电动汽车基本结构.pdf

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1、电动汽车的结构 电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定 任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车 的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等 组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。1.电源 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通 过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸 蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、

2、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广 阔的前景。2.驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮 和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有”软的机械特 性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效 率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流 无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。3.电动机调速控制装置 电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制

3、。早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝 数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变 电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的 不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入 GTO、MOSFET、BTR 及 IGBT 等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的 调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流 方向，实现

4、电动机的旋向变换，这使得孔子哈电路复杂、可靠性降低。当采用交流异 步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电 路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收 控制更加方便，控制电路更加简单。4.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给汽车的驱动轴，当采用电动 轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电 动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现 变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在

5、采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传 统内燃机汽车传动系统的差速器。其作用是控制电 5.行驶装置 行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。6.转向装置 专项装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮 等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。7.制动装置 电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常

6、由制 动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电 动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的 电流，从而得到再生利用。8.工作装置 工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装 置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。电动汽车工作原理 与燃油汽车相比，电动汽车的结构特点是灵活的，这种灵活性源于电动汽车具有 以下几个独特的特点：首先，电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过 刚性联轴器和转轴传递的，因此，电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性；其 次，电动汽车驱动系统的布置

7、不同（如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系 统等）会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机（如直流电动机和交流电 动机）会影响到电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置（如蓄电池 和燃料电池）也会影响电动汽车的质量、尺寸及形状。另外，不同的补充能源装 置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或 者采用替换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。如图（所示，电动汽车系统可分为电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子 系统。其中，电力驱动子系统又由电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动 装置和驱动车轮组成；主能源子系统由主电源、能量管理系统和充电系统

8、构成；辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。根据制动踏板 和加速踏板输入的信号，电子控制器发出相应的控制指令来控制功率转换器的功 率装置的通断，功率转换器的功能是调节电动机和电源之间的功率流。当电动汽 车制动时，再生制动的动能被电源吸收，此时功率流的方向要反向。能量管理系 统和电控系统一起控制再生制动及其能量的回收，能量管理系统和充电系统一同 控制充电并监测电源的使用情况。辅助动力源供给电动汽车辅助系统不同等级电 压并提供必要的动力，它主要给动力转向、空调、制动及其它辅助装置提供动力。除了从制动踏板和加速踏板给电动 汽车输入信号外，转向盘也是一个很重要的输入信号，动力转向系

9、统根据转向盘 的角位驱动车轮 置来决定汽车灵活地转向。现代电动汽车很多采用三相交流感应电动机，相应的功率转换器采用脉宽调制逆 变器，机械变速传动系统一般采用固定速比的减速器或变速器与差速器。典型的 结构组成如图所示。镍氢电池也是被电动汽车广泛采用的一种典型的动力能源，相应的能源补充系统就是充电器 电驱动的结构形式 采用不同的电力驱动系统可构成不同结构形式的电动汽车。由发动机前置前轮驱 动的燃油车发展而来，它由电动机、离合器、变速器和差速 器组成。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，驾驶员可选择不同的变速比，把力矩传给车轮。如果用固定速比

10、的减速器，去掉离合器，可减少机械传动装置的质量、缩小其体 积。如图所示，由电动机、固定速比的减速器和差速器组成电 力驱动系统。这种结构的电动汽车由于没有离合器和可选的变速档位，不能提供 理想的转矩 0 转速特性，因而不适合于使用发动机的燃油汽车。所示的这种结构与发动机横向前置、前轮驱动的燃油汽车的布置方式类似，它把 电动机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体，两根半 轴连接驱动车轮，这种结构在小型电动汽车上应用最普遍。所示的双电动机结构就是采用（个电动机通过固定速比的减速器分别驱动（个车 轮，每个电动机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子差速，因此，电动汽 车不必选用机械差速器。电动机也可

11、以装在车轮里面，称为轮毂电动机，可进一步缩短从电动机到驱动 车轮的传递路径，如图所示。为了将电动机转速降低到理想的 车轮转速，可采用固定减速比的行星齿轮变速器，它能提供大的减速比，而且输 入和输出轴可布置在同一条轴线上。表示了另一种使用轮毂电动机的电动汽车结构，这种结构采用低速外转子电动 机，彻底去掉了机械减速变速器，电动机的外转子直接安装在 车轮的轮缘上，车轮转速和电动汽车的车速控制完全取决于电动汽车的转速控 制。储能装置的结构形式 发布时间：2009-06-11 采用不同类型的储能装置，如不同的蓄电池、燃料电池、超大电容器和高速飞轮 等，构成不同的电动汽车结构，所示的是 6 种典型的结构。

12、如图所示的是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构，蓄电池可 以布置在车的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用 的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率，并且在车辆制动时能回收再生制动能量。同时具有高比能量和高比功率的蓄电池对电动汽车而言是最理想的动 力能源，比能量影响汽车的行驶里程，而比功率影响汽车的加速性和爬坡能力。为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在电 动汽车上同时采用-种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供 高比功率。显示的是这种蓄电池作混合动力能源的基本结构，这种结构不仅分离 了对比能量和比功率的要求，而且在汽

13、车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。除了蓄电池以外，还可以用燃料电池作储能装置，它是一个小型的发电装置。燃 料电池的工作原理是利用可逆的电解过程，即用氢气和氧气结合产生电和水。氢 气可以储存在一个车载的氢气罐里，而氧气可以直接从空气中获得。燃料电池能 提供高的比能量但不能回收再生制动能量，高效回收制动能量的蓄电池结合在一起使用。池作混合动力的结构框图。燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。的结构简图，燃料电池所需的氢气由重整器随车产生。当用蓄电池与电容器作混合动力时，所选的蓄电池必须能提供高比能量，因为电 容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制

14、动能量的能力。由于用在电 动汽车上的电容器（通常称为超大容量电容器）相对而言电压较低，所以需要在 蓄电池和电容器之间加一个功率转换器。显示了蓄电池和电容器作混合动力的结 构框图。与超大容量电容器类似，飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回 收能力的储能器。用于电动汽车的飞轮与传统低速笨重的飞轮是不同的，轮质量轻，且在真空下高速运转，超高速飞轮与具有-种工作模式 电机）的电动机转子相结合，能够将电能和机械能进行双向转换。轮和蓄电池作混合动力的结构，所选用的蓄电池应能提供高比能量。无刷交流电动机结合使用，因为这种电动机的效率比直流电动机高，电池和飞轮之间加一个转换器。B蓄电池 C 电容器

15、 FC燃料电池 FW超高速飞轮 P功率转换器 R 重整 器 电池使用寿命短而更换成本高 发布时间：2009-06-11 电池使用寿命短而更换成本高：现在国内多数锂电池生产厂家提出免费质保期限 只有一年，2008 奥运会唯一指定锂电池供应商中信国安的锂电池，免费质保期 限也只有二年。如前所述，即使是一辆性能相当普通的电动车，电池成本也要 8 10 万 RMB 如果一年或二年后消费者要自费更换电池，其费用将是多么巨大！电动车空调问题 发布时间：2009-06-11 电动空调的耗电功率在 34kw,般开启空调，电动车的续驶里程至少要减少 三分之一，换言之，原来能行驶 90 公里的电动车，当使用空调时

16、最多只能行驶 60 公里。简介（美国恩达锂电动自行车）提供我们知道，电动自行车 electric bicycle（以 下简称电动车）是以蓄电池、锂电池等电能作为辅助能源，具有两个车轮，能实 现人力骑因此最好与一种能提供高比功率且能 如图所示的就是用燃料电池和蓄电 液态氢或金属氢化物的形式储存，还 是一个带小型重整器的电动汽车 这种飞（电动机和发 显示了这种飞 飞轮最好与 因而应在蓄 行、电动或电助动功能的特种自行车。电动自行车的型号以 TD（特种 自行车种类的电动自行车类）冠号。它虽然具有普通自行车的外表特征（甚至具 有摩托车的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行车的基础上，安装了电 机、

17、控制器、电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交 通工具。电动车电气部分各部件的主要作用 1、充电器 充电器是给电池补充电能的装置，一般分二阶段充电模式与三阶段模式两 种。二阶段充电模式：先恒压充电，充电电流随电池电压的上升逐渐减美国恩达 锂电动车小，等电池电量补充到一定程度以后，电池电压会上升到充电器的设定 值，此时转换问涓流充电。三阶段充电模式：充电开始时，先恒流充电，迅速给 电池补充能量；等电池电压上升后转为恒压充电，此时电池能量缓慢补充，电池 电压继续上升；达到充电器的充电终止电压值时，转为涓流充电，以保养电池和 供给电池的自放电电流。美国恩达锂电动车 2、电池 电池

18、是提供电动车能量的随车能源，目前电动车主要采用铅酸电池组合。另 外镍氢电池与锂离子电池也已在一些轻便折叠电动车上开始使用了。使用提示：控制器主控板为电动车主回路，具有较大工作电流，会发出较大 热量。因此，电动车不要停放在阳光下曝晒，也不要长时间淋雨，以免控制器出 故障。3、控制器 控制器是控制电机转速的部件，也是电动车电气系统的核心，具有欠压、限 流或过流保护功能。智能型控制器还具有多种骑行模式和整车电气部件自检功 能。控制器是电动车能量管理与各种控制信号处理的核心部件。4、转把、闸把、助力传感器 转把、闸把、助力传感器等是控制器的信号输入部件。转把信号是电动车刹 车速度信号。闸把信号是当电动

19、车刹车时，闸把内部电子电路输出给控制器的一 个电信号；控制器接收到这个信号后，就会切断对电机的供电，从而实现刹车断 电功能。助力传感器是当电动车处于助力状态是检测骑行脚蹬力回脚蹬速度信号 的装置。控制器根据电驱动功率，以达到人力与电力自动匹配，共同驱动电动车 旋转。5、电机 电机是将电池电能转换机械能，驱动电动车轮旋转的部件。在电动车上使用 的电机，其机械结构、转速范围与通电形式上有许多种。常见的有：有刷有齿轮 毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、高磁盘电 机、侧挂电机等。使用提示：充电时。保持充电器通风良好。如果在充电过程闻到异味或充电 器外壳温度过高，请立即停止充

20、电，检查，处理。6 灯具、仪表 灯具、仪表部分是提供照明并显示电动车状态的部件组合。仪表一般提供电 池电压显示、整车速度显示、骑行状态显示、灯具状态显示等。智能型仪表还能 显示整车各电气部件的故障情况。常见构造的电动自行车 多数电动自行车是采用轮毂式电机直接驱动前轮或后轮旋转的。这些轮毂式 电机根据输出速度的不同，分别与不同轮径的车轮配合，用以驱动整车行驶，速 度可达20km/h。虽然这些电动车的造型与电池的安装位置不尽相同，但是其驱 动与控制原理存在共性。这类电动自行车是目前电动车产品中的主流。特殊构造的电动自行车 少量电动车采用非轮毂式电机驱动。这些电动车采用侧挂式或者柱状电机、中置式电机

21、、摩擦轮胎电机。一般采用这种电机驱动的电动车，其整车重量会有 所降低，电机效率比轮毂式效率更低。在同样电池能量的情况下，使用这些电机 的整车一般会比轮毂式整车续行里程缩短 5%-10%选购常识 1、选品牌。注意选择知名度较高的品牌，质量及售后服务均有保障。2、挑车型。不同的车型，其安全性及使用性能差别较大。建议选购简易、轻便型。3、看外观。注意表面光洁、光泽度，注意焊接、油漆、电镀质量。4、找感觉。进行试骑行，感觉一下车辆的起动、加速、行驶是否平稳，车 辆的操纵是否舒适，检查刹车松紧度、车把灵活性、车轮活动性。美国恩达锂电动车 5、查手续。查生产许可证、使用说明书、合格证是否有 效、齐全，核对

22、随车配附件是否齐全。特别注意是否为当地核准上牌的车型。6 看配置。相关重要部件，如电池、电机、充电器、控制器、轮胎、转刹 把等是否为品牌产品。电机最好选无刷的。电动车所需的日常维护保养（美国恩达锂电动自行车）正确的日常维护、保养 电动车，既能方便安全骑行，更能延长电动车的寿命。1）电动车在使用前应注意检查车况是否良好，如轮胎气压是否充足，前后 刹车是否灵敏，整车有无异响，螺丝是否松动，电池是否充足电。2）在车辆刚启动时，应缓慢加速，避免瞬间急加速损伤元器件。为了延长 电池、电机的寿命，在车辆启动、爬坡时应用脚踏助力。3）在保证安全的前提下，行驶中应尽量减少频繁刹车、启动，以节省电能。行驶中刹车时应松开调速把，以免损害电机及其它机件。下车推行时，应关闭电 源，以防推行时无意转动调速把，车子突然启动发生意外。5）充电器内含高压线路，不要擅自拆卸。充电时，充电器上不要覆盖任何 物品，应放置于通风处，同时注意防止液体和金属颗粒进入充电器内部，防止跌 落与撞击，以免造成损伤。