第二章電動汽車結構與工作原理

第二章電動汽車電機驅動系統(tǒng)技術第一節(jié)純電動汽車的系統(tǒng)組成電動汽車系統(tǒng)可分為三個子系統(tǒng)組成

｛1｝

電力驅動系統(tǒng)：〔1〕電控單元〔2〕功率轉換器

〔3〕電動機〔4〕

機械傳動安裝〔5〕

驅動車輪

｛2｝

主能源系統(tǒng)：〔1〕主電源

〔2〕能源管理系統(tǒng)〔3〕

充電系統(tǒng)

｛3｝

輔助控制系統(tǒng)：〔1〕動力轉向〔2〕溫度控制〔3〕輔助動力供應

圖2-6直流電機驅動系統(tǒng)的根本構造表示圖第一節(jié)純電動汽車的系統(tǒng)組成圖2-7直流電機驅動系統(tǒng)任務原理表示圖第一節(jié)純電動汽車的系統(tǒng)組成圖2-8交流電機驅動系統(tǒng)根本構造表示圖第一節(jié)純電動汽車的系統(tǒng)組成圖2-9交流電機驅動系統(tǒng)任務原理表示圖第一節(jié)純電動汽車的系統(tǒng)組成第二節(jié)電動汽車的電力驅動系統(tǒng)組成電動汽車電機驅動系統(tǒng)：是能量存儲系統(tǒng)與車輪之間的紐帶，其作用是將能量存儲系統(tǒng)輸出的能量(化學能、電能)轉換為機械能，推進車輛抑制各種滾動阻力、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動時將動能轉換為電能回饋給能量儲存系統(tǒng)?，F(xiàn)代電動汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車不同，其驅動系統(tǒng)可以省去復雜笨重的機械齒輪變速機構就能提供滿足車輛行駛速度范圍和負載變化大的轉矩轉速特性。高效率、高性能的電機驅動控制技術是電動汽車開展的關鍵技術之一?？偟膩碚f，電動汽車對其驅動系統(tǒng)的要求如下:(1)本錢。要求電動汽車整個系統(tǒng)與內(nèi)燃機系統(tǒng)具有同樣的價錢程度。(2)性能。啟動轉矩大，恒功率范圍寬、瞬時功率大，過載才干強，加速性能好。(3)調(diào)速范圍廣大。包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)。(4)最優(yōu)的能量利用率。在最輕分量條件下，具有電氣和機械效率的最優(yōu)，此外還要充分利用再生制動的能量。(5)平安、可靠性高，滿足車輛的各種工況(如高低溫壞天氣和猛烈振動等)。(6)分量輕、尺寸小，便于安裝于各種不同的車輛上。第二節(jié)電動汽車的電力驅動系統(tǒng)組成從功能的角度看，電動汽車的電動機驅動系統(tǒng)可分為電氣和機械兩大系統(tǒng)。

電氣系統(tǒng)由電動機、功率轉換器和電子控制器等三個子系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng)主要包括機械傳動安裝(可選)和車輪。第二節(jié)電動汽車的電力驅動系統(tǒng)組成圖2電動汽車的電機驅動系統(tǒng)

電動機控制器交流電機控制器控制電路主電路控制器中的CPU主控制板采用不同的電驅動系統(tǒng)方式總體上可分為兩種：集中驅動和車輪獨立驅動。集中驅動利用一個動力源經(jīng)過變速器和減速器〔或只經(jīng)過減速器〕降速增扭，最后經(jīng)差速器將驅動轉矩大致平均地分配給左右驅動半軸，可以采用前輪驅動、后輪驅動或四輪驅動的方式[3]，其構造如圖3所示。第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

車輪獨立驅動是只利用多個動力源分別驅動單個車輪，可以分為兩輪獨立驅動和四輪獨立驅動，其構造如圖4所示。第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

集中驅動獨立驅動成本較低較高體積笨重分散重量集中分散效率較低較高差速方式機械式電子式表1集中驅動和車輪獨立驅動優(yōu)缺陷的比較圖2-10純電動汽車傳動系統(tǒng)

布置的常規(guī)方式總體可構成不以下6種方式上三圖為集中驅動方式，下三圖為車輪獨立驅動方式。第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

圖2-11常規(guī)純電動汽車傳動安裝構造圖

1—電機2—螺栓3—套筒4—飛輪殼5—飛輪6—軸承7—壓盤

8—離合器殼9—螺栓10—軸承11—輸入軸12—分別叉13—分別套筒

14—離合器蓋15—分別杠桿16—從動盤圖2-12固定速比減速器

傳動系統(tǒng)(無離合器)第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

圖2-13固定速比減速器傳動系統(tǒng)

(無離合器)運用實例第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

圖2-14第三種傳動方式第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

圖2-15第三種傳動方式運用實例第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式圖2-16雙電機-固定速比變速器

一體化傳動系統(tǒng)圖2-17雙電機驅動方式下的底盤構造第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式

第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式圖2-18雙電機-固定速比變速器

一體化輪邊驅動傳動系統(tǒng)圖2-22兩種輪轂電機驅動方式內(nèi)部表示圖

a)內(nèi)轉子型b)外轉子型第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式圖2-20輪轂電機實物圖第三節(jié)電驅動系統(tǒng)構造方式圖2-19雙輪轂電機驅動系統(tǒng)圖2-21輪轂電機構造圖輪轂電機的大型化較難，但是總功率依托四臺電機分擔，可使每臺電機的容量變得小一些。圖2-23四輪轂電機驅動系統(tǒng)1)車輪可以實現(xiàn)±180°的旋轉、橫向行駛、恣意旋轉行駛。2)由于可以進展各車輪恣意轉矩控制，所以使得防滑控制、制動控制等多種性能得以發(fā)揚圖2-24橫向行駛和旋轉行駛表示圖(YONDENPIVOT車型)圖2-25低車地板軸

a)傳統(tǒng)有差速器的構造b)輪轂電機驅動方式現(xiàn)代電動汽車常用的電動機驅動系統(tǒng)有四種：直流電機驅動系統(tǒng)交流電機驅動系統(tǒng)永磁無刷電機驅動系統(tǒng)開關磁阻電機驅動系統(tǒng)直流電機驅動系統(tǒng)采用有刷直流電機，電機控制器普通采用斬波器控制方式。它具有本錢低、易于平滑調(diào)速、控制器簡單、控制相對成熟等優(yōu)點。但由于需求電刷和換向器，構造復雜，運轉時有火花和機械磨損，所以電機運轉轉速不宜太高。是對無線電信號的干擾，這對高度智能化的未來電動汽車是致命的弱點。鑒于直流電機驅動系統(tǒng)的驅動控制器部分優(yōu)勢突出，使得直流電機驅動系統(tǒng)在當前燃料電池電動汽車領域仍占有一席之地。A、直流電機驅動系統(tǒng)

這種電機構造簡單，制造容易，效率比直流電機高。與永磁無刷電機、開關磁阻電機相比，本錢最為低廉，但控制較為復雜?？偟恼f來，異步電機系統(tǒng)的綜合性價比具有一定的優(yōu)勢，尤其是異步電機的高可靠性、免維護、本錢低廉的優(yōu)點，使其成為電動汽車驅動系統(tǒng)的首選方案。B、異步電機驅動系統(tǒng)

永磁無刷電機驅動系統(tǒng)相比之下，效率高是其最大特點，質(zhì)量輕，體積小，也無需維護。與異步電動機相比，永磁無刷電機本錢較高，可靠性和運用壽命也較差，同時永磁體還存在失磁的能夠。另外，制造工藝也比異步電機復雜。在控制上，由于永磁體的存在，弱磁控制有一定的難度。因此限制了這種電機系統(tǒng)在電動汽車的大量運用。C、永磁無刷電動機驅動系統(tǒng)該電機轉子沒有繞組做成凸極，構造簡單，可靠性高，快速呼應好，效率與異步電機相當。由于轉子無繞組，該電機系統(tǒng)特別適宜頻繁的正反轉及沖擊負載等工況。開關磁阻電機系統(tǒng)驅動電路采用的功率開關元件較少，電路簡單，能較方便地實現(xiàn)寬調(diào)速和制動能量的反響。因此，這種系統(tǒng)在電動汽車中亦有一定的運用。其缺陷主要在于其構造帶來的噪音和振動較大。D、開關磁阻電機系統(tǒng) 電機驅動技術開展方向可以歸納如下:(1)由有刷直流電動機驅動向無刷化、交流化方向開展，如開發(fā)并運用了開關磁阻電動機和永磁無刷電動機。(2)朝電動機與驅動器、控制器集成的機電一體化方向開展，構成智能化的驅動控制系統(tǒng)。(3)由單個電動機驅動向兩個電動機驅動，后輪驅動向前輪驅動開展，進而以四個電動機驅動四輪的方向開展。(4)由帶齒輪減速器驅動向直接驅動方向開展，將外轉子電動機與車輪一體化設計