电动汽车系统构成及原理

辛慧娟

（陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000）

1 电动汽车的系统构成

随着高性能永磁材料的问世以及电力电子工业的飞速发展，新型电机——永磁无刷直流电机产生了，它为电动汽车的发展提供了条件。电动汽车系统如图1所示，主要包括主能源子系统、电力驱动子系统和辅助控制子系统。主能源子系统由充电系统、能量管理系统和主电源构成；电力驱动子系统包括电动机、功率转换器、机械传动装置、驱动车轮和电子控制器；辅助控制子系统包括辅助动力的供给控制、汽车的温度控制和动力转向等。电动汽车蓄电池的电能转化为车轮的动能靠的是电机驱动系统，进而可驱动电动汽车运行。

图1 电动汽车基本构成

系统输入信号是由加速踏板与制动踏板来提供，电子控制器控制着功率转换器装置的导通与断开，电源与电动机之间的功率流主要靠功率转换器来调节。当汽车处于制动状态时，电源所吸收再生制动所产生的动能，功率流随即变向。电控系统和能量管理系统共同对能量的回收和再生制动进行控制，充电系统结合能量管理系统对电源进行监测和充电。辅助系统所需必要的动力辅助和不同等级电压均由动力源来提供。此外，通过转向盘的角位置检测，动力转向系统为汽车提供灵活的转向，这也是电动汽车输入信号的另外一个重要来源。

2 电动汽车的电源

电动汽车可分为纯电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车等。电源是纯电动汽车电动机所需电能的提供者。电动机把电源的电能转化成机械能。现在，铅酸蓄电池是电动汽车上应用最为广泛的电源，但其充电速度较慢、使用寿命较短、节能环保差。随着电动汽车技术的飞速发展，其他蓄电池渐渐地取代着铅酸蓄电池。目前发展的新电源有钠硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃料电池等，正是这些新电源的投入应用，为电动汽车的快速发展开辟了广阔前景。

3 驱动与调速装置功能

（1）驱动电动机。驱动电机通过传动装置驱动车轮与工作装置，实现电能向机械能的转化。驱动电机是电动汽车的心脏，电动汽车的最大行驶里程由其能量转化效率决定，也决定了电动汽车的驱动性能。目前在电动汽车上广泛使用的是一种机械特性“软”而又与汽车行驶特性相符的直流串激电动机。伴随着电机技术与电机控制技术的发展，直流电动机由于比功率较低、有换向火花、维护保养麻烦、效率较小等缺点，必将逐渐被交流异步电动机、BCDM和SRM所取代。

（2）传动装置。把电动机的驱动转矩送给汽车的驱动轴的装置是电动汽车传动装置。传动装置在采用电动轮作驱动时，大多数部件常可省略。电动汽车不需要传统内燃机汽车上的离合器，这是因为电动机可携带负载启动。电动汽车之所以也不需要普通内燃机汽车的倒档，是因其变向靠电路控制实现。电动机在作无级调速时，变速器亦可省掉。差速器在电动汽车中也可被忽略。

（3）电动机调速控制装置。为了给电动汽车提供变向和变速，电动机调速控制装置就对电动机的电流与电压实施控制，从而控制电动机的旋转方向与驱动转矩。直流电动机的调速是通过改变电动机磁场线圈的匝数亦或串接电阻来工作的。不论哪种类型，高效率、宽调速的控制系统是每一种电动汽车都不可或缺的重要组成部分。

4 操作及工作装置结构与作用

（1）转向装置。转向装置是由转向机、方向盘、转向轮与转向机构等构成，主要用来控制汽车的转弯。汽车通过转向机构与转向机从方向盘上获取作用力而实现转向。应用在工业中的电动叉车多为后轮转向，这一点有别于大多数电动汽车。能实现电动汽车的转向装置有：液压转向、机械转向和液压助力转向等。

（2）制动装置。与普通内燃机汽车一样，电动汽车的制动装置一般由制动器以及其操纵装置构成，是用来控制汽车停车和减速的重要器件。在电动汽车上，常常还有利用驱动电动机的控制电路为电动机发电运行的电磁制动装置，它是使减速制动时产生的能量对蓄电池进行充电，使得能量得到再生利用。

（3）行驶装置。同其他汽车是一样的，电动汽车的行驶装置是由轮胎、悬架与车轮等构成。它就是通过车轮把电动机的驱动力矩转换为对地面的作用力，从而驱动车轮行走。

（4）工作装置。在工业用电动汽车中，工作装置是为完成作业要求而专门设置的，比如电动叉车的货叉、门架、起升装置等。门架的倾斜与货叉的起升一般由电动机驱动的液压系统完成。