电动汽车电驱动系统概念与组成

2015-01-29 10:46:44   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

从功能的角度看,电动汽车的电动机驱动系统可分为电气和机械两大系统。 电气系统由电动机、功率转换器和电了控制器等三个子系统组成。

电驱动系统性能要求 

电驱动系统作为电动汽车最主要、最核心、最复杂的部件。一般驱动系统具有以下要求:
1) 瞬时功率大,短时过载能力强,以满足爬坡及加速的需要;
2) 调速范围宽广;
3) 在运行的全部速度范围和负载范围内,具有较高的效率,也就是在电机所有工作范围内综合效率高,以尽量提高电动汽车一次续驶里程;
4) 可靠性高,使用方便简单,价格低廉;
5) 功率密度高,体积小,质量轻;
6)快速的转矩响应特性,在各种车速范围内能快速而柔和地控制驱动和制动转矩,在多电机系统中,要求电机可控性高、稳态精度和动态特性好;
7)安全,稳定,防一定冲击,寿命长。 

电驱动系统结构形式 

采用不同的电驱动系统形式总体上可分为两种:集中驱动和车轮独立驱动。总体可构成不以下6种形式,如图所示,上三图为集中驱动形式,下三图为车轮独立驱动形式。 上左图是典型的,类似内燃机机车,它有电动机、离合器、齿轮箱和差速器组成,构成整个动力传动链;
上中图由电动机、固定速比的减速器和差速器组成,不能档位变速和卸载,不适合使用该传动形式;
上右图把电动机、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;
下左图为两个电机分别驱动,典型的双轮驱动,差速实现电动车的转弯;
下中图轮毂电动车轮+固定速比的减速器,动力传递链进一步缩短,提高了效率,同时结构可以变得简单;
下右图为只有轮廓电动车轮,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。

C-离合器  D-差速器  FG-固定速比减速器  GB-变速器  M-电动机


集中驱动很好地继承了传统内燃机车的动力传动链,技术成熟,而且开发起来比较容易,但系统传动复杂,传递效率低,且靠传统的差速器进行力矩的分配,操控起来不平稳。 

而车轮独立驱动结构简化,传动效率高,每个电机可以单独控制,能实现车轮驱动力的单独调节和施加横摆力矩控制,容易实现车辆底盘系统的电子化、主动化,极大地改善车辆的驱动性能和行驶性能。对车轮采用独立控制的制动能量回收系统,与单电机驱动相比,可以提高车辆能量利用效率。 

电驱动系统组成

从功能的角度看,电动汽车的电动机驱动系统可分为电气和机械两大系统。 

电气系统由电动机、功率转换器和电了控制器等三个子系统组成。机械系统主要包括机械传动装置(可选)和车轮。电气和机械系统的边界形成电动机的气隙,用来完成电动机能量从电能到机械能的转换。电子控制器分为三个功能单元:传感器、中间连接电路与处理器。传感器把测得的数据,如电流、电压、温度、速度、转矩以及电磁通等,转变为电信号,通过连接电路把这此电信号调整到合适的值后,然后输人到处理器的输出信号通常经过中间电路放大,驱动功率转换器的半导体元件。在驱动和能量再生过程中,能量源与电动机之问的能量流动是通过功率转换器进行调节的。电动机与车轮通过机械传动装置连在一起,该传动装置是可选的,因为电动机也可以直接装在车轮上,用电动轮毂车轮直接驱动。

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