「優能工程師」給你介紹純電動汽車的結構原理

2021-01-13 騰訊網

燃油汽車主要由發動機,底盤、車身和電氣四大部分組成,純電動汽車的結構與燃油汽車相比,主要增加了電力驅動控制系統,而取消了發動機,電力驅動控制系統的組成與工作原理如圖所示,它由電力驅動主模塊、車載電源模塊和輔助模塊三大部分組成。更多新能源乾貨知識,在「優能工程師」,由易到難,由淺入深,全方位學習,維信館主。

當汽車行駛時,由蓄電池輸出電能(電流)通過控制器驅動電動機運轉,電動機輸出的轉矩經傳動系統帶動車輪前進或後退。電動汽車續駛裡程與蓄電池容量有關,蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續駛裡程,必須儘可能地節省蓄電池的能量。

1.電力驅動主模塊

電力驅動主模塊主要包括中央控制單元、驅動控制器、電機、機械傳動裝置和車輪等。它的功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉化為車輪的動能,並能夠在汽車減速制動時,將車輪的動能轉化為電能充入蓄電池。

中央控制單元根據加速踏板和制動踏板的輸入信號,向驅動控制器發出相應的控制指令,對電動機進行啟動、加速、減速、制動控制。

驅動控制器是按中央控制單元的指令和電動機的速度、電流反饋信號,對電動機的速度、驅動轉矩和旋轉方向進行控制。驅動控制器必須和電動機配套使用。

電機在電動汽車中被要求承擔電動和發電的雙重功能,即在正常行駛時發揮其主要的電動機功能,將電能轉化為機械能;在減速和下坡滑行時又被要求進行發電,將車輪的慣性動能轉化為電能。

機械傳動裝置是將電動機的驅動轉矩傳輸給汽車的驅動軸,從而帶動汽車車輪行駛。

2.車載電源模塊

電源電源模塊主要包括蓄電池電源、能量管理系統和充電控制器等。它的功用是向電動機提供驅動電能、監測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。

純電動汽車的能量管理主要是指電池管理系統,它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監控、充放電、巡檢、溫度監測等。

充電控制器是把交流電轉化為相應電壓的直流電,並按要求控制其電流。

3.輔助模塊

輔助系統主要包括輔助動力源、動力轉向系統、駕駛室顯示操縱臺和各種輔助裝置等。輔助系統除輔助動力源外,依據不同車型而不同。

輔助動力源

主要由輔助電源和DC/DC功率轉換器組成,其功用是供給電動汽車其它各種輔助裝置所需要的動力電源,一般為12V或24V的直流低壓電源,它主要給動力轉向、制動力調節控制、照明、空調、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。

動力轉向系統

為實現汽車的轉彎而設置的,它由轉向盤、轉向器、轉向機構和轉向輪等組成。作用在轉向盤上的控制力,通過轉向器和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度,實現汽車的轉向。

駕駛室顯示操縱臺

類同於傳統汽車駕駛室的儀錶盤,不過其功能根據電動汽車驅動的控制特點有所增減,其信息指示更多地選用數字或液晶屏幕顯示。

輔助裝置

主要有照明、各種聲光信號裝置、車載音箱設備、空調、刮水器、風窗除霜清洗器、電動門窗、電控玻璃升降器、電控後視鏡調節器、電動座椅調節器、車身安全防護裝置控制器等。它們主要是為提高汽車的操控性、舒適性、安全性而設置的,根據需要進行選用。

驅動系統布置形式

(1) 傳統的驅動模式。

圖(a)與傳統汽車驅動系統的布置方式一致,帶有變速器和離合器,只是將發動機換成電動機,屬於改造型電動汽車。這種布置可以提高電動汽車的起動轉矩,增加低速時電動汽車的後備功率。

(2) 電動機-驅動橋組合式驅動模式。

圖(b)和(c)取消了離合器和變速器,但具有減速差速機構,由1臺電動機驅動兩車輪旋轉。優點是可以繼續沿用當前發動機汽車中的動力傳動裝置,只需要一組電動機和逆變器。

這種方式對電動機的要求較高,不僅要求電動機具有較高的起動轉矩,而且要求具有較大的後備功率,以保證電動汽車的起動、爬坡、加速超車等動力性。

(3) 電動機-驅動橋整體式驅動模式。

圖(d)是將電動機裝到驅動軸上,直接由電動機實現變速和差速轉換。這種傳動方式同樣對電動機有較高的要求,大起動轉矩和後備功率,不僅要求控制系統有較高的控制精度,而且要具備良好的可靠性,從而保證電動汽車行駛的安全、平穩。

(4) 輪轂電機驅動模式。

圖(e)和(f)同圖(d)布置方式比較接近,將電動機直接裝到了驅動輪上,由電動機直接驅動車輪行駛。

純電動汽車的特點

(1)無汙染,噪聲低

純電動汽車不產生排氣汙染,對環境保護和空氣的潔淨是十分有益的,有「零汙染」的美稱;電動汽車無內燃機產生的噪聲,電動機噪聲小。

(2)能源效率高,多樣化

電動汽車的能源效率已超過汽油機汽車,特別是在城市運行。電動汽車停止時不消耗電量,在制動過程中,電動機可自動轉化為發電機,實現制動減速時能量的再利用。

另一方面,電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴,可將有限的石油用於更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。除此之外,如果夜間向蓄電池充電,還可以避開用電高峰,有利於電網均衡負荷,減少費用。

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