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1.2.3 纯电动汽车基本结构

传统内燃机汽车由四大部分组成,分别是发动机、底盘、电器和车身。电动汽车的组成与传统内燃机汽车相比,在电器和车身方面的变化不大,但在底盘的传动系统和驱动方面有很大变化。电动汽车在驱动和传动方面的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统,以及用于完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是电动汽车区别于内燃机汽车的最大不同之处。电力驱动及控制系统由动力蓄电池、驱动电机和驱动电机调速控制装置(以下统称电机控制器)等组成。

1)动力蓄电池

动力蓄电池(图1-14)的作用是为电动汽车的驱动电机提供电能。目前,电动汽车上应用最多的动力蓄电池是锂离子蓄电池和磷酸铁锂蓄电池。

图1-14 动力蓄电池

2)驱动电机

驱动电机(图1-15)的作用是将动力蓄电池的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前,电动汽车上广泛采用的是交流同步电机,部分车型采用交流异步电机等。

图1-15 驱动电机

3)电机控制器

电机控制器(图1-16)是为实现电动汽车的变速和方向变换等而设置的,其作用是通过控制驱动电机的电压或电流来实现对驱动电机驱动转矩和旋转方向的控制。它采用变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便。

图1-16 电机控制器

4)传动装置

电动汽车传动装置的作用是将驱动电机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。当采用驱动电机驱动汽车时,传动装置的多数部件通常可以省略。例如,因为驱动电机可以带负载起动,所以电动汽车无须安装传统内燃机汽车中的离合器;因为驱动电机的旋转方向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无须设置传统内燃机汽车变速器中的倒挡。当采用驱动电机无级调速控制时,电动汽车可以省略传统内燃机汽车中的变速器。当采用车轮直驱时,电动汽车还可以省略传统内燃机汽车传动系统中的差速器。目前,大多数电动汽车的传动系统采用固定减速比的减速传动装置配合驱动电机驱动车辆,如图1-17所示。插电式混合动力汽车一般采用内燃机汽车中的变速器与驱动电机配合使用。

图1-17 纯电动汽车的减速传动装置

5)行驶装置

行驶装置的作用是将驱动电机的驱动转矩通过车轮变成对地面的作用力,驱动车轮转动。它与内燃机汽车的行驶装置相同,也是由车轮和悬架等组成的。

6)转向装置

转向装置是为实现汽车的转弯而设置的,它由转向盘、转向器、转向机构、转向助力装置和转向轮等组成。作用于转向盘上的转向力,通过转向轴和转向器使转向机构带动转向轮偏转一定的角度,实现汽车转向。转向助力装置可以使转向操纵更加轻便、安全。电动汽车采用电动助力转向方式,控制单元根据转矩传感器、车速传感器的信号控制电动机的旋转方向和助力电流的大小,电动机的转矩通过减速机构作用于齿轮齿条转向器的小齿轮上,实现助力转向,如图1-18所示。

图1-18 电动助力转向

7)制动装置

电动汽车的制动装置同内燃机汽车一样,也是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及操纵装置组成。电动汽车上一般还装有电磁制动装置,它可以利用驱动电机的控制电路实现驱动电机的发电运行,使减速制动时的能量转换为对动力蓄电池充电的能量,从而实现制动能量再生利用。因为电动汽车没有发动机,即没有真空源,所以电动汽车通常采用电动真空泵(图1-19)产生真空度,以实现制动时的真空助力。

图1-19 电动真空泵

8)空调

不同于传统内燃机汽车,电动汽车空调的驱动能量来源于动力蓄电池。由于作为驱动能量来源的动力蓄电池能量有限,空调系统的能耗对电动汽车的续驶里程有较大影响。因而与传统内燃机汽车相比,对电动汽车空调系统的节能高效提出了更高要求。目前,电动汽车空调多采用电动压缩机,如图1-20所示。

图1-20 电动压缩机