新能源纯电动汽车的驱动原理「专业知识」

传统汽车驱动车辆是依靠内燃机做功，通过变速器改变输出动力的传动比旋转方向，再通过传动轴和车轮实现车辆驱动。而纯电动汽车的电力驱动系统替代了传统汽车的内燃机和变速器，依靠动力电池、逆变器和电机变速单元实现车辆的驱动。

如下图是纯电动汽车的基本驱动系统结构示意图，当驾驶员踩下加速踏板时，车辆控制模块将控制动力电池输出电能，然后通过控制逆变器驱动电机运转，驱动电机输出的转矩经齿轮机构带动车轮转动，实现车辆的前进或后退。

纯电动汽车动力传输工作原理如下所示。

1）基本驱动部件

纯电动汽车驱动系统主要的部件包括有动力电池、逆变器、带有电机的变速单元。

图3-2-3所示为典型纯电动汽车驱动系统的原理示意图。在新能源汽车应用中，一般将动力电池组和逆变器之间的电路单元称之为BDU（Battery Disconnecting Unit）。

2）基本驱动过程

纯电动汽车的驱动动力来源是动力电池，但是与传统汽车不同的是，来自动力电池内的电能并不是总一直处于输出状态，在纯电动汽车中还设计有能够回收车辆制动时无用的能量，并回收到动力电池的机构。

纯电动汽车驱动过程中能量的流动主要有以下2条路径：

（1）驱动车辆

驱动时来自动力电池的能量通过BDU、逆变器，再进入电机变速单元实现车辆驱动。

（2）回收制动能量

制动或车辆减速时，变速单元内的电机将变成发电机，将能量通过逆变器、BDU传回动力电池，为电池充电。

 3）主要控制模块

纯电动汽车能够实现在不同路况环境下，快速反应并顺利驱动车辆满足驾驶员需求，并不仅仅是依靠上述几个动力部件来完成的，整个驱动系统还需要一套完善的控制模块。即整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS），这3个控制器是纯电动汽车的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。如下图所示。

（1）VCU

位置：通常安装在车身上，如驾驶室内。

功能：全车动力系统的主控制模块，类似于传统汽车动力系统控制模块PCM的功能。

VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元。VCU通过采集加速踏板、挡位、制动踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送控制命令，同时控制车辆其他系统的运行模式。下图所示为宝马I3纯电动汽车VCU的位置。

（2）MCU

位置：通常位于逆变器内部。

功能：是电机的主控制模块，接收VCU信号，控制电机的运转方向、输出功率等。

MCU通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电机输出指定的转矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机输出机械能。

同时，MCU还会利用传感器采集如下信息，并将运行状态的信息发送给整车控制器VCU。这包括：

①电流传感器：用以检测电机工作的实际电流。

②电压传感器：用以检测供给逆变器工作的实际电压。

③温度传感器：用以检测电机控制系统自身的工作温度。

下图所示为北汽新能源EV200的MCU，位于前机舱内。

（3）BMS

位置：通常位于动力电池组总成内部。

功能：是动力电池内电池的管理模块。

BMS是动力电池最关键的控制模块，用于检测动力电池内单个电池单元的电压、电流，并实现多个电池单元之间的均衡控制。图3-2-7所示为腾势纯电动汽车内BMS的位置，通常纯电动汽车内的BMS控制模块只有1个，但是由于动力电池内部由多个电池组串联，因此BMS还会在每个电池组上设计1个接口模块，BMS最后通过管理每个接口模块来实现对整个电池的管理。

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