电动汽车电驱动系统概论及组成

1、精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载电动汽车电驱动系统概论及组成电动车电驱动系统概论及 组成 龚小茂西安交通大学机硕1005班3111003040 摘要 分析了电动汽车在我国的市场前景，简 述了电动汽车的组成，详细介绍了电动 汽车最重要子系统电驱动系统性能要 求、结构形式、组成部件及研究现状。关 键词：电动汽车电驱动系统市场分析 组成成分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精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载1精选公文范文，管

3、理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载important child-system,electric drivesystem,of electric vehicle are introduced indetail.Keywords:electricvehicle,electric drive system,market analysis,composing compoent 1 前言汽车是现代社会的重要交通工具，为人 们提供了便捷、舒适的出行服务，然而 传统燃油车辆在使用过程中产生了大量 的有害废气，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。在能源方面，目前世界汽 的速度递增，预计到2020年

4、全球汽车保 有量将达到12亿辆，主要增幅来自发展 中国家。美、中、日近年来汽车需求量 变化如图1所示。可以发达国家的需求 量再减少，发展中国家需求量增长比较 明显。我国汽车产销保持快速增长，2009 年汽车产销1300万辆。过去10年我国 汽车保有量也迅速增长，年均增长14%, 其具体情况图 2 所示。车保有量约亿辆，并以每年3000万辆17471,7141,6971,7301,7441,7051,6461349汽车保有量（万辆）,0 .1 .9 .0 .9I75精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 2 美 国 日 本 增 长 率(%) .1 .7%?35915795

5、83585585700574535902316023832694160913191453180220532382001333200244620035092004577501中国19982000200120022003200420052006200719992008200520062007200随1美、中、日近年来汽车需求量变化 图2 过去10我国汽车保有量作为能源消费大国，我国形势更为严峻，2009年中国原油消费总量约为亿吨，其 中净进口原油亿吨，占原油消费总量 的,能源大量进口危及到国民经济正 常运行和国家能源安全。中国汽车保有 量刚刚达到5000万辆，人均汽车拥有量 仅为世界平均水平的1/

6、3,但其年耗油量 却已接近全国成品油总量的60%。按目 前的增长速度和油耗水平，汽车保有量1到2020年会超过亿辆，年耗油将突破亿吨。巨大的市场需求与严峻 的能源环境约束之间的矛盾异常尖锐。发展节能环保汽车，实现能源转型与产精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 3 业振兴势在必行。汽车能源从传统的汽油、柴油，到用天然气、液化石油 气、甲醇、乙醇、二甲醛、生物柴油等 替代的燃料汽车，到现在研究比较热的 新能源汽车，比如混合动力、纯电动、 燃料电池、氢动力等。而在这些新能源 汽车当中，混合及纯电动已有产品推向 市场，如日本汽车丰田公司 1997年12 月宣布将复合动力电动

7、轿车 P rius投入 小批量商业化生产1。我国奇瑞汽车有 限公司首台自主研发的纯电池电动汽车S18于2008年下限，该车搭载一部336V、 40kW电动机驱动系统，40Ah磷酸铁锂 电池，最高时速为 120km/h,连续行驶 里程可达150km2。西安交通大学曹秉 刚团队研制的速达牌纯电动汽车在三门峡试制成功，20辆速达牌纯电动汽车 锂电池纯电动汽车续驶里程达到2010 年月31日下线并正式挂牌运行260km, 0-100km/h的加速时间仅为 9 秒左右，最高时速为 150km/h,而使用 的电机仅有15kW,使用的电池仅有精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 4

8、 252kg。如处于国外领先水平的日产凌风续驶里程为160km ,最高时速为140km/h,所使用的电机为0kWo铅酸电池纯电动汽车续驶里程达到 150km, 0-100km/h的加速时间仅为11秒左右, 最高时速为120km/h,使用的电机仅为10kWo目前国内外的高性能的铅酸电池 纯电动汽车续驶里程都在100 km之内， 而且最高车速很难达到100km/h以上3,天津一汽、东风汽车、比亚迪等国 内企业也早已开展了电动汽车的研制 2, 4。电动汽车清洁无污染、能量效率高、低噪声的优点，国内外电动 汽车已成为汽车发展的主流方向，这为世 界，尤其是为我国发展低碳经济，建设 资源节约型社会提供了一

9、条有力道路。 因此，国家对电动汽车的发展提供了大 力支持，十五”国家高新技术研究发展 计划将电动汽车以重大专项列入5-6;国家发展改革委员会 2004年6月1日出 台了汽车产业发展政策，重点发展混 合动力汽车技术和轿车柴油发动机技术精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 5 7;节能中长期专项规划中指出,实施清洁汽车行动计划，发展混合动力 汽车，在城市公交客车、出租车等推广 燃气汽车8; 2007年6月公布的中国应对气候变化国家方案鼓励混合动力汽车、纯电动汽车的生产和消费。 2010 年，科技部已制定 十二五”专项规划的 草案，万钢提出，十二五”期间，电动汽车发展的总体

10、目标是全面掌握电动汽 车的核心技术，形成有较强竞争力的电 动汽车以及关键零部件工业体系，建立 有利于电动汽车发展的环境，等等。2电动汽车的组成电动汽车系统可分为三个子系统，即电驱动子系统、主 能源子系统和辅助控制子系统。其中， 电驱动子系统又电控单元、功率转换器、 电动机、机械传动装置和驱动车轮组成； 主能源子系统主电源、电源管理系统和 充电系统构成；辅助控制子系统具有动力 转向、温度控制和辅助动力供给等功能9。典型电动汽车的基本结构如图3所示。 2图3典型电动精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 6 =精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载=

11、汽车基本结构从图中可以分析出，从制动踏板和加速踏板输人的信号，电 子控制器发出相应的控制指令来控制功 率转换器的功率装置的通断；功率转换 器的功能是调节电动机和电源之间的功 率流；能量管理系统和电控系统一起控 制再生制动及其能量的回收，能量管理 系统和充电器一同控制充电并监测电源 的使用情况；辅助动力供给系统供给电 动汽车辅助系统不同等级的电压井提供 必要的动力，它主要给动力转向、空调、 制动及其它辅助装置提供动力。3电驱动系统电驱动系统性能要求电驱动系统作为电动汽车最主要、最核 心、最复杂的部件。一般驱动系统具有 以下要求10: 1）瞬时功率大，短时过 载能力强，以满足爬坡及加速的需要；2）

12、调速范围宽广；3）在运行的全部速度范围和负载范围内，具有较高的效 率，也就是在电机所有工作范围内综合 效率高，以尽量提高电动汽车一次续驶 里程；4）可靠性高，使用方便简单，价格低廉；5）功率密度高，体积小，质量 轻；6）快速的转矩响应特性，在各种车速范围内能快速而柔和地控制驱 动和制动转矩，在多电机系统中，要求 电机可控性高、稳态精度和动态特性好； 7）安全，稳定，防一定冲击，寿命长。 电驱动系统结构形式采用不同的电驱动系统形式总体上可分为两种：集 中驱动和车轮独立驱动11。总体可构成 不以下6种形式，如图4所示，上三图为 集中驱动形式，下三图为车轮独立驱动 形式。上左图是典型的，类似内燃机机

13、 车，它有电动机、离合器、齿轮箱和差 速器组成，构成整个动力传动链； 上中图电动机、固定速比的减速器和差 速器组成，不能档位变速和卸载，不适 合使用该传动形式；上右图把电动机、固定速比减速器和差速器集成为一 个整体，两根半轴连接驱动车轮，这3种结构在小型电动汽车上应用最普遍；下左图为两个电机分别驱动，典型的双轮驱动，差速实现电动车的转弯；下中图轮毂电动车轮+固定速比的减速器，动力传递链进一步 缩短，提高了效率，同时结构可以变得 简单；下右图为只有轮廓电动车轮，车轮转速和电动汽车的车速控制完 全取决于电动汽车的转速控制。图4电驱动结构形式C-离合器D-差速器 FG-固定速比减速器 GB-变速 器

14、M-电动机集中驱动很好地继承了传统内燃机车的动力传动链，技术成 熟，而且开发起来比较容易，但系统传 动复杂，传递效率低，且靠传统的差速 器进行力矩的分配，操控起来不平稳。 而车轮独立驱动结构简化，传动效率高， 每个电机可以单独控制，能实现车轮驱 动力的单独调节和施加横摆力矩控制， 容易实现车辆底盘系统的电子化、主动 化，极大地改善车辆的驱动性能和行驶 性能12。对车轮采用独立控制的制动能 量回收系统，与单电机驱动相比，可以 提高车辆能量利用效率。电驱动系统组 成组成从功能的角度看，电动汽精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载9 =精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计

15、划类文档，欢迎阅读下载=车的电动机驱动系统可分为电气和机械 两大系统。电气系统电动机、功率转换器和电了控制器等三个子系统组 成。机械系统主要包括机械传动装置（可 选）和车轮。电气和机械系统的边界形成 电动机的气隙，用来完成电动机能量从 电能到机械能的转换。电子控制器分为 三个功能单元：传感器、中间连接电路与 处理器。传感器把测得的数据，如电流、 电压、温度、速度、转矩以及电磁通等， 转变为电信号，通过连接电路把这此电 信号调整到合适的值后，然后输人到处 理器的输出信号通常经过中间电路放 大，驱动功率转换器的半导体元件。在 驱动和能量再生过程中，能量源与电动 机之问的能量流动是通过功率转换器进

16、行调节的。电动机与车轮通过机械传动 装置连在一起，该传动装置是可选的， 因为电动机也可以直接装在车轮上，用 电动轮毂车轮直接驱动。其具体的结构 框图如图 5所示。4图5电驱动系统结构框图 电驱动系统驱动电机电动汽车的驱动电动机通常要求能够频繁地启动/停车、加 速/减速，低速或爬坡时要求高转矩，高 速行驶时要求低转矩，并要求变速范围 大，而工业驱动电动机通常优化在额定 的工作点。因此，电动汽车驱动电动机 比较特殊。电机的性能很大程度上决定 电动汽车的整体性能，所以，开发使用 性能优良的驱动电机能很大程度上提升 电动汽车的性能。其性能要求有以下几 点：1）电动汽车驱动电动机需要有 4-5 倍的过载

17、以满足短时加速行驶与最大爬 坡度的要求；而工业驱动电动机只要求有 2倍的过载；2）电动汽车驱动电动机的 最高转速要求达到在公路上巡航时基4-5倍;而工业驱动电动机只要求达到恒 功率时基速的2倍； 3）电动汽车 用电动机调速范围应该宽广，包括恒转 矩区和恒功率区。要求在低速运行时可 以输出大恒定转矩，来适应快速起动、 加速、负荷爬坡等要求，高速时能够输 出恒定功率，能有较大的调速范围，以精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载11精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载适应平坦的路面、超车等高速行驶要求13。目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电

18、动机、感应电动 机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四种。如表1所示，驱动电机在部分电 动汽车产品中的应用14。 序号12 3 4 5 6 7产品名称 Panda精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载15SAXO E1 Impact EV-1 Th!nk EV PLUS Prius表1驱动电机在部分电动汽车产 品中的应用 厂商 电动机类型 最大输 蓄电池 最高车速持续里程出功率FiatCitroen BMW GM GM Ford HondaToyota串激直流他励直流永磁直流 三不目感应永磁同步三相感应永磁同步 永磁同步 5 (km/h)铅酸/NiCdNiCd NaNiC

19、l2 铅酸 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 精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 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） 直流电动机：直流电机分为绕线磁极式 和永磁式直流电动机，于控制方法简单， 控制技术成熟，直流电动机驱动系统被 广泛用于电动汽车的各种电气传动装置 之中15。2）感应电动机：感应电动机包括绕线转子型和鼠笼型，绕线转 子感应电动机成本高、结构复杂、故障 率高,而鼠笼型结构简单、使用方便、运 行可靠、效率较高、制造容易、成本低 廉。感应电动机无换向器，成本低和坚 固耐用等等优点在电动汽车驱动电机中 也得到了广泛的应用16。3）永磁无刷电动机：永磁无刷电动机系统可以 分为两类，一类是方波驱动的无刷直流 电动机系统（BDCM）,另一类是永磁同步 电