純電動汽車控制系統(tǒng)的原理
燃油汽車主要由發(fā)動機、底盤、車身和電氣4大部分組成,純電動汽車的結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比,主要增加了電力驅(qū)動控制系統(tǒng),而取消了發(fā)動機,它由電力驅(qū)動主模塊、車載電源模塊和輔助模塊3大部分組成。
當汽車行駛時,由蓄電池輸出電能(電流),通過控制器驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn),電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪前進或后退。電動汽車續(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān),蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程,必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。
車載電源模塊主要包括蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)和充電控制器等。它的功用是向電動機提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。純電動汽車的常用蓄電池電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
純電動汽車的能量管理主要是指電池管理系統(tǒng),它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測等。充電控制器是把交流電轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓的直流電,并按要求控制其電流的裝置。輔助模塊主要包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示操縱臺和輔助裝置等。輔助模塊除輔助動力源外,依據(jù)不同車型而不同。
輔助動力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成,其功用是供給電動汽車其他各種輔助裝置所需要的動力電源,一般為12V或24V的直流低壓電源,它主要給動力轉(zhuǎn)向單元、制動力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動門窗等各種輔助裝置提供所需的能源。
動力轉(zhuǎn)向單元是為實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的,它由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成。作用在轉(zhuǎn)向盤上的控制力,通過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度,實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。駕駛室顯示操縱臺類同于傳統(tǒng)汽車駕駛室的儀表盤,不過其功能根據(jù)電動汽車驅(qū)動的控制特點有所增減,其信息指示更多地選用數(shù)字或液晶屏幕顯示。
輔助裝置主要有照明、各種聲光信號裝置、車載音箱設(shè)備、空調(diào)、刮水器、風(fēng)窗除霜清洗器、電動門窗、電控玻璃升降器、電控后視鏡調(diào)節(jié)器、電動座椅調(diào)節(jié)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、安全性而設(shè)置的,可根據(jù)需要進行選用。
電力驅(qū)動主模塊主要包括中央控制單元、驅(qū)動控制器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。它的功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能,并能夠在汽車減速制動時,將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。中央控制單元根據(jù)加速踏板和制動踏板的輸入信號,向驅(qū)動控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令,對電動機進行啟動、加速、減速、制動控制。
驅(qū)動控制器是按中央控制單元的指令、電動機的速度和電流反饋信號,對電動機的速度、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進行控制。驅(qū)動控制器必須和電動機配套使用。電動機在電動汽車中被要求承擔(dān)電動和發(fā)電的雙重功能,即在正常行駛時發(fā)揮其主要的電動機功能,將電能轉(zhuǎn)化為機械能;在減速和下坡滑行時又被要求進行發(fā)電,將車輪的慣性動能轉(zhuǎn)化為電能。
機械傳動裝置是將電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動軸,從而帶動汽車車輪行駛。