國務院關于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
新能源汽車純電驅動技術路線、政策導向及市場需求分析
新能源汽車純電驅動技術路線、政策導向及市場需求分析1、國家政策導向及法律法規(guī)中國節(jié)能與新能源的主要里程碑是:至2020年,乘用車新車平均油耗5.0升/百公里,商用車新車油耗接近國際
1、國家政策導向及法律法規(guī)
中國節(jié)能與新能源的主要里程碑是:至2020年,乘用車新車平均油耗5.0升/百公里,商用車新車油耗接近國際先進水平,新能源汽車銷量占汽車總體銷量的比例達到7%以上,駕駛輔助/部分自動駕駛車輛市場占有率達到50%。
至2025年,乘用車新車平均油耗4.0升/百公里,商用車新車油耗達到國際先進水平,新能源汽車銷量占汽車總體銷量的比例達到20%以上,高度自動駕駛車輛市場占有率達到約15%。
至2030年,乘用車新車油耗3.2升/百公里,商用車油耗同步國際先進水平,新能源汽車銷量占汽車總體銷量的比例達到40%以上,完全自動駕駛車輛市場占有率接近10%。
根據科技部《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》,電動汽車按動力電氣化水平分為兩類:一類是全部或大部分工況下主要由電動機提供驅動功率的電動汽車(稱為“純電驅動”電動汽車,例如純電動汽車、插電式電動汽車、增程式電動汽車以及燃料電池電動汽車)。
另一類是動力電池容量較小,大部分工況下主要由內燃機提供驅動功率的電動汽車(稱為常規(guī)混合動力電動汽車)。
2、什么是純電動驅動?
驅動汽車前行的力一定是機械力,目前驅動汽車的機械力源于發(fā)動機輸出的機械力和電動機輸出的機械力兩種。其他形式的機械力(飛輪、液壓等)來驅動汽車前行,估計沒有成為商品可能性。
“純”字的基本含義是,驅動汽車的機械力,就是單一來源于電機輸出的機械力;另一層意思是,即使車上有內燃機在做功,也不當發(fā)動機用了。
3、電動汽車市場需求分析
電動車是汽車的替代品,因此其需求端可以通過同汽車進行比較得出結論,而就敏感性而言,影響需求的因素可以歸納為:功能和性能、耐用性、易用性、價格。
功能和性能
拋開動力支持,電動車和汽車在功能上幾乎沒有差異,就性能而言,電機驅動的電動車在加速、變速等運動性能甚至優(yōu)于普通汽車。
電動車和汽車性能上最大的爭議來自續(xù)航,當前熱銷的國產電動車單次充電里程在150-300公里左右,相比普通汽車的續(xù)航里程在500公里,從單次續(xù)航而言差距已經不像幾年前那么大了。按照一般乘用車年均2萬公里的里程而言,平均每日里程數(shù)一般不超過100公里,電動車采用一日一充的方式基本可以滿足80%的日常用車需求。
耐用性
電動車和汽車的耐用性區(qū)別主要在于電池循環(huán)壽命,以典型的30kWh容量的三元鋰電池包計算,基本每100km耗能20kWh,鋰電池合理壽命充放電1000次,基本折合里程數(shù)為15萬公里,基本折合使用年限為7-8年,相較于當前乘用車60萬公里的報廢標準而言還有較大的差距,換而言之電動車的折舊率較高。
易用性
易用性是目前電動車的另一個短板,主要體現(xiàn)在配套充電設施的匱乏和充電耗時,這兩者決定了其無法高里程長時間的使用的特點。當前的充電時長在8小時左右,即使使用快充技術也需要至少1小時才能達到可供短途使用的電量,給用戶造成使用上的較大不便。
價格
就乘用車而言,暫時拋開政策補貼因素,當前的國產基本款電動車(吉利帝豪、長安逸動、比亞迪秦等)基本指導價都在20-25萬左右,基本相當于1.8T的大眾帕薩特,但性能指標基本要差上一個檔次。
同時我們需要考慮使用成本,電動車的百公里費用在20-30元,汽車的費用在50-70元,就能耗費用上說電動車占優(yōu),但綜合電池折舊而言,電動車在綜合使用成本上并不占優(yōu)勢。
4、新能源電動汽車市場成熟度分析
新興行業(yè)看需求,成熟行業(yè)看供給,對于汽車這個成熟的市場,由于競爭的充分性,我們更關注供給端能否提供功能完善、性能優(yōu)越又具備性價比的產品。
技術門檻
就電動車同汽車相比,其儲能方式和動力輸出都有所不同。電動車的動力系統(tǒng)包括電池系統(tǒng)、電機系統(tǒng)和電控系統(tǒng),其主要的技術門檻也集中在這三個系統(tǒng)。
電池系統(tǒng)直接決定了電動車的續(xù)航里程,電機系統(tǒng)決定了其動力性能,電控系統(tǒng)則負責整個能量的利用率和駕駛中的動力體驗。相對于接近飽和的燃油發(fā)動機動力體系,電動車的進入技術門檻并沒有那么高。
成本
電動車采用電機作為驅動器,繞開了普通汽車高昂的發(fā)動機,在此項上具備價格優(yōu)勢。但與此同時,受制于電能較低的能量儲存密度,電池成為了電動車成本中的大頭,近年來隨著電池工藝的提升,電池成本受到了一定控制,但一般30kWh的三元鋰電池成本在5萬元以上,占整車成本的30%以上。
供應鏈
國內雖然沒有形成完整的專注于電動車的供應鏈體系,但具備成熟的上游原材廠商,中游電機電控廠商和下游汽配、系統(tǒng)集成商等,具備形成完整產業(yè)鏈的硬件條件。
政策
政策是國家戰(zhàn)略的體現(xiàn),在國家層面判斷一個產業(yè)是否值得推動和發(fā)展,基本的標準是:市場是否夠大技術是否支持,是否具備可替代性社會成本是否得到優(yōu)化在國際競爭中是否能為自己掙得有力地位或擺脫弱勢
就電動車而言:市場天花板是毋庸置疑的。技術上基本也實現(xiàn)了上游到下游的全覆蓋,具備產業(yè)升級和替代的基礎。
就短期而言,由于配套建設等剛性支出,同時基于電池固廢的處理問題,電動車的社會成本將高于汽車,但就長遠而言,基于風電、水電或核電的電動車較汽車更加環(huán)境友好,固廢處理產業(yè)鏈更加成熟也將顯著改善電動車的社會成本。
5、純電動汽車的技術特點
與燃油汽車相比,電動汽車具有以下幾個獨特的特點。
電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和傳動軸傳遞的,因此,電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性。
電動汽車驅動系統(tǒng)的布置不同,如獨立的四輪驅動系統(tǒng)和輪轂電動機驅動系統(tǒng)等,會使系統(tǒng)結構區(qū)別很大;采用不同類型的電動機,如直流電動機和交流電動機,會影響到電動汽車的質量、尺寸和形狀;不同類型的儲能裝置,如動力電池和燃料電池,也會影響電動汽車的質量、尺寸及形狀。
不同的能源補充裝置具有不同的硬件和機構,例如,動力電池可通過感應式和接觸式的充電機充電,或者采用更換動力電池的方式,將替換下來的動力電池再進行集中充電。
中國發(fā)展新能源汽車技術路線是什么?一直爭論不停。
最后在國家高層領導直接參與下,明確了“純電驅動”為中國新能源汽車的技術路線,將混合動力的技術路線被劃到節(jié)能汽車的范疇里了。
6、 純電動汽車類型
純電動汽車EV(Electrical Vehicle)也稱為BEV(Battery Electrical Vehicle)。純電動汽車可分為兩種類型,即用單一動力電池作為動力源的純電動汽車和裝有輔助動力源的純電動汽車。
用單一動力電池作為動力源的純電動汽車
用單一動力電池作為動力源的純電動汽車,只裝置了動力電池組,它的電力和動力傳輸系統(tǒng)如圖。
單一使用動力電池作為動力源的純電動汽車
裝有輔助動力源的純電動汽車
用單一動力電池作為動力源的純電動汽車,動力電池的比能量和比功率較低,動力電池組的質量和體積較大。因此,在某些純電動汽車上增加輔助動力源,如超級電容器、發(fā)電機組、太陽能等,由此改善純電動汽車的起動性能和增加續(xù)駛里程。這種純電動車也稱為增程式電動車,輔助動力源如增程發(fā)動機不直接參與動力傳遞,而是為動力電池補充電能。
7、純電動汽車驅動型式之集中式驅動VS分布式驅動
發(fā)動機按布置位置的不同,可以分為前置、中置、后置三大分類。再可以細分前置前驅、前置后驅、中置后驅、后置后驅等。
如果是一個驅動電機,也可以分為前置、中置、后置等。目前電機驅動模式又進一步衍生出多個電機驅動模式,于是出現(xiàn)集中驅動模式與分布驅動模式的分法。
又可分為兩種:單電機集中驅動型式電動汽車(簡稱集中驅動式電動汽車)和多電機分布驅動型式電動汽車(簡稱分布式驅動電動汽車)。
傳統(tǒng)集中式驅動結構類型
集中驅動式電動汽車與傳統(tǒng)內燃機汽車的驅動結構布置方式相似,用電動機及相關部件替換內燃機,通過變速器、減速器等機械傳動裝置,將電動機輸出力矩,傳遞到左右車輪驅動汽車行駛。
集中驅動式電動汽車操作實現(xiàn)技術成熟、安全可靠,但存在體積較重,效率相對不高等不足。
隨著純電動汽車技術研究的深入,純電動汽車的驅動系統(tǒng)的布置結構也逐漸由單一動力源的集中式驅動系統(tǒng)向多動力源的分布式驅動系統(tǒng)發(fā)展。
分布式驅動電動汽車結構類型
分布式驅動電動汽車按照動力系統(tǒng)的組織構型不同可分為兩種:電機與減速器組合驅動型式,輪邊電機或輪轂電機驅動型式。
a.電機與減速器組合驅動型式
在該驅動型式中,電機與固定速比減速器連接,通過半軸實現(xiàn)對應側車輪的驅動,由于電機和減速箱布置在車架上,因此在現(xiàn)有車身結構的基礎上,稍加改動,該驅動型式即可推廣應用。
b.輪邊或輪轂電機驅動型式
輪邊電機驅動型式是將驅動電機安放于副車架上,驅動輪從其對應側輸出軸獲取驅動力。
輪轂電機驅動型式是將電機和減速機構直接放在輪輞中,取消了半軸、萬向節(jié)、差速器、變速器等傳動部件。
輪邊電機驅動型式或輪轂電機驅動型式均具有結構緊湊、車身內部空間利用率高、整車重心低、行駛穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
分布式驅動的優(yōu)點
從以上論述中不難發(fā)現(xiàn),在分布式驅動電動汽車中,每個車輪的驅動轉矩可單獨控制,各個驅動輪之間的運動狀態(tài)相對獨立。分布式驅動電動汽車與集中式驅動電動汽車相比,其優(yōu)點可概括總結如下:
同等總功率需求下,單臺電機功率降低,尺寸和質量均減小,使得整車布置的靈活性和車身造型設計的自由度增大,易于實現(xiàn)同底盤不同造型產品的多樣化,縮短產品開發(fā)周期,降低生產成本;
機械傳動系統(tǒng)部分減少或全部取消,可簡化驅動系統(tǒng)。各驅動輪力矩的控制方式由硬連接變成軟連接,能滿足無級變速需求及實現(xiàn)電子差速功能;
電機驅動力矩響應迅速,正反轉靈活切換,驅動力矩瞬時響應快,惡劣工況的適應能力強;
在硬件及軟件控制方面,更容易實現(xiàn)電氣制動、機電復合制動及再生制動,經濟性更高,續(xù)駛里程更長;
在行駛穩(wěn)定性方面,通過電機力矩的獨立控制,更容易實現(xiàn)對橫擺力矩、縱向力矩的控制,從而提高整車的操縱穩(wěn)定性及行駛安全性。
綜上所述,雖然目前集中驅動型式占電動汽車驅動系統(tǒng)的主流,但分布式驅動型式作為新興的驅動系統(tǒng),在動力學控制、整車結構設計、能量效率及其它性能方面均有很多優(yōu)點,因此研究分布式驅動電動汽車技術有助于電動汽車的發(fā)展及推廣。
8、純電動汽車布置形式
純電動汽車驅動布置形式是指電源、驅動系統(tǒng)及機械傳動裝置的具體布置形式。由于純電動汽車是單純用蓄電池作為驅動能源的汽車,采用合鋰的驅動系統(tǒng)布置形式來充分發(fā)揮電動機驅動的優(yōu)勢是尤其重要的。
純電動汽車驅動系統(tǒng)布置的原則是,符合車輛動力學對汽車重心位置的要求,并盡可能降低車輛質心高度。特別是對于采用輪轂電動機驅動實現(xiàn)“零傳動”方式的純電動汽車,不僅去掉了發(fā)動機、冷卻系統(tǒng)、排氣消聲系統(tǒng)和油箱等相應的輔助裝置,還省去了變速器、驅動橋及所有傳動鏈,既減輕了汽車自重,也留出了許多空間,其結構可以說發(fā)生了脫胎換骨的變化。車輛的整個結構布局需重新設計并全面考慮各種因素。
純電動汽車的驅動系統(tǒng)布置形式目前主要有4種基本典型結構,即傳統(tǒng)的驅動方式、電動機-驅動橋組合式驅動方式、電動機-驅動橋整體式驅動方式、輪轂電動機分散驅動方式。
?。?)傳統(tǒng)布置形式
該驅動系統(tǒng)仍然采用內燃機汽車的驅動系統(tǒng)布置方式,包括離合器、變速器、傳動軸和驅動橋等總成,只是將內燃機換成電動機,屬于改造型電動汽車。
傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)布置形式的工作原鋰類同于傳統(tǒng)汽車,離合器用來切斷或接通驅動電動機到車輪之間傳遞動力的機械裝置,變速器是一套具有不同速比的齒輪機構,駕駛人按需要來選擇不同的擋位,使得低速時車輪獲得大轉矩低轉速,而高速時車輪獲得小轉矩高轉速。
這種布置方式可以提高純電動汽車的啟動轉矩,增加低速時純電動汽車的后備功率。具體布置形式有電動機前置一驅動橋前置(F-F)、電動機前置一驅動橋后置(F-R)等驅動模式。
但是,這種驅動系統(tǒng)布置形式結構復雜、效率低,不能充分發(fā)揮驅動電動機的性能。在此基礎上,還有一種簡化的傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)布置形式:采用固定速比減速器,去掉離合器,這種驅動系統(tǒng)布置形式可減少機械傳動裝置的質量,縮小其體積。
由于采用了調速電動機,其變速器可相應簡化,擋位數(shù)一般有2個就夠了,倒擋也可利用驅動電動機的正反轉來實現(xiàn)。驅動橋內的機械式差速器使得汽車在轉彎時左右車輪以不同的轉速行駛。這種模式主要用于早期的純電動汽車,省去了較多的設計,也適于對原有汽車的改造。
特點:汽車的結構與傳動布置較近,可以在內燃機汽車的基礎上改裝,傳動裝置和技術成熟,控制電路較簡單。
?。?)電動機-驅動橋組合式驅動系統(tǒng)布置形式
這種驅動系統(tǒng)布置形式即在驅動電動機端蓋的輸出軸處加裝減速齒輪和差速器等,電動機、固定速比減速器、差速器的軸互相平行,一起組合成一個驅動整體。取消了離合器和變速器,但有差速減速機構,由一臺電動機驅動兩個車輪旋轉,
優(yōu)點:可以繼續(xù)沿用當前汽車中的傳動裝置,只需要一組電動機和逆變器。
它通過固定速比的減速器來放大驅動電動機的輸出轉矩,但沒有可選的變速擋位,也就省掉了離合器。這種布置形式的機械傳動機構緊湊,傳動效率較高,便于安裝。
但這種布置形式對驅動電動機的調速要求較高,不僅要求電動機具有較高的起動轉矩,而且要求具有較大的后備功率,以保證汽車在起動、爬坡、加速超車時的動力性。
按傳統(tǒng)汽車的驅動模式來說,可以有驅動電動機前置-驅動橋前置(F-F)或驅動電動機后置-驅動橋后置(R-R)兩種方式。這種驅動系統(tǒng)布置形式具有良好的通用性和互換性,便于在現(xiàn)有的汽車底盤上安裝,使用、維修也較方便。
?。?)電動機-驅動橋掛體式驅動系統(tǒng)布置形式
這種驅動系統(tǒng)布置形式與發(fā)動機橫向前置-前輪驅動的內燃機汽車的布置方式類似,把電動機、固定速比減速器和差速器集成為一個整體,兩根半軸連接驅動車輪。電動機-驅動橋整體式驅動系統(tǒng)布置形式有同軸式和雙聯(lián)式兩種。
同軸式驅動系統(tǒng)的電動機軸是一種特殊制造的空心軸,在電動機左端輸出軸處的裝置裝有減速齒輪和差速器,再由差速器帶動左右半軸,左半軸直接帶動,而右半軸通過電動機的空心軸來帶動。
雙聯(lián)式驅動系統(tǒng)也稱為雙電動機驅動系統(tǒng),由左右2臺永磁電動機直接通過固定速比減速器分加別驅動兩個車輪,左右2臺電動機由中間的電控差速器控制,每個驅動電動機的轉速可以獨立地調節(jié)控制,便于實現(xiàn)電子差速,不必選用機械差速器。
汽車轉彎時,前一種采用機械式差速器,后一種采用電控差速器。電控差速器的優(yōu)點是體積小、質量輕,在汽車轉彎時可以實現(xiàn)精確的電子控制,提高純電動汽車的性能。
其缺點是由于增加了驅動電動機和功率轉換器,增加了初始成本,而且在不同條件下對2個驅動電動機進行精確控制的可靠性需要進一步發(fā)展。同樣,電動機-驅動橋整體式驅動系統(tǒng)在汽車上的布局也有電動機前置-驅動橋前置(F-F)和電動機后置-驅動橋后置(R-R)兩種驅動模式。
該電動機-驅動橋構成的機電一體化整體式驅動系統(tǒng),具有結構更緊湊、傳動效率高、重量輕、體積小、安裝方便的特點,并具有良好的通用性和互換性,在小型電動汽車上應用最普遍。
特點:對電動機有較高要求,要求有大的起動轉矩和后備功率;不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度,而且要求具備良好的可靠性,從而保證電動汽車行駛的安全、平穩(wěn)。
(4)輪轂電動機驅動式
內定子外轉子輪載電動機分散驅動式驅動系統(tǒng)布置形式采用低速內定子外轉子電動機
其外轉子直接安裝在車輪的輪緣上,可完全去掉變速裝置,驅動電動機轉速和車輪轉速相等,車輪轉速和車速控制完全取決于驅動電動機的轉速控制。由于不通過機械減速,通常要求驅動電動機為低速大轉矩電動機。低速內定子外轉子電動機結構簡單,無需齒輪變速傳動機構,但其體積大、質量大、成本高。
內轉子外定子輪轂電動機分散驅動式驅動系統(tǒng)布置形式采用一般的高速內轉子外定子電動機
其轉子作為輸出軸與固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪相連,而車輪輪轂通常與其齒圈連接,它能提供較大的減速比,來放大其輸出轉矩。驅動電動機裝在車輪內,形成輪轂電動機,可進一步縮短從驅動電動機到驅動輪的傳遞路徑。
采用高速內轉子電動機(轉速約10000r/min),需裝固定速比減速器來降低車速,一般采用高減速比行星齒輪減速裝置,安裝在電動機輸出軸和車輪輪緣之間,且輸入和輸出軸可布置在同一條軸線上。高速內轉子電動機具有休積小、質量輕和成本低的優(yōu)點,但它需要加行星齒輪變速機構。
采用輪轂電動機驅動可大大縮短從驅動電動機到驅動車輪的傳遞路徑,不僅能騰出大量的有效空間便于總體布局,而且對于前一種內定子外轉子結構,也大大提高了對車輪的動態(tài)響應控制性能。
每臺驅動電動機的轉速可獨立調節(jié)控制,便于實現(xiàn)電子差速。既省去了機械差速器,也有利于提高汽車轉彎時的操控性。輪轂電動機分散驅動在汽車上的布置方式可以有雙前輪驅動、雙后輪驅動和4WD(4 Wheel Drive)前后四輪驅動等模式。輪轂式電動機分散驅動方式應是未來純電動汽車驅動系統(tǒng)的發(fā)展方向。
將電動機安裝在驅動車輪內部,進一步縮短了電動機與驅動輪間的動力傳遞路徑。按照是否裝配減速器,分為帶減速器式和不帶減速器式。
優(yōu)點:無復雜的機械傳動系統(tǒng),減輕汽車質量;動力部件結構緊湊,便于布置,增加了車內空間;便于整車的電子化、智能化和線控化。
缺點:多個電動機的控制與相互協(xié)調技術難度大;輪轂電動機的散熱、電磁干擾、防水、防塵任務較為困難;電動機置于車輪對汽車的平順性、操控穩(wěn)定性、通過性有一定的負面影響。返回搜狐,查看更多
9、輪邊電機VS輪轂電機
(1)輪邊驅動方案優(yōu)缺點分析
假設輪邊電機性能是穩(wěn)定的,輪邊在車輛兩側分別配一個電機,單獨驅動該車輪,它取消了主減速器和差速器,意圖是電耗較少。目前的難題有2個:
a)高速轉彎和路面顛簸上的差速控制,電子差速器的性能還不能與機械差速器的性能相比。這是一個嚴重的技術上的安全隱患問題。
b)非簧載質量較高,導致客車舒適度嚴重下降。這樣的產品推上市,客戶部會買嗎?
(2)輪轂電機方案優(yōu)缺點分析
假設輪轂電機性能是穩(wěn)定的,輪轂電機是安裝在輪轂里面的。省去了傳動軸、減速器等,其效率可能更高,更節(jié)能。但是認真研究一下,輪邊驅動方案的不足,輪轂電機方案都有。還有一個安全隱患,就是電機控制器集成到輪轂電機里,可靠性如何保障?
10、純電動汽車的驅動系統(tǒng)的組成
純電動汽車驅動系統(tǒng)主要由中央控制單元、驅動控制器、驅動電動機、機械傳動裝置等組成。為適應駕駛人的傳統(tǒng)操縱習慣,純電動汽車仍保留了加速踏板、制動踏板及有關操縱手柄或按鈕等。不過在電動汽車上是將加速踏板、制動踏板的機械位移量轉換為相應的電信號輸入到中央控制單元來對汽車的行駛實行控制的。
對于擋位變速桿,為遵循駕駛人的傳統(tǒng)習慣,一般仍需保留,同樣除傳統(tǒng)的驅動模式外也就只有前進、空擋、倒退三個擋位,并且以開關信號傳輸?shù)街醒肟刂茊卧獊韺ζ囘M行前進、停車、倒車控制。
中央控制單元
中央控制單元不僅是驅動系統(tǒng)的控制中心,還要對整輛純電動汽車的控制起到協(xié)調作用。它根據加速踏板與制動踏板的輸入信號,向驅動控制器發(fā)出相應的控制指令,對驅動電動機進行啟動、加速、減速、制動控制。
在純電動汽車減速和下坡滑行時,中央控制單元配合車載電源模塊的能源管鋰系統(tǒng)進行發(fā)電回饋,使蓄電池反向充電。對于與汽車行駛狀況有關的速度、功率、電壓、電流及有關故障診斷等信息,還需傳輸?shù)捷o助模塊的駕駛室顯示操縱臺進行相應的數(shù)字或模擬顯示,也可采用液晶屏幕顯示來提高其信息量。
另外,如驅動系統(tǒng)采用輪轂電動機分散驅動方式,當汽車轉彎時,中央控制單元也需與輔助模塊的動力轉向單元配合,即控制左右輪轂電動機來實行電子差速轉向。
為減少純電動汽車各個控制部分間的硬件連線,提高可靠性,當代汽車控制系統(tǒng)已較多地采用了微機多CPU總線控制方式,特別是對于采用輪轂電動機進行4WD前后四輪驅動控制的模式,更需要運用總線控制技術來簡化純電動汽車內部線路的布局,提高其可靠性,也便于故障診斷和維修,并且采用該模塊化結構,一旦技術成熟,其成本也將隨批量的增加而大幅下降。
驅動控制器
驅動控制器的功能是按中央控制單元的指令和驅動電動機的速度、電流反饋信號,對驅動電動機的速度、驅動轉矩和旋轉方向進行控制。
驅動控制器與驅動電動機必須配套使用,目前對驅動電動機的調速主要采用調壓、調頻等方式,這主要取決于所選用的驅動電動機類型。由于動力蓄電池組以直流電方式供電,所以對于直流電動機主要是通過DC/DC轉換器進行調壓調速控制。
對于交流電動機需通過DC/AC轉換器進行調頻調壓矢量控制;對于磁阻電動機是通過控制其脈沖頻率來進行調速。當汽車倒車時,需通過驅動控制器使驅動電動機反轉來驅動車輪反向行駛。
當純電動汽車處于減速和下坡滑行時,驅動控制器使驅動電動機運行于發(fā)電狀態(tài),驅動電動機利用其慣性發(fā)電,將電能通過驅動控制器回饋給動力蓄電池組,所以驅動控制器與動力蓄電池組電源的電能流向是雙向的。
驅動電動機
驅動電動機在純電動汽車中被要求承擔電動機和發(fā)電機的雙重功能,即在正常行駛時發(fā)揮其主要的電動機功能,將電能轉化為機械能;而在減速和下坡滑行時又被要求進行發(fā)電,將車輪的慣性動能轉換為電能。
對驅動電動機的選型一定要根據其負載特性來進行。由對汽車行駛時的特性分析可知,汽車在起步和上坡時要求有較大的啟動轉矩和相當?shù)亩虝r過載能力,并有較寬的調速范圍和鋰想的調速特性,即在啟動低速時為恒轉矩輸出,在高速時為恒功率輸出。
驅動電動機與驅動控制器所組成的驅動系統(tǒng)是純電動汽車中最為關鍵的部件,純電動汽車的運行性能主要取決于驅動系統(tǒng)的類型和性能,它直接影響著汽車的各項性能指標,如汽車在各工況下的行駛速度、加速與爬坡性能及能源轉換效率。
機械傳動裝置
純電動汽車機械傳動裝置的作用是,將驅動電動機的驅動轉矩傳輸給汽車的驅動軸,從而帶動汽車車輪行駛。由于驅動電動機本身具有較好的調速特性,其變速機構可被大大簡化,較多的是為放大驅動電動機的輸出轉矩僅采用一種固定的減速裝里。
又因為驅動電動機可帶負載直接啟動,省去了傳統(tǒng)內燃機汽車的離合器。由于驅動電動機可以容易地實現(xiàn)正反向旋轉,所以也無需通過變速器中的倒擋齒輪組來實現(xiàn)倒車。
對驅動電動機在車架上合鋰布局,即可省去傳動軸、萬向節(jié)等傳動部件。當采用輪轂電動機分散驅動方式時,又可以省去傳統(tǒng)汽車的驅動橋、機械差速器、半軸等一切傳動部件,所以該驅動方式也可被稱為“零傳動”方式。
11、電動汽車驅動系統(tǒng)對于電動機的要求有:
高電壓:在允許的范圍內盡可能采用高電壓,這樣可以減小電動汽車電機的尺寸和導線等裝備的尺寸,特別是可以降低功率變換器的成本。
小質量:電動機應盡量采用鋁合金外殼,以降低電動機的質量,還要設法降低電動機控制器的質量和冷卻系統(tǒng)的質量。
較大的起動轉矩和較大的調速范圍:使電動汽車有好的啟動性能和加速性能,從而獲得所需要的啟動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉矩。
高效率、低損耗:應在車輛減速時,實現(xiàn)再生制動將制動能量回收,再生制動回收能量能達到總能量的10%-15%。
電氣系統(tǒng)的安全性和控制系統(tǒng)的安全性:必須符合國家(或國際)有關車輛電氣控制的安全性能標準和規(guī)定,裝備有高壓保護設備。
高可靠性:耐高溫和耐潮性能強,運行時噪聲低,能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作,結構簡單,適合大批量生產,使用維修方便。
小結:就汽車行業(yè)而言,國內廠商同國際廠商在發(fā)動機上存在著顯著的技術差距,導致了國內汽車產業(yè)在國際上的弱勢地位。
而中國具有完整的電池、電機電控和相關汽配產業(yè)集群,在電動車產業(yè)上相當于繞開了發(fā)動機的絕對技術壁壘,有利于產業(yè)在國際競爭中擺脫弱勢。
正因上述理由,國家在政策上將電動車定為彎道超車的國家戰(zhàn)略,從13年開始就著手開始進行相關刺激和政策補貼,雖然在經歷15-16年的騙補風波,但實際上冷啟動已經基本完成。重新審核優(yōu)質的電動車廠商之后,可以預期電動車產業(yè)將步入穩(wěn)健發(fā)展階段。
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