围绕纯电动汽车驱动技术三部曲,笔者在梳理新能源动力总成开发过程中的关键技术,为动力总成的设计和测试生产提供理论基础和参考。计划分为3个篇章来分析纯电动汽车动力总成中电驱动关键技术,今天围绕纯电动汽车的电驱系统的分类进行介绍。
电机驱动系统定义
根据车辆动力电池状态和整车动力需求,把车载储能或发电装置输出的电能转成机械能,
并通过传动装置将能量传递到驱动轮,并在车辆制动时把部分车辆机械能转化成电能回馈到储能装置中。
电机驱动系统分类
按照电驱动系统不同分为以下三类:纯电动汽车,油电混合式电车,插电混合式电车。
1. 纯电动汽车按照电机不同可以分为以下四类:单电机驱动系统,双电机驱动系统,轮毂电机驱动系统和轮边电机驱动系统。
● 单电机驱动系统工作原理
特点:电机替代发动机,保持原有的变速箱、机械传动不变。
优点:结构简单、技术含量低、整车改动小、可靠性高、成本低。
● 双电机驱动系统工作原理
特点:双侧电机独立驱动,取消了变速箱、机械传动轴、机械差速器。
优点:结构简单、动力由电缆实现柔性连接,布置灵活,有效利用空间。
● 轮毂电机驱动系统工作原理
优点:轮毂电机具有高效、节能、轻量化、小型化等优点,电动汽车终极解决方案。
轮毂电机将动力、传动、制动整合到轮毂内,变中央驱动为分布式驱动,省掉 了变速器、传动轴、差速器,减少80%的传动部件、减轻30%自身重量。
● 轮边电机驱动系统
特点:双侧电机独立驱动、电机在轮毂外侧、电机通过减速器驱动车轮。
优点:结构简单、有效利用了轮边空间、适合重型大扭矩车辆。
2. 油电式混合动力汽车按照布置形式不同可以分为串联式,并联式和混联式动力汽车。
● 串联式混合动力汽车
特点:机械功率流和电功率流串联、纯电驱动车轮,增加了制动能量回收利用功能。
优点:功率流简单、能量管理方便、节能。
缺点:系统不紧凑,技术含量低。已经被淘汰。
● 并联式混合动力
并联式技术含量低,优势不明显,也在逐渐被淘汰。
● 混联式混合动力
目前常用形式,适用于4×4轮式混合动力,优势明显。
优点:充分发挥了机械传递效率高、结构紧凑的优点,常用工 况采用机械传动;机械驱动和电机驱动同时存在,只要一种驱动方式正常 工作,车辆即可运行;适合于多轮驱动的车辆,靠近车头部位采用传统的机械 传动,对车辆改动较小。
缺点:增加了发电机和发电机控制器,占用了空间,增加了成本;需要对电功率平衡进行匹配,增加了能量管理的复杂性;结构复杂,工程化要求高。
3. 插电式混合动力系统
按照不同配置形式可以分为串联式,并联式和混联式插电式混合动力系统。
混合动力:电机参与驱动最大占10%左右叫弱混,占30% 以上叫强混。
插电式混合动力:纯电驱动里程大于50km以上。
● 串联式插电混合动力
● 并联式插电混合动力
● 混联式插电混合动力
目前中国市场上主要有两款混合动力车辆:日本丰田的油电混合动力方案,和中国插电式混合动力方案。
● 日本丰田方案
混合动力属于弱电混合,纯电续航里程2-3km,与纯内燃发动机 相比成本高了2万,由于节油,运行成本低,市场反应良好。丰田普锐斯(Prius)已经是第四代车了,它以安全和可靠性 而闻名,燃油经济性处于行业领先地位。油耗降低13-20%:
1.5L混动,官方测量:市区工况5.1L/100km,市郊工况4.4L/100km,客户综合测量5-7L/100km。客户平均值7.8L/100km。
● 中国方案
插电式混合动力属于中强电混合,纯电续航里程80-120km,与纯内 燃发动机相比成本高了3万,通过政府补贴,逐渐得到市场认可。油耗:市区工况,纯电驱动,市郊工况混合驱动。