電動汽車系統構成及原理

辛慧娟

（陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000）

1 電動汽車的系統構成

隨著高性能永磁材料的問世以及電力電子工業的飛速發展，新型電機——永磁無刷直流電機產生了，它為電動汽車的發展提供了條件。電動汽車系統如圖1所示，主要包括主能源子系統、電力驅動子系統和輔助控制子系統。主能源子系統由充電系統、能量管理系統和主電源構成；電力驅動子系統包括電動機、功率轉換器、機械傳動裝置、驅動車輪和電子控制器；輔助控制子系統包括輔助動力的供給控制、汽車的溫度控制和動力轉向等。電動汽車蓄電池的電能轉化為車輪的動能靠的是電機驅動系統，進而可驅動電動汽車運行。

圖1 電動汽車基本構成

系統輸入信號是由加速踏板與制動踏板來提供，電子控制器控制著功率轉換器裝置的導通與斷開，電源與電動機之間的功率流主要靠功率轉換器來調節。當汽車處于制動狀態時，電源所吸收再生制動所產生的動能，功率流隨即變向。電控系統和能量管理系統共同對能量的回收和再生制動進行控制，充電系統結合能量管理系統對電源進行監測和充電。輔助系統所需必要的動力輔助和不同等級電壓均由動力源來提供。此外，通過轉向盤的角位置檢測，動力轉向系統為汽車提供靈活的轉向，這也是電動汽車輸入信號的另外一個重要來源。

2 電動汽車的電源

電動汽車可分為純電動汽車、燃料電池電動汽車和混合動力電動汽車等。電源是純電動汽車電動機所需電能的提供者。電動機把電源的電能轉化成機械能。現在，鉛酸蓄電池是電動汽車上應用最為廣泛的電源，但其充電速度較慢、使用壽命較短、節能環保差。隨著電動汽車技術的飛速發展，其他蓄電池漸漸地取代著鉛酸蓄電池。目前發展的新電源有鈉硫電池、鋰電池、鎳鎘電池、飛輪電池、燃料電池等，正是這些新電源的投入應用，為電動汽車的快速發展開辟了廣闊前景。

3 驅動與調速裝置功能

（1）驅動電動機。驅動電機通過傳動裝置驅動車輪與工作裝置，實現電能向機械能的轉化。驅動電機是電動汽車的心臟，電動汽車的最大行駛里程由其能量轉化效率決定，也決定了電動汽車的驅動性能。目前在電動汽車上廣泛使用的是一種機械特性“軟”而又與汽車行駛特性相符的直流串激電動機。伴隨著電機技術與電機控制技術的發展，直流電動機由于比功率較低、有換向火花、維護保養麻煩、效率較小等缺點，必將逐漸被交流異步電動機、BCDM和SRM所取代。

（2）傳動裝置。把電動機的驅動轉矩送給汽車的驅動軸的裝置是電動汽車傳動裝置。傳動裝置在采用電動輪作驅動時，大多數部件常可省略。電動汽車不需要傳統內燃機汽車上的離合器，這是因為電動機可攜帶負載啟動。電動汽車之所以也不需要普通內燃機汽車的倒檔，是因其變向靠電路控制實現。電動機在作無級調速時，變速器亦可省掉。差速器在電動汽車中也可被忽略。

（3）電動機調速控制裝置。為了給電動汽車提供變向和變速，電動機調速控制裝置就對電動機的電流與電壓實施控制，從而控制電動機的旋轉方向與驅動轉矩。直流電動機的調速是通過改變電動機磁場線圈的匝數亦或串接電阻來工作的。不論哪種類型，高效率、寬調速的控制系統是每一種電動汽車都不可或缺的重要組成部分。

4 操作及工作裝置結構與作用

（1）轉向裝置。轉向裝置是由轉向機、方向盤、轉向輪與轉向機構等構成，主要用來控制汽車的轉彎。汽車通過轉向機構與轉向機從方向盤上獲取作用力而實現轉向。應用在工業中的電動叉車多為后輪轉向，這一點有別于大多數電動汽車。能實現電動汽車的轉向裝置有：液壓轉向、機械轉向和液壓助力轉向等。

（2）制動裝置。與普通內燃機汽車一樣，電動汽車的制動裝置一般由制動器以及其操縱裝置構成，是用來控制汽車停車和減速的重要器件。在電動汽車上，常常還有利用驅動電動機的控制電路為電動機發電運行的電磁制動裝置，它是使減速制動時產生的能量對蓄電池進行充電，使得能量得到再生利用。

（3）行駛裝置。同其他汽車是一樣的，電動汽車的行駛裝置是由輪胎、懸架與車輪等構成。它就是通過車輪把電動機的驅動力矩轉換為對地面的作用力，從而驅動車輪行走。

（4）工作裝置。在工業用電動汽車中，工作裝置是為完成作業要求而專門設置的，比如電動叉車的貨叉、門架、起升裝置等。門架的傾斜與貨叉的起升一般由電動機驅動的液壓系統完成。