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纯电动汽车电机及控制器
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谈纯电动汽车驱动系统及其布置形式
3 纯驱动系统的布置形式
&&& 由于纯是单纯用作为驱动能源的汽车，采用合理的驱动系统布置形式来充分发挥电动机驱动的优势是尤其重要的。纯驱动系统布置的原则是：符合车辆动力学对汽车重心位置的要求，并尽可能降低车辆质心高度。特别是对于采用轮毅电动机驱动实现&零传动&方式的纯，不仅去掉了发动机、冷却系统、排气消声系统和油箱等相应的辅助装置，还省去了变速器、驱动桥及所有传动链，既减轻了汽车自重，也留出了许多空间，其结构可以说发生了脱胎换骨的变化。车辆的整个结构布局需重新设计并全面考虑各种因素。
&&& 如图2所示，纯的驱动系统布置形式目前主要有4种基本典型结构，即传统的驱动方式、电动机一驱动桥组合式驱动方式、电动机-驱动桥整体式驱动方式、轮毅电动机分散驱动方式。
3.1传统驱动系统布置形式
&&& 如图2a和图3a所示，该驱动系统仍然采用内燃机汽车的驱动系统布置方式，包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成，只是将内燃机换成电动机，属于改造型。这种布置方式可以提高纯的起动转矩，增加低速时纯的后备功率。这种驱动系统布置形式有电动机前置-驱动桥前置（F-F）、电动机前置-驱动桥后置（F-R）等驱动模式。但是，这种驱动系统布置形式结构复杂、效率低，不能充分发挥驱动电动机的性能。在此基础上，还有一种简化的传统驱动系统布置形式，如图3b所示，采用固定速比减速器，去掉离合器，这种驱动系统布置形式可减少机械传动装置的质量，缩小其体积。
&&& 传统驱动系统布置形式的工作原理类同于传统汽车，离合器用来切断或接通驱动电动机到车轮之间传递动力的机械装置，变速器是一套具有不同速比的齿轮机构，驾驶人按需要来选择不同的挡位，使得低速时车轮获得大转矩低转速，而高速时车轮获得小转矩高转速。由于采用了调速电动机，其变速器可相应简化，挡位数一般有2个就够了，倒挡也可利用驱动电动机的正反转来实现。驱动桥内的机械式差速器使得汽车在转弯时左右车轮以不同的转速行驶。这种模式主要用于早期的纯，省去了较多的设计，也适于对原有汽车的改造。
3.2电动机-驱动桥组合式驱动系统布置形式
&&& 如图2b所示，这种驱动系统布置形式即在驱动电动机端盖的输出轴处加装减速齿轮和差速器等，电动机、固定速比减速器、差速器的轴互相平行，一起组合成一个驱动整体。它通过固定速比的减速器来放大驱动电动机的输出转矩，但没有可选的变速挡位，也就省掉了离合器。这种布置形式的机械传动机构紧凑，传动效率较高，便于安装。但这种布置形式对驱动电动机的调速要求较高。按传统汽车的驱动模式来说，可以有驱动电动机前置-驱动桥前置（F-F，图4）或驱动电动机后置-驱动桥后置（R-R，图2b）两种方式。这种驱动系统布置形式具有良好的通用性和互换性，便于在现有的汽车底盘上安装，使用、维修也较方便。
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电动汽车电机驱动系统关键技术详解.PDF 5页
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电动汽车电机驱动系统关键技术详解
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电动汽车电机驱动系统
近年随着我 国交通事业 的飞
力电池提供能源的纯电动汽车、电
构及能量流传递方案不同，可分为
速发展，交通领域成为我国能耗增
机和内燃机共存的混合动力汽车和
串联、并联及混联三种混合动力方
长最快的领域。能源危机和环境污
以燃料电池为能源的燃料电池电动
式。串联混合动力车辆中，发动机
染的加剧，使电动汽车研发成为世
汽车，这三类电动汽车均采用一个
动力与电动机动力通过电气系统传
界汽车工业可持续发展的战略性项
及以上的电机驱动系统将电能转换
递；并联和混联混合动力车辆中，
目，世界各国也普遍将发展电动汽
为机械能，进而驱动汽车，同时回
发动机动力与电动机动力通过一个
车确立为保障能源安全和转型低碳
收刹车的制动能量，从而实现了能
专门的机电耦合机构实现向车轮的
经济的重要途径。
量利用率的提升。
传递，常用的机电耦合机构包括行
1881 年，第一辆电动汽车由法
纯电动汽车
星齿轮耦合、变速器耦合及离合器
国工程师古斯塔夫
士维 （Gustave
纯电动汽车由电机驱动汽车，
Trouve ）制造 问世，它是采用铅
能量完全由二次电池（如铅酸电池、
串联式混合动力系统的动力
酸蓄电池供电，由0.1 hp
镍镐电池、镍氢电池或锂离子电池）
总成如图2 所示，发动机的机械能
力，1 hp=745.7 W ）的直流电机驱
提供。由于一次石化能源的日趋匮
通过发电机转化为电能，电动机将
动的三轮电动汽车，整车及其驾驶
乏，纯电动汽车被认为是汽车工业
电能转换为机械能传到驱动桥，驱
员的重量约 160 kg 。两位英国教授
的未来。典型的纯电动汽车动力结
动桥和发动机之间没有直接的机械
在 1883 年制成了相似的电动汽车。
构如图 1 所示。电池组的电能通过
连接。该方案的优点是系统控制简
因当时该应用技术尚未成熟到足以
充电系统在车辆行驶一定里程后进
单，缺点是难以应对复杂路况，电
与马车竞争，因此这些早期构造并
行补充。纯电动汽车的特点是车辆
池充放电压力较大，电池寿命要求
没有引起公众很多的注意。
实现零排放，不依赖汽油，完全采
20 世纪 40 年代之后，半导体
用电能驱动车辆，但是由于蓄电池
典型的并联式混合动力系统
技术快速发展，随后 出现 的晶闸
的能量密度和功率密度比汽油或柴
如图3 所示，电机与发动机通过齿
管、三极管，尤其是在 20 世纪 80
油低很多，因此纯电动汽车的连续
轮减速机构实现动力耦合。并联混
年代 问世 的绝缘栅双极型晶体管
行驶里程有限。
合动力具有三种驱动模式：发动机
（IGBT ）为电机调速与控制提供
混合动力汽车
单独驱动，电动机单独驱动，发动
了便利，同时伴以电力电子技术的
混合动力汽车按动力总成结
机和电动机混合驱动。并联式混合
快速发展，为以电能为能源的电机
取代以石油为能源的内燃机提供了
技术基础。
一、电动汽车分类
根据国标 GB/T
动汽车术语，电动汽车可分为由动
图 1 纯电动汽车动力总成结构
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纯电动汽车驱动电机参数匹配与仿真
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