电动汽车交流电传动系统设计

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计纯电动矿用卡车电气系统设计贺志超诺浩科技沈阳有限公司 辽宁省沈阳市 110020摘 要： 本文主要介绍了纯电动矿用卡车电气系统的设计，车辆电气系统主要包括动力电池系统及管理系统、高压配电系统、仪表显示系统、主驱动和辅助驱动系统的设计及整车控制系统的设计，各控制系统之间通过CAN总线进行通讯，整车控制器VCU实时采集车辆各种数据信息，协调各系统控制，实现车辆高压上下电，驾驶员意图判断、动力输出控制、下坡定速巡航功能、辅助驱动系统控制、车辆热管理系统控制、车辆故障分级判断及处理等功能，保证车辆起步平稳、换挡平顺并兼顾车辆动力性能。

关键词：纯电动　矿用卡车　电气系统　控制策略　设计1　引言90吨矿用卡车是一种非公路型、短距离物料运输自卸车，适用露天矿山开采以及石料、冶金、水利、水泥、建筑等行业掘点和卸矿点间的物料运输。

其运行场景具有坡度大、运程短、载荷变化大、线路相对固定、工况复杂的典型特点。

针对这种特殊的工况，传统燃油车具有油耗高、维护成本高、寿命较短等缺陷[1]。

纯电动宽体自卸车使用动力电池、驱动电机代替了原有的柴油发动机和手动变速箱方案，车辆平路和下坡时，电机工作在回馈制动状态将制动能量转换为电能为动力电池充电，既能够减少机械刹车的使用，延长刹车系统的寿命提升车辆安全性，又能增加车辆的续航里程。

纯电动宽体自卸车主要部件基本免维护、防护等级高，特别适用于矿山工况恶劣的场合[2]。

2　电动矿用卡车高压系统结构电动矿卡主要使用电动部件代替了原有的发动机传动方案，电动矿卡高压部件主要包括动力电池、高压配电单元PDU、直流快充接口、多合一控制器、冷暖空调（电动压缩机和PTC加热器）、转向助力泵、气泵、电池加热和冷却装置，车辆高压系统结构如图１所示：图１　高压系统架构动力电池1动力电池2直流快充接口高压配电单元转向控制打气泵多合一控制器电池加热冷暖空调整车低压电路驱动电机24V电池电池冷却V● 动力电池动力电池是电动矿卡中能源供给装置，需要给整车所有系统提供电能。

纯电动汽车驱动系统的工作原理纯电动汽车驱动系统的工作原理基本上与传统汽车的驱动方式不同。

传统汽车的驱动系统是由内燃机、变速器和传动轴构成，而纯电动汽车则是由电池、电机和电控系统构成。

下面将详细介绍纯电动汽车驱动系统的工作原理。

电池是纯电动汽车的能量来源，它们通常是锂离子电池，也有一些使用铅酸电池的汽车。

电池产生的电能被存储在电池组中，以供电动机使用。

电动机是把电能转化为动力的设备，它直接驱动汽车的轮胎。

电动机通常采用交流异步电动机或直流永磁电机。

电控系统是用来控制电动机的速度和扭矩的设备，它通常由控制器、传感器和电缆构成。

控制器主要的功能是调节电动机的速度和功率，以满足驾驶员的需求。

整个驱动系统的工作流程如下：当驾驶员踩下油门时，控制器接收到信号后，将电池产生的直流电转换成交流电，供给给电动机驱动车轮转动。

同时，传感器检测车速和加速度，控制器据此调节电动机的转速和扭矩，以保证平稳的加速和行驶过程。

当电池的能量耗尽时，电动机将失去驱动力，车速降至零。

此时，需要将车辆连接到电源插头，将电池组接通电源充电，以继续行驶。

纯电动汽车驱动系统相较于传统汽车的优势在于：1、使用电动机驱动，在能量转化上比较高效，可显著降低能量损耗；2、不排放废气和污染物，严格来说是一种零排放的动力系统，从而减少对生态环境的破坏；3、汽车内部的噪声和振动也会大大降低；4、电池充电所需时间相较于化肥油相对减少，给予驾驶者更方便的充电方式； 5、此外，由于内燃机、变速器、传动轴等传统元件的缺少，使得车辆的维修成本和使用寿命可大大增加。

当然，纯电动汽车驱动系统也有其局限性和不足。

首先是电池能量密度比燃油低，车辆的续航里程有限，需要补充充电电能; 其次是电动机的功率输出与车速成正比，转速低于某一范围，轮胎与地面之间的摩擦无法抵消阻力，容易在起步和爬坡时失去动力，影响行车的平顺性。

综上所述，纯电动汽车驱动系统的工作原理是由电池、电机和电控系统组成的，整个系统能够将电池产生的电能转化为动力，以驱动汽车行驶。

汽车传动系统汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。

它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速,以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能,使汽车具有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车,以及左、右驱动轮能适应差速要求,并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地分离。

传动系包括离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等部分。

汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系.1简介牵引力、车速，以及保证牵引力汽车传动系统图示与车速汽车传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。

例如，越野车多采用四轮驱动,则在它的传动系中就增加了分动器等总成.而对于前置前驱的车辆，它的传动系中就没有传动轴等装置。

传动系的布置型式机械式传动系常见布置型式主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。

有六种可分为：1。

前置后驱—FR：即发动机前置、后轮驱动这是一种传统的布置型式.国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。

FR的优点是附着力大易获得足够的驱动力，整车的前后重量比较均衡，操控稳定性较好。

缺点是传动部件多、传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。

2.后置后驱-RR：即发动机后置、后轮驱动在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种型式。

发动机后置，使前轴不易过载,并能更充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。

缺点是发动机散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。

远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。

但由于优点较为突出，在大型客车上应用越来越多.3。

前置前驱—FF：发动机前置、前轮驱动这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好.但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小,驱动轮易打滑；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现象。

1 2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。

由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的电动机中央驱动系统，这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。

它与前轮驱动横向布置发动机的燃油汽车的结构形式相似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式在小型电动汽车上应用最为普遍。

本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。

1.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。

图1 驱动电机系统结构表1 驱动电机技术参数类型永磁同步基速1228r/min转速范围0~9000r/min额定功率30kW峰值功率53kW额定扭矩102N.m峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量45kg表2 驱动电机控制器技术参数技术指标技术参数直流输入电压336V工作电压范围265~410V控制电源12V控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA重量9kgMCU(E machine and inverter )-Motor Control UnitMCU主要集成两部分一部分是电机,和逆变器,他主要作用根据油门踏板和制动踏板的输入,去控制电机的动力输出以及能力制动回收。

电动汽车交流异步电机工作原理宝子们，今天咱们来唠唠电动汽车里的交流异步电机的工作原理，这可老有趣啦。

咱先来说说啥是交流异步电机。

你可以把它想象成一个超级勤劳的小工，在电动汽车这个大工厂里忙活着。

这个电机啊，主要就是把电能变成机械能，让汽车能跑起来。

它和咱家里那些电器里的电机呢，有点像，但又有自己的独特之处。

那它咋工作的呢？这电机里面有定子和转子这俩重要的部分。

定子就像一个固定的大舞台，它是不动的，上面绕了好多好多的线圈。

当电动汽车接通电源的时候，交流电就开始在定子的线圈里跑来跑去啦。

这个交流电就像一群调皮的小精灵，一会儿从这边流过去，一会儿又从那边流回来，而且它们的大小和方向还不停地在变呢。

这时候，定子周围就会产生一个不断变化的磁场。

这个磁场就像是一个无形的大手，开始对转子产生影响。

转子呢，就像是一个在舞台上的小舞者，它可以自由转动。

不过呢，这个转子可不像定子那样有外面通进来的电，它是通过感应来产生电流的。

就好比是这个无形大手的磁场变化，在转子里感应出了电流，这就像是魔法一样。

有了电流的转子，也会产生自己的磁场。

然后呢，定子的磁场和转子的磁场就开始互相作用啦。

你想啊，两个磁场就像两个有个性的小伙伴，它们相互拉扯、推动。

定子的磁场就像是一个大哥哥，拉着转子的磁场这个小弟弟，让转子开始转动起来。

而且因为是交流电，这个磁场的变化是有节奏的，所以转子也就跟着这个节奏欢快地转动起来啦。

但是呢，这里面有个小秘密，为啥叫异步电机呢？就是因为转子的转速总是比定子磁场的转速要慢那么一点点。

就好像是小弟弟在努力跟着大哥哥的步伐，但是总是差那么一点。

这个差值啊，还挺重要的呢。

它决定了电机的一些性能，比如说转矩啊之类的。

在电动汽车里，这个交流异步电机转动起来以后，就通过一些传动装置，把动力传递到车轮上。

就像一个动力小火车，把能量一节一节地送到目的地。

这样，汽车就能在路上跑起来啦。

而且啊，交流异步电机还有很多优点呢。

它结构简单，就像一个憨厚老实的大男孩，没有太多复杂的结构，不容易出故障。