第一節(jié) 純電動汽車的系統(tǒng)組成

純電動汽車作為機械、電子、能源、計算機、信息技術(shù)等多種高新技術(shù)的集成，是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，其最終目標是實現(xiàn)智能化、數(shù)字化和輕量化。目前，研制和開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要有電池、驅(qū)動電機、電機控制、車身和底盤設(shè)計及能量管理技術(shù)等。純電動汽車系統(tǒng)組成框圖如圖2-2所示。

圖2-2 純電動汽車系統(tǒng)組成框圖

下面從電氣構(gòu)成和功能實現(xiàn)兩大方面對純電動汽車進行組成分析，見表2-1。從電氣構(gòu)成角度分析便于讀者對純電動汽車系統(tǒng)進行全局把握，從功能實現(xiàn)角度分析便于讀者更好地理解純電動汽車系統(tǒng)的工作原理。下面將從電氣構(gòu)成角度對純電動汽車各子系統(tǒng)進行介紹并從功能實現(xiàn)角度對純電動汽車各功能模塊進行詳細分析。

表2-1 純電動汽車系統(tǒng)組成分析

圖2-3 底盤與車身分離式設(shè)計

1.機械子系統(tǒng)

機械子系統(tǒng)由底盤和車身、驅(qū)動裝置、變速器以及電源箱體等組成，與之相關(guān)的因素包括道路特性、防撞性、汽車的內(nèi)部空間、裝配時間、適用性以及價格等。目前純電動汽車機械子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是將所有動力和傳動系統(tǒng)都集中布置在底盤上，包括動力電池、集成懸架、驅(qū)動電機、變速器和制動系統(tǒng)的輪輞等。底盤與車身分離式設(shè)計（圖2-3）已經(jīng)成為當前純電動汽車機械子系統(tǒng)設(shè)計制造的主流趨勢。在現(xiàn)代線控技術(shù)（X-by-Wire）的逐漸普及下，車身和底盤之間可以沒有任何機械桿件和液壓管路連接，這樣的設(shè)計理念對整車的總體布置有很大幫助，可以很容易地實現(xiàn)純電動汽車整車的模塊化設(shè)計與制造。

2.電力電子子系統(tǒng)

電力電子子系統(tǒng)由動力網(wǎng)、電機及其控制器和能源系統(tǒng)組成，與之相關(guān)的因素有安全、規(guī)則、標準、效率、可靠性、重量以及價格等。能源系統(tǒng)通過功率轉(zhuǎn)換裝置或逆變裝置向電機輸出能量以使車輛前進或后退，常通過充電器接受來自電網(wǎng)的充電。車輛進行制動時，驅(qū)動電機會工作在發(fā)電機狀態(tài)，能量由電機流向能量回收裝置，如電池、超級電容、高速飛輪等。一般情況下，驅(qū)動電機會在電機控制器的控制下改變工作狀態(tài)以滿足工況需求，有時為了減輕驅(qū)動系統(tǒng)的體積和重量，會使用機電一體化技術(shù)將電機和逆變器等裝置進行整體設(shè)計制造。純電動汽車電力電子子系統(tǒng)示意圖如圖2-4所示。

圖2-4 純電動汽車電力電子子系統(tǒng)示意圖

3.信息子系統(tǒng)

信息子系統(tǒng)用于處理駕駛?cè)说囊庠福⒈O(jiān)控汽車的運行以及電源、電機、控制器和充電器的狀態(tài)，相關(guān)的因素有通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理的算法以及和通信相關(guān)的故障診斷和充電控制等。駕駛?cè)俗鳛槠囆旭傊噶畹陌l(fā)出者，是不需要參與汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實際工作的，汽車內(nèi)部的信息子系統(tǒng)便承擔了統(tǒng)籌汽車內(nèi)部工作的任務(wù)。純電動汽車的各種ECU收集來自踏板、電池、電機以及各種速度、溫度等傳感器的數(shù)據(jù)，并進行整合、計算和處理來決定當前汽車各部分應(yīng)處的工作狀態(tài)，通過發(fā)送控制指令來完成對整車的控制，而驅(qū)動系統(tǒng)、能量系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等子系統(tǒng)又由各自的控制裝置來確保相應(yīng)工作的完成。針對純電動汽車的特征，其相關(guān)控制也應(yīng)滿足實時、智能、高效、節(jié)能的相關(guān)要求。