1.4　纯电动汽车的结构与分类

1.4.1　纯电动汽车的结构

纯电动汽车的结构主要由电机驱动控制系统（包含驱动电机、电机控制器等）、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等组成。纯电动汽车基本组成如图1-4-1所示。除了电机驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成与传统汽车基本相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。所以电机驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是纯电动汽车的核心，它将传统汽车中的发动机基本功能与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。

（1）汽车底盘

汽车底盘是整个汽车的基体，不仅起着支承动力电池、电机、驱动控制器、汽车车身、空调及各种辅助装置的作用，同时也将驱动电机的动力进行传递和分配，并按驾驶人的意图（加速、减速、转向、制动等）行驶。按传统汽车的归类或表述习惯，汽车底盘应包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四大系统。对纯电动汽车，其传动系统根据所选驱动方式不同，不少被简化或干脆省掉。

行驶系统包括车桥、车架、悬架、车轮与轮胎。如采用轮毂电机驱动车桥也就省去了；车架是整个汽车的装配基体，其作用主要是连接汽车的各零部件，承受来自车内和车外的各种载荷；悬架是车架（或车身）与车轮（或车桥）之间的一切传力连接装置的总称，它主要由弹性元件、减振器和导向机构等组成，它与充气轮胎一起减缓不平路面对车辆的冲击振动；车轮主要由轮辋、轮辐等组成，其内部还需安装制动器，还可能需要安装轮毂电机，结构很紧凑；为减小纯电动汽车行驶时的滚动阻力，轮胎采用子午线轮胎为好。

转向系统包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构等，它按能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类，机械转向系统与传统汽车的完全一致。

制动系统由供能装置、控制装置、传动装置和制动器四个基本部分组成，按其功用不同，被分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统和辅助制动系统等。纯电动汽车由于可利用电机实现再生制动进行能量回收，并且还可利用电磁吸力实现电磁制动，因此，随着技术的发展其制动系统也将会有较大的变化。

（2）电机驱动控制系统

电机驱动控制系统的组成与工作原理如图1-4-2所示，按工作原理可划分为车载电源模块（动力电池、动力电池控制器、车载充电机）、电机驱动模块（整车控制器、电机控制器、驱动电机等）和辅助模块（图1-4-2中只画出了空调辅助系统，其余辅助系统未画出）三大部分。

① 车载电源模块　主要由动力电池、动力电池控制器和车载充电机组成。动力电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动所需的电能外，也是供电给汽车上各种辅助装置的工作电源。吉利帝豪PHEV车型车载电源模块位置如图1-4-3所示。动力电池控制器的主要功能是在汽车行驶过程中分配能源，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能源最大限度地得到利用。车载充电机是把电网供电制式转化为动力电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按照充电方式控制其充电电流。

② 电机驱动模块　主要由整车控制器、电机控制器、驱动电机、机械传动装置组成。整车控制器是电机驱动模块的控制中心，其根据加速踏板与制动踏板的输入信号向电机控制器发出相应的控制指令，对电机进行启动、加速、降速和制动控制。吉利帝豪PHEV电机驱动模块组成如图1-4-4所示。

电机控制器的功能是按照整车控制器的指令、电机的速度和电流反馈信号，对电机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。电机在纯电动汽车中要承担电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其电动功能，将电能转化为机械能，而在降速和下坡滑行时进行发电，将车轮的惯性动能转化成电能。

③ 辅助模块　包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。辅助动力源是供给纯电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12Ⅴ或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动门窗等各种辅助装置提供所需的能源。

转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由转向盘、转向器、转向机构与转向轮等组成，如图1-4-5所示。作用在转向盘上的控制力，通过转向器、转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。

1.4.2　纯电动汽车的分类

纯电动汽车种类较多，通常按车辆用途、蓄能装置以及驱动系统的组成进行分类。

（1）按车辆用途分类

纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和电动客车三种。

① 电动轿车是最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经批量生产，并进入汽车市场。

② 用作公路运输的电动货车也在逐渐增多，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了大吨位的纯电动载货汽车。

③ 纯电动小客车较少见，纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。

（2）按蓄能装置分类

目前纯电动汽车所采用的蓄能装置可分为二次动力电池、超级电容器和飞轮动力电池三大类。

① 二次动力电池又称可充电动力电池，主要有铅酸动力电池、镍-氢动力电池、锂离子动力电池、镍-金属物动力电池。

② 超级电容器又称电化学电容器，是新型双电层电容器，具有电容量大的特点。

③ 飞轮动力电池又称飞轮储能器，是利用飞轮高速旋转储存和释放电能的装置。

（3）按驱动系统的组成分类

纯电动汽车根据驱动系统不同，可分为直流有刷电机电动汽车、直流无刷电机电动汽车、交流异步电机电动汽车和磁阻电机电动汽车等。

① 直流有刷电机电动汽车车载电源可直接供电给电机，这种电机采用晶闸管式控制器斩波方式调速。目前电动汽车用直流有刷电机已经能满足电动汽车使用要求，但由于产量有限和成本很高，品种规格不多，选择余地较小。

② 直流无刷电机电动汽车以调节电源脉冲宽度来调节电机转速，其优点是体积小、重量轻。电机能国产化，控制器的关键元器件均由国外公司生产，成本降下来的可能性不大，且目前这种电机与电动汽车一样属研发阶段，形不成批量。

③ 交流异步电机电动汽车的驱动电机优点是体积小、重量轻，国产质量不差，由于车载电源系直流电，需将电源经逆变器转换成交流电，汽车电机电压为380V左右，功率在几十千瓦不等，其逆变器功率不小，成本高，交流电机调速由变频方式调速，交流异步电机釆用变频变压控制和磁场定向控制（FOC），也称矩量控制或解耦控制、变极控制。

④ 磁阻电机电动汽车正在研发中，由电子控制器来控制调速。