电动汽车基础知识

1、2010-05-151Foundation introduction of Vehicle22011-11-01 Part ： 传统内燃机汽车传统内燃机汽车32011-11-01OUTLINEOUTLINE Introduction 第一篇 发动机 第二篇 传动系 第三篇 转向系 第四篇 制动系 42011-11-01ATL ConfidentialIntroductionIntroduction52011-11-01第一部分第一部分 发动机发动机 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完

2、成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统：1. 曲柄连杆机构；2. 配气机构；3. 燃料供给系统；4. 润滑系统；5. 冷却系统；6. 点火系统；7. 起动系统； 汽油机由以上两大机构和五大系统组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。62011-11-01(1) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，

3、并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 第一部分 发动机(2) 配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 72011-11-01(3) 燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃

4、烧，最后将燃烧后的废气排出。(4)进排气系统 进排气系统的功用是将可燃混合器或新鲜空气均匀地分配到各个气缸中，并汇集各个气缸燃烧后地废气，从排气消声器排出。82011-11-01(5) 润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 (6) 冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。92011-11-01(7) 点火系统

5、在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。(8) 起动系统 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。102011-11-01四冲程发动机工作原理示意图112011-11-01第二篇 传动系 汽车传动系的基本功用是将

6、发动机发出的动力传给驱动车轮。传动系的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。为此，任何形式的传动系都必须具有以下的功能：1、减速增扭 2、实现汽车倒驶3、必要时中断传动4、差速作用 5678122011-11-01一、 离合器离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的部件。 1、保证汽车平稳起步是离合器的首要功用 2、保证传动系换档时工作平顺 3、限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系过载 132011-11-01二、 变速器 现代汽车广泛使用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相

7、当大的范围内变化，所以在传动系中设有变速器。它的功用：1、改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；2、在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；3、利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。 142011-11-01三、 万向传动装置 在汽车传动系及其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。 万向传动装置一般由万向节和传动轴组成。 152011-11-01四、 主减速器、差速器 主减速器的功用是将输入的转矩增大并相

8、应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。 差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动车轮做纯滚动运动。 162011-11-01转向系统的功能是保证汽车能按驾驶员的意志进行转向行驶。同时对操纵稳定性有一定的影响。 对转向系统的要求：(1)要求工作可靠，操纵轻便。 (2)转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击，并保持适当的路感。 (3)当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。 转向系统按能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件为机械的。机械转向器由转

9、向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而行成的。下图是一种机械式转向系统（图4-1-1） 。驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向 图4-1-1机械式转向系统操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。 第三篇 转向系172011-11-

10、01 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用通称为汽车制动。 汽车上装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力，称为制动力。这样的一系列专门装置即称为制动系。1、制动系的工作原理 制动系统的一般工作原理是：利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。 可用右图所示的一种简单的液压制动系统示意 图来说明制动系统的工作原理。 一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固

11、定在车轮轮毂上， 随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销， 支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上装有摩擦片。 制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管5与装在车架上的液 压制动主缸相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板 机构来操纵。 当驾驶员踏下制动踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞 在液压的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制动鼓减小转动速 度，或保持不动。 第四篇 制动系182011-11-01ATL Confidential Part ： 电动汽车电动汽车192011-11-01电动汽车的典型构造电动汽车的典型构造 电动汽车与普通燃油汽车相比，结构差异较大，工作原理也

12、有明显的区别。电动汽车与普通汽车的主要区别是动力源的改变。202011-11-01混合动力电动汽车混合动力电动汽车电动汽车电动汽车纯电动汽车纯电动汽车燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车串联式混合动力电动汽车串联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车混联式混合动力电动汽车混联式混合动力电动汽车铅酸电池型铅酸电池型镍镉电池型镍镉电池型 镍氢电池型镍氢电池型锂离子电池型锂离子电池型 维护型维护型免维护型免维护型 碱性燃料电池（碱性燃料电池（AFC）质子交换膜燃料电（质子交换膜燃料电（PEMFC）磷酸燃料电池（磷酸燃料电池（PAFC）熔融碳酸燃料电池（熔融碳酸燃料电池（MCFC）

13、固志氧燃料电池（固志氧燃料电池（SOFC） IntroductionIntroduction212011-11-01特特点点混合动力汽车混合动力汽车纯电动汽车纯电动汽车燃料电池汽车燃料电池汽车劣势混合动力仍是基于石油燃料，并没解决能源危机问题，只是汽车新能源发展过程中的一个过渡产品。续驶里程短，动力性较差，充电时间长，用途有限。1、因性价比上的劣势而无法产业化；2、氢动力、燃料电池汽车实用化至少还要10年的时间优势在诸多新能源汽车解决方案中，成功实现了产业化的只有混合动力汽车。造价低，技术较成熟，结构简单，维修费用及技术难度低。以太阳能和各种燃料电池作为动力的车辆，在动力性上不输燃油汽车，噪音

14、极低且对环境没有丝毫破坏。IntroductionIntroduction222011-11-01n混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。 IntroductionIntroduction232011-11-01 一、串联式混合动力 发动机驱动发电机，电动机使用发电机发出的电能来驱动车轮，因为功率是以串联的方式流向驱动车轮的，所以称作串联式混合动力系统。 比如，发动机的功率和电动机的功率是串联而成的，串联式混合动力系统可以使用小功率输出的发动机，并且使其在相对稳定的高效率工作区间内工作，从而产生和提供电能给电动机，给电池充电。它有两台电机，发电机（

15、与电动机有相同的结构）和电动机各一台。这一系统正被用于考斯特混合动力车上。发动机发动机高压电池高压电池多能源多能源控制器控制器电动机电动机驱动轮驱动轮发电机发电机变速齿轮变速齿轮IntroductionIntroduction242011-11-01 二、并联式混合动力系统二、并联式混合动力系统 在并联式混合动力系统中,发动机和电动机都用于驱动车轮，车辆根据当时工况来选择这两种功率输出。因为功率是并联输送到车轮的，所以称作并联式混合动力系统。 在这种系统中，电池充电是通过转换电动机为发电机来实现的。利用电池的电能来驱动车轮。虽然它结构简单，但是由于并联式混合动力系统中只有一台电机，所以电机不能

16、同时驱动车轮和给电池充电。发动机发动机变速箱变速箱变速齿轮变速齿轮驱动轮驱动轮高压电池高压电池多能源多能源控制器控制器电动机电动机IntroductionIntroduction252011-11-01 三、混联式混合动力系统三、混联式混合动力系统 混联式混合动力系统结合了串联式混合动力系统和并联式混合动力系统，这是为了最大化的利用这两种系统的优势。 它有两个电机，根据驾驶工况，可以选择电动机单独驱动或者电动机和发动机联合驱动，以便达到最高效率水平。而且，当需要的时候，系统在驱动车轮的同时还可以通过发电机发电。驱动轮驱动轮高压电池高压电池多能源多能源控制器控制器电动机电动机变速齿轮变速齿轮发动

17、机发动机耦合器耦合器发电机发电机IntroductionIntroduction262011-11-01一、直流发电机工作原理一、直流发电机工作原理 右图为直流发电机的物理模型，右图为直流发电机的物理模型，N N、S S为定子磁极，为定子磁极，abcdabcd是固定在可是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端枢。线圈的首末端a a、d d连接到两个连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换

18、向片上固定不动的是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。电刷进行的。直流发电机直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。是将机械能转变成电能的旋转机械。IntroductionIntroduction272011-11-01 把电刷把电刷A A、B B接到直流电源上，接到直流电源上，电刷电刷A A接正极，电刷接正极，电刷B B接负极。此接负极。此时电枢线圈中将电流流过。时电枢线圈中将电流流过。 在磁场作用下，在磁场作用下，N N极性下导体极性下导体abab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S S 极下导极下导体体cdcd受力方向从左向右。该电磁受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。转子逆时针方向旋转。282011-11-01 原原N N极性下导体极性下导体abab转到转到S S极极下，受力方向从左向右，原下，受力方向从左向右，原S S 极下导体