原文件2电动汽车的构造与原理.doc

第二章 电动汽车构造与原理 2.1 纯蓄电池电动汽车（技术基础） 2.1.1 BEV的分类和特点 BEV的分类主要按照所选用的动力储能装置、驱动电动机的不同、驱动结构的布局或用途的不同进行分类。 按储能装置分类：铅酸蓄电池、锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池； 按驱动电动机分类：直流电动机、交流电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机； 按驱动结构布局分类：传统驱动模式、电动机—驱动桥组合驱动方式、电动机—驱动桥整体式驱动方式、轮毂电机分散驱动方式。 2.1.2 BEV的驱动结构 采用蓄电池作为驱动能源的汽车，受到蓄电池容量的限制，必须设计较为合理的驱动结构及布局，才能最大限度的发挥电动机驱动优势。 电动机驱动和发动机驱动相比具有2大技术势：⑴发动机能高效产生转矩时的转速被限定在较窄范围内，必须增添庞大繁琐的变速机构适应该特性。电动机可以在比较宽广的速度范围内产生转矩，目前成熟的电机控制理论已能实现直接转矩控制，其调速性能满足汽车行驶要求；⑵电动机转矩快速响应指标比发动机高出2个数量级别。主要原因在于电动机属于电气执行元件，发动机则属于机械执行元件，而电气执行响应速度通常较之机械响应速度快几个数量级。基于此，采取先进的电气控制技术取代笨重、庞大且响应滞后的部分机械、液压装置成为技术进步发展的必然趋势。不仅能够使各项指标性能提高，而且简化了汽车结构，实现了制造成本的降低。 2.1.3 BEV的结构原理 纯电动汽车结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身、各种辅助装置构成。电力驱动控制系统决定了整个电动汽车的结构组成及其性能特征，属于电动汽车的核心，相当于传统汽车发动机与其它功能以机电一体化方式的组合体，这正是电动汽车区别与传统内燃机汽车的最大不同点。 1）电力驱动控制系统 电力驱动控制系统按工作原理主要划分为车载电源模块、电力驱动主模块与辅助模块。 ⑴车载电源模块 车载电源模块由蓄电池电源、能量管理系统与充电控制器三部分构成。 ①蓄电池电源。蓄电池作为纯电动汽车的唯一能源，除了供给汽车驱动行驶所需电能外，还必须供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池通过串并联方式组合成满足电动汽车驱动所需等级的电压（48V-144V）；但是其辅助装置电压一般采用低压电源（12V或24V），因此需要添加必要的DC/DC变换器构成多种电压等级。 图 电力驱动控制系统组成与工作原理图 图 电力驱动控制系统组成与工作原理图 再者，由于制造工艺的因素，即使同一批次的蓄电池其电解液浓度和性能也存在个性差异，在进行组装前，必须对每块蓄电池进行检测并记录，尽量实现性能接近的蓄电池同组组装，有利于动力电池组性能的稳定以及使用寿命的延长。 ②能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶过程中进行合理的能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的电池能量得到最大限度利用（最优化）。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，在汽车减速制动或下坡滑行时进行能量回收，从而有效扩充能源，提高续航能力。为了提高蓄电池性能的稳定性与延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的状态参数（蓄电池温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余容量、放电时间、放电电流、放电深度等）进行检测，根据要求对蓄电池环境温度进行温度控制、通过限流控制避免蓄电池过充、过放，对状态参数进行显示与报警，实时显示在驾驶室显示操纵台上，便于驾驶员随时掌握并配合操作，根据需要及时对蓄电池进行充电并维护保养。 ③充电控制器。充电控制器主要功能是把电网供电制式转换成蓄电池要求的制式（AC/DC与充电电流控制）。 ⑵电力驱动主模块 电力驱动主模块由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等构成。为了适应驾驶室传统操纵习惯，电动汽车保留了加速踏板、制动踏板及其它操纵手柄或按钮。其实现形式是采用电信号输入到中央控制单元对汽车的行驶实时控制。 ①中央控制单元。中央控制单元不仅是电力驱动主模块控制中心，也对整辆电动汽车的控制起协调作用。 1.根据外部信号，向驱动控制器发相应信号驱动电动机进行起动、加速、减速、制动控制等； 2.电动车减速或下坡滑行时，配合车载电源模块的能量管理系统进行发电回馈，向蓄电池充电； 3.配合辅助模块将电动汽车实时参数送至驾驶室操纵台，方便驾驶员了解汽车状态； 4.汽车弯道行驶时，配合辅助模块的动力转向单元，对轮毂电机进行电子式差速转向控制。 ②驱动控制器。按照中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈信号，对电动机速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与电动机必须配套使用。 1.直流电动机：通过DC/DC变换器进行调压调速控制； 2.交流电动机：通过DC/AC变换器进行调频调压矢量控制； 3.磁阻电动机：通过控制脉冲频率进行调