電動(dòng)車(chē) - 電動(dòng)汽車(chē)原理及結(jié)構(gòu)布置 -電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)布置及設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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電動(dòng)汽車(chē)的定義純電動(dòng)汽車(chē)是完全由可充電電池(如鉛酸電池、鎳其動(dòng)力系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成蓄電池獲得電能。電動(dòng)汽車(chē)最早的歷史可以追溯到11881年8-11月巴黎舉行的國(guó)際電器展覽會(huì)上,展夫·特魯夫研制的電動(dòng)三輪車(chē),這是世界上第一多次性鉛酸充電電池和直流電動(dòng)機(jī),可以實(shí)際純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn):①零排放:純電動(dòng)汽車(chē)使用電能,在行駛中無(wú)④噪聲低:電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲,電純電動(dòng)汽車(chē)的缺點(diǎn):①續(xù)駛里程短、使用成本高:目前蓄電池單位成本,有些使用價(jià)格比燃油汽車(chē)價(jià)格高,有些價(jià)格則僅電配套設(shè)施不完善,需要加大配套設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身、成。純電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)相比,取消了發(fā)動(dòng)機(jī),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生了改變,根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同,部分部件已經(jīng)簡(jiǎn)化或者取消一般來(lái)說(shuō),如果把電動(dòng)汽車(chē)看成是一個(gè)大系接;線(xiàn)上的箭頭表示電功率或控制信號(hào)的傳輸方向。來(lái)自加速踏板的信號(hào)輸入電子控制器并通過(guò)控制動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。充電器通過(guò)汽車(chē)的充電接口向蓄電池充駛時(shí),蓄電池經(jīng)功率變換器向電動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)采時(shí),驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài),將汽車(chē)的部現(xiàn)在高性能的電動(dòng)汽車(chē)通常是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的的電動(dòng)汽車(chē)以原有的車(chē)體和車(chē)架設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),滿(mǎn)電動(dòng)汽車(chē)具有以下幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn):首先,通過(guò)柔性的電線(xiàn)而不是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞毅電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等)會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很動(dòng)機(jī)(如直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī))會(huì)影響到寸和形狀;不同類(lèi)型的儲(chǔ)能裝置(如蓄電池和燃料另外,不同的補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件和通過(guò)感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電,或者采用替換蓄電池基本結(jié)構(gòu):如圖2所示,電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)可分為三個(gè)其中,電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)又由電控單元、功率轉(zhuǎn)根據(jù)從制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號(hào),電子制指令來(lái)控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)管理系統(tǒng)和充電器一同控制充電并監(jiān)測(cè)電源的使用情給系統(tǒng)供給電動(dòng)汽車(chē)輔助系統(tǒng)不同等級(jí)電壓并是一個(gè)很重要的輸入信號(hào),動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)的現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)很多采用三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī),鎳氫電池也是被電動(dòng)汽車(chē)廣泛采用的一種典型的純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式,直接借用了內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)方前置前驅(qū)發(fā)展而來(lái),由電動(dòng)機(jī)、離合器、變速器和差速驅(qū)動(dòng)裝置替代了內(nèi)燃機(jī),通過(guò)離合器將電動(dòng)機(jī)動(dòng)力與驅(qū)速器等構(gòu)成。在這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,利用電動(dòng)機(jī)在大范有恒功率的特性,采用固定速比減速器,由于沒(méi)有離器集成一體,兩根半軸連接兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,這種布置形機(jī)所代替,兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各自車(chē)輪,轉(zhuǎn)彎速器安裝在車(chē)輪里面,沒(méi)有傳動(dòng)軸和差速器,從而簡(jiǎn)化但是這種方式需要兩個(gè)或四個(gè)電動(dòng)機(jī),其控制電路也比機(jī)械傳動(dòng)裝置,采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式):輪之間傳遞動(dòng)力的機(jī)械裝置,變速器是一套具有車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí),內(nèi)側(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)彎半徑小,外側(cè)車(chē)輪速器使內(nèi)外車(chē)輪以不同轉(zhuǎn)速行駛。如果用固定速比的這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車(chē)由于沒(méi)有離合器和可選的變速擋位):兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,這種結(jié)構(gòu)在小型電動(dòng)汽車(chē)上分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車(chē)輪,每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)也可以裝在車(chē)輪里面,稱(chēng)為輪毅電動(dòng)機(jī),可進(jìn)一步縮速比的行星齒輪變速器,它能提供大的減速比,采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī),徹底去掉了機(jī)械減速轉(zhuǎn)子直接安裝在車(chē)輪的輪緣上,車(chē)輪轉(zhuǎn)速和電電源系統(tǒng)況,對(duì)動(dòng)力電池的端電壓、內(nèi)阻、溫度、蓄電池電剩余電量、放電時(shí)間、放電電流或放電深度等動(dòng)力進(jìn)行檢測(cè),并按動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境溫度的要求進(jìn)行調(diào)其信號(hào)流向輔助系統(tǒng),并在組合儀表上顯示相關(guān)信隨時(shí)掌握車(chē)輛信息。車(chē)載充電機(jī)是把電網(wǎng)供電制式池充電要求的制式,即把交流電(220V或380V)轉(zhuǎn)換主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式采用不同類(lèi)型的儲(chǔ)能裝置,如不同的蓄電池、燃和高速飛輪等,構(gòu)成不同的電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu),圖5所示的一種結(jié)構(gòu),蓄電池可以布置在車(chē)的四周,也問(wèn)題,可以在電動(dòng)汽車(chē)上同時(shí)采用兩種不同的提供高比能量,另外一種提供高比功率。圖5(b)顯示電池一電池作混合動(dòng)力能源的基本結(jié)構(gòu),這種能量和比功率的要求,而且在汽車(chē)下坡或制動(dòng)的發(fā)電裝置。燃料電池的工作原理是利用可逆動(dòng)能量的能力。由于用在電動(dòng)汽車(chē)上的電容器(通電容器)相對(duì)而言電壓較低,所以需要在蓄電池高效制動(dòng)能量回收能力的儲(chǔ)能器。用于電動(dòng)汽車(chē)的飛輪與笨重的飛輪是不同的,這種飛輪質(zhì)量輕,且在真空下高速高速飛輪與具有兩種工作模式(電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī))的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)飛輪最好與無(wú)刷交流電動(dòng)機(jī)結(jié)合使用,因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的流電動(dòng)機(jī)高,因而應(yīng)在蓄電池和飛輪之間加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的最大不同點(diǎn)。一般地驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)能進(jìn)而推進(jìn)汽車(chē)行駛,并能夠在汽車(chē)減速制動(dòng)生制動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)早期電動(dòng)汽車(chē)上廣泛采用直流串激電動(dòng)機(jī),這種電動(dòng)機(jī)具有“軟”但直流電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花、比功率較小、漸被直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(BCDM)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(單電動(dòng)機(jī)或多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式差速器是傳統(tǒng)車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)組件,電動(dòng)汽車(chē)也采用這項(xiàng)技術(shù)彎時(shí),外側(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)彎半徑比內(nèi)側(cè)車(chē)輪大,必轉(zhuǎn)向困難、道路附著性能變差等。對(duì)于傳統(tǒng)的輪驅(qū)動(dòng)還是后輪驅(qū)動(dòng),機(jī)械式差速器都是必備的。圖機(jī)械差速器的結(jié)構(gòu),差速器的行星齒輪繞各自對(duì)于電動(dòng)汽車(chē),如果采用雙電動(dòng)機(jī)或者四個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或者四個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),由于每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有效地獨(dú)立調(diào)節(jié)控制,實(shí)現(xiàn)電子差速,在這種情況下,電動(dòng)汽車(chē)可以不用機(jī)械差速器。圖7所示的是帶電子差速器的雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。電子差速器比機(jī)械差速器體積小、質(zhì)量輕。人們對(duì)是否選用機(jī)械差速成器不像對(duì)是否選擇可變速比或固定速比變速器的意見(jiàn)一致,如果電動(dòng)汽車(chē)采用單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)就必須裝機(jī)械差速器,而多電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)就采用電子差速。電子差速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕,在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確的電子控制,提高電動(dòng)汽車(chē)的性能;其缺點(diǎn)是由于增加了電動(dòng)機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器,增加了初始成本,而且在不同條件下對(duì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確控制的可靠性需要進(jìn)一步的發(fā)展。近年來(lái),由于電子控制器具有的容錯(cuò)能力,其可靠性得到很大的改善。如由三個(gè)微處理器組成的電子控制器,其中兩個(gè)分別控制左右兩個(gè)電動(dòng)機(jī),另一個(gè)用于控制與協(xié)調(diào),通過(guò)監(jiān)測(cè)器來(lái)監(jiān)視彼此的工作情況以改善其可靠性。輪毅電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式如果將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接安裝在車(chē)輪上,可以縮機(jī)與車(chē)輪之間的機(jī)械傳遞裝置,這取決于是采用一般采用高減速比的行星齒輪減速裝置,安若采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī),則可以完全去掉變裝在車(chē)輪輪緣上,而且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速相等,因減速裝置,圖8所示為這兩種內(nèi)置輪式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),采磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī),由于其具有顯著的高功率密度的特點(diǎn),傳動(dòng)裝置矩變化范圍不能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)行駛性能的要求,因另一方面,可以使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常保持在高效率的同時(shí)可以減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池組的負(fù)荷,提高裝置的結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。對(duì)于小型電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輛,采速齒輪箱,將電動(dòng)機(jī)、減速齒輪箱與差速器進(jìn)行速變速器和差速器設(shè)計(jì)成一個(gè)整體,并直接安裝動(dòng)機(jī)軸為空心軸,汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),與兩根半軸一整車(chē)控制器根據(jù)駕駛員輸入的加速踏板和制動(dòng)踏板的信號(hào)在純電動(dòng)汽車(chē)減速和下坡滑行時(shí),整車(chē)控制器配對(duì)于與汽車(chē)行駛狀況有關(guān)的速度、功率、電壓交流電流);電壓傳感器:用以檢測(cè)供給電機(jī)控制器壓(包括高壓電池電壓、蓄電池電壓);溫度傳機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度(包括模塊溫度、電輔助系統(tǒng)空調(diào)、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等,電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題增加了新的概念、思路及內(nèi)容。目前,電動(dòng)汽車(chē)仍然是路上行駛為主的汽車(chē)而言,起動(dòng)較頻繁,能量利及加速性要求較高,續(xù)駛里程的要求相對(duì)可以較利用制動(dòng)回收能量。而主要在公路上行駛的電動(dòng)汽在開(kāi)發(fā)初期通常是將現(xiàn)有汽油車(chē)或柴油機(jī)車(chē)改裝現(xiàn)有汽油車(chē)或柴油機(jī)車(chē)并不適合改裝成電動(dòng)汽胎,電動(dòng)汽車(chē)行駛時(shí),車(chē)輪與地面之間相互接觸與相互作合氣體在內(nèi)燃機(jī)中燃燒作功,從而推動(dòng)汽車(chē)前外阻力即電動(dòng)汽車(chē)行駛阻力。從分析電動(dòng)汽車(chē)行駛時(shí)的受力3.1.1驅(qū)動(dòng)力作用一圓周力,同時(shí),地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生反作用t方向與驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)方向一致,是推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)的外力,定義為電動(dòng)););電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩對(duì)串激式直流電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性如圖9所示,串激式交流機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩特性如圖10所示。這些特性圖上有這個(gè)特點(diǎn)使得車(chē)輛在一段時(shí)間得到較大加速度或電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性汽車(chē)在行駛過(guò)程中,汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力始終繪制給定汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力平衡圖時(shí),傳動(dòng)效率、車(chē)輪半徑、汽車(chē)空氣阻力系數(shù)、汽式(3)即可計(jì)算汽車(chē)車(chē)輪上的驅(qū)動(dòng)力。分析汽車(chē)在硬路面利用上述計(jì)算結(jié)果,即可畫(huà)出驅(qū)動(dòng)力圖。再將不同車(chē)總體布置來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車(chē)布置方面的靈活性較大,與傳統(tǒng)汽部分需要?jiǎng)傂缘臋C(jī)構(gòu)零、部件連接。相當(dāng)多的部分則的電池那么簡(jiǎn)單,情況要復(fù)雜得多。首先電池質(zhì)量較大,占不同,電池個(gè)數(shù)多,占的空間大。此外,有些電池制循環(huán);需要加溫、保溫、散熱、控制溫度;需要監(jiān)測(cè)此不是布置兒個(gè)電池單元的問(wèn)題,而是要布置整個(gè)電池系統(tǒng)。池是立方體形,也有少數(shù)是圓筒形。除了單元要考慮串聯(lián)還是并聯(lián)外,還要考慮電池系統(tǒng)遠(yuǎn)的車(chē)前部及車(chē)后部,但這對(duì)前、后軸質(zhì)量分配要采取密封預(yù)防措施,萬(wàn)一車(chē)車(chē)輛發(fā)生撞擊事故4)散熱及溫度控制的需要:電池的電化學(xué)反應(yīng)往往的生成熱,只有在一定溫度范圍內(nèi)工作,電池具體要求及調(diào)節(jié)方案的難易程度則隨電池的形電池系統(tǒng)生成熱量較大,則可利用其余熱,對(duì)統(tǒng)而言還是存在監(jiān)測(cè)、維護(hù)及更換單元電池的需懸掛等方面設(shè)計(jì)的變動(dòng)所變動(dòng),因此對(duì)用來(lái)改裝的原汽車(chē)的車(chē)架強(qiáng)度、車(chē)必要時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì),例如改動(dòng)懸掛的彈簧設(shè)計(jì)分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度。又如設(shè)計(jì)帶有加強(qiáng)筋片的整體式白汽車(chē)前、后方及側(cè)面的撞擊。電動(dòng)汽車(chē)必須采用上刻有細(xì)紋,既能降低滾動(dòng)阻力,又能適應(yīng)潮濕路面的進(jìn)輪胎載面形狀,能產(chǎn)生合適的變形,既能保持車(chē)內(nèi)輔助設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)裝置,車(chē)上儲(chǔ)存能量又不多,因此,車(chē)用輔助特別是車(chē)用空調(diào)及取暖設(shè)備,目前較多的電動(dòng)汽車(chē)是采用熱質(zhì)量和質(zhì)心位置:電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量和質(zhì)心位置是影響電動(dòng)汽車(chē)行駛電動(dòng)汽車(chē)性能的前提下,實(shí)現(xiàn)最低的汽車(chē)質(zhì)量。電動(dòng)汽程中所消耗的能量是由車(chē)上的動(dòng)力電池提供的。在電池突破性的進(jìn)展之前,目前動(dòng)力電池的比功率和比能量都本田汽車(chē)公司生產(chǎn)的Insight混合電動(dòng)轎車(chē),采用壓鋁合金部件和ABS三元聚合物材料,使其車(chē)身比鋼結(jié)構(gòu)提高了機(jī)械強(qiáng)度;氣缸采用薄壁缸體,發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)性和平順性。整車(chē)質(zhì)心高度影響電動(dòng)汽車(chē)抗傾覆的能質(zhì)心過(guò)高,電動(dòng)汽車(chē)易產(chǎn)生側(cè)傾或縱傾,發(fā)生翻車(chē)事故。);););人們習(xí)慣于駕駛具有不足轉(zhuǎn)向性能的汽車(chē),轉(zhuǎn)向

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