淺析電動車的工作原理

摘 要 伴隨著汽車工業的高速發展，汽車帶來的環境污染，能源短缺，資源枯竭和安全等方面的問題越來越突出。為了經濟的可持續發展，保護人類的居住的環境和緩解能源供給。電動汽車應運而生，電動汽車具有良好的環保性能和有多種能源為動力的顯著特點，既可以保護環境，又可以緩解能源的短缺并能調整能源的結構，保障能源的安全。本文主要簡紹了電動汽車的工作原理。

關鍵詞 能源 電動汽車 安全

電動汽車的組成部分主要包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統和完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置則基本與內燃機汽車相同。

一、電源

電源為電動汽車驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前，電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但由于鉛酸蓄電池比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，隨著電動汽車技術的發展將逐漸被其他蓄電池所取代。目前正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池和飛輪電池等，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景。

二、驅動電動機

驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛采用直流串激電動機，這種電機具有“軟”的機械特性，與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護保養工作量大，隨著電機技術和電機控制技術的發展，勢必逐漸被直流無刷電動機、開關磁阻電動機和交流異步電動機所取代。

三、電動機調速控制裝置

電動機調速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設置的，其作用是控制電動機的電壓或電流，完成電動機的驅動轉矩和旋轉方向的控制。

在早期的電動汽車上，直流電動機的調速采用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數來實現。因其調速是有級的，且會產生附加的能量消耗或使用電動機的結構復雜，現在已很少采用。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調速，通過均勻地改變電動機的端電壓，控制電動機的電流，來實現電動機的無級調速。在電子電力技術的不斷發展中，它也逐漸被其他電力晶體管斬波調速裝置所取代。從技術的發展來看，伴隨著新型驅動電機的應用，電動汽車的調速控制轉變為直流逆變技術的應用，將成為必然的趨勢。

在驅動電動機的旋向變換控制中，直流電動機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現電動機的旋向變換，這使得電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電動機驅動時，電動機轉向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電動機及其變頻調速控制技術，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單。

四、傳動裝置

電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸，當采用電動輪驅動時，傳動裝置的多數部件常?？梢院雎浴Ｒ驗殡妱訖C可以帶負載啟動，所以電動汽車上無需傳統內燃機汽車的離合器。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換，所以電動汽車無需內燃機汽車變速器中的倒檔。當采用電動機無級調速控制時，電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。在采用電動輪驅動時，電動汽車也可以省略傳統內燃機汽車傳動系統的差速器。

五、行駛裝置

行駛裝置的作用是將電動機的驅動力矩通過車輪變成對地面的作用力，驅動車輪行走。它同其他汽車的構成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。

六、轉向裝置

專項裝置是為實現汽車的轉彎而設置的，由轉向機、方向盤、轉向機構和轉向輪等組成。作用在方向盤上的控制力，通過轉向機和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度，實現汽車的轉向。多數電動汽車為前輪轉向，工業中用的電動叉車常常采用后輪轉向。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓助力轉向等類型。

七、制動裝置

電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣，是為汽車減速或停車而設置的，通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上，一般還有電磁制動裝置，它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行，使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。

八、工作裝置

工作裝置是工業用電動汽車為完成作業要求而專門設置的，如電動叉車的起升裝置、門架和貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅動的液壓系統完成。

九、電機及控制系統

純電動汽車以電動機代替燃油機，由電機驅動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱，電機結構簡單、技術成熟、運行可靠。

電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行駛中的主要執行結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控）之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車三大類都要用電動機來驅動車輪行駛，選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。

（作者單位：鄭州大學機械工程學院）