2.電動車的分類
電動車為家庭並不寬裕的人們帶來了經濟實用的交通工具。使用起來非常方便,而且在油價高居不下、能源日益短缺的情況下,電動自行車採用的是電能,又不會排出會污染環境的廢氣。所以它們非常地環保,能節省能源。像現代的社會,電動自行車的發展空間是非常大的。因此得到政府和群眾的肯定;而方便、廉價這一點,讓老百姓們感到滿意。而這裡首先介紹EV(電動車輛)與ICEV(內燃機車輛)在能源主要的差別。
1.ICEV:液體汽油或柴油
2.EV:電動機,電池,燃料電池,電容器 和/或飛輪
2.1電動車的基本架構
在架構上,EV的架構分三種:
1.電力推進:電子控制器,電源轉換器,電動機,機械傳動和驅動輪
2.能源來源:能源,能源管理單位和能源加油單位
3.輔助:動力轉向裝置,溫度控制裝置和輔助電源
以下為EV的總體架構圖:
其中,箭頭意義如下:
機械連接:雙線
電氣鏈接:粗線
控制環節:細線
箭頭:電氣方向,功率流或控制信息溝通
以下為典型的EV架構圖:
(1)交流馬達EV架構圖
與總體架構圖不同的是,下列單元的採用:
電源轉換器:三相PWM逆變器
電動機:三相異步電動機
機械傳動:固定傳動裝置和差速器
能源:鎳氫電池
能量加油裝置:電池充電器
溫度控制單元:冷卻器和/或加熱器
(2)直流馬達EV架構圖
直流馬達與總體架構圖不同的是,紅色方框內單元的採用,如下圖所示
2.1.1 電力推進
由於電力推進和能源的變化,有許多可能的EV配置。關注電力推進的這些變化,有六種典型的替代方案,如下圖所示。
(a) 該種替代形式包含:電動機,離合器,變速箱和差速器。其中離合器是用於傳遞馬達與輪胎的動力,變速箱主要是齒輪組組成,用來給予不同的速比。
(b)用固定傳動裝置更換變速箱,從而拆下離合器。這樣不僅可以減少車體重量,來能減少傳動系統所佔用的空間。
(c)兩個軸都指向兩個驅動輪。事實上,這張照片最常被現代電動車採用。
(d)轉彎時EV的差動作用可由兩台以不同速度運轉的電動馬達提供。換句話說,這是雙馬達別安裝於兩邊驅動輪胎的系統。
(e)為了進一步縮短從電動機到驅動輪的機械傳動路徑,可以將電動機放置在車輪內。這種安排稱為輪內驅動。
(f)安裝低速外轉子電動機並移除任何機械傳動裝置,也就是不需要齒輪系統。
2.1.2能源來源
根據電力推進的變化,從能源的變化著手,還有六種典型的EV替代方案。
(a) 基本電池供電配置,幾乎全部由現有電動車採用。
(b)不是使用協調性的電池設計,而是在EV中同時使用兩個不同的電池。因而能夠在能源及動力之間的協調,得到最佳化。
(c)與作為能量存儲裝置的電池不同,燃料電池是能量產生裝置。燃料電池能夠產生比一般電池更高的能量,但無法回收能源。
(d)在EV中安裝微型重整器,以在線生產燃料電池所需的氫氣。
(e)電容器可以產生高功率,因此在直流轉換器的電路中,會用到電容。
(f)與電容器類似,飛輪是另一種新興的能量存儲裝置,它可以提供高比功率和高能量接收性。
2.2傳動與驅動裝置
2.2.1固定和可變傳動裝置
固定傳動裝置意味著在推進裝置與驅動輪之間存在固定的傳動比。相比之下,可變傳動裝置涉及在不同傳動比之間切換,這可以通過使用離合器和變速箱的組合來實現。對於ICEV,除了使用可變齒輪傳動之外別無選擇。固定齒輪傳動通常基於行星齒輪傳動。圖3.5是傳統汽車的力 - 速度特性圖;圖3.6則是示出了具有固定齒輪裝置的EV的典型的力 - 速度特性。
2.2.2單馬達和多馬達驅動器
當車輛繞彎曲的道路行駛時,外輪需要在比內輪更大的半徑上行駛。因此,差速器調節車輪的相對速度。圖3.7顯示了一個典型的差速器,其中小齒輪蜘蛛齒輪可以在其軸上旋轉,允許軸側齒輪以不同的速度轉動。圖3.8顯示了帶有電子差速器的典型雙馬達驅動器。
2.2.3輪轂驅動
通過將電動機放置在車輪內,輪內電動機具有明確的優點,即電動機和車輪之間的機械傳動路徑可以最小化或甚至消除。圖3.9是兩個輪轂驅動的裝置,兩者都是使用永磁無刷馬達。而之所以會使用該馬達,主要是因為它的功率密度很高。高速內轉子馬達(a)具有體積更小,重量更輕,成本更低的優點,但需要額外的行星齒輪組。另一方面,低速外轉子馬達(b)具有構造簡單的優勢,並且不需要齒輪。但由於低速設計,馬達受到尺寸,重量和成本增加的影響。以下這兩種輪轂驅動的馬達皆被應用於現代EV的設計。
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