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1、純電動汽車（Electric Vehicle，EV）是采用電動機作為牽引裝置，并應用化學蓄電池組、超級電容器等蓄能裝置給電動機提供電能。純電動汽車與傳統(tǒng)內燃機汽車相比有明顯的優(yōu)點，如低能耗、零排放、高效率、低噪聲、運行平穩(wěn)等。但是由于蓄能裝置能量密度的限制，導致整車續(xù)駛里程較短，再加上充電基礎設施建設不健全，因此純電動車適合行駛于路線比較固定、配套設施較完善的城市區(qū)域。純電動汽車動力系統(tǒng)結構純電動汽車動力電控系統(tǒng)框圖從上圖中可以看出，純電動汽車系統(tǒng)是一個相對比較簡單的系統(tǒng)。其動力系統(tǒng)由整車控制器、電機控制器、電動機、傳動裝置、動力電池、電池管理系統(tǒng)及外接充電控制單元構成。純電動汽車動力系統(tǒng)結構
2、與傳統(tǒng)內燃機汽車動力系統(tǒng)結構上的主要區(qū)別有兩個方面：一是用電動機、電機控制器代替內燃機及內燃機控制器；二是用動力電池及電池管理系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)內燃機汽車的燃油箱及供油系統(tǒng)。傳統(tǒng)內燃機汽車不能將車輛減速或下坡時的能量回收，只能將這些能量通過機械摩擦轉化成熱量散失掉，而純電動汽車可以利用電機及電機控制器的雙向特性將車輛減速或下坡時的能量轉換成電能儲存起來，以提高能量的使用效率。純電動汽車動力系統(tǒng)控制工作原理在驅動車輛時，當加速踏板需求信息進入整車控制器后，整車控制器將駕駛員的駕駛意圖轉換成對電機的扭矩請求發(fā)給電機控制器，電機控制器將控制逆變器的功率輸出來控制電機的扭矩或轉速輸出，電機的輸出扭矩通過車輛
3、傳動系統(tǒng)驅動車輛行駛，滿足駕駛員驅動車輛的需求。在車輛制動時，整車控制器通過采集制動踏板信號獲取到駕駛員制動需求，根據整車制動分配控制策略，將部分或全部制動需求轉化為電機的發(fā)電請求，電機控制器將根據整車控制器發(fā)出的發(fā)電請求，控制電機運行在發(fā)電狀態(tài)，將車輛的部分動能轉化為電能存到動力電池中，從而實現車輛制動和能量回收的目的。電機未能回收的部分動能將由傳統(tǒng)制動系統(tǒng)將其轉化成熱能散失掉。能量回收功能可以提高能源的使用效率，延長整車的續(xù)駛里程。純電動汽車在動力電池能量不足時需要補充電能，通常有兩種補電方式：一種是用車載功率較小的充電器，一般情況下充電器功率為26kw，而充電時間一般為4h以上，這樣的補
4、電方式通常成為“慢充”；另一種是用可以進行大功率充電的充電站，將電網交流電轉換成直流電給動力電池充電，充電功率可以達到幾十千瓦，充電時間一般低于30min，這樣的補電方式通常稱為“快充”。慢充適用范圍較廣，如新建了專用慢充充電樁停車場或配有家用插座的停車場等場合，用慢充連接線將車載充電器與電網連接實現對車載動力電池充電，一般在夜間電網用電低峰時給車輛充電成本更低?？斐浞绞街贿m用于提供快充服務的充電站，快充最大的好處是充電時間短，缺點是基于目前的動力電池技術條件，快充會影響動力電池的使用壽命。動力電池在充放電過程中，電池管理單元將隨時監(jiān)控動力電池的狀態(tài)，控制充放電過程，保證動力電池健康安全運行。
5、另外，在車輛停車充電時，為了車輛及人身安全，整車控制器將不相應駕駛員駕駛車輛的需求。在車輛運行過程中，輔助子系統(tǒng)將和動力系統(tǒng)協(xié)同完成對包括轉向系統(tǒng)、車用空調系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)、底盤電子控制系統(tǒng)的控制。比如空調的制熱/制冷、底盤穩(wěn)定性扭矩干涉、制動穩(wěn)定性控制（尤其是制動能量回收時）、低壓能源管理等。常見純電動汽車動力系統(tǒng)結構舉例由于純電動汽車電驅動特性的多樣性，純電動汽車有多種動力系統(tǒng)架構，如下圖所示（a）無離合器單擋驅動 （b）傳統(tǒng)驅動（c）傳動裝置與差速器集成固定擋驅動 （d）雙電動機帶軸固定擋驅動（e）雙電動機固定擋直接驅動 （f）雙輪轂電動機驅動C-離合器；D：差速器；FG：固定速比
6、減速器；GB：變速器；M：電動機（a）中，電動機、固定速比的變速器和差速器一起，構成了純電動汽車的動力系統(tǒng)。該動力系統(tǒng)機構利用電動機低速階段恒扭矩和大范圍轉速變化中所具有的恒功率特性，采用固定速比的減速器替換多速比的減速器；基于這一轉換，動力系統(tǒng)對離合器的要求也降低，從而可以取消離合器；這樣的好處是可以減小機械傳動裝置的體積和質量，簡化驅動系統(tǒng)控制；但該系統(tǒng)結構的缺點是無法對變工況下電動機工作點效率進行優(yōu)化，同時為滿足車輛加速/爬坡和高速工況要求，通常需要選擇較大功率的電動機。（b）中，電動機替代了傳統(tǒng)內燃機汽車中的內燃機，并與離合器、變速器及差速器一起，構成了類似傳統(tǒng)車動力驅動系統(tǒng)。電動機代
7、替內燃機輸出驅動力，通過離合器可以實現電動機驅動力與驅動輪的斷開與連接，變速器提供不同的傳動比，以變更轉速-功率（轉矩）曲線匹配載荷的需求，差速器是實現轉彎時車輛兩側車輪以不同轉速驅動。（c）中，電動機、固定速比的減速器和差速器進一步集成，甚至可以組合成單個部件，與車輪相連的半軸直接與該組合體相連，驅動系統(tǒng)進一步簡化和小型化。在目前的純電動汽車中是最為常見的一種驅動形式。（d）中，機械差速器被取消，驅動車輛是靠兩個電動機分別通過固定速比減速器驅動各自側的車輪，在車子轉彎時，靠電子差速器控制電動機以不同轉速運轉，從而實現車輛正常轉彎。（e）中，驅動電機和固定速比的行星齒輪減速器被安裝在車輪中，這
8、種驅動系統(tǒng)也可以稱為輪式驅動系統(tǒng)，這樣可以進一步簡化驅動系統(tǒng)。該驅動系統(tǒng)中行星齒輪減速器的主要作用是降低電動機的轉速并增大電動機的轉矩。（f）中，完全舍棄了電動機和驅動輪之間的機械連接裝置，用電動機直接驅動車輪，電動機的轉速控制等價于輪速控制，即車速控制。這樣的驅動系統(tǒng)結構對電動機提出了特殊要求，如車輛在加速或減速時要具有高轉矩特性，這樣的電動機一般選用低速外轉子型電動機。純電動汽車動力系統(tǒng)基本功能除了具有混合動力汽車系統(tǒng)的主要功能如純電動爬行、駕駛員意圖識別、智能熱管理、低壓智能充電及整車高壓上下電管理外，純電動汽車還有如下特有功能。 外接智能充電功能車載充電功能（慢充）是使用車載充電器對動
9、力電池進行充電。充電過程中，電池管理系統(tǒng)將根據充電器狀態(tài)信息與電池狀態(tài)信息，如電壓、溫度、高壓安全狀態(tài)等，對充電過程進行監(jiān)控管理。先進的動力電池管理系統(tǒng)還可以在充電過程中實現對電芯的平衡管理，以保證電芯的一致性?？斐涔δ苁抢贸潆娬緦恿﹄姵剡M行直流充電。根據國標定義，進行快充的充電流程需要包括四個階段：握手階段、配置階段、充電階段和充電結束階段。與車載充電器充電過程不同的是快充過程將由充電站和電池管理系統(tǒng)共同管理。 故障診斷功能在純電動汽車工作的整個過程中，都將對動力系統(tǒng)的各種故障進行診斷，如電機故障、電池故障、高壓安全故障、DC-DC故障等，且根據故障狀態(tài)確定動力系統(tǒng)的合理相應行為，以保證動力系統(tǒng)合理、安全地運行。 輔助功能純電動汽車動力系統(tǒng)還支持整車其他與動力系統(tǒng)相關的輔助子系統(tǒng)，如根據動力系統(tǒng)狀態(tài)輸出對空調系統(tǒng)電動壓縮機（EAC）和電機熱器的限制，向儀表提供動力系統(tǒng)狀態(tài)信息，響應電子穩(wěn)定程序（ESP）扭矩干涉請求，給電子駐車制動（EPB）和電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）提供動力系統(tǒng)狀態(tài)信息等。
純電動汽車-動力系統(tǒng)結構設計
