第二章电动汽车构造与原理(6-30)

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除了供应汽车驱动行驶所需的电能外,也 是供应汽车上各种辅佐装置的任务电源。 蓄电池在车上装置前需求经过串并联的方式组分解所要求的电压等级,由于
电动机 驱动所需的等级电压往往与辅佐装置的电压要求不分歧,辅佐装置所要求的
普通为 12V或24V的高压电源,而电动机驱动普通要求为高压电源,并且所采用
的电动机类 型不同,其要求的电压等级也不同。为满足该要求,可以用多个12V或
可被大 大简化,较多的是为缩小电动机的输入转矩仅采用一种固定的减速装置。
又由于 电动机可带负载直接起动,即省去了传统内燃机汽车的离合器。由于电动
机可 以容易地完成正反向旋转,所以也无需经过变速器中的倒档齿轮组来完成
倒车。 对电动机在车架上合理规划,即可省去传动轴、万向节等传动链。当采用
轮毂式 电动机分散驱动方式时,又可以省去传统汽车的驱动桥、机械差速器、半
用,数控机床伺服驱动早已对此作了验证,并且调速功用目的(可达l: 20000)远高
于汽车行驶要求。 2〕电动机完成转矩的快速照应性目的要比发起机高出两个数量级,假 定发起机
的静态照应时间是500ms,那么电动机只为5ms。由于按惯例来说,电 气执行的响
应速度都要比机械机构快几个数量级,因此随着计算机电子技术的开展,用 先进的
所以汽车转弯时,前一种采用机械式差速器; 后一种由电控式差速器来完成。异样,它在汽车 上的规划有电动机前置、驱动桥前置(F-F)和电 动机后置、驱动桥后置(R-R)两种驱动形式。 该电动机.驱动桥构成的机电一体化全体式驱动 系统,具有结构更紧凑,传动效率高,重量轻、 体积小,并具有良好的通用性和互换性。
放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池形状参数停止检测,并按蓄电池 对环境
温度的要求停止调温控制,经过限流控制防止蓄电池过充、放电,对有关 参数进
行 显2示02和1/7报/24警 , 其信 号流 向 辅佐 模块 的驾 驶室 显示 操纵 台 ,以 便驾 驶员 随 时掌握
第一节 纯电动汽车结构与原理
〔3) 充电控制器 充电控制器是把供电电网的交流电转换为 相应电压的直流电,对蓄电池充电并按要求控 制其充电电流。充电器末尾时为恒流充电阶段。 当电池电压上升到一定值时,充电器进入恒压 充电阶段,输入电压维持在相应值,充电器进 入恒压充电阶段后,电流逐渐减小。还 有采用脉冲式电流停止快速充电。 2〕 电力驱动主模块 该主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电 动机、机械传动装置等组成。为顺应驾 驶员的传统操纵习气,电动汽车仍保管了减速踏板、 制动踏 2021/7/24 板及有关操纵手柄或按钮等。不过在电动
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第一节 纯电动汽车结构与原理
4 轮毂电机分散驱动方式 如图d所示,轮毂式电机直接装在汽车车轮里,
它主要有两种结构: 一种是内定子外转子结构,其外转子直接装置在车轮
的轮缘上。由于不经过机械减速,通常要求电动机为低速力矩电动机; 另一种就用普通的内转子外定子结构,其转子作为输入轴与固定减速比 的行星
齿轮变速器的太阳轮相连,而车轮轮毂通常与其齿圈衔接,它能提供较大的 减速
比,来缩小其输入转矩。 采用轮毂电机驱动可大大延长从电动机到驱动车轮的传递途径,不只能 腾出大
量的有效空间便于总体规划,而且关于前一种内定子外转子结构,也大大提 高了对
车轮的静态照应控制功用。每台电动机的转速可独立调理控制,便于完成电 子差速
频等方式,这主要取决于所选用的驱动电动机类型。 由于蓄电池以直流电方式供电,所以对直流电动机主要是经过DC/DC 转换器
停止调压调速控制; 关于交流电动机需经过DC/AC转换器停止调频调压矢量控制; 关于磁阻电动机是经过控制其脉冲频率来停止调速。 当汽车倒车行驶时,需经过驱动控制器使电动机反转来驱动车轮反向 行驶。 当电动汽车处于减速和下坡滑行时,驱动控制器使电机运转于发电形 状,电
蓄电池反向充电。 关于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关缺点诊断 等信息
还需传输到辅佐模块的驾驶室显示操纵台停止相应的数字或模拟显示,也 可采用
液晶屏幕显示来提高其信息量。 另外,如驱动采用轮毂电机分散驱动方式,当汽车转弯时,中央控制 器也需
与辅佐模块的动力转向单元配合,即控制左右轮毂电机来实行电子差速转 向。 为增加电动汽车各个控制局部间的硬件连线,提高牢靠性,现代汽车 控制系
其任务原理也类同于传统汽车,由离合器用来切断或接通电动机到车轮 之间传
递动力的机械装置,变速器是一套具有不同速比的齿轮机构,驾驶员按需 求来选
择不同的档位,即使得低速时,车轮取得大转矩低转速;而在高速时,车 轮取得
小力矩高转速。由于采用了调速电动机,其变速器可相应简化,档位数普 通有两
个就够了,倒档也可应用电动机的正反转来完成。驱动桥内的机械式差速 器使得
制的软硬件系统。 动力管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一同控制发电回馈, 使在
电动汽车降速制动和下坡滑行时停止能量回收,从而有效地应用动力,提 高电动
汽车的续程才干。 动力管理系统还需与充电控制器一同控制充电。 为提高蓄电池功用的动摇性和延伸运用寿命,需务实时监控电源的运用 状况,
对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、以后电池剩余 电量、
车的运转功用主要取决于驱动系统的类型和功用,它直接影响着汽车的各项 功用指
标,如汽车在各工况下的行驶速度、减速与爬坡功用以及动力转换效率。
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第一节 纯电动汽车结构与原理
〔4) 机械传动装置 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动
轴,从而 带动汽车车轮行驶。由于电动机自身就具有较好的调速特性,其变速机构
电气控制来取代轻巧、庞大而照应滞后的局部机械、液压装置已成为技术提 高202开1/7展/24
第一节 纯电动汽车结构与原理
1 传统驱动形式 如图a所示,它是从传统汽车的驱动形式演化而成,
即由电动机替代发起机仍采用内燃机汽车的传动系统,
包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成。与传统
汽车相似,也有电动机前置、驱动桥前置(F-F),电动 机前置、驱动桥后置(F-R)等各种驱动形式。其结构复 杂,效率低,没能充沛发扬电动机驱动的优势。
第二章电动汽车构造与 原理(6-30)
2021年7月24日星期六Leabharlann 第一节 纯电动汽车结构与原理
一 纯电动汽车的驱动结构 由于纯电动汽车是单纯用蓄电池作为驱动动力的汽车,采用合 理的驱动结构
规划来充沛发扬电动机驱动的优势是尤其重要的。电动汽车的驱动 结构规划目前
主要四种基本典型结构:传统的驱动形式、电动机一驱动桥组合式 驱动方式、电
。既省去了机械差速器,也有利于提高汽车转弯时的操控性。轮毂电机分散 驱动在
汽车上的布置方式可以有:双前轮驱动、双后轮驱动和4wD(4 wheel drive )前
后 四2轮02驱1/7动/24几 种 形式 ,轮 毂 式电 动机 分散 驱动 方式 应是 未 来电 动汽 车驱 动的 开展方
第一节 纯电动汽车结构与原理
二 纯电动汽车的结构原理 纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车
身以及各种辅佐 装置等局部组成。除了电力驱动控制系统,其他局部的功用及其结构
组成基本与传 统汽车类同,不过有些部件依据 所选的驱动方式不同,已被简化 或省去了。
电力驱动控制系统既决议了整 个纯电动汽车的结构组成及其性 能特征,也是电动汽车的中心, 它相当于传统汽车中的发起机与 其他功用以机电一体化方式相结 合,这也是区别于传统内燃机汽 车的最大不同点。
第一节 纯电动汽车结构与原理
〔1) 中央控制单元 中央控制单元不只是电力驱动主模块的控制中心,也要对整辆电动汽 车的控
制起到协调作用。它依据减速踏板与制动踏板的输入信号,向驱动控制器 收回相
应的控制指令,对电动机停止起动、减速、减速、制动控制。在电动汽车 减速和
下坡滑行时,中央控制器配合车载电源模块的动力管理系统停止发电回馈, 即使
第一节 纯电动汽车结构与原理
3 电动机-驱动桥全体式驱动方式 如图c所示,其全体式驱动系统有同轴式和双联式两种。 1)同轴式驱动系统的电动机轴是一种特殊制造的空心轴,
在电动机左端输入轴处的装置有减速齿轮和差 速器,再由差速器带动左右半轴,左半轴直接 带动,而右半轴经过电动机的空心轴来带动。
2) 双联式驱动系统由左右两台永磁电动机 直接经过半轴带动车轮,左右两台电动机由 中间的电控差速器控制。
汽车在转弯时,左右车轮以不同的转速行驶。这种形式主要用于早期的电 动202汽1/7/24
车,省去了较多的设计,也适于对原有汽车的改造。
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2 电动机-驱动桥组合式驱动方式 如图b所示,即在电动机端盖的输入轴处加装
减速齿轮和差速器等,电动机、减速器、驱动桥 的轴相互平行,一同组分解一个驱动全体。它通 过固定速比的减速器来缩小电动机的输入转矩, 但没有可选的变速档位,也就省掉了离合器。这 种机械传动机构紧凑,传动效率较高,便于装置。 但对电动机的调速要求较高。按传统汽车的驱动 形式来说,它可以有电动机前置、驱动桥前置 (F.F)或电动机后置、驱动桥后置(R.R)两种 方式。它具有良好的通用性和互换性,便于在 现有的汽 2021/7/24 车底盘上装置,运用、维修也较方便。
求停止发电,将车轮的惯性动能转换为电能。 对电机的选型一定要依据其负载特性来选,由对汽车行驶时的特性剖析 可知汽
车在起步和上坡时要求有较大的起动转矩和相当的短时过载才干,并有较宽 的调速
范围和理想的调速特性,即在起动低速时为恒转矩输入,在高速时为恒功率 输入。 电机与驱动控制器所组成的驱动系统是电动汽车中最为关键的部件,电 动汽
动机一驱动桥全体式驱动方式、轮毂电机分散驱动方式。
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电动机驱动与发起机相比有两大技术优势: 1〕由于发起机能高效发生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内, 为此
需经过庞大而复杂的变速机构来顺应这一特性。而电动机可以在相当广阔的 速度范
围内高效地发生转矩,电机现代控制实际已使直接转矩控制技术失掉越来越 多的应
轴等一 切传动部件,所以该驱动方式也可被称为〝零传动〞方式。 3〕 辅佐模块
202辅1/佐7/2模4 块 包 括 辅 佐动 力源 、动 力转 向单 元、 驾 驶室 显示 操纵 台和 各
第一节 纯电动汽车结构与原理
〔1〕 辅佐动力源 辅佐动力源是供应电动汽车其他各种辅佐装置所需的动力电源,普通 为12V 或24V的直流高压电源,它主要给动力转向、制动力调理控制、照明、空 调、电 动窗门等各种辅佐装置提供所需的动力。 〔2) 动力转向单元 转向装置是为完成汽车的转弯而设置的,它由方向盘、转向器、转向 机构和 转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力,经过转向器和转向机构使转向 轮偏转 一定的角度,完成汽车的转向。 为提高驾驶员的操控性,现代汽车都采用了动力转向,较理想的是采 用电子 控制动力转向系EPS,它要有电控液力转向系和电控电动转向系两类。关 于纯电 动汽车较适于选用电控电动转向系。 少数汽车为前轮转向,而工业用电动叉车常采用后轮转向,为提高汽 车转向 时的操纵动摇性和机动性,较理想的是采用四轮转向系统。 关于采用轮毂式电动机分散驱动的电动汽车,由于电机控制照应速度 的202提1/7/24
统已2较02多1/7地/24采用了微机多CPU 总线控制方式,特别是关于采用轮毂电机停
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〔2) 驱动控制器 驱动控制器功用是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反应 信号,
对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向停止控制。 驱动控制器与电动机必需配套运用,目前对电动机的调速主要采用调 压、调
24V的蓄电 池串联成96~384V高压直流电池组,再经过Dc/Dc转换器供应所需的不
同202电1/7压/24。 也可按所需求求的电压等级,直接由蓄电池组分解不同电压等级的电池组,
第一节 纯电动汽车结构与原理
〔2〕 动力管理系统 动力管理系统是对电动汽车系统能量转换装置的任务能量停止协调、分 配和控
机应用其惯性发电,将电能经过驱动控制器回馈给蓄电池,所以驱动控制 器与蓄
电 池20电21源/7/的24 电 能 流向 是双 向 的。
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〔3) 电机 电机在电动汽车中被要求承当着电动和发电的双重功用,即在正常行驶 时发
挥其主要的电动机功用,将电能转化为机械旋转能;而在减速和下坡滑行时 又被要
1 电力驱动控制系统 电力驱动控制系统的组成与任务原理如下图,按任务原理可划分 为
车载2电021源/7/模24 块、电力驱动主模块和辅佐模块三大局部。
第一节 纯电动汽车结构与原理
1〕 车载电源模块 车载电源模块主要由蓄电池电源、
动力管理系统和充电控制器三局部组成。 〔1〕蓄电池电源 蓄电池是纯电动汽车的独一动力,它
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