曾教授與古董保時捷

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。