纯电动汽车与传统燃油汽车的主要区别在于它们的驱动系统不同。传统燃油汽车用液态的汽油或柴油作燃料,内燃机驱动;而电动汽车用电机驱动,用动力蓄电池、燃料电池、电容器或高速飞轮等作相应的动力源。由于电机驱动独有的一些特点,纯电动汽车的结构和许多性能、特性与传统燃油汽车存在较大的差别。
1)动力源
目前,电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,铅酸蓄电池由于比能量较低、充电速度较慢、寿命较短,逐渐被钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等其他蓄电池所取代。这些新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。传统燃油汽车动力源为内燃机,燃料主要为汽油、柴油和天然气等,如图2-1-3所示;纯电动汽车动力源为电机,能源主要来自可充电动力电池,如图2-1-4所示。
2)动力控制系统
传统燃油汽车用动力系统运行的电控技术控制各个工况,用整车总线控制技术来实现全车各系统综合控制;纯电动汽车用电机控制器来控制各个工况,通过整车控制器对全车各系统进行综合控制,如图2-1-5所示。
图2-1-3 内燃机汽车
图2-1-4 纯电动汽车
图2-1-5 纯电动汽车电控系统
3)驱动电机
驱动电机的作用是将电源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直流串激电动机,这种电机具有“软”的机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花,比功率较小,效率较低,维护保养工作量大。随着电机技术和电机控制技术的发展,直流电动机势必逐渐被直流无刷电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机所取代。
4)低压电源(www.xing528.com)
传统燃油汽车的低压电池主要为铅酸蓄电池。内燃机带动发电机发电,整流后为12V蓄电池充电。内燃机启动前和启动时由12V蓄电池供电,发动机运行后,由发电机和蓄电池同时供电。纯电动汽车的低压电池大多为铁电池。低压12V蓄电池在车辆工作时有高压动力电池通过DC/DC(直流转直流)转换成12V后充电。高压动力电池关闭后,12V蓄电池维持低压系统供电。高压动力电池接入工作后,DC/DC与蓄电池同时供12V直流电。
5)传动装置
纯电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当采用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒挡。当采用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
6)转向装置
转向装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、转向盘、转向操纵机构和转向轮等组成。作用在转向盘上的控制力,通过转向机和转向操纵机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。传统燃油汽车转向系统主要有液压助力转向、电动液压转向和电动助力转向。液压助力泵由发动机的皮带带动,如图2-1-6所示;电动助力转向电机的电压由蓄电池提供,纯电动汽车大多为电动助力转向,如图2-1-7所示。
图2-1-6 液压助力转向系统
图2-1-7 电动助力转向系统
7)制动装置
在传统燃油汽车的ABS系统和制动真空助力系统中,真空助力的真空源来自发动机进气歧管,停车后真空助力作用消失。电动汽车的制动装置同燃油汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。在纯电动汽车的ABS系统和制动真空助力系统中,真空助力的真空源来自12V直流电驱动的真空泵,在停车时真空助力也可起作用,在制动系统中有制动能量回收系统。
8)冷却系统
传统燃油汽车的冷却系统主要用于冷却发动机,系统水温一般在90~100℃,允许最高温度为110℃。纯电动汽车的冷却系统主要用于冷却电池、电机、电机控制器和DC及空调驱动器,是通过单独的电动水泵组成的独立循环系统。系统水温一般在50~60℃,允许最高温度为75℃。
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