電動(dòng)車(chē)定義

純電動(dòng)汽車(chē)是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰電子電池）提供動(dòng)力源，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的汽車(chē)。其主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)由動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，從電網(wǎng)取電或更換蓄電池獲得電能。

電動(dòng)車(chē)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)身、底盤(pán)、電氣設(shè)備等四大部分組成；

純電動(dòng)車(chē)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、底盤(pán)、車(chē)身、輔助系統(tǒng)等四大部分組成。

圖1 純電動(dòng)車(chē)整車(chē)控制原理圖

典型的純電動(dòng)車(chē)組成如上圖所示，主要包括：電源系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、整車(chē)控制器和輔助系統(tǒng)等。動(dòng)力電池輸出電能，通過(guò)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力，在通過(guò)減速機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，使電動(dòng)汽車(chē)行駛。

電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)主要包含動(dòng)力電池、電源管理系統(tǒng)、車(chē)載充電機(jī)以及輔助動(dòng)力源等。

**動(dòng)力電池：

**電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源，儲(chǔ)能裝置，以鋰電子電池為主；

**電源管理系統(tǒng)：

**實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力電池使用情況，對(duì)動(dòng)力電池的端電壓、內(nèi)阻、溫度、蓄電池電解液濃度、電池剩余電量、放電時(shí)間、放電電流或放電深度等動(dòng)力蓄電池狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并按動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境溫度的要求進(jìn)行調(diào)溫控制，通過(guò)限流控制避免動(dòng)力蓄電池過(guò)充、過(guò)放電，對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示和報(bào)警，其信號(hào)流向輔助系統(tǒng)，并結(jié)合儀表顯示相關(guān)信息，以便駕駛員及時(shí)掌握車(chē)輛信息；

**車(chē)載充電機(jī)：

**把電網(wǎng)供電制式轉(zhuǎn)換為對(duì)動(dòng)力電池充電要求的制式，即把交流電（220V或380V）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓（240~410V）的直流電，并按要求控制其充電電流（家庭充電一般為10或16A）；

輔助動(dòng)力源：
一般為12V~24V的直流低壓電源，主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動(dòng)車(chē)窗等各種輔助用電裝置供電。

圖2 電源系統(tǒng)

電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的最大不同點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電子控制器、功率變換器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車(chē)輪等部分構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的動(dòng)能進(jìn)而推進(jìn)汽車(chē)行駛，并能夠在汽車(chē)減速制動(dòng)或者下坡時(shí)，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。

圖3 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)或直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。早期電動(dòng)汽車(chē)上廣泛采用直流串激電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)具有“軟”的機(jī)械特性，與汽車(chē)的行駛特性非常適應(yīng)。但直流電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花、比功率較小、效率較低和維護(hù)保養(yǎng)工作量大等缺點(diǎn)，隨著電動(dòng)機(jī)技術(shù)和電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，正在逐漸被直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)（BCDM）、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代。

整車(chē)控制器

整車(chē)控制器是電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，也就是常說(shuō)的VCU（Vehicle Control Unit），也就是圖1中的中央控制單元。它對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車(chē)控制器。根據(jù)駕駛員輸入的加速踏板和制動(dòng)踏板的信號(hào)，向電機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)控制。在純電動(dòng)汽車(chē)減速和下坡滑行時(shí)，整車(chē)控制器配合電源系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電反饋，使動(dòng)力蓄電池反向充電。整車(chē)控制器還對(duì)動(dòng)力蓄電池充放電過(guò)程進(jìn)行控制。對(duì)于與汽車(chē)行駛狀況有關(guān)的速度、功率、電壓、電流等信息傳輸?shù)杰?chē)載信息顯示系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字或模擬顯示。

電機(jī)控制器內(nèi)含功能診斷電路。當(dāng)診斷出現(xiàn)異常時(shí)，它將會(huì)激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼，發(fā)送給整車(chē)控制器。電機(jī)控制系統(tǒng)使用了以下傳感器來(lái)提供電機(jī)的工作信息。

**電流傳感器：

**用以檢測(cè)電機(jī)工作的實(shí)際電流（包括母線電流、三相交流電流）；

**電壓傳感器：

**用以檢測(cè)供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓（包括高壓電池電壓、蓄電池電壓）；

溫度傳感器：

用以檢測(cè)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度（包括模塊溫度、電機(jī)控制器溫度）。

輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)包括車(chē)載信息顯示系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等，借助這些輔助設(shè)備來(lái)提高汽車(chē)的操縱性和成員的舒適性。

圖4 輔助系統(tǒng)

電動(dòng)車(chē)可能存在的結(jié)構(gòu)形式

由于在電驅(qū)特性和能源方面的多樣性，可能有各種的EV(Electric Vehicle)結(jié)構(gòu)形式，如下圖所示。

圖5 電動(dòng)車(chē)可能存在的結(jié)構(gòu)形式

圖5a為電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式，借用了內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)方案，其中電驅(qū)動(dòng)裝置替代了傳統(tǒng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系的內(nèi)燃機(jī)，它由電動(dòng)機(jī)、離合器、變速器和差速器組成。離合器和變速箱可由自動(dòng)傳動(dòng)裝置予以替代，離合器用以將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力連接到驅(qū)動(dòng)輪，或從驅(qū)動(dòng)輪處脫開(kāi)。變速箱提供一組傳動(dòng)比，以滿(mǎn)足不同轉(zhuǎn)速的需求。差速器是一種機(jī)械器件（通常是一組行星齒輪），當(dāng)車(chē)輛沿著彎曲的路徑行駛時(shí)，它使兩側(cè)車(chē)輪以不同的轉(zhuǎn)速行駛。

圖5b為電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式，借助于電動(dòng)機(jī)在大范圍轉(zhuǎn)速變化中所具有的恒功率特性，可用固定檔的齒輪傳動(dòng)裝置替代多速變速箱，并縮減了對(duì)離合器的需要。這一結(jié)構(gòu)不僅減小了機(jī)械傳動(dòng)裝置的尺寸和重量，而且由于不需要換擋，故可簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系的控制。

圖5c類(lèi)似于圖4b中的驅(qū)動(dòng)系，為另一種電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式。固定檔的齒輪傳動(dòng)裝置和差速器可以進(jìn)一步集成為單個(gè)組合件，而其兩側(cè)的軸連接兩邊的驅(qū)動(dòng)輪。整個(gè)驅(qū)動(dòng)系由此可以進(jìn)一步得到簡(jiǎn)化和小型化。

圖5d為雙電動(dòng)機(jī)電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)械差速器被兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)所替代。該兩電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)側(cè)的車(chē)輪，并當(dāng)車(chē)輛沿彎曲路徑行駛時(shí)，兩者以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖5e為輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系，牽引電動(dòng)機(jī)可安置在車(chē)輪內(nèi)。這種配置就是通常所說(shuō)的輪式驅(qū)動(dòng)。一個(gè)薄型行星齒輪組可用以降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，該薄型行星齒輪組具有高減速比以及輸入和輸出軸縱向配置的優(yōu)點(diǎn)。

圖5f為另一種輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)完全舍棄電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的任何機(jī)械傳動(dòng)裝置，應(yīng)用于輪式驅(qū)動(dòng)的低速外轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)可直接連接至驅(qū)動(dòng)輪。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等價(jià)于車(chē)輪的轉(zhuǎn)速控制，即車(chē)速控制。然而，這一配置要求電動(dòng)機(jī)在車(chē)輛起動(dòng)和加速運(yùn)行時(shí)具有高轉(zhuǎn)矩性能。