纯电动汽车结构及原理简介

纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车类同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。

（一）电力驱动控制系统

电力驱动控制系统的组成与工作原理如图4-6所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块3个部分。

图4-6　电力驱动控制系统的组成与工作原理图

1.车载电源模块

车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器3部分组成。

（1）蓄电池电源

蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压等级，为满足要求，可以用多个12 V或24 V的蓄电池串联成96~384 V高压直流电池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。

（2）能源管理系统

能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。

（3）充电控制器

充电控制器是把电网供电制式转换为蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段，当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。可以采用脉冲式电流进行快速充电。

2.电力驱动主模块

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。加速踏板、制动踏板等操纵装置对于汽车驾驶员来说，是十分熟悉和习惯使用的操纵装置。为适应驾驶员的传统操纵习惯，电动汽车仍保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄或按钮等。不过在电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量转换为相应的电信号，输入中央控制单元来对汽车的行驶实行控制。

（1）中央控制单元

中央控制单元不仅是电力驱动主模块的控制中心，还要对整辆电动汽车的控制起协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行启动、加速、降速、制动控制。在电动汽车降速和下坡滑行时，中央控制器配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，即使蓄电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压信息还需传输到辅助模块加以显示。

（2）驱动控制器

驱动控制器的功能是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈信号，对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与电动机必须配套使用，目前对电动机的调速主要采用调压、调频等方式，这主要取决于所选用的驱动电动机的类型。(www.xing528.com)

（3）电机

电机在电动汽车中被要求承担着电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械旋转能；在降速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。电机与驱动控制器所组成的驱动系统是电动汽车中最为关键的部件，电动汽车的运行性能主要取决于驱动系统的类型和性能，它直接影响着车辆的各项性能指标。

（4）机械传动装置

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。由于电动机本身就具有较好的调速特性，其变速机构可被大大简化，较多的是为放大电动机的输出转矩仅采用一种固定的减速装置。因为电动机可带负载直接启动，即省去了传统内燃机汽车的离合器，且电动机可以容易地实现正反向旋转，所以无须通过变速器中的倒挡齿轮组来实现倒车。

3.辅助模块

辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和辅助装置等。各个装置的功能与传统汽车上的基本类同，其结构原理按电动汽车的特点有所区别。

（1）辅助动力源

辅助动力源是指供给电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12 V或24 V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。

（2）动力转向单元

转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。电子控制动力转向系主要有电控液力转向系和电控电动转向系两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系。

（3）驾驶室显示操纵台

它类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，其功能根据电动汽车驱动的控制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。它与前述电力驱动主模块中的中央控制单元结合，用计算机进行控制。

（4）辅助装置

电动汽车的辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性而设置的，有些是必要的，有些是可选用的。

（二）汽车底盘

汽车底盘是整个汽车的基体，不仅起着支承蓄电池、电动机、驱动控制器、汽车车身、空调及各种辅助装置的作用，同时也将电动机的动力进行传递和分配，并按驾驶员的意志（加速、减速、转向、制动等）行驶。按传统汽车的归类或叙述习惯，汽车底盘应包括传动系、行驶系、转向系和制动系四大系统。

（三）车身与纯电动汽车总体布局的特点

汽车车身主要由车身本体、开启件（各种门、窗、行李厢和车顶盖等）、各种座椅、内外饰附件和安全保护装置（保险杠、安全带、安全气囊等）组成。针对纯电动汽车能源少的特点，对汽车车身的外形造型应尽可能缩小其迎风面积来降低空气阻力，并采用轻型高强度材料来减轻汽车自身的质量。