问题8 纯电动汽车的典型结构形式有哪些？

纯电动汽车一般有三个子系统：电机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。其中电机驱动子系统由车辆控制器、电力电子变换器、电机、机械传动装置和驱动车轮组成；能源子系统由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成；辅助子系统由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源组成。

图2-7所示为一种典型的纯电动汽车结构示意图，图中双线表示机械连接，粗实线表示电气连接而细线表示控制信号连接。在纯电动汽车的结构中，车辆控制器发出相应的控制指令来控制电力电子变换器的功率装置的通断，而功率变换器的功能则是调节电机和电源之间的功率流。能量管理系统和车辆控制器一起控制再生制动及其能量的回收，能量管理系统和充电器一同控制充电并监测电源的使用情况。辅助动力供给系统供给电动汽车辅助系统不同等级的电压并提供必要的动力。

纯电动汽车电驱动系统的结构有多种形式，因此纯电动汽车也有多种结构形式。概括起来一般分为驱动电机中央驱动和电动轮驱动两种形式。驱动电机中央驱动形式借用了内燃机汽车的驱动方案，将内燃机换成驱动电机及其相关器件，用一台驱动电机驱动左右两侧车轮。该方案的操作方式与内燃机汽车相同，技术成熟，安全可靠，但系统较笨重，效率较低。与电机中央驱动形式相比，电动轮驱动形式的机械传动装置的体积与质量大大减小，效率显著提高，但控制系统复杂，成本高。随着电子技术与控制理论的发展，该方案有很好的应用前途。

图2-7 典型的纯电动汽车结构示意图

纯电动汽车的一些具体结构形式如图2-8所示。

图2-8a所示的电机中央驱动形式直接借用了内燃机汽车的驱动方案，由发动机前置前驱发展而来，主要由驱动电机、离合器、变速器和差速器组成。在这种驱动系统中，电驱动装置替代了内燃机，通过离合器将电机动力与驱动轮进行连接或动力切断，变速器提供不同的传动比以变更转速，使功率（转矩）曲线匹配载荷的需求，差速器实现转弯时两车轮不同车速的行驶。

图2-8b所示的第二种电机中央驱动形式由驱动电机、固定速比减速器和差速器等构成。在这种驱动系统中，利用驱动电机在大范围转速变化中具有恒功率的特性，采用固定速比减速器，由于没有离合器和变速器，因此可以减小机械传动装置的体积和质量。

图2-8c所示的第三种电机中央驱动形式与前轮驱动、横向前置发动机的燃油汽车的布置形式相似。在这种驱动系统中，将驱动电机、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普遍。

在图2-8d所示的双电机电动轮驱动形式中，机械差速器被两个驱动电动机所代替，两个电机分别驱动各自车轮，转弯时通过电子差速控制以不同车速行驶，省掉了机械差速器。

在图2-8e所示的轮毂电机驱动形式中，轮毂电机和固定速比的行星轮减速器安装在车轮里面，没有传动轴和差速器，从而简化了传动系统。这种方式需要两个或四个电机，其控制电路也比较复杂。

在图2-8f所示的另一种轮毂电机驱动形式中，舍弃了电机与驱动轮之间的机械传动装置，采用低速外转子电机直接驱动车轮，电机转速控制等价于轮速控制，要求电机在加速、起动时具有高转矩特性。

图2-8 电动汽车的结构形式

M—驱动电机 C—离合器 GB—变速器 D—差速器 FG—固定速比减速器