纯电轿车的构型方案及驱动系统布置
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纯电轿车的构型方案及驱动系统布置纯电轿车是指采用纯电动驱动系统的轿车,它使用电池作为能量的储存单元,并通过电动机将电能转化为机械能驱动车辆。
纯电轿车的构型方案和驱动系统布置,关键涉及到电池布置、电动机布置以及电子控制单元布置等几个方面。
其次,纯电轿车的构型方案中,电动机布置是另一个需要考虑的因素。
电动机是纯电动驱动系统中的核心部件,它将电能转化为机械能驱动车辆。
电动机有多种布置方式,主要包括中置布置、轮毂驱动和前置布置。
中置布置是将电动机安装在车辆中央位置,通过传动装置将动力传给车辆的轮胎。
轮毂驱动是将电动机嵌入到车轮中,直接驱动车轮转动。
前置布置是将电动机放置在车辆的前部,通过传动装置将动力传给车辆的前轮。
不同的电动机布置方式,将对车辆的动力性能、悬架设置和车重分布等方面产生不同的影响。
最后,纯电轿车的构型方案中,电子控制单元的布置也是必不可少的。
电子控制单元负责控制电池放电、电动机驱动和制动能量回收等功能,对车辆的性能稳定性和驾驶体验具有重要影响。
电子控制单元通常安装在车辆的中央位置,尽量靠近电池和电动机,以便传输和控制信号更加稳定可靠。
同时,根据车辆的布局和控制系统的需求,还可将电子控制单元分为多个模块进行布置,以提高电子控制单元的可维护性和系统的可扩展性。
综上所述,纯电轿车的构型方案及驱动系统布置是一个综合考虑电池布置、电动机布置和电子控制单元布置等多个因素的过程。
通过合理的布置和配置,可以实现纯电轿车的最佳性能和驾驶体验。
随着技术的不断进步和新材料的应用,未来纯电轿车的构型方案和驱动系统布置还将进一步改进和完善。
纯电动汽车的驱动电机系统详解驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一,是车辆行驶的主要驱动系统,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。
一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成,通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接,如图1所示。
整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令,实时调节驱动电机的扭矩输出,以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。
电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测,并把相关信息传递给整车控制器VCU,进而调节水泵和冷却风扇工作,使电机保持在理想温度下工作。
驱动电机技术指标参数,如表1所示,驱动电机控制器技术参数如表2所示。
1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2),具有效率高、体积小、可靠性高等优点,是动力系统的执行机构,是电能转化为机械能载体。
它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息,并将电机运行状态信息实时发送给MCU。
旋转变压器检测电机转子位置,经过电机控制器内旋变解码器解码后,电机控制器可获知电机当前转子位置,从而控制相应的IGBT功率管导通,按顺序给定子三个线圈通电,驱动电机旋转。
温度传感器的作用是检测电机绕组温度,并提信息供给MCU,再由MCU通过CAN线传给VCU,进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作,调节电机工作温度。
驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口,如图4所示。
其中低压接口各端子定义如表3所示,电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机转子当前位置信息。
2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示,它内部采用三相两电平电压源型逆变器,是驱动电机系统的控制核心,称为智能功率模块,它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心,辅以驱动集成电路、主控集成电路。
新能源汽车的动力系统设计随着环保意识的日益增强和能源危机的加剧,新能源汽车已成为汽车行业的发展趋势。
新能源汽车具有环保、节能、安全的特点,然而作为新兴产业,它在技术上还存在一些不足。
本篇文章将就新能源汽车中的动力系统进行探讨,并从设计角度分析新能源汽车动力系统的发展方向。
一、新能源汽车动力系统的基本构成新能源汽车动力系统的基本构成是由储能装置、电动机、控制器、传动系统和车辆监控系统五个部分组成。
其中,储能装置是指存储电能的电池组,在新能源汽车中,电池组是整个动力系统的核心组成部分。
电动机是指驱动汽车前进的电机,其功率大小和效率是影响新能源汽车行驶性能的重要因素。
控制器是指控制电机速度和转向的装置,其质量也直接影响到新能源汽车性能的好坏。
传动系统是指传动电机动力到车轮的机械系统,车辆监控系统是指通过一系列传感器和智能系统,实现对新能源汽车能量使用和危险行为的监控。
二、新能源汽车动力系统在设计中需要注意的问题在新能源汽车动力系统的设计中,需要注意以下问题。
1. 电池组的选取在选择电池组时,应根据新能源汽车的使用环境、车型和动力要求等因素进行详细分析和选定。
目前市面上常用的电池类型有镍氢电池、锂电池、超级电容器等,应根据新能源汽车的使用环境和需求来选择合适的电池组,以确保其安全可靠、高效稳定。
2. 电动机的选择在选择电动机时,需要按照车型、使用环境和动力要求等因素进行综合考虑。
例如,城市客车可选择永磁同步电机,高速客车可选择感应电机,轻型商用车或轿车则可选择永磁无刷电机。
同时,还需考虑电机的功率和效率等指标。
3. 控制器的设计控制器的设计直接影响到新能源汽车的动力和操控性能。
应根据电机类型和控制需求,采用合适的控制器,并且要注意控制器的稳定性、可靠性和节能性。
4. 传动系统的设计新能源汽车传动系统的设计需要兼顾动力输出和能量利用效率。
传动系统应该为新能源汽车提供低速大扭矩和高速低扭矩两种不同工作条件下的动力输出,并且要确保传动效率高、噪音小。
纯电动车汽车设计方案资料两篇篇一:纯电动车汽车设计方案资料一、汽车产品定位二、汽车底盘布置形式采用电动机前置前驱形式,变速驱动桥将变速器、主减速器和差速器安装在同一个外壳(常称为变速器壳)之内。
这样可以有效地简化结构,减小体积,提高传动效率。
而且取消了传动轴,可使汽车自重减轻。
电池组安装在前后两排座椅下。
三、驱动电机的选择电动汽车电机是将电源电能转换为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮的汽车驱动装置,该电机与其他电机相比具有体积小、重量轻、效率高且高效区范围广、调速性能好等特点。
电动汽车用电动机在需要满足汽车行走的功能同时,还应满足行车时的舒适性、耐环境性、一次充电的续行里程等性能,该电机要求比普通工业用电动机更为严格的技术规范,还希望有如下功能:体积小,重量轻。
减小有限的车载空间,特别是总质量的减小,在整个运行范围内高效率。
一次充电续行里程长,特别是行走方式频繁改变时,低负载运行时,也有较高的效率。
低速大转矩特性及宽范围内的恒功率特性。
综合上述原因考虑我们初步选定永磁无刷直流电机作为驱动电机。
无刷直流电机优点是:①电机外特性好,非常符合电动车辆的负载特性,尤其是电机具有可贵的低速大转矩特性,能够提供大的起动转矩,满足车辆的加速要求。
②速度范围宽,电机可以在低中高大速度范围内运行,而有刷电机由于受机械换向的影响,电机只能在中低速下运行。
③电机效率高,尤其是在轻载车况下,电机仍能保持较高的效率,这对珍贵的电池能量是很重要的。
④过载能力强,这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上,满足车辆的突起堵转需要。
⑤再生制动效果好,因电机转子具有很高的永久磁场,在汽车下坡或制动时电机可完全进入发电机状态,给电池充电,同时起到电制动作用,减轻机械刹车负担。
⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。
⑦电机无机械换向器,采用全封闭式结构,防止尘土进入电机内部,可靠性高。
⑧电机控制系统比异步电机简单。
0 引言随着以石油为代表的不可再生矿物能源的逐渐消耗, 能源危机、环保、可持续发展成了摆在人们面前亟待解决的问题。
在占世界能源消耗大约1 /3的汽车方面, 世界范围内, 以美国、日本、欧洲等发达国家为首, 世界上大部分有实力的国家都投入巨资进行电动汽车的研发, 日本三菱的i-MiEV及日产的Leaf等纯电动乘用车将于近一两年内逐步上市。
纯电动汽车以其环保、高效和可持续发展的巨大优势吸引着人们的目光。
由于跟传统汽车区别较大, 纯电动乘用车在结构方面需要较大变化的设计和布置才能满足一定的性能需求。
本文将从纯电动乘用车几个关键部件及系统的总布置方面进行论述, 同时结合项目实际过程中的一些问题进行阐述。
1 纯电动乘用车整体结构图1所示为纯电动乘用车的关键部件位置。
纯电动乘用车主要由电池ESS系统总成、驱动电机及减速箱总成、电机控制器、充电器、充电口及其他相关附属部件组成。
在实际设计的过程中, 兼顾空间和轴荷匹配、高压安全等方面考虑, 关键部件的布置显得特别重要。
一方面,这些部件大部分工作在高压状态,如果布置在很容易变形或者磕碰的地方, 那么可能会造成系统的漏电, 对人员安全造成极大威胁;另一方面, 这些部件普遍重量较大, 如果不进行整车特别是底盘的动力、操控性能的全面分析, 部件重量分布不合理, 对整车的性能和安全同样会留有很大的隐患。
因此, 根据对底盘和整车性能的分析, 以及对高压安全等角度的考虑, 对纯电动乘用车的关键部件进行了多轮的验证性布置, 逐渐趋于图1所示位置。
整车采用前置动力前驱的方式, 电机及减速箱、电机控制器布置在前舱内, 有利于提高驱动效率; 电池布置于底板下面, 有利于平衡前后轴荷,提高操控性能, 同时, 利于电池的安装, 为以后电池快换技术留有可研究的余地; 充电器放在后部,在防水和防尘方面具有很大的优势。
充电口放在原加油口位置, 有利于减少车身的变化量, 提高与传统车的兼容效率。
电动汽车驱动系统深入解剖近年来,随着环保意识的提高和技术的发展,电动汽车成为了人们关注的焦点。
电动汽车的核心就是驱动系统,它掌握着汽车的动力,影响着车辆的性能和驾驶体验。
本文将深入解剖电动汽车驱动系统,带领大家一起了解这个精密而神奇的机械装置。
电动汽车驱动系统的组成部分电动汽车驱动系统由三个核心组件组成:电动机、电池和电控系统。
电动机是驱动汽车轮胎的核心动力源,电池提供电能作为电动机的供电,而电控系统则控制和管理这一过程,确保电能的高效利用。
电动机电动机是电动汽车的心脏,它将电能转化为机械能,驱动轮胎进行前进。
电动汽车常用的电动机类型主要有直流电动机和交流电动机。
直流电动机体积小、效率高,适合用于小型电动汽车;而交流电动机具有高转速范围和较好的动力输出特性,适用于中、高档电动汽车。
电动机的转子由大量导线绕制而成,通过电流在磁场中产生转矩,带动汽车进行运动。
电池电池是电动汽车的能量库,提供电能给电动机驱动汽车。
目前,常用的电池技术有锂离子电池、镍氢电池等。
锂离子电池具有能量密度高、体积小、充电时间短的特点,成为了主流的电动汽车电池技术。
电池容量的大小决定了电动汽车的续航能力,而电池的寿命则影响着电动汽车的使用寿命。
电控系统电控系统是电动汽车驱动系统的大脑,它通过控制电机和电池之间的能量流动,实现驱动力的调节和能量的高效利用。
电控系统包含了电动汽车的控制器、传感器以及监测和管理电池状态的装置。
电控系统具有智能化的特点,能够根据用户驾驶习惯和路况变化进行实时调整,优化能量的使用效率,提供更加智能化和人性化的驾驶体验。
电动汽车驱动系统的优势相比传统内燃机驱动系统,电动汽车驱动系统具有多个优势。
电动汽车驱动系统的环保性能优越。
电动汽车使用电能作为驱动能源,不产生尾气排放,减少了对环境的污染,降低了碳排放的量,有助于改善空气质量和应对全球变暖问题。
电动汽车驱动系统的效率更高。
电动汽车的电动机能够将电能转化为机械能的效率高达80%以上,而传统内燃机的热能转化效率只有30%左右。
纯电轿车的构型方案及驱动系统布置
在纯电动汽车电驱动架构方面,目前国内车型有轮毂电机、分体式(电机、电控、减速器独立)、二合一电驱动(电机+减速器)、三合一产品(电机+电控+减速器)等主流产品,还存在其他多合一产品(电控+DCDC+OBC+PDU),本文不针对介绍。
大多数企业目前采用分体式及三合一,但慢慢三合一技术方向已成为主流。
“二合一(电机+减速器)”方案,代表车型是雪佛兰Bolt;“三合一(电机+减速器+电机控制器)”方案,代表车型是特斯拉系列;其他“多合一”方案,包括整合了MCU、OBC、DCDC等模块,代表车型是宝马i3。
一、整车驱动系统布置方案
在纯电动汽车动力系统布置上,目前有前置前驱、后置后驱、四轮驱动、轮毂电机四种布置方式,前置前驱应用较为广泛,高端车型后置后驱、四驱运用较多。
轮毂电机布置方式暂未实现量产,目前各厂家均在研发阶段。
1、前置前驱
前置前驱是将驱动电机布置在车辆前方,通过减速器、半轴将驱动力传递给前轮。
特点是传输动力速度快,减少了传动部件,传递动力的过程较短。
优点是便于结合成熟的麦弗逊悬架,制造工艺简单,开发周期短,且前舱易于布置。
因为动力源和驱动机构都在车辆的前部,这样就会造成车辆前部重量比较重,造成头重脚轻的现象。
在遇见特
殊路况后,后轮的抓地力比较弱,在快速过弯的时候也会重量产生推头的现象。
国内市场A级纯电动汽车普遍采用前轮驱动方式,且大部分传统车企,在原有燃油车平台进行升级改造,将原有的燃油系统变更为纯电动动力系统。
特斯拉、蔚来则是研发全新的平台,能够有效且充分发挥纯电动动力系统结构紧凑的特长。
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基于燃油车平台进行升级改造(江淮、北汽等)
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传统燃油车考虑到传动效率、轻量化、成本控制等方面因素,经过发动机、变速箱、半轴的组合,动力传递到前轮,最大化的提升了效率,所以车企综合动力系统布置、结构优化、热管理、生产工艺、成本等多方面因素,大多将发动机布置在车辆前方;也有部分高端车型,侧重整车操控性能,会考虑成本更高的前置后驱或前置四驱系统。
国内车企经过多年的经验积累,将传统燃油汽车技术运用在纯电动汽车上,在大量试验数据的基础上,该布置方案技术成熟,能够有效减少研发费用及新车开发周期,并且在可靠性方面较新开发平台有很大优势。
大家不难发现,目前常见的电动汽车,江淮、北汽等自主车企生产的纯电动汽车,都能找到其对应的燃油版汽车。
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基于驱动电机结构紧凑开发的全新平台
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电动汽车电机、电控、减速器向多合一方向发展,且有部分车企或供应商已有成熟可靠的多合一产品,多合一产品因结构紧凑、重量轻、体积小,则有车企在匠心品质的熏陶下,追求更极致的汽车品质,研发全新电动汽车平台,这样可在保证较高的整车空间利用率的同时选用在动力学方面更具优势的后置后驱布局。
2、后驱
传统汽车后驱方式通常有前置后驱,后置后驱,纯电动汽车只存在后置后驱。
因为传车企想获得后驱极致的操控性能,又想把发动机这个大家伙能有一个合适的地方安置,不得已只能将发动机布置在车辆前方。
通过传动轴将前舱的动力输送给后轮。
纯电动汽车因驱动电机体积小,则可将驱动电机安置在后方,就可以放弃原有的前置后驱方案。
也正是因为驱动电机的体积较发动机大为减小,纯电动汽车更加适合后置后驱驱动方案,后驱车拥有更好的车身动态,就是老司机所说的后驱车比前驱车更有驾驶乐趣。
后驱车确实拥有比前驱车更好的运动底子,四驱车的行驶稳定性和通过能力则更具优势。
通常后置纯电动汽车相比于前驱有如下优点:
(1)由于横摆力矩小,车辆操纵非常灵活,在轮胎抓地力一定的前提下,前轮的抓地力可以更大的运用在汽车转向上,转向更轻便灵活;(2)良好的起动和爬坡性能,而且几乎与负荷状态无关,车辆启动与爬坡时,车辆载荷向后方偏移,后轮的抓地力因此提升,可以更好的将动力作用在车轮上,造就了后驱非凡的启动爬坡性能;
(3)驱动电机扭矩传递路线短,效率高,较前置后驱减少了传动部件,有效的降低了不必要的传动功率损失;
(4)由于前轮负荷小,所以转向轻便;
(5)制动力分配合理;
(6)前悬架构造简单;
(7)前面可以使用小悬挂。
后驱对车辆加速、操控有不可比拟的优势,但是也不可避免的存在问题。
由于缺少了前置的风冷散热,后置需要的散热器功率大,对纯电动的续驶里程有所影响;正常路面行驶时,前轮负荷小,易于转向,但也会出现明显的过度转向,而且遇到冰雪路面时,前轮抓地力不足,导致转向困难;
▲特斯拉四驱底盘
基于成本、驱动电机效率、驱动电机控制难度等多方面因素综合考虑,四驱纯电动汽车驱动电机常见四驱方案有如下三种:
▲江淮iEV 6E运动版•
▲BYD三合一电驱动
▲上海电驱动三合一电驱动3、轮毂电机方案
轮毂电机是将汽车的“动力系统、传动系统、刹车等系统”集成到一起而设计出来的;之所以被称为轮毂电机,是指电机安装在车辆的轮毂位置而言。
轮毂电机的优点
(1)省略大量传动部件,让车辆结构更简单;
(2)可实现多种复杂的驱动方式。
由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性,因此无论是前驱、后驱还是四驱形式,它都可以比较轻松地实现,全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。
轮毂电机的缺点
(1)虽然整车重量下降,但是簧下重量提高了,将给整车的操控、舒适性和悬挂的可靠性带来巨大影响;
(2)成本问题:高转化效率、轻量化的四轮轮毂电机成本居高不下;(3)可靠性问题:将精密的电机放到轮毂上,长期剧烈上下振动和恶劣的工作环境(水、尘、热)带来的故障问题,也要考虑轮毂部分是车祸中很容易受损的部位,维修成本高;
(4)制动热量与能耗问题:电机本身就在发热,由于簧下质量增加,制动压力更大,发热也更大,如此集中的发热对制动性能要求高。
广汽传祺曾试装过一款轮毂电机汽车,但未实现量产。
目前国外比较有名的轮毂电机生产厂商有英国的Protean电机公司、加拿大的TM4公司、著名的轮胎生产商米其林公司和日本的普利司通公司。
轮毂电机的应用在全球范围内未有量产车型,现阶段面临的难题主要有以下几个:
a)簧下质量大,整车的操控、舒适性和悬挂的可靠性带来巨大影响。
b)研发周期长、技术资金投入大。
c)控制系统复杂。
d)热管理系统难度高
2019年3月,恒大宣布以5亿元的价格收购了泰特机电70%的股权,成为控股大股东,而泰特机电的主业就是轮毂电机,标志着恒大汽车将会在轮毂电机发力,占领轮毂电机技术制高点。
而一年后,恒大动力科技集团常务副总裁离职高管吕超接受采访时表示:轮毂电机很难量产。
目前轮毂电机应用是一大热点,拥有资金的恒大也很难在短时间攻破相关技术难题。
轮毂电机方案在动力配置、传动结构、操控性能、能源利用等方面的技术优势和特点极为明显,待技术成熟后,未来会成为主流的布置方案。
希望在不远的将来,国内新能源汽车能迎难而上,率先攻克轮毂难题,引领全球,真正的实现国产汽车弯道超车。