第一章 認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車

第一節(jié) 電動(dòng)汽車概述

一、電動(dòng)汽車的定義

電動(dòng)汽車是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力源，以電機(jī)為動(dòng)力的汽車（圖1-1）。其動(dòng)力系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，從電網(wǎng)取電或更換蓄電池獲得電能。

圖1-1 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

二、電動(dòng)汽車的基本組成

電動(dòng)汽車由車載電源、電池組管理系統(tǒng)、電源輔助設(shè)施、電機(jī)、控制器、底盤(pán)、車身等部分組成。按照傳統(tǒng)的汽車構(gòu)造劃分方式，也可將純電動(dòng)汽車分成電機(jī)、底盤(pán)、車身及電氣四部分。圖1-2所示為典型電動(dòng)汽車的主要總成布置。

（1）電機(jī) 電機(jī)是電動(dòng)汽車的動(dòng)力裝置，它是依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置，在電路中用字母M表示。它的主要作用為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是用電設(shè)備或各種機(jī)械的動(dòng)力源。

（2）發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)的主要作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，它在電路中用字母G表示。

（3）冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)通常由散熱器、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、冷卻液溫度表和放水開(kāi)關(guān)等組成。

（4）傳動(dòng)系統(tǒng) 圖1-3所示為典型的電動(dòng)汽車底盤(pán)，因?yàn)殡姍C(jī)具有良好的牽引特性，所以蓄電池電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)不需要離合器和變速器。車速控制由控制器通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)。

圖1-2 典型電動(dòng)汽車的主要總成布置

1—主電池 2—空調(diào)控制裝置 3—空調(diào)逆變器 4—電機(jī) 5—壓縮機(jī) 6—操縱電動(dòng)機(jī) 7—SOC儀表 8、11—逆變器 9—操縱控制裝置 10—ECU

圖1-3 電動(dòng)汽車底盤(pán)

（5）行駛系統(tǒng) 行駛系統(tǒng)和燃料汽車相似，主要包括車架、車橋、車輪和懸架等。電動(dòng)汽車行駛系統(tǒng)的作用是接收電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪和路面間的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)電動(dòng)汽車的牽引力，以確保整車正常行駛。此外，它盡可能緩和不平路面對(duì)車身造成的沖擊和振動(dòng)，確保電動(dòng)汽車正常行駛。

（6）轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用是保持或者改變電動(dòng)汽車的行駛方向，它包括轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿、直拉桿等組成。電動(dòng)汽車在轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要確保各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。駕駛?cè)送ㄟ^(guò)操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使電動(dòng)汽車保持在直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者在上述兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間互相轉(zhuǎn)換；還要保證在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不會(huì)發(fā)生自振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)，轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，操縱輕便。

（7）制動(dòng)系統(tǒng) 制動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車裝備的全部制動(dòng)與減速系統(tǒng)的總稱，它的作用是使行駛中的電動(dòng)汽車降低速度或停止行駛，或使已經(jīng)停駛的電動(dòng)汽車保持不動(dòng)。制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)器（圖1-4）、制動(dòng)傳動(dòng)裝置。現(xiàn)代電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)中還安裝了制動(dòng)防抱死裝置等。

圖1-4 電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)部件

與燃料汽車類似，純電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)也由行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套裝置構(gòu)成。

（8）電氣設(shè)備 電動(dòng)汽車電氣設(shè)備主要包括蓄電池、照明燈具、儀表、音響裝置、刮水器和空調(diào)器等。

1）蓄電池。蓄電池的作用是供起動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)用電。為了滿足電動(dòng)汽車對(duì)高電壓的需求，純電動(dòng)汽車通常是以多個(gè)12V或24V的電池串、并聯(lián)形成的動(dòng)力電池組作為動(dòng)力源，動(dòng)力電池組的電壓是155～400V，以周期性的充電來(lái)補(bǔ)充電能。動(dòng)力電池組是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵裝備，它儲(chǔ)存的電能及其自身的重量和體積對(duì)電動(dòng)汽車的性能起決定性影響。

動(dòng)力電池組在電動(dòng)汽車上占據(jù)極大部分有效的裝載空間，在布置上有相當(dāng)大的難度，一般有集中布置和分散布置兩種形式。通用公司的EV-1使用的AC德科電池組，采用集中式布置形式，如圖1-5所示。動(dòng)力電池組的支架是T形架（裝在車輛的地板下面及行李艙下面的車架上）。動(dòng)力電池組固定在T形架上，有良好的穩(wěn)定性，它從車輛的尾部安裝。在T形架上裝有動(dòng)力電池組的通風(fēng)系統(tǒng)、電線保護(hù)套等，用自動(dòng)和手動(dòng)斷路器在車輛停車及車輛出現(xiàn)故障時(shí)切斷電源，確保高壓電路的安全。

如圖1-6所示，新一代沃藍(lán)達(dá)所采用的電池由LG公司提供，由96組共192個(gè)串聯(lián)電池組成。每一個(gè)電池組件具有自己的固定框架以及溫度調(diào)節(jié)裝置，整個(gè)96組電池呈字母“T”形分布在車身中軸線以及后排座椅下方，以盡量減少對(duì)車內(nèi)空間的使用。整個(gè)電池組設(shè)置有3個(gè)DC/AC變換器。通過(guò)電化學(xué)裝置的重新設(shè)計(jì)，新一代沃藍(lán)達(dá)所采用的動(dòng)力電池在重量上減少了13kg，并且增加了容量。

圖1-5 EV-1動(dòng)力電池組的集中式布置方式

圖1-6 新一代沃藍(lán)達(dá)所使用的電池組

2）燈具和儀表。燈具和儀表是提供照明并且顯示電動(dòng)汽車狀態(tài)的部件組合。如圖1-7所示，儀表通常提供蓄電池電壓顯示、整車速度顯示、行駛狀態(tài)顯示、燈具狀態(tài)顯示等，智能型儀表還可以顯示整車各電氣部件的故障情況。

圖1-7 電動(dòng)汽車的儀表顯示

（9）能量回收系統(tǒng) 能量回收系統(tǒng)（圖1-8）的作用是在電動(dòng)汽車滑行（或制動(dòng)）時(shí)，可以將滑行時(shí)的慣性機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將其存儲(chǔ)在電容器中或?yàn)閯?dòng)力蓄電池充電，在使用時(shí)可快速將能量釋放。

（10）散熱系統(tǒng) 因?yàn)樾铍姵卦谲囕v運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此，擁有一個(gè)良好的散熱系統(tǒng)，不論是對(duì)電動(dòng)汽車的安全還是對(duì)其蓄電池的壽命長(zhǎng)短都至關(guān)重要。

圖1-8 制動(dòng)能量回收系統(tǒng)

（11）車身 車身分為車頭和車廂兩個(gè)部分。車頭部分通常可乘坐駕駛?cè)撕颓芭懦丝蛢扇恕＼噹歉鶕?jù)客戶需求改裝而來(lái)，包括車廂配置、用料、空間設(shè)計(jì)等。為了使乘客獲得最大的舒適感，電動(dòng)汽車通常采用單人座并排的方式，至于座椅的數(shù)量則根據(jù)具體車型而有所不同。

（12）工業(yè)裝置 工業(yè)裝置是工業(yè)用電動(dòng)汽車用來(lái)完成作業(yè)要求而專門(mén)布置的，如電動(dòng)叉車的起升裝置、門(mén)架、貨叉等。貨叉的起升和門(mén)架的傾斜一般由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)完成。