電動汽車電驅動系統(tǒng)概論及組成

1、精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載電動汽車電驅動系統(tǒng)概論及組成電動車電驅動系統(tǒng)概論及 組成 龔小茂西安交通大學機碩1005班3111003040 摘要 分析了電動汽車在我國的市場前景，簡 述了電動汽車的組成，詳細介紹了電動 汽車最重要子系統(tǒng)電驅動系統(tǒng)性能要 求、結構形式、組成部件及研究現狀。關 鍵詞：電動汽車電驅動系統(tǒng)市場分析 組成成分Generality andComponents of Electric Driven System in Electric vehicleGong XiaomaoXi ' an Jiaotong University,Cla

2、ss 1005,3111003040AbstractThis paper analyses market prospect of electric vehicle in our the same time,it briefly introduces composing components of electric the end,the performance requirements,structure type .composition parts and research status of the most精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載1精選公文范文，管

3、理類，工作總結類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載important child-system,electric drivesystem,of electric vehicle are introduced indetail.Keywords:electricvehicle,electric drive system,market analysis,composing compoent 1 前言汽車是現代社會的重要交通工具，為人 們提供了便捷、舒適的出行服務，然而 傳統(tǒng)燃油車輛在使用過程中產生了大量 的有害廢氣，并加劇了對不可再生石油資源的依賴。在能源方面，目前世界汽 的速度遞增，預計到2020年

4、全球汽車保 有量將達到12億輛，主要增幅來自發(fā)展 中國家。美、中、日近年來汽車需求量 變化如圖1所示?？梢园l(fā)達國家的需求 量再減少，發(fā)展中國家需求量增長比較 明顯。我國汽車產銷保持快速增長，2009 年汽車產銷1300萬輛。過去10年我國 汽車保有量也迅速增長，年均增長14%, 其具體情況圖 2 所示。車保有量約億輛，并以每年3000萬輛17471,7141,6971,7301,7441,7051,6461349汽車保有量（萬輛）,0 .1 .9 .0 .9I75精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 2 美 國 日 本 增 長 率(%) .1 .7%?35915795

5、83585585700574535902316023832694160913191453180220532382001333200244620035092004577501中國19982000200120022003200420052006200719992008200520062007200隨1美、中、日近年來汽車需求量變化 圖2 過去10我國汽車保有量作為能源消費大國，我國形勢更為嚴峻，2009年中國原油消費總量約為億噸，其 中凈進口原油億噸，占原油消費總量 的,能源大量進口危及到國民經濟正 常運行和國家能源安全。中國汽車保有 量剛剛達到5000萬輛，人均汽車擁有量 僅為世界平均水平的1/

6、3,但其年耗油量 卻已接近全國成品油總量的60%。按目 前的增長速度和油耗水平，汽車保有量1到2020年會超過億輛，年耗油將突破億噸。巨大的市場需求與嚴峻 的能源環(huán)境約束之間的矛盾異常尖銳。發(fā)展節(jié)能環(huán)保汽車，實現能源轉型與產精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 3 業(yè)振興勢在必行。汽車能源從傳統(tǒng)的汽油、柴油，到用天然氣、液化石油 氣、甲醇、乙醇、二甲醛、生物柴油等 替代的燃料汽車，到現在研究比較熱的 新能源汽車，比如混合動力、純電動、 燃料電池、氫動力等。而在這些新能源 汽車當中，混合及純電動已有產品推向 市場，如日本汽車豐田公司 1997年12 月宣布將復合動力電動

7、轎車 P rius投入 小批量商業(yè)化生產1。我國奇瑞汽車有 限公司首臺自主研發(fā)的純電池電動汽車S18于2008年下限，該車搭載一部336V、 40kW電動機驅動系統(tǒng)，40Ah磷酸鐵鋰 電池，最高時速為 120km/h,連續(xù)行駛 里程可達150km2。西安交通大學曹秉 剛團隊研制的速達牌純電動汽車在三門峽試制成功，20輛速達牌純電動汽車 鋰電池純電動汽車續(xù)駛里程達到2010 年月31日下線并正式掛牌運行260km, 0-100km/h的加速時間僅為 9 秒左右，最高時速為 150km/h,而使用 的電機僅有15kW,使用的電池僅有精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 4

8、 252kg。如處于國外領先水平的日產凌風續(xù)駛里程為160km ,最高時速為140km/h,所使用的電機為0kWo鉛酸電池純電動汽車續(xù)駛里程達到 150km, 0-100km/h的加速時間僅為11秒左右, 最高時速為120km/h,使用的電機僅為10kWo目前國內外的高性能的鉛酸電池 純電動汽車續(xù)駛里程都在100 km之內， 而且最高車速很難達到100km/h以上3,天津一汽、東風汽車、比亞迪等國 內企業(yè)也早已開展了電動汽車的研制 2, 4。電動汽車清潔無污染、能量效率高、低噪聲的優(yōu)點，國內外電動 汽車已成為汽車發(fā)展的主流方向，這為世 界，尤其是為我國發(fā)展低碳經濟，建設 資源節(jié)約型社會提供了一

9、條有力道路。 因此，國家對電動汽車的發(fā)展提供了大 力支持，十五”國家高新技術研究發(fā)展 計劃將電動汽車以重大專項列入5-6;國家發(fā)展改革委員會 2004年6月1日出 臺了汽車產業(yè)發(fā)展政策，重點發(fā)展混 合動力汽車技術和轎車柴油發(fā)動機技術精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 5 7;節(jié)能中長期專項規(guī)劃中指出,實施清潔汽車行動計劃，發(fā)展混合動力 汽車，在城市公交客車、出租車等推廣 燃氣汽車8; 2007年6月公布的中國應對氣候變化國家方案鼓勵混合動力汽車、純電動汽車的生產和消費。 2010 年，科技部已制定 十二五”專項規(guī)劃的 草案，萬鋼提出，十二五”期間，電動汽車發(fā)展的總體

10、目標是全面掌握電動汽 車的核心技術，形成有較強競爭力的電 動汽車以及關鍵零部件工業(yè)體系，建立 有利于電動汽車發(fā)展的環(huán)境，等等。2電動汽車的組成電動汽車系統(tǒng)可分為三個子系統(tǒng)，即電驅動子系統(tǒng)、主 能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。其中， 電驅動子系統(tǒng)又電控單元、功率轉換器、 電動機、機械傳動裝置和驅動車輪組成； 主能源子系統(tǒng)主電源、電源管理系統(tǒng)和 充電系統(tǒng)構成；輔助控制子系統(tǒng)具有動力 轉向、溫度控制和輔助動力供給等功能9。典型電動汽車的基本結構如圖3所示。 2圖3典型電動精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 6 =精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載=

11、汽車基本結構從圖中可以分析出，從制動踏板和加速踏板輸人的信號，電 子控制器發(fā)出相應的控制指令來控制功 率轉換器的功率裝置的通斷；功率轉換 器的功能是調節(jié)電動機和電源之間的功 率流；能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控 制再生制動及其能量的回收，能量管理 系統(tǒng)和充電器一同控制充電并監(jiān)測電源 的使用情況；輔助動力供給系統(tǒng)供給電 動汽車輔助系統(tǒng)不同等級的電壓井提供 必要的動力，它主要給動力轉向、空調、 制動及其它輔助裝置提供動力。3電驅動系統(tǒng)電驅動系統(tǒng)性能要求電驅動系統(tǒng)作為電動汽車最主要、最核 心、最復雜的部件。一般驅動系統(tǒng)具有 以下要求10: 1）瞬時功率大，短時過 載能力強，以滿足爬坡及加速的需要；2）

12、調速范圍寬廣；3）在運行的全部速度范圍和負載范圍內，具有較高的效 率，也就是在電機所有工作范圍內綜合 效率高，以盡量提高電動汽車一次續(xù)駛 里程；4）可靠性高，使用方便簡單，價格低廉；5）功率密度高，體積小，質量 輕；6）快速的轉矩響應特性，在各種車速范圍內能快速而柔和地控制驅 動和制動轉矩，在多電機系統(tǒng)中，要求 電機可控性高、穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)特性好； 7）安全，穩(wěn)定，防一定沖擊，壽命長。 電驅動系統(tǒng)結構形式采用不同的電驅動系統(tǒng)形式總體上可分為兩種：集 中驅動和車輪獨立驅動11。總體可構成 不以下6種形式，如圖4所示，上三圖為 集中驅動形式，下三圖為車輪獨立驅動 形式。上左圖是典型的，類似內燃機機

13、 車，它有電動機、離合器、齒輪箱和差 速器組成，構成整個動力傳動鏈； 上中圖電動機、固定速比的減速器和差 速器組成，不能檔位變速和卸載，不適 合使用該傳動形式；上右圖把電動機、固定速比減速器和差速器集成為一 個整體，兩根半軸連接驅動車輪，這3種結構在小型電動汽車上應用最普遍；下左圖為兩個電機分別驅動，典型的雙輪驅動，差速實現電動車的轉彎；下中圖輪轂電動車輪+固定速比的減速器，動力傳遞鏈進一步 縮短，提高了效率，同時結構可以變得 簡單；下右圖為只有輪廓電動車輪，車輪轉速和電動汽車的車速控制完 全取決于電動汽車的轉速控制。圖4電驅動結構形式C-離合器D-差速器 FG-固定速比減速器 GB-變速 器

14、M-電動機集中驅動很好地繼承了傳統(tǒng)內燃機車的動力傳動鏈，技術成 熟，而且開發(fā)起來比較容易，但系統(tǒng)傳 動復雜，傳遞效率低，且靠傳統(tǒng)的差速 器進行力矩的分配，操控起來不平穩(wěn)。 而車輪獨立驅動結構簡化，傳動效率高， 每個電機可以單獨控制，能實現車輪驅 動力的單獨調節(jié)和施加橫擺力矩控制， 容易實現車輛底盤系統(tǒng)的電子化、主動 化，極大地改善車輛的驅動性能和行駛 性能12。對車輪采用獨立控制的制動能 量回收系統(tǒng)，與單電機驅動相比，可以 提高車輛能量利用效率。電驅動系統(tǒng)組 成組成從功能的角度看，電動汽精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載9 =精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計

15、劃類文檔，歡迎閱讀下載=車的電動機驅動系統(tǒng)可分為電氣和機械 兩大系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)電動機、功率轉換器和電了控制器等三個子系統(tǒng)組 成。機械系統(tǒng)主要包括機械傳動裝置（可 選）和車輪。電氣和機械系統(tǒng)的邊界形成 電動機的氣隙，用來完成電動機能量從 電能到機械能的轉換。電子控制器分為 三個功能單元：傳感器、中間連接電路與 處理器。傳感器把測得的數據，如電流、 電壓、溫度、速度、轉矩以及電磁通等， 轉變?yōu)殡娦盘?，通過連接電路把這此電 信號調整到合適的值后，然后輸人到處 理器的輸出信號通常經過中間電路放 大，驅動功率轉換器的半導體元件。在 驅動和能量再生過程中，能量源與電動 機之問的能量流動是通過功率轉換器進

16、行調節(jié)的。電動機與車輪通過機械傳動 裝置連在一起，該傳動裝置是可選的， 因為電動機也可以直接裝在車輪上，用 電動輪轂車輪直接驅動。其具體的結構 框圖如圖 5所示。4圖5電驅動系統(tǒng)結構框圖 電驅動系統(tǒng)驅動電機電動汽車的驅動電動機通常要求能夠頻繁地啟動/停車、加 速/減速，低速或爬坡時要求高轉矩，高 速行駛時要求低轉矩，并要求變速范圍 大，而工業(yè)驅動電動機通常優(yōu)化在額定 的工作點。因此，電動汽車驅動電動機 比較特殊。電機的性能很大程度上決定 電動汽車的整體性能，所以，開發(fā)使用 性能優(yōu)良的驅動電機能很大程度上提升 電動汽車的性能。其性能要求有以下幾 點：1）電動汽車驅動電動機需要有 4-5 倍的過載

17、以滿足短時加速行駛與最大爬 坡度的要求；而工業(yè)驅動電動機只要求有 2倍的過載；2）電動汽車驅動電動機的 最高轉速要求達到在公路上巡航時基4-5倍;而工業(yè)驅動電動機只要求達到恒 功率時基速的2倍； 3）電動汽車 用電動機調速范圍應該寬廣，包括恒轉 矩區(qū)和恒功率區(qū)。要求在低速運行時可 以輸出大恒定轉矩，來適應快速起動、 加速、負荷爬坡等要求，高速時能夠輸 出恒定功率，能有較大的調速范圍，以精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載11精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載適應平坦的路面、超車等高速行駛要求13。目前正在應用或開發(fā)的電動車電動機主要有直流電

18、動機、感應電動 機、永磁無刷電動機、開關磁阻電動機四種。如表1所示，驅動電機在部分電 動汽車產品中的應用14。 序號12 3 4 5 6 7產品名稱 Panda精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載15SAXO E1 Impact EV-1 Th!nk EV PLUS Prius表1驅動電機在部分電動汽車產 品中的應用 廠商 電動機類型 最大輸 蓄電池 最高車速持續(xù)里程出功率FiatCitroen BMW GM GM Ford HondaToyota串激直流他勵直流永磁直流 三不目感應永磁同步三相感應永磁同步 永磁同步 5 (km/h)鉛酸/NiCdNiCd NaNiC

19、l2 鉛酸 NiMH NiCd NiMH(km)20 45 45NiMH 113 90 130 120 129 90 12；0/104 80 140 190 130 85 190 102 27 49 309 10 11 RA V4 Altra EV Hypermini Toyota Nissan Nissan 永磁同 精選公文范文，管理類，工作總結類，工作計劃類文檔，感謝閱讀下載 12 步永磁同步永磁同步50 62 24 NiMH Li-ion Li-ion 125 120 100 200 190 115 1） 直流電動機：直流電機分為繞線磁極式 和永磁式直流電動機，于控制方法簡單， 控制技術成熟，直流電動機驅動系統(tǒng)被 廣泛用于電動汽車的各種電氣傳動裝置 之中15。2）感應電動機：感應電動機包括繞線轉子型和鼠籠型，繞線轉 子感應電動機成本高、結構復雜、故障 率高,而鼠籠型結構簡單、使用方便、運 行可靠、效率較高、制造容易、成本低 廉。感應電動機無換向器，成本低和堅 固耐用等等優(yōu)點在電動汽車驅動電機中 也得到了廣泛的應用16。3）永磁無刷電動機：永磁無刷電動機系統(tǒng)可以 分為兩類，一類是方波驅動的無刷直流 電動機系統(tǒng)（BDCM）,另一類是永磁同步 電