第一章 認識電動汽車

第一節 電動汽車概述

一、電動汽車的定義

電動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）提供動力源，以電機為動力的汽車（圖1-1）。其動力系統主要由動力電池、驅動電機組成，從電網取電或更換蓄電池獲得電能。

圖1-1 電動汽車動力系統簡圖

二、電動汽車的基本組成

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

（1）電機 電機是電動汽車的動力裝置，它是依據電磁感應原理實現電能轉換的一種電磁裝置，在電路中用字母M表示。它的主要作用為產生旋轉運動，是用電設備或各種機械的動力源。

（2）發電機 發電機的主要作用是將機械能轉化為電能，它在電路中用字母G表示。

（3）冷卻系統冷卻系統通常由散熱器、水泵、風扇、節溫器、冷卻液溫度表和放水開關等組成。

（4）傳動系統 圖1-3所示為典型的電動汽車底盤，因為電機具有良好的牽引特性，所以蓄電池電動汽車的傳動系統不需要離合器和變速器。車速控制由控制器通過調速系統改變電機的轉速即可實現。

圖1-2 典型電動汽車的主要總成布置

1—主電池 2—空調控制裝置 3—空調逆變器 4—電機 5—壓縮機 6—操縱電動機 7—SOC儀表 8、11—逆變器 9—操縱控制裝置 10—ECU

圖1-3 電動汽車底盤

（5）行駛系統 行駛系統和燃料汽車相似，主要包括車架、車橋、車輪和懸架等。電動汽車行駛系統的作用是接收電機經傳動系統傳來的轉矩，并通過驅動輪和路面間的附著作用，產生路面對電動汽車的牽引力，以確保整車正常行駛。此外，它盡可能緩和不平路面對車身造成的沖擊和振動，確保電動汽車正常行駛。

（6）轉向系統 電動汽車轉向系統的作用是保持或者改變電動汽車的行駛方向，它包括轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構等部件。

轉向系統由轉向盤、轉向器、轉向節、轉向節臂、橫拉桿、直拉桿等組成。電動汽車在轉向行駛時，要確保各轉向輪之間有協調的轉角關系。駕駛人通過操縱轉向系統，使電動汽車保持在直線或轉彎運動狀態，或者在上述兩種運動狀態間互相轉換；還要保證在行駛狀態下，轉向輪不會發生自振，轉向盤沒有擺動，轉向靈敏，最小轉彎直徑小，操縱輕便。

（7）制動系統 制動系統是電動汽車裝備的全部制動與減速系統的總稱，它的作用是使行駛中的電動汽車降低速度或停止行駛，或使已經停駛的電動汽車保持不動。制動系統包括制動器（圖1-4）、制動傳動裝置。現代電動汽車制動系統中還安裝了制動防抱死裝置等。

圖1-4 電動汽車的制動系統部件

與燃料汽車類似，純電動汽車的制動系統也由行車制動和駐車制動兩套裝置構成。

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

1）蓄電池。蓄電池的作用是供起動機和電動機用電。為了滿足電動汽車對高電壓的需求，純電動汽車通常是以多個12V或24V的電池串、并聯形成的動力電池組作為動力源，動力電池組的電壓是155～400V，以周期性的充電來補充電能。動力電池組是電動汽車的關鍵裝備，它儲存的電能及其自身的重量和體積對電動汽車的性能起決定性影響。

動力電池組在電動汽車上占據極大部分有效的裝載空間，在布置上有相當大的難度，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）。動力電池組固定在T形架上，有良好的穩定性，它從車輛的尾部安裝。在T形架上裝有動力電池組的通風系統、電線保護套等，用自動和手動斷路器在車輛停車及車輛出現故障時切斷電源，確保高壓電路的安全。

如圖1-6所示，新一代沃藍達所采用的電池由LG公司提供，由96組共192個串聯電池組成。每一個電池組件具有自己的固定框架以及溫度調節裝置，整個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，以盡量減少對車內空間的使用。整個電池組設置有3個DC/AC變換器。通過電化學裝置的重新設計，新一代沃藍達所采用的動力電池在重量上減少了13kg，并且增加了容量。

圖1-5 EV-1動力電池組的集中式布置方式

圖1-6 新一代沃藍達所使用的電池組

2）燈具和儀表。燈具和儀表是提供照明并且顯示電動汽車狀態的部件組合。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、行駛狀態顯示、燈具狀態顯示等，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 電動汽車的儀表顯示

（9）能量回收系統 能量回收系統（圖1-8）的作用是在電動汽車滑行（或制動）時，可以將滑行時的慣性機械能轉化為電能，并將其存儲在電容器中或為動力蓄電池充電，在使用時可快速將能量釋放。

（10）散熱系統 因為蓄電池在車輛運行的過程中會產生大量的熱量，因此，擁有一個良好的散熱系統，不論是對電動汽車的安全還是對其蓄電池的壽命長短都至關重要。

圖1-8 制動能量回收系統

（11）車身 車身分為車頭和車廂兩個部分。車頭部分通常可乘坐駕駛人和前排乘客兩人。車廂是根據客戶需求改裝而來，包括車廂配置、用料、空間設計等。為了使乘客獲得最大的舒適感，電動汽車通常采用單人座并排的方式，至于座椅的數量則根據具體車型而有所不同。

（12）工業裝置 工業裝置是工業用電動汽車用來完成作業要求而專門布置的，如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜一般由電機驅動的液壓系統完成。