毕业设计(论文)--汽车变速器的装配工艺分析.doc

重庆机电职业技术学院毕业论文 课题名称 XXX汽车变速器的装配工艺分析学生姓名 _ _ 学 号 _ 系 别 车辆工程系_ 专业班级 2014级汽配专业_ 指导教师 _ 技术职务 副教授/高级工程师_ 重庆机电职业技术学院教务处制重庆机电职业技术学院毕业论文任务书学生姓名学 号7指导教师技术职务副教授/高级工程师课题名称XXX汽车变速器的装配工艺分析课题内容 介绍汽车变速器的结构特点，汽车变速器的分类。现金变速器的功用和组成。普通齿轮变速器的工作原理以及自动变速器的使用注意事项和自动变速器的养护。相关要求1.对关于有关汽车变速器的文献资料进行收集，并按时完成2.认真解读资料内容，在充分理解该课题主要内涵和技术要素的基础上确定撰写结构和主要内容，写出开题报告。3.文献综述、开题报告撰写及毕业论文等的写作根据学院的各项具体要求规范执行。4.毕业论文必须做到理论联系实际，基本论点明确，论据充分，有较强的说服力，结构严谨，层次清晰，文字简练。进度安排1.第5学期第7周（10月17日-10月23日）,指导教师给学生下达毕业论文（设计）任务书。2.第5学期第8-10周（10月24日-11月13日）,学生完成论文（设计）开题报告。3.第5学期第11-14周（11月14日-12月11日）,学生完成毕业论文（设计）初稿，指导教师给予修改建议。4.第5学期第15-16周（12月12日-12月25日）,学生全部完成毕业论文（设计），并上交给指导教师。5.第6学期14-15周（初定，以学院统一时间为准）,毕业论文（设计）答辩（抽查答辩）。指导教师： 年 月 日重庆机电职业技术学院毕业论文开题报告学生姓名系 别车辆工程系专业班级2014级汽配专业技术职务副教授/高级工程师课题名称XXX汽车变速器的装配工艺分析阅读中外文献资料情况1蔡兴旺主编，汽车概论，北京：机械工业出版社，20102张西振，韩梅主编，汽车发动机构造与维修，北京：机械工业出版，20103李春明主编，汽车电器设备与维修，北京：高等教育出版，20104杨维和主编，汽车构造，北京：人民交通出版，20105赵英勋等主编，汽车检测与诊断技术，北京：机械工业出版，20006余志生主编，汽车理论，北京：机械工业出版社，20007程阔华主编，汽车变速器，北京：国防工业出版社，2012 8陈焕江主编，汽车运用基础，北京：机械工业出版社，20019王宏宇主编，汽车自动变速器原理及研发，北京：机械工业出版社，201510百度网，立题依据及主要内容 立题依据：随着汽车变速器的发展，对变速器的性能提出了更高的要求。变速器的发展趋势也越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。主要内容：本课题讲述了汽车变速器的结构及种类。变速器的组成和功用。普通齿轮变速器的工作原理，自动变速器使用注意事项和自动变速器的养护。设计方案或论文提纲一、汽车变速器结构特点1.1 良好的行驶性能1.2 操纵简单二、汽车变速器的分类2.1 手动变速器（MT）2.2 自动变速器（AT）2.3 手动/自动变速器2.4 无级变速器（CVT）2.5 按传动比分类2.6 按操纵方式划分为强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵式三、变速器的功用四、变速器的组成4.1 变速器的组成4.2 同步器4.3 变速器操纵机构五、普通齿轮变速器的工作原理5.1 普通齿轮变速器的工作原理5.2 各档动力传递情况5.3 两轴变速器六、自动变速器的使用注意事项和自动变速器的养护 6.1自动变速器的使用注意事项 6.2 自动变速器的养护毕业论文工作计划1.第5学期第7周（10月17日-10月23日）,接受指导教师给学生下达毕业论文（设计）任务书。2.第5学期第8-10周（10月24日-11月13日）,学生完成论文（设计）开题报告。3.第5学期第11-14周（11月14日-12月11日）,学生完成毕业论文（设计）初稿，接受指导教师给予修改建议。4.第5学期第15-16周（12月12日-12月25日）,学生全部完成毕业论文（设计），并上交给指导教师。5.第6学期14-15周（初定，以学院统一时间为准）,毕业论文（设计）答辩（抽查答辩）。指导教师审核意见指导教师签字：年 月 日 目录摘要前言第1章 汽车变速器结构特点11.1良好的行驶性能11.2操纵简单2第2章 汽车变速器的分类32.1手动变速器（MT）32.2自动变速器（AT）52.3手动/自动变速器62.4无级变速器（CVT)52.5按传动比分类52.6按操纵方式划分为强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵室6第3章 变速器的功用10第4章 变速器的组成164.1变速器的组成174.2同步器184.3变速器操纵机构5第5章 普通齿轮变速器的工作原理165.1普通变速器的工作原理175.2各挡动力传递情况175.3两轴变速器17第6章 自动变速器的使用注意事项和自动变速器的养护166.1自动变速器的使用注意事项176.2自动变速器的养护17总结19致谢辞20参考文献21XXX汽车变速器的装配工艺分析14汽车制造与装配技术专业2班：彭明渊摘 要：工业时代的到来，令人类对各种能源的应用更加宽泛。但是，从最初使用蒸汽为动力，到使用煤气、电力、汽油和柴油、酒精等为动力燃料，再回归到目前的电池驱动。汽车动力技术的发展，经历的是一个螺旋上升的过程，而人类此时恰恰站在了升华或深渊的十字路口。新能源汽车的种类繁多，从纯电动汽车、混合动力汽车 、燃料电池汽车，到天然气汽车、液化石油气汽车、甲醇汽车、乙醇汽车、二甲醚汽车等各类代用燃料汽车，每个国家都在选择自己的新能源汽车发展路径，新能源汽车已成为汽车产业未来发展的趋势。关键词：新能源 电动汽车 工作原理 工艺分析前 言新能源汽车是指采用非常规的车用材料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车的分类很多，但大体上可分为纯电动汽车和混合动力汽车。纯电动汽车采用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。而我们通常所说的混合动力汽车，采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。在新能源领域有个专有名词叫“三电”，指的是电池、电机、电控技术，这是制约新能源汽车发展的主要技术瓶颈。在电池技术上存在不少技术瓶颈。除了快速充电问题很难解决外，电池在不同的气候、路况及工况下运行时，电池的各种性能不稳定，其结果将造成电动车整车性能（车速、加速性、一次充电的续驶里程）不断下降。电动汽车刚起步那时，其驱动系统采用的是直流电机驱动系统，但随着大功率半导体技术，矢量控制的变频调速技术和电机测试等技术的发展，感应交流电机驱动系统逐渐取代了直流电机驱动系统。 第1章 概述1.1 汽车动力发展史发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。开始的汽车采用的是蒸汽外燃机，热效率低，仅10%左右；现在多采用内燃机，内燃机是将燃料在气缸内部产生的热能直接转化成机械能的动力装置，它具有体积小、质量轻、操作简单，便于移动和起动性能好等优点，热效率可以达到30%40%。1860年，法国发明家雷诺尔研制了世界第一台二冲程内燃机，用煤气作为燃料，发动机不压缩混合气，用电火花点火。 1876 年德国人奥托研制了第一台往复活塞式四冲程汽油机并投入使用。由于采用了进气、压缩、做功和排气四个冲程，发动机的热效率达到12%以上，而发动机的质量却降低了70%。 1892 年德国工程师狄塞尔发明了压燃式发动机(即柴油机)，实现了内燃机历史上的一大突破。1926 年，瑞士人布希提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。1956年，德国人汪克尔发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅度的提高。 1967 年德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。 1972年，日本本田售出装有复合涡流控制燃烧的发动机的西维克牌轿车，这种发动机是在普通发动机燃烧室的顶部加上一个副燃烧室，先将这处副燃烧室中较浓的混合气体点燃，然后其火焰延燃到主燃烧室的稀薄混合气中，使之全部燃烧做功，废气中的CO和HC很少，减少了尾气的污染。目前汽车使用的发动机都是四冲程燃油发动机，发动机的技术创新层出不穷，从直列四缸，到直列六缸，从V型发动机到W型发动机。缸内直喷，可变正时气门，涡轮增压，汽车发动机的技术经过百年的发展，已经日趋完善。随着世界经济的快速发展，汽车的数量逐渐增长，对环境和能源也造成了严重的威胁，人类开始对新的汽车能源进行探索、应用。1页1.2新能源汽车的产生传统的汽油和柴油汽车使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球上的矿物能源正面临枯竭。环境问题也日益突出，在世界各地大、中城市，大气污染物中约40%70%来自内燃机汽车的尾气排放。为了解决能源短缺和环境污染等社会问题，人类相继开发了，电动汽车、燃气汽车、太阳能汽车等新型发动机汽车。1967年，美国进行了一次氢气汽车行驶的公开表演，那辆氢气汽车在80公里时速下，每次充氢10分钟可运行121公里。该车有19个座位，由美国比林斯公司制造。 1978年，日本研究成功复合动力汽车，形成了混合动力汽车。目前，日本丰田公司在混合动力汽车研究方面居于世界绝对领先地位。1979年8月，巴西制造出以酒精为燃料的汽车菲亚特147型和帕萨特型轿车，及“小甲虫”汽车。巴西是现在世界上使用酒精汽车最多的国家。太阳能汽车是在墨西哥制成的。这种汽车，外形像一辆三轮摩托车，在车顶上架有一个装太阳能电池的大棚。我国在1984年9月首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，表明我国在研制新型汽车方面已达到世界先进水平。英国人在1873年制造了第一辆电动汽车，比燃油汽车早12年。由于燃油汽车的综合性能大大提高，而蓄电池技术发展缓慢，电动汽车逐渐被燃油汽车取代，仅在特殊场合，作为货物转运或牵引车辆使用。近些年来，石油资源的日益匮乏和环境污染的日益严重，人们再次将注意力转移到非石油燃料的、零污染的汽车上来。由于电动汽车具有突出的环保方面的优势，很快又一次引起了人们极大的兴趣。世界各国相继成立了电动汽车研究会专门从事电动汽车的研究，各大汽车公司也投入巨资研制开发电动汽车，部分电动汽车已批量生产。电动汽车以零污染，结构简单广为人们称赞，成为汽车未来的发展方向。第2章 现代汽车动力来源2.1燃油汽车2.1.1汽油发动机1.汽油发动机，是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉， 运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。2.发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。(1)汽油机分类 汽油发动机根据供给方式的不同，可分为化油器式及电喷式两大类。化油器常见于老车型的发动机上，现在大部分发动机使用喷射式燃料供给方式。根据工作循环与活塞冲程特性划分，又可分为两行程与四行程发动机。还可以根据汽缸数、排列方式、冷却方式等不同方式分类。(2)总体结构 汽油机主要由“两大机构、五大系统”组成。 1)曲柄连杆机构 实现热能转换的核心,也是发动机的装配基础。2)配气机构 保证气缸适时换气。 3)燃料系 控制每循环投入气缸燃油的数量，调节发动机的输出功率和转速。4)冷却系 控制发动机的正常工作温度。 5)润滑系 减少摩擦力，延长发动机的使用寿命。 6)点火系 适时地向汽油发动机提供电火花。7)起动系 使曲轴旋转完成发动机起动过程。(3)工作原理 四冲程汽油机每一个工作循环都有四个活塞行程，按其作用分别称为进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。如图2-1所示。图2-1 单缸四行程汽油机工作原理1)进气冲程 在进气程中，活塞由曲轴带动从上止点向下止点运行，排气门关闭，进气门开启。汽缸内容积逐渐增大，形成一定的真空度，塞到达下止点时，整个气缸内充满合。2)压缩行程 进气行程结束后，活塞在曲轴的带动下从下止点向上止点移动，此时排气门关闭，而进气门也开始逐渐关闭。随着活塞的向上运动，进入气缸内的混合气被压缩，其温度和压力升高，直到活塞到达上止点时压缩行程结束。3)做功行程 当活塞运动接近压缩行程上止点时，火花塞跳火点燃气缸内的混合气，此时进气门和排气门均处于关闭状态，气缸内气体的温度和压力同时升高，从而推动活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆推动曲轴旋转输出机械能。4)排气行程 做功行程结束时，气缸内的气体将活塞推至下止点，气缸内的混合气也因燃烧变为废气。此时排气门打开，进气门仍处于关闭状态，活塞在曲轴的带动下从下止点向上止点运动，气缸内的废气经排气门排出，直到活塞到达上止点排气行程结束。2.1.2柴油发动机柴油发动机的工作过程、总体结构与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历四个行程。柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。最大的不同是，柴油机没有点火系，因为柴油机气缸中的混合气是压燃的。传统柴油发动机具有热效率高、经济性好、结构简单、供油系统简单等特点。同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。 柴油发动机功率大、经济性能好，并且在节能与二氧化碳排放方面有显著优势，这是汽油机等热力发动机都无法取代的。因此，先进的小型高速柴油发动机已经成为欧美许多新轿车的动力装置。目前，我国一汽大众已经开发出捷达、宝来柴油轿车，并已在国内部分城市上市。2.2电动汽车电动汽车是靠电能驱动的车辆。与传统的燃油动力汽车相比较，电动汽车具有能源利用广泛；能源利用率高；不会产生有害气体排放；结构简单维修方便等特点。根据所使用的基本动力能源不同，可分为蓄电池电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车。2.2.1蓄电池电动汽车 指利用蓄电池作为动力，用电动机驱动的汽车。不包括无轨电车及在车站、码头或厂内使用的电动叉车和普通的电瓶车。第8页2.2.2燃料电池电动汽车 燃料电池是通过电化学反应将燃料的化学能直接转变为电能的高效率发电装置。燃料电池汽车是利用燃料电池组作为动力源的汽车，只要不断地供给燃料就能不断地把燃料氧化的化学能转换为电能，解决了蓄电池一次充电续驶里程短的问题。2.2.3混合动力电动汽车使用两种以上的动力源，能按照不同的道路交通条件，进行动力组合或转换，达到高效、节能、环保的目的。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机或动力发电机组。混合动力汽车有串联式、并联式、混联式等多种。2.3其他动力汽车2.3.1燃气汽车以燃气为燃料的汽车称为燃气汽车。目前常用的燃气汽车有压缩天然气汽车和液化石油气汽车，它们分别压缩天然气和液化石油气为燃料。但燃气的储运性能差；一次充气续驶里程短；动力性能下降等缺点。现在主要用于改装车燃气汽车。2.3.2醇类燃料汽车醇燃料是指甲醇及乙醇，也包括丙醇，丁醇及其异构物等。原料及其丰富，生产工艺成熟。甲醇及乙醇的理化性质及燃料性能能较好地适应汽车使用的要求。甲醇汽车有奥托型和迪塞尔型两种，奥托型技术成熟，排放气体和汽油机相当，迪塞尔型和柴油机相比NOx排放少，黑烟小，但冷车起动性能差，可以添加甲醛予以改善。2.3.3太阳能汽车太阳能汽车是将太阳能转化为电能汽车。太阳能是取之不尽、价格低廉、零污染的理想能源，缺点是要依赖天气，且能源转换效率低，造价高。主要由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制系统等组成。由于科技的发展各种能源的汽车相继而出，风力汽车、氢气汽车、空气动力汽车，甚至是核能汽车。任何一种能源汽车都要考虑环保性、经济性、安全性、操作性等各种性能，实现对人类利益的最大化。第3章 电动汽车的构造与原理及工艺流程3.1蓄电池电动汽车3.1.1总体结构蓄电池电动汽车又称纯电动汽车，主要结构有电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。1.驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机、开关磁阻电动机和交流异步电动机所取代。2.电源 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池由于比能量较低碱性电池、燃料电池也相继开发应用，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。3.电动机调速控制装置 电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。4.传动装置 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传统传动装置中的变数器、离合器、差速器等都可以忽略，使汽车的结构简单，质量轻便。5.行驶装置 行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成 。6转向装置 转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。7制动装置 电动汽车的制动装置同其他汽车一样，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。3.1.2工作原理电动汽车的工作原理：蓄电池电流电力调节器电动机动力传动系统驱动汽车行驶,如图3-1所示。图3-1 电动汽车工作原理3.2燃料电池汽车燃料电池汽车是将作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中与大气中的氧发生化学反应，从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车。甲醇、天然气和汽油也可以替代氢（从这些物质里间接地提取氢），不过将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物。但总的来说，这类化学反应除了电能就只产生水单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以满足车辆必须的动力。燃料电池与蓄电池相比，燃料电池是能量转换装置，蓄电池是能量储存装置；燃料电池的放电特性是连续进行的，蓄电池的放电特性是间断进行的。3.3混合动力汽车3.3.1串联式混合动力系统发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮，它需要三个驱动装置：发动机、发电机和电动机。3.3.2并联式混合动力系统采用发动机和电动机两套独立的驱动系统驱动车轮。发动机和电动机通常通过不同的离 第8页合器来驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电动机单独驱动或者发动机和电动机混合驱动三种工作模式。 3.3.3混联式混合动力系统在结构上综合了串联式和并联式的特点。与串联式相比，它增加了机械动力的传递路线；与并联式相比，它增加了电能的传输路线3.3.4工作原理以串联混合动力电动汽车为例，介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作。电池电量低于60时，辅助动力系统起动；当车辆能量需求较大时，辅助系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量； 当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。第4章 电动汽车的能源管理与动力供给及工艺分析4.1电动汽车的能源管理系统电动汽车管理系统是对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。能源管理系统的功能主要是对传感器的信号进行分析处理，对能源转换装置的工作能量进行优化分析，并向执行元件发出指令。4.1.1蓄电池汽车的能源管理系统1.系统组成 蓄电池纯电动汽车能源管理系统由电池输入控制器、车辆运行状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控制器、电机发电机系统控制等组成。具有对检测的状态参数进行实时显示；对检测的状态参数按预定的算法进行推理与计算；向电池、电动机等发出合适的控制和显示指令等功能。实现电池能量的优化管理与控制。 2.电池管理系统 电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。电动汽车电池携带的能量是有限的，为了增加电动汽车的续驶里程，对电池系统进行全面的、有效的管理是十分必要的。其主要任务是保持电动汽车蓄电池性能良好，并优化各蓄电池的充电性能和保存、显示测试数据等。3.能量转换装置 蓄电池电动汽车的能源转换装置仅由电动机、发电机、蓄电池、功率变换模块及动力传递装置等组成，能源传递路线主要有由蓄电池到车轮(行驶)和由车轮到蓄电池(能量回收)两条，其任务是在满足汽车动力性需求的前提下，使蓄电池储存的能量得到最有效的利用，并能使汽车的减速和制动能量得到最大限度的回收，使汽车的能量效率最大。燃料电池电动汽车(无储能装置的)也与此类似。4.1.2混合动力电动汽车的能源管理系统1.能量管理 由燃料电池或燃油发动机与储能装置组成的混合动力汽车，其能量传递路线有四条。在每一条能量流动路线上的能量流的开始时刻、关闭时刻和大小等对整车的性能都有重要影响。混合动力电动汽车的能源管理系统属于车辆控制系统的一部分，应在车辆控制系统选定的工作模式下，对能量流的分配进行优化和最佳控制。2.能量转换装置 混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车，其能量转换装置通常有发电装置(发动机/发电机或燃料电池)、能量储存装置(蓄电池、超级电容器等)、功率变第10页换模块、动力传递装置、充放电装置等。其能量传递路线有四条:一是由发电装置到车轮的动力传递路线，二是由蓄电池到车轮，三是由发电装置到能量储存装置，四是由车轮到能量储存装置(能量回收)的能量流动路线。4.2蓄电池充电原理与充电器4.2.1蓄电池充电 蓄电池的充电可以分为定流充电、定压充电和脉冲快速充电三种不同的充电方法，可根据具体情况选择一种充电方法或几种充电方法的组合方法，现代智能型蓄电池充电器大多可设置不同的充电方法。1.定流充电 定流充电是指充电电流保持不变的充电方法。定流充电具有较大的适应性，容易将蓄电池完全充足，有益于延长蓄电池的寿命。其不足是在充电过程中，需根据逐渐升高的蓄电池电动势调节充电电压，而且充电时间也比较长。恒流充电是一种标准充电方法2.定压充电 定压充电是指充电过程中保持充电电压不边的充电方法。定压充电的优点是充电时间短、充电过程无需调节电压，较适合于补充充电。缺点是不容易将蓄电池完全充足，充电初期大电流充电对极板会有不利的影响。3.脉冲充电 脉冲充电的优点是先用脉冲电流对电池充电，然后让电池短时间、大脉冲放电，在整个充电过程中反复充、放电。4.2.2燃料电池原理燃料电池是利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种发电机。如图4-1所示。图4-1 燃料电池原理图4.2.3充电器的种类 充电器可以分为直接充电器和带过压、欠压保护电路及电池反接保护电路等功能的自动（智能）充电器两大类。 汽车蓄电池充电器的基本功能有三个：一是由市电进行电力转换提供直流电，二是供给与蓄电池额定条件相对应的电力，三是当蓄电池充满后自动停止充电。 根据充电器是装在车内还是车外，充电器可分为车载和非车载两种。根据给电动汽车蓄电池充电时的能量转换方式的不同，充电器又可分为接触式和感应式两种。4.3电动汽车的驱动系统 4.3.1电动汽车驱动系统的组成电动汽车驱动系统的功用是将蓄电池（燃料电池或发电机）的能量转换为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。电动机驱动系统的组成各式各样，一般由电气和机械两大部分组成。电气部分主要由电动机、功率转换器和电子控制器三个子系统组成。电动机与车轮通过机械传动装置连在一起，也可以直接装在车轮上，用电动机直接驱动。机械部分主要包括机械传动装置和车轮等。4.3.2电动汽车驱动系统的种类电动汽车的驱动系统虽然有着多种多样的组合形式，根据电动汽车驱动轮的布置方式有前轮驱动、后轮驱动和全轮驱动等方式；根据电动汽车驱动系统组成的特点，其基本布置方式可以分为机械驱动系统、半机械驱动系统和纯电气驱动系统等。根据电动汽车驱动电动机的数量可以分为单电动机和多电动机驱动系统。4.3.3电动汽车对驱动电动机性能的基本要求1.电动汽车由电动机驱动，电动机是电动汽车的关键部分。要使电动汽车具有良好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速、足够大的启动扭距，还要具有体积小、质量轻、效率高且具有动态制动性强和能量回馈的性能。电动汽车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。因此，对驱动系统的要求很高，主要有：(1) 电动汽车用电动机应具有瞬时功率大，过载能力强，加速性能好，使用寿命长。(2) 电动汽车用电动机应具有宽广的调速范围，要求低速运行时具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；低转矩时具有高的速度，以满足汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求。 (3) 电动汽车用电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收并反馈回蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率，这在内燃机汽车上是不能实现的。(4 )电动汽车电动机应在整个运行范围内，具有高的效率，以提高1次充电的续驶里程。2.另外还要求电动汽车用电动机可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作，结构简单适应大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等。4.3.4电动汽车驱动电动机的分类电动机可分为交流电动机、直流电动机、交/直流电动机、控制电动机、开关、磁阻电动机及信号电动机等多种。适用于电力驱动的电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。目前在电动汽车上已应用的和应用前景的有直流电动机、交流感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。1.直流电动机 直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座组成。转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇组成。 如图4-2所示。 图4-2 直流电动机结构原理 如图直流电动机包括俩个在空间固定的永久磁铁，一个为N极，另一个为S极。在磁极的中间，装有一个可以转动的线圈，它的首末两端分别接到两片圆弧形的换向片上，两个换向片之间、换向片与转轴之间均相互绝缘。换向器上安置了两个固定不动的电刷，由于电刷和电源固定连接，因此无论线圈怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。虽然电流方向是交替变化的，但所受的电磁力的方向不改变，因此线圈可以连续地按逆时针方向旋转。这就是直流电动机的各种原理。直流电动机具有转速稳定、便于大范围平滑调速、起动转矩较大等优点，因此，广泛用于要求进行平滑、稳定、大范围的调速或需灵活控制起动、制动的生产机械。 2.三相异步感应电动机 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都是由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、 风扇、风扇罩、接线盒、吊环等其他附件。在交流异步电动机中，定子绕组流过依次相差120度相位角的三相交流电时，产生旋转磁场。该旋转磁场在转子绕组中产生感应电动势，因为绕组是闭合电路，所以产生感应电流，有电流的绕组导体在旋转磁场中产生电磁力，对转轴形成电磁转距带动转轴转动。 3.永磁电动机 人们用稀土等永磁材料来替代传统电机的电磁场装置制成的电动机即为永磁电动机。永磁电动机因永磁的材料不和用途不同而制成各种各样的永磁电动机。根据输入电动机接线端的电流种类把永磁电动机分为永磁交流电动机和永磁直流电动机。4.4电动汽车制动力回馈系统及动力工艺分析4.4.1制动能量回馈系统组成 电动机在切断电源之后，不可能立即完全停止旋转，总是在其本身及所带负载的惯性作用下旋转一段时间之后才停止。因而，在能源供应紧张的今天，利用电动机制动过程中的剩余能源自然成了研究开发的一个热点。第14页4.4.2制动能量回馈系统的功能要求与原理1.功能要求 制动能量回收系统一般应满足四方面的要求：第一，制动平顺，液压制动力矩应该可以根据制动能量回收力矩的变化进行控制，控制不应引起制动踏板的冲击；第二，前后车轮上的制动力必须很好地平衡分配，保证车辆平稳；第三，由于在电动汽车上没有发动机驱动的液压泵，所以需要一个电动泵来提高液压。液压制动力矩是电控的，将产生的液压传到制动轮缸。制动能量回收系统需要防止制动失效机构，系统一般采用双管路。当其中一条管路失效时，另一条管路必须能提供足够的制动力。第四，为了防止汽车发生滑移，前后轮上的最大制动力应低于允许的最大值。 2.工作原理 当驾驶员踩下制动踏板后，制动ECU即得到制动信号，电动泵使制动液压产生所需的制动力，同时，汽车ECU也得到回收能量信号。制动控制与电动机控制协同工作，确定电动汽车上的制动能量回收力炬和前后轮上的液压制动力。回收制动能量时，控制系统回收制动能量，并且反充蓄电池中。电动汽车上的ABS及其控制阀与传统燃油车上的相同，其作用是产生最大制动力。通常，双轴驱动的电动汽车回收的能量一般多于单轴驱动的电动汽车。如图4-3所示。 图4-3电动汽车制动能量回收液压制动系统组成4.4.3工艺分析流程 动力总成系统关键工艺流程包括电池制造工艺过程、动力总成制造工艺过程以及整车制造工艺过程。分别描述如下：1.锂离子动力电池制造工艺过程如图4-4a所示。图4-4a锂离子动力电池制造工艺流程图2.纯电动动力总成系统装配工艺过程如图4-4b所示 。 图4-4b纯电动动力总成系统装配工艺流程图3.纯电动汽车制造工艺过程如图4-4c所示。 图4-4c纯电动汽车制造工艺流程图第16页第5章 新能源汽车发展动态5.1世界新能源汽车发展形势 2008年是全球汽车市场面临严峻考验的一年，席卷全球的金融危机使得全球经济陷入衰退，实体经济受到牵连、消费不振，导致汽车产业深陷困境。不仅美国、西欧、日本这样的成熟市场汽车销量大幅下滑，即使是中国、印度、俄罗斯等近几年持续高速增长的市场，也深受打击。在美国，推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的重要组成部分。按照政府规划，到2015年，美国要有100万辆充电式混合动力车上路。为鼓励消费，政府规定，购买充电式混合动力车的车主可享受7500美元的税收抵扣。此外，政府还投入4亿美元支持充电站等基础设施建设，并设立20亿美元政府资助项目以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。美国能源部下属的国家实验室以及电池制造业联盟设立了研发和制造中心，为充电式混合动力车提供高性能的锂电池组。欧洲是在汽车节能环保技术方面执行柴油技术战略最早、最彻底、最成功的地区，清洁柴油机技术快速发展。在新能源汽车研发和制造领域中，欧洲较崇尚完美零污染的纯电动汽车。其中最为成功和著名的就是电动标致106车型，已经在欧洲各国，尤其是在政府部门当中，拥有大量的用户。但是镍镉电池还存在一定技术局限性，寿命、性能、续驶里程等都有待进一步发展，纯电动汽车的大规模产业化进程尚未完全成熟。对于燃料电池汽车，欧洲国家认为燃料电池装备复杂，现阶