一、電力驅動控制系統

電力驅動控制系統的組成如圖1-1所示，按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅動主模塊和輔助模塊三大部分。

1.車載電源模塊

車載電源模塊主要由動力蓄電池、能源管理系統和充電控制器三部分組成。

（1）動力蓄電池

動力蓄電池是純電動汽車的唯一能量來源，它除了供給汽車驅動行駛所需的電能外，也是供應汽車上各種輔助裝置的工作電源。動力蓄電池的布置形式示例如圖1-2所示。電機驅動一般要求為高壓電源，并且所采用的電機類型不同，其要求的電壓等級也不同。為滿足該要求，可以用多個單體蓄電池（也叫電芯）串聯成96～384V的高壓直流蓄電池組，再通過DC/DC變換器（DC是Direct Current的縮寫，即直流電）供給所需的不同電壓。也可按所需的電壓等級，直接由蓄電池組合成不同電壓等級的蓄電池組，不過這樣會給充電和能源管理帶來相應的麻煩。另外，由于制造工藝等因素，即使同一批次的蓄電池其電解液濃度和性能也會有所差異，所以在安裝蓄電池組之前，要求對各個蓄電池進行認真的檢測并記錄，盡可能把性能接近的蓄電池組合成同一組，這樣有利于動力蓄電池組性能的穩定和延長使用壽命。

（2）能源管理系統

能源管理系統常稱為動力蓄電池管理系統（Battery Management System, BMS），其主要功能是在汽車行駛中進行能源分配，協調各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系統與電力驅動主模塊的中央控制單元配合在一起控制發電回饋，在純電動汽車降速制動和下坡滑行時進行能量回收，從而有效地利用能源，提高純電動汽車的續駛能力。能源管理系統還需與充電控制器一同控制充電。為提高動力蓄電池性能的穩定性和延長使用壽命，需要實時監控電源的使用情況，對蓄電池的溫度、電解液濃度、蓄電池內阻、蓄電池端電壓、當前蓄電池剩余電量、放電時間、放電電流或放電深度等蓄電池狀態參數進行檢測，并按蓄電池對環境溫度的要求進行調溫控制，通過限流控制避免蓄電池過充、放電，對有關參數進行顯示和報警，其信號流向輔助模塊的駕駛艙顯示操縱臺，以便駕駛人隨時掌握并配合其操作，按需要及時對蓄電池充電并進行維護保養。

（3）充電控制器

充電控制器是把電網供電制式轉換為對動力蓄電池充電要求的制式，即把交流電轉換為相應電壓的直流電，并按要求控制其充電電流。充電器開始時為恒流充電階段，當蓄電池電壓上升到一定值時，充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持在相應值，充電器進入恒壓充電階段后，電流逐漸減小。當充電電流減小到一定值時，充電器進入涓流充電階段。有些新能源汽車采用脈沖式電流進行快速充電。

2.電力驅動主模塊

電力驅動主模塊主要由中央控制單元、驅動控制器、電機、機械傳動裝置組成。

（1）中央控制單元

中央控制單元不僅是電力驅動主模塊的控制中心，也要對整輛純電動汽車的控制起到協調作用。它根據加速踏板與制動踏板的輸入信號，向驅動控制器發出相應的控制指令，對電機進行起動、加速、降速、制動控制。在純電動汽車降速和下坡滑行時，中央控制器配合車載電源模塊的能源管理系統進行發電回饋，使蓄電池反向充電。對于與汽車行駛狀況有關的速度、功率、電壓、電流及有關故障診斷等信息還需傳輸到輔助模塊的駕駛艙顯示操縱臺進行相應的數字或模擬顯示，也可采用液晶屏幕顯示來提高其信息量。另外，如驅動采用輪轂電機分散驅動方式，當汽車轉彎時，中央控制器也需與輔助模塊的動力硬件連線，提高可靠性?，F代汽車控制系統已較多地采用了計算機多中央處理器（Central Processing Unit, CPU）總線控制方式，特別是對于采用輪轂電機進行前后四輪驅動（Wheel Drive 4，4WD）控制的模式，更需要運用總線控制技術來簡化純電動汽車內部線路的布局，提高其可靠性，也便于故障診斷和維修，并且采用該模塊化結構，一旦技術成熟其成本也將隨批量的增加而大幅下降。

（2）驅動控制器

驅動控制器的功能是按中央控制單元的指令、電機的轉速和電流反饋信號，對電機的轉速、驅動轉矩和旋轉方向進行控制，因此又叫電機控制單元（Motor Control Unit, MCU）。驅動控制器與電機必須配套使用，目前對電機的調速主要采用調壓、調頻等方式，這主要取決于所選用的驅動電機類型。由于動力蓄電池以直流電方式供電，所以對直流電機主要是通過DC/DC變換器進行調壓調速控制的；而對于交流電機需通過DC/AC變換器（AC是Alternating Current的縮寫，即交流電）進行調頻調壓矢量控制；對于磁阻電機是通過控制其脈沖頻率來進行調速的。當汽車進行倒車行駛時，需通過驅動控制器使電機反轉來驅動車輪反向行駛。當純電動汽車處于降速和下坡滑行時，驅動控制器使電機運行于發電狀態，電機利用其慣性發電，將電能通過驅動控制器回饋給動力蓄電池，所以驅動控制器與蓄電池電源的電能流向是雙向的。

（3）電機

電機在純電動汽車中承擔著電動機和發電機的雙重功能，即在正常行駛時發揮其主要的電動機功能，將電能轉換為機械旋轉能；而在降速和下坡滑行時又進行發電，將車輪的慣性動能轉換為電能。對電機的選型一定要根據其負載特性來選，通過對汽車行駛時的特性分析，可知汽車在起步和上坡時要求有較大的起動轉矩和相當的短時過載能力并有較寬的調速范圍和理想的調速特性，即在起動低速時為恒轉矩輸出，在高速時為恒功率輸出。電機與驅動控制器所組成的驅動系統（圖1-3）是純電動汽車中最為關鍵的部件，純電動汽車的運行性能主要取決于驅動系統的類型和性能，它直接影響著車輛的各項性能指標，如車輛在各工況下的行駛速度、加速與爬坡性能以及能源轉換效率。

（4）機械傳動裝置

純電動汽車傳動裝置的作用是將電機的驅動轉矩傳輸給汽車的驅動軸，從而帶動汽車車輪行駛。由于電機本身就具有較好的調速特性，其變速機構可被大大簡化，較多的是為放大電機的輸出轉矩僅采用一種固定的減速裝置。又因為電機可帶負載直接起動，即省去了傳統燃油汽車的離合器。由于電機可以容易地實現正反向旋轉，所以也就無須通過變速器中的倒檔齒輪組來實現倒車。對電機在車架上合理布局即可省去傳動軸、萬向節等傳動鏈。當采用輪轂式電機分散驅動方式時，又可以省去傳統汽車的驅動橋、機械差速器、半軸等一切傳動部件，因此，該驅動方式也可稱為“零傳動”方式。純電動汽車傳動裝置按所選驅動結構可以有多種組合方式。

3.輔助模塊

輔助模塊包括輔助動力源、動力轉向單元、駕駛艙顯示操縱臺和各種輔助裝置等。各個裝置的功能與傳統燃油汽車上的基本相同，其結構原理依純電動汽車的特點和需求有所區別。

（1）輔助動力源

輔助動力源是供給純電動汽車其他各種輔助裝置所需的動力電源，一般為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動力轉向、制動力調節控制、照明、空調、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。

（2）動力轉向單元

轉向裝置是為實現汽車的轉彎而設置的，它由轉向盤、轉向器、轉向傳動機構等組成。作用在轉向盤上的控制力，通過轉向器使轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度，實現汽車的轉向。為提高駕駛人的操控性，現代汽車都采用了動力轉向，較理想的是采用電子控制動力轉向（Electronic Power Steering, EPS）系統。電子控制動力轉向系統主要有電控液壓轉向系統和電控電動轉向系統兩類，對于純電動汽車，較適于選用電控電動轉向系統。多數汽車為前輪轉向，而工業用電動叉車常采用后輪轉向。為提高汽車轉向時的操縱穩定性和機動性，較理想的是采用四輪轉向系統，而對于采用輪轂式電機分散驅動的純電動汽車，由于電機控制響應轉速的提高，可更容易地實現四輪電子差速轉向控制。另外，為配合轉彎時左右兩側車輪有相應的差速要求，還需同時控制電子差速器協調工作。

（3）駕駛艙顯示操縱臺

駕駛艙顯示操縱臺類似于傳統燃油汽車駕駛艙的儀表板，不過其功能根據純電動汽車驅動的控制特點有所增減，其信息指示更多地選用數字或液晶屏幕顯示。

（4）各種輔助裝置

純電動汽車的輔助裝置主要有照明、各種聲光信號裝置、車載音響設備、空調、刮水器、風窗除霜清洗器、電動門窗、電控玻璃升降器、電控后視鏡調節器、電動座椅調節器、車身安全防護裝置控制器等。它們主要是為提高汽車的操控性、舒適性、安全性等而設置的，有些是必要的，有些是可選裝的。與傳統燃油汽車一樣，這些輔助裝置大都有成熟的專用配件供應。不過選用時應考慮到純電動汽車能源不富裕的特點，特別是空調所消耗的能量比較大，應盡可能從節能方面考慮。

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