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新能源纯电动汽车的驱动原理「专业知识」

传统汽车驱动车辆是依靠内燃机做功，通过变速器改变输出动力

的传动比旋转方向，再通过传动轴和车轮实现车辆驱动。而纯电动汽

车的电力驱动系统替代了传统汽车的内燃机和变速器，依靠动力电池、

逆变器和电机变速单元实现车辆的驱动。

如下图是纯电动汽车的基本驱动系统结构示意图，当驾驶员踩下

加速踏板时，车辆控制模块将控制动力电池输出电能，然后通过控制

逆变器驱动电机运转，驱动电机输出的转矩经齿轮机构带动车轮转动，

实现车辆的前进或后退。

纯电动汽车动力传输工作原理如下所示。

1）基本驱动部件

纯电动汽车驱动系统主要的部件包括有动力电池、逆变器、带有

电机的变速单元。

图3-2-3所示为典型纯电动汽车驱动系统的原理示意图。在新能

源汽车应用中，一般将动力电池组和逆变器之间的电路单元称之为

BDU（BatteryDisconnectingUnit）。

2）基本驱动过程

纯电动汽车的驱动动力来源是动力电池，但是与传统汽车不同的

是，来自动力电池内的电能并不是总一直处于输出状态，在纯电动汽

车中还设计有能够回收车辆制动时无用的能量，并回收到动力电池的

机构。

纯电动汽车驱动过程中能量的流动主要有以下2条路径：

（1）驱动车辆

驱动时来自动力电池的能量通过BDU、逆变器，再进入电机变速

单元实现车辆驱动。

（2）回收制动能量

制动或车辆减速时，变速单元内的电机将变成发电机，将能量通

过逆变器、BDU传回动力电池，为电池充电。

3）主要控制模块

纯电动汽车能够实现在不同路况环境下，快速反应并顺利驱动车

辆满足驾驶员需求，并不仅仅是依靠上述几个动力部件来完成的，整

个驱动系统还需要一套完善的控制模块。即整车控制器（VCU）、电

机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS），这3个控制器是纯电动

汽车的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着

重要影响。如下图所示。

（1）VCU

位置：通常安装在车身上，如驾驶室内。

功能：全车动力系统的主控制模块，类似于传统汽车动力系统控

制模块PCM的功能。

VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元。VCU通过采集加

速踏板、挡位、制动踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测

车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、

动力电池系统发送控制命令，同时控制车辆其他系统的运行模式。下

图所示为宝马I3纯电动汽车VCU的位置。

（2）MCU

位置：通常位于逆变器内部。

功能：是电机的主控制模块，接收VCU信号，控制电机的运转方

向、输出功率等。

MCU通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电机输出指定的

转矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需

的高压交流电、并驱动电机输出机械能。

同时，MCU还会利用传感器采集如下信息，并将运行状态的信息

发送给整车控制器VCU。这包括：

①电流传感器：用以检测电机工作的实际电流。

②电压传感器：用以检测供给逆变器工作的实际电压。

③温度传感器：用以检测电机控制系统自身的工作温度。

下图所示为北汽新能源EV200的MCU，位于前机舱内。

（3）BMS

位置：通常位于动力电池组总成内部。

功能：是动力电池内电池的管理模块。

BMS是动力电池最关键的控制模块，用于检测动力电池内单个电

池单元的电压、电流，并实现多个电池单元之间的均衡控制。图3-2-

7所示为腾势纯电动汽车内BMS的位置，通常纯电动汽车内的BMS

控制模块只有1个，但是由于动力电池内部由多个电池组串联，因此

BMS还会在每个电池组上设计1个接口模块，BMS最后通过管理每个

接口模块来实现对整个电池的管理。

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