第一节 纯电动汽车的系统组成

纯电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、信息技术等多种高新技术的集成，是典型的高新技术产品，其最终目标是实现智能化、数字化和轻量化。目前，研制和开发的关键技术主要有电池、驱动电机、电机控制、车身和底盘设计及能量管理技术等。纯电动汽车系统组成框图如图2-2所示。

图2-2 纯电动汽车系统组成框图

下面从电气构成和功能实现两大方面对纯电动汽车进行组成分析，见表2-1。从电气构成角度分析便于读者对纯电动汽车系统进行全局把握，从功能实现角度分析便于读者更好地理解纯电动汽车系统的工作原理。下面将从电气构成角度对纯电动汽车各子系统进行介绍并从功能实现角度对纯电动汽车各功能模块进行详细分析。

表2-1 纯电动汽车系统组成分析

图2-3 底盘与车身分离式设计

1.机械子系统

机械子系统由底盘和车身、驱动装置、变速器以及电源箱体等组成，与之相关的因素包括道路特性、防撞性、汽车的内部空间、装配时间、适用性以及价格等。目前纯电动汽车机械子系统的发展趋势是将所有动力和传动系统都集中布置在底盘上，包括动力电池、集成悬架、驱动电机、变速器和制动系统的轮辋等。底盘与车身分离式设计（图2-3）已经成为当前纯电动汽车机械子系统设计制造的主流趋势。在现代线控技术（X-by-Wire）的逐渐普及下，车身和底盘之间可以没有任何机械杆件和液压管路连接，这样的设计理念对整车的总体布置有很大帮助，可以很容易地实现纯电动汽车整车的模块化设计与制造。

2.电力电子子系统

电力电子子系统由动力网、电机及其控制器和能源系统组成，与之相关的因素有安全、规则、标准、效率、可靠性、重量以及价格等。能源系统通过功率转换装置或逆变装置向电机输出能量以使车辆前进或后退，常通过充电器接受来自电网的充电。车辆进行制动时，驱动电机会工作在发电机状态，能量由电机流向能量回收装置，如电池、超级电容、高速飞轮等。一般情况下，驱动电机会在电机控制器的控制下改变工作状态以满足工况需求，有时为了减轻驱动系统的体积和重量，会使用机电一体化技术将电机和逆变器等装置进行整体设计制造。纯电动汽车电力电子子系统示意图如图2-4所示。

图2-4 纯电动汽车电力电子子系统示意图

3.信息子系统

信息子系统用于处理驾驶人的意愿，并监控汽车的运行以及电源、电机、控制器和充电器的状态，相关的因素有通信网络、数据处理的算法以及和通信相关的故障诊断和充电控制等。驾驶人作为汽车行驶指令的发出者，是不需要参与汽车内部结构的实际工作的，汽车内部的信息子系统便承担了统筹汽车内部工作的任务。纯电动汽车的各种ECU收集来自踏板、电池、电机以及各种速度、温度等传感器的数据，并进行整合、计算和处理来决定当前汽车各部分应处的工作状态，通过发送控制指令来完成对整车的控制，而驱动系统、能量系统、辅助系统等子系统又由各自的控制装置来确保相应工作的完成。针对纯电动汽车的特征，其相关控制也应满足实时、智能、高效、节能的相关要求。