你还不了解电动汽车?为你科普内部结构

任剑佩

电动汽车主要由电力驱动系统、能源系统和辅助工作系统三大部分组成。

电力驱动系统是电动汽车的“大脑中枢”,也是与燃油汽车最为不同之处。电力驱动系统的功能是将蓄电池中储存的电能转化为行驶动能,并且扮演着再生制动的功能(也就是将汽车减速过程中动能回收利用,再返回到蓄电池之中)。能源系统就是汽车体内的“消化系统”,将外界获取的“食物”(电能或者其他形式能量)转化为蓄电池能量进行储存,为汽车行驶提供源源不断地能量来源。辅助工作系统承载着“汽车服务员”的角色,她提供的是空调、照明、辅助动力源等所谓的“其它的”功能,可以提高汽车整体的可操作性和驾驶员的舒适感,此部分基本和普通燃油车类似。

电动汽车内部构造简图

1.驱动电机

驱动电机的作用是将蓄电池电能转化为机械能,通过传动系统驱动汽车运行的装置。同时,大部分电动汽车在刹车状态下,电机又会扮演“发电机”的角色,将多余的机械能回馈给电池进行充电。市面上,电机可以分为直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。譬如,特斯拉用的是异步电机,起步加速较快,而且不会出现噪音;北汽EU260则用的是永磁同步电机,因为其轻便易于安置。

2.电动控制器

电动控制器是为电动汽车的变速和方向变换等而设置,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。通过均匀改变电动机的端电压,控制电动机的电流,从而实现电动机的无极调速,这一过程称之为晶闸管斩波调速。

在电动汽车的旋向变换控制中,直流电动机是通过接触器改变电枢或磁场的电流方向而实现旋向变换。当采用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。此外,采用交流电动机及其变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。

3.传动和行驶装置

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,然后再由行驶装置(车轮、轮胎和悬架等)转化为对地面的作用力,从而带动车轮行驶。电动机可以带负载启动,一般燃油车上的离合器可以取消安装。而且驱动电机可以通过电路控制实现旋向变换,所以燃油车变速器中的倒档也可以省去。相对于燃油车更为简便的还有,采用电动机无极调速控制时,电动汽车可以忽略变速器;采用电动轮驱动时,可以省略差速器,所以电动汽车在很大程度上简化了内部构造。

4.制动系统

制动系统也就是俗称的“刹车系统”,不过电动汽车上,还有电磁制动装置,可以将制动过程中多余的动能进行转化,留存在蓄电池中,有效地回收利用能源。

5.蓄电池

蓄电池是电动汽车一切工作的能量源泉,不但将电能转化成行驶的动能,其他的车载装置能源也悉数来源于此。市面上,蓄电池种类丰富,铅酸、镍氢、磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、三元材料、多元复合材料等并存。其中纯电动乘用车三元动力电池为主流,装机量可以达到76%;电动客车中,磷酸铁锂电池更占优势,有超过60%的装机量。电动汽车安装蓄电池的基本考虑,通常是比能量高,充电技术成熟、时间短,连续放电率高、自放电率低,适应车辆运行环境,安全可靠,寿命长易维护。

6.能量管理系统

能量管理系统扮演着“能量协调员”的角色,在汽车行驶过程中,对能源进行有效分配管理,协调各个部分工作管理,从而达到能源最大限度的利用率。在车体制动过程中的能量回收,能量管理系统也有参与,协助控制装置进行工作,提高电动汽车续航能力。同时,它还会实时监控蓄电池的温度、端电压、放电电流等参数,避免电池过充、过放电,有效提高电池的寿命。

7.充电器

充电器装置是将外部电网的交流电转化成相应电压的直流电储存在蓄电池中,同时控制充电电流。充电过程中三个阶段,恒流段、恒压段和浮充段(具体可参照《是什么让你的电动汽车续航里程变少了?(二)》),都是由此进行控制的。

8.动力转向系统

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、转向机构与转向轮等组成。为了提高驾驶员可操作性,可采用电子控制动力转向系统EPS。

随着雾霾天越来越严重,国家对于机动车的纯电动化普及力度也在不断加大,我们大众也应该意识在纯电动车在环境保护方面的极大作用。同时,服务于电动汽车的充电运营企业也雨后春笋般涌现,国家电网作为国家队现身,特斯拉、ABB更是外来户抢占市场,星星充电、高陆通充电、电桩等一系列以互联网思维运营也加入了战斗。未来电动汽车行业及其附属服务领域必将是一场硬战。

作者:任剑佩

来源:第一电动网

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