新能源純電動汽車的驅(qū)動原理「專業(yè)知識」

新能源純電動汽車的驅(qū)動原理「專業(yè)知識」傳統(tǒng)汽車驅(qū)動車輛是依靠內(nèi)燃機(jī)做功，通過變速器改變輸出動力的傳動比旋轉(zhuǎn)方向，再通過傳動軸和車輪實現(xiàn)車輛驅(qū)動。而純電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機(jī)和變速器，依靠動力電池、逆變器和電機(jī)變速單元實現(xiàn)車輛的驅(qū)動。如下圖是純電動汽車的基本驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時，車輛控制模塊將控制動力電池輸出電能，然后通過控制逆變器驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)，驅(qū)動電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)帶動車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)車輛的前進(jìn)或后退。純電動汽車動力傳輸工作原理如下所示。1）基本驅(qū)動部件純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要的部件包括有動力電池、逆變器、帶有電機(jī)的變速單元。圖3-2-3所示為典型純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的原理示意圖。在新能源汽車應(yīng)用中，一般將動力電池組和逆變器之間的電路單元稱之為BDU（BatteryDisconnectingUnit）。2）基本驅(qū)動過程純電動汽車的驅(qū)動動力來源是動力電池，但是與傳統(tǒng)汽車不同的是，來自動力電池內(nèi)的電能并不是總一直處于輸出狀態(tài)，在純電動汽車中還設(shè)計有能夠回收車輛制動時無用的能量，并回收到動力電池的機(jī)構(gòu)。純電動汽車驅(qū)動過程中能量的流動主要有以下2條路徑：（1）驅(qū)動車輛驅(qū)動時來自動力電池的能量通過BDU、逆變器，再進(jìn)入電機(jī)變速單元實現(xiàn)車輛驅(qū)動。（2）回收制動能量制動或車輛減速時，變速單元內(nèi)的電機(jī)將變成發(fā)電機(jī)，將能量通過逆變器、BDU傳回動力電池，為電池充電。3）主要控制模塊純電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)在不同路況環(huán)境下，快速反應(yīng)并順利驅(qū)動車輛滿足駕駛員需求，并不僅僅是依靠上述幾個動力部件來完成的，整個驅(qū)動系統(tǒng)還需要一套完善的控制模塊。即整車控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS），這3個控制器是純電動汽車的核心技術(shù)，對整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等有著重要影響。如下圖所示。（1）VCU位置：通常安裝在車身上，如駕駛室內(nèi)。功能：全車動力系統(tǒng)的主控制模塊，類似于傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)控制模塊PCM的功能。VCU是實現(xiàn)整車控制決策的核心電子控制單元。VCU通過采集加速踏板、擋位、制動踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖；通過監(jiān)測車輛狀態(tài)（車速、溫度等）信息，由VCU判斷處理后，向動力系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)發(fā)送控制命令，同時控制車輛其他系統(tǒng)的運行模式。下圖所示為寶馬I3純電動汽車VCU的位置。（2）MCU位置：通常位于逆變器內(nèi)部。功能：是電機(jī)的主控制模塊，接收VCU信號，控制電機(jī)的運轉(zhuǎn)方向、輸出功率等。MCU通過接收VCU的車輛行駛控制指令，控制電機(jī)輸出指定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛。實現(xiàn)把動力電池的直流電能轉(zhuǎn)換為所需的高壓交流電、并驅(qū)動電機(jī)輸出機(jī)械能。同時，MCU還會利用傳感器采集如下信息，并將運行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器VCU。這包括：①電流傳感器：用以檢測電機(jī)工作的實際電流。②電壓傳感器：用以檢測供給逆變器工作的實際電壓。③溫度傳感器：用以檢測電機(jī)控制系統(tǒng)自身的工作溫度。下圖所示為北汽新能源EV200的MCU，位于前機(jī)艙內(nèi)。（3）BMS位置：通常位于動力電池組總成內(nèi)部。功能：是動力電池內(nèi)電池的管理模塊。BMS是動力電池最關(guān)鍵的控制模塊，用于檢測動力電池內(nèi)單個電池單元的電壓、電流，并實現(xiàn)多個電池單元之間的均衡控制。圖3-2-7所示為騰勢純電動汽車內(nèi)BMS的位置，通常純電動汽車內(nèi)的BMS控制模塊只有1個，但是由于動力電池內(nèi)部由多個電池組串聯(lián)，因此BMS還會在每個電