚至可以是一个完全独立的低电压电池，它自己的发电机系统充电。换句话说，一个以上的体系结构可能是低电压系统。
2.3 混合动力汽车的基础知识
2.3.1为什么叫混合动力汽车？
在前一节中，我们讨论了一个纯电动汽车的体系结构。正如我们看到的那样，电动汽车驱动用一个电动马达推进。能量来自电池（或燃料电池）。纯电动汽车电池的储存很大可能使行驶几百英里的车辆可以完全充电。电池技术的原因是,因为它代表今天,没有一个很高的能量密度对于一个给定的重量和大小,而液体燃料如汽油。虽然锂离子电池的新型电池比现有的铅酸或镍氢电池具有更高的能量密度，但相比于液体燃料电池的能量密度要低得多。
正如前面提到的，混合动力汽车是一个复杂的系统，因为它有2个推进源。相对纯电动汽车是简单的，因为它只有一个来源的能量，即，一个电池或燃料电池。在电动汽车的推进是由只有电机和有没有ICE，这消除了燃油喷射器、复杂的发动机控制器以及所有其他外设的需要。因此，与减少零件计数，该系统是更简单，更可靠。
当然，在混合动力汽车相比，ICE有一个效率的改善，但它仍然低于在电动汽车。整体效率将取决于ICE和电机功率的相对大小。
在机车和在非常高的越野车的混合动力汽车的一个变种。在一些这样的系统中，没有电池。ICE是用来驱动发电机，它创造交流电源此电源被翻译成直流电，然后再到另一个需要驱动电动机的交流电源。这个系统的问题是，发动机必须连续运行，以产生电力。优点是它不需要电池。此外，ICE可以运行在一个最佳的速度，以达到最佳的效率。这个系统的一个问题是它不适合在制动过程中的再生能量回收。电池有助于再生能源回收，允许存储，它也可以更优化的时候，ICE
或电动马达应运行。更多关于这将在稍后的章节。
2.3.2 混合动力汽车的组成成分
如前所述，电动汽车比混合动力电动汽车更简单。混合动力汽车的基本系统级成分如图2.7 [ 1 ]。
正如我们所看到的，这张图和电动汽车的唯一区别是，这一个有
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[151554]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
