電動(dòng)汽車(chē)的基本概述及重要組成

三、電力驅動(dòng)系統

電動(dòng)汽車(chē)的電力驅動(dòng)方式基本上可分為電動(dòng)機中央驅動(dòng)和電動(dòng)輪驅動(dòng)兩種。由電動(dòng)機、固定速比減速器和差速器等構成的電動(dòng)機中央驅動(dòng)系統。在這種驅動(dòng)系統中，由于沒(méi)有離合器和變速器，因此可以減少機械傳動(dòng)裝置的體積和質(zhì)量。

另一種電動(dòng)機中央驅動(dòng)系統的布置形式，它與前輪驅動(dòng)、橫向前置發(fā)動(dòng)機的燃油汽車(chē)的布置形式相似，將電動(dòng)機、固定速比減速器和差速器集成一體，兩根半軸連接兩個(gè)驅動(dòng)車(chē)輪，這種布置形式在小型電動(dòng)汽車(chē)上應用最普遍。

電動(dòng)機和固定速比的行星齒輪減速器安裝在車(chē)輪里面，沒(méi)有傳動(dòng)軸和差速器，從而簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統。但是，電動(dòng)輪驅動(dòng)方式需要兩個(gè)或四個(gè)電動(dòng)機，其控制電路也比較復雜，這種驅動(dòng)方式在重型電動(dòng)汽車(chē)上有較廣泛的應用。

電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)電動(dòng)機在20世紀90年代以前主要采用直流電動(dòng)機。它具有起動(dòng)加速時(shí)驅動(dòng)力大、調速控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但是直流電動(dòng)機的電樞電流由電刷和換向器引入，換向時(shí)產(chǎn)生電火花，換向器容易燒蝕，電刷容易磨損，需經(jīng)常更換，維護工作量大。接觸部分存在摩擦損失，不僅使電機效率降低，還限制了電動(dòng)機的工作轉速。

目前，無(wú)換向器真流無(wú)刷電動(dòng)機已經(jīng)面世，它由電動(dòng)機本體、轉子轉角傳感器和電子開(kāi)關(guān)控制電路組成。其中電子開(kāi)關(guān)控制電路起到了普通直流電動(dòng)機中換向器的作用。直流無(wú)刷電動(dòng)機既有交流電動(dòng)機的結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，又具備運行效率高、無(wú)勵磁損耗、運行成本低和調速性能好等特點(diǎn)。因此，它在電動(dòng)汽車(chē)上的應用與日俱增。例如，寶馬公司生產(chǎn)的BMW EI電動(dòng)汽車(chē)和東京電力公司開(kāi)發(fā)的IZA電動(dòng)汽車(chē)，均采用永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機作為電動(dòng)輪。

交流感應電動(dòng)機在電動(dòng)汽車(chē)上廣為應用，這是因為感應電動(dòng)機采用變頻調速時(shí)，可以取消機械變速器，實(shí)現無(wú)級變速，使傳動(dòng)效率大為提高。另外，感應電動(dòng)機很容易實(shí)現正反轉，再生制動(dòng)能量的回收也更加簡(jiǎn)單。當采用鼠籠型轉子時(shí)，感應電動(dòng)機還具有結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、價(jià)格便宜、工作可靠、效率高和免維護等優(yōu)點(diǎn)。

另一種用于電動(dòng)汽車(chē)上的交流電動(dòng)機是交流同步電動(dòng)機。當以永磁材料替代同步電動(dòng)機的勵磁繞組時(shí)，則這種永磁同步電動(dòng)機可以取消電刷和滑環(huán)，而且沒(méi)有勵磁繞組的銅損，它比感應電動(dòng)機的效率還要高，體積還要小。

開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機被公認是一種極有發(fā)展前途的電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電動(dòng)機。它的定子和轉子均由普通硅鋼片疊壓而成，轉子上既無(wú)繞組，也無(wú)永磁體，只在定子上繞有集中繞組。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機具有普通直流電動(dòng)機和交流電動(dòng)機所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)：①結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、成本低，可在極高的轉速下工作，能適應高溫和強振動(dòng)的工作環(huán)境；②起動(dòng)轉矩大，低速性能好；③調速范圍廣，控制靈活，易于實(shí)現各種特殊要求的轉矩-轉速特性；④在寬廣的轉速和功率范圍內都有很高的效率。

電動(dòng)汽車(chē)用的功率轉換器用作不同頻率的DC-DC轉換和DC-AC轉換。DC-DC轉換器又稱(chēng)直流斬波器，用于直流電動(dòng)機驅動(dòng)系統。兩象限直流斬波器能把蓄電池的直流電壓轉換為可變的直流電壓，并能將再生制動(dòng)能量進(jìn)行反向轉換。DC-AC轉換器通常稱(chēng)作逆變器，用于交流電動(dòng)機驅動(dòng)系統，它將蓄電池的直流電轉換為頻率和電壓均可調的交流電。電動(dòng)汽車(chē)一般只使用電壓輸入式逆變器，因其結構簡(jiǎn)單又能進(jìn)行雙向能量轉換。

四、電源系統

電源是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的因素。作為電動(dòng)汽車(chē)的電源應該具有高比能和高比功率等性能，以滿(mǎn)足汽車(chē)的動(dòng)力性和續駛里程的要求。另外，還應具有與汽車(chē)使用壽命相當的循環(huán)壽命、效率高、成本低和免維護等特點(diǎn)。

目前用于電動(dòng)汽車(chē)上的電源主要是蓄電池，其次是燃料電池。蓄電池是能量存儲裝置，通過(guò)外界充電實(shí)現儲能；燃料電池是能量生成裝置，通過(guò)化學(xué)反應產(chǎn)生電能。蓄電池技術(shù)成熟，價(jià)格合理，而燃料電池則被認為是最有發(fā)展前途的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源。

蓄電池的主要性能指標有：①比能量--單位電池質(zhì)量所能存儲的電量(W?h/kg)，是評價(jià)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量和續駛里程的指標；②能量密度--單位電池體積所存儲的電量(W?h/L)，它影響蓄電池的尺寸；③比功率--單位電池質(zhì)量所能輸出的功率(W/kg)，是評價(jià)電動(dòng)汽車(chē)加速性、爬坡能力及最高車(chē)速的指標；④功率密度--單位電池體積所能輸出的功率(W/L)；⑤循環(huán)壽命--蓄電池充、放電一次稱(chēng)為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)壽命表示更換電池前所能完成的循環(huán)數。循環(huán)壽命短，將增加電動(dòng)汽車(chē)的維護費用。