第二章電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與工作原理演示文稿

第二章電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與工作原理演示文稿當(dāng)前第1頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)優(yōu)選第二章電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與工作原理當(dāng)前第2頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第一節(jié)純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)組成

｛1｝

電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：（1）電控單元（2）功率轉(zhuǎn)換器

（3）電動(dòng)機(jī)（4）

機(jī)械傳動(dòng)裝置（5）

驅(qū)動(dòng)車輪

｛2｝

主能源系統(tǒng)：（1）主電源

（2）能源管理系統(tǒng)（3）

充電系統(tǒng)

｛3｝

輔助控制系統(tǒng)：（1）動(dòng)力轉(zhuǎn)向（2）溫度控制（3）輔助動(dòng)力供給

當(dāng)前第3頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-6直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié)純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)組成當(dāng)前第4頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-7直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理示意圖第一節(jié)純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)組成當(dāng)前第5頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-8交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié)純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)組成當(dāng)前第6頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-9交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理示意圖第一節(jié)純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)組成當(dāng)前第7頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第二節(jié)電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：是能量存儲(chǔ)系統(tǒng)與車輪之間的紐帶，其作用是將能量存儲(chǔ)系統(tǒng)輸出的能量(化學(xué)能、電能)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，推動(dòng)車輛克服各種滾動(dòng)阻力、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動(dòng)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能回饋給能量儲(chǔ)存系統(tǒng)。

現(xiàn)代電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車不同，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以省去復(fù)雜笨重的機(jī)械齒輪變速機(jī)構(gòu)就能提供滿足車輛行駛速度范圍和負(fù)載變化大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性。高效率、高性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)前第8頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)總的來說，電動(dòng)汽車對(duì)其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求如下:(1)成本。要求電動(dòng)汽車整個(gè)系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)具有同樣的價(jià)格水平。(2)性能。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，恒功率范圍寬、瞬時(shí)功率大，過載能力強(qiáng)，加速性能好。(3)調(diào)速范圍寬廣。包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。

(4)

最優(yōu)的能量利用率。在最輕重量條件下，具有電氣和機(jī)械效率的最優(yōu)，此外還要充分利用再生制動(dòng)的能量。(5)安全、可靠性高，滿足車輛的各種工況(如高低溫壞天氣和劇烈振動(dòng)等)。(6)重量輕、尺寸小，便于安裝于各種不同的車輛上。第二節(jié)電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成當(dāng)前第9頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)從功能的角度看，電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電氣和機(jī)械兩大系統(tǒng)。

電氣系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電子控制器等三個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)械傳動(dòng)裝置(可選)和車輪。第二節(jié)電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成當(dāng)前第10頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

當(dāng)前第11頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)電動(dòng)機(jī)控制器當(dāng)前第12頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)交流電機(jī)控制器控制電路主電路當(dāng)前第13頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)控制器中的CPU主控制板當(dāng)前第14頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)采用不同的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形式總體上可分為兩種：集中驅(qū)動(dòng)和車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。集中驅(qū)動(dòng)利用一個(gè)動(dòng)力源通過變速器和減速器（或只通過減速器）降速增扭，最后經(jīng)差速器將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大致平均地分配給左右驅(qū)動(dòng)半軸，可以采用前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)的形式[3]，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第15頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)是只利用多個(gè)動(dòng)力源分別驅(qū)動(dòng)單個(gè)車輪，可以分為兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第16頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)

集中驅(qū)動(dòng)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)成本較低較高體積笨重分散重量集中分散效率較低較高差速方式機(jī)械式電子式表1集中驅(qū)動(dòng)和車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)的比較當(dāng)前第17頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-10純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)

布置的常規(guī)形式總體可構(gòu)成不以下6種形式上三圖為集中驅(qū)動(dòng)形式，下三圖為車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)形式。第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第18頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-11常規(guī)純電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖

1—電機(jī)2—螺栓3—套筒4—飛輪殼5—飛輪6—軸承7—壓盤

8—離合器殼9—螺栓10—軸承11—輸入軸12—分離叉13—分離套筒

14—離合器蓋15—分離杠桿16—從動(dòng)盤當(dāng)前第19頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-12固定速比減速器

傳動(dòng)系統(tǒng)(無離合器)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第20頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-13固定速比減速器傳動(dòng)系統(tǒng)

(無離合器)應(yīng)用實(shí)例第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第21頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-14第三種傳動(dòng)形式第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第22頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-15第三種傳動(dòng)形式應(yīng)用實(shí)例第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第23頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖2-16雙電機(jī)-固定速比變速器

一體化傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第24頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-17雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下的底盤結(jié)構(gòu)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第25頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖2-18雙電機(jī)-固定速比變速器

一體化輪邊驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第26頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-22兩種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式內(nèi)部示意圖

a)內(nèi)轉(zhuǎn)子型b)外轉(zhuǎn)子型當(dāng)前第27頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖2-20輪轂電機(jī)實(shí)物圖當(dāng)前第28頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)第三節(jié)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖2-19雙輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第29頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-21輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)圖當(dāng)前第30頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)輪轂電機(jī)的大型化較難，但是總功率依靠四臺(tái)電機(jī)分擔(dān)，可使每臺(tái)電機(jī)的容量變得小一些。圖2-23四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第31頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)1)車輪可以實(shí)現(xiàn)±180°的旋轉(zhuǎn)、橫向行駛、任意旋轉(zhuǎn)行駛。2)由于可以進(jìn)行各車輪任意轉(zhuǎn)矩控制，所以使得防滑控制、制動(dòng)控制等多種性能得以發(fā)揮圖2-24橫向行駛和旋轉(zhuǎn)行駛示意圖(YONDENPIVOT車型)當(dāng)前第32頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)圖2-25低車地板軸

a)傳統(tǒng)有差速器的結(jié)構(gòu)b)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式當(dāng)前第33頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)現(xiàn)代電動(dòng)汽車常用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有四種：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)永磁無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第34頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用有刷直流電機(jī)，電機(jī)控制器一般采用斬波器控制方式。它具有成本低、易于平滑調(diào)速、控制器簡單、控制相對(duì)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但由于需要電刷和換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)有火花和機(jī)械磨損，所以電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速不宜太高。是對(duì)無線電信號(hào)的干擾，這對(duì)高度智能化的未來電動(dòng)汽車是致命的弱點(diǎn)。鑒于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制器部分優(yōu)勢(shì)突出，使得直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在當(dāng)前燃料電池電動(dòng)汽車領(lǐng)域仍占有一席之地。A、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

當(dāng)前第35頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，效率比直流電機(jī)高。與永磁無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)相比，成本最為低廉，但控制較為復(fù)雜。總的說來，異步電機(jī)系統(tǒng)的綜合性價(jià)比具有一定的優(yōu)勢(shì)，尤其是異步電機(jī)的高可靠性、免維護(hù)、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，使其成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的首選方案。B、異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

當(dāng)前第36頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)永磁無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比之下，效率高是其最大特點(diǎn)，質(zhì)量輕，體積小，也無需維護(hù)。與異步電動(dòng)機(jī)相比，永磁無刷電機(jī)成本較高，可靠性和使用壽命也較差，同時(shí)永磁體還存在失磁的可能。另外，制造工藝也比異步電機(jī)復(fù)雜。在控制上，由于永磁體的存在，弱磁控制有一定的難度。因此限制了這種電機(jī)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車的大量使用。C、永磁無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前第37頁\共有39頁\編于星期六\16點(diǎn)該電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有繞組做成凸極，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，快速響應(yīng)好，效率