新能源汽車(chē)技術(shù)2-純電動(dòng)汽車(chē)基本原理
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1. 純電動(dòng)汽車(chē)定義
電動(dòng)汽車(chē)是以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),從車(chē)載電源獲得動(dòng)力,并且滿足道路交通安全法規(guī)的車(chē)輛。根據(jù)科技部《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》,電動(dòng)汽車(chē)按動(dòng)力電氣化水平分為兩類(lèi):一類(lèi)是全部或大部分工況下主要由電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的電動(dòng)汽車(chē)(稱(chēng)為“純電驅(qū)動(dòng)”電動(dòng)汽車(chē),例如純電動(dòng)汽車(chē)、插電式電動(dòng)汽車(chē)、增程式電動(dòng)汽車(chē)以及燃料電池電動(dòng)汽車(chē));另一類(lèi)是動(dòng)力電池容量較小,大部分工況下主要由內(nèi)燃機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的電動(dòng)汽車(chē)(稱(chēng)為常規(guī)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē))。
純電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)圖
與燃油汽車(chē)相比,電動(dòng)汽車(chē)具有以下幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)。
① 電動(dòng)汽車(chē)的能量主要是通過(guò)柔性的電線而不是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸傳遞的,因此,電動(dòng)汽車(chē)各部件的布置具有很大的靈活性。
② 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置不同,如獨(dú)立的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等,會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大;采用不同類(lèi)型的電動(dòng)機(jī),如直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),會(huì)影響到電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量、尺寸和形狀;不同類(lèi)型的儲(chǔ)能裝置,如動(dòng)力電池和燃料電池,也會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量、尺寸及形狀。
③ 不同的能源補(bǔ)充裝置具有不同的硬件和機(jī)構(gòu),例如,動(dòng)力電池可通過(guò)感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電,或者采用更換動(dòng)力電池的方式,將替換下來(lái)的動(dòng)力電池再進(jìn)行集中充電。
2. 純電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)型
純電動(dòng)汽車(chē)EV(Electrical Vehicle)也稱(chēng)為BEV(Battery Electrical Vehicle)。純電動(dòng)汽車(chē)可分為兩種類(lèi)型,即用單一動(dòng)力電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)和裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)。
(1)用單一動(dòng)力電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)
用單一動(dòng)力電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē),只裝置了動(dòng)力電池組,它的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖。
單一使用動(dòng)力電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)
(2)裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)
用單一動(dòng)力電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē),動(dòng)力電池的比能量和比功率較低,動(dòng)力電池組的質(zhì)量和體積較大。因此,在某些純電動(dòng)汽車(chē)上增加輔助動(dòng)力源,如超級(jí)電容器、發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能等,由此改善純電動(dòng)汽車(chē)的起動(dòng)性能和增加續(xù)駛里程。這種純電動(dòng)車(chē)也稱(chēng)為增程式電動(dòng)車(chē),輔助動(dòng)力源如增程發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與動(dòng)力傳遞,而是為動(dòng)力電池補(bǔ)充電能。
裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)
增程電動(dòng)車(chē)結(jié)構(gòu)圖
3. 純電動(dòng)汽車(chē)布置形式
純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)布置形式是指電源、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)裝置的具體布置形式。
(1)傳統(tǒng)布置形式
傳統(tǒng)式驅(qū)動(dòng)布置形式與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的布置方式相同,即將電動(dòng)機(jī)放在發(fā)動(dòng)機(jī)的位置動(dòng)力經(jīng)過(guò)離合器、變速器、減速器、差速器傳至半軸,帶動(dòng)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)。
特點(diǎn):汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)布置較近,可以在內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的基礎(chǔ)上改裝,傳動(dòng)裝置和技術(shù)成熟,控制電路較簡(jiǎn)單。
傳統(tǒng)布置形式
(2)電動(dòng)機(jī)—驅(qū)動(dòng)橋組合式
這種布置形式取消了離合器和變速器,但有差速減速機(jī)構(gòu),由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn),
優(yōu)點(diǎn):可以繼續(xù)沿用當(dāng)前汽車(chē)中的傳動(dòng)裝置,只需要一組電動(dòng)機(jī)和逆變器。
缺點(diǎn):這種方式對(duì)電動(dòng)機(jī)要求較高,不僅要求電動(dòng)機(jī)具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,而且要求具有較大的后備功率,以保證汽車(chē)在起動(dòng)、爬坡、加速超車(chē)時(shí)的動(dòng)力性。
電動(dòng)機(jī)—驅(qū)動(dòng)橋組合式
(3)雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式
將電動(dòng)機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)軸上,直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。
特點(diǎn):對(duì)電動(dòng)機(jī)有較高要求,要求有大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和后備功率;不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度,而且要求具備良好的可靠性,從而保證電動(dòng)汽車(chē)行駛的安全、平穩(wěn)。
雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式
(4)輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式
將電動(dòng)機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪內(nèi)部,進(jìn)一步縮短了電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪間的動(dòng)力傳遞路徑。
按照是否裝配減速器,分為帶減速器式和不帶減速器式。
輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式
優(yōu)點(diǎn):無(wú)復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),減輕汽車(chē)質(zhì)量;動(dòng)力部件結(jié)構(gòu)緊湊,便于布置,增加了車(chē)內(nèi)空間;便于整車(chē)的電子化、智能化和線控化。
缺點(diǎn):多個(gè)電動(dòng)機(jī)的控制與相互協(xié)調(diào)技術(shù)難度大;輪轂電動(dòng)機(jī)的散熱、電磁干擾、防水、防塵任務(wù)較為困難;電動(dòng)機(jī)置于車(chē)輪對(duì)汽車(chē)的平順性、操控穩(wěn)定性、通過(guò)性有一定的負(fù)面影響。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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