電動汽車驅動系統布置方案

1. 純電動汽車有哪些布置形式

電動汽車的結構布置各式各樣，比較靈活，概括起來分為純電動汽車電動機中央驅動和電動輪驅動兩種形式。電動機中央驅動形式借用了內燃機汽車的驅動方案，將內燃機換成電動機及其相關器件，用一台電動機驅動左右兩側的車輪。

電動輪驅動形式的機械傳動裝置的體積與質量較電動機中央驅動形式的大大減小，效率顯著提高，代價是增加了控制系統的復雜程度與成本。

純電動汽車採用電動機中央驅動形式，直接借用了內燃機汽車的驅動方案，由發動機前置前驅發展而來，由電動機、離合器、變速箱和差速器組成。用電驅動裝置替代了內燃機，通過離合器將電動機動力與驅動輪進行連接或動力切斷，變速箱提供不同的傳動比以變更轉速—功率曲線匹配的需要，差速器實現轉彎時兩車輪不同車速的行駛。

純電動汽車採用雙電動機電動輪驅動方式，機械差速器被兩個牽引電動機所代替，兩個電動機分別驅動各自車輪，轉彎時通過電子差速控制以不同車速行駛，省掉了機械變速器。

純電動汽車所獨有的以蓄電池作能量源的一種結構，蓄電池可以布置在上的四周，也可以集中布置在車的尾部或者布置在底盤下面。所選用的蓄電池應該能提供足夠高的比能量和比功率，並且在車輛制動時能回收再生制動能量。具有高比能量和高比功率的動力電池對純電動汽車的加速性和爬坡能力。

為了解決一種蓄電池不能同時滿足對比能量和比功率的要求這個問題，可以在純電動汽車同時採用兩種不同的蓄電池，其中一種能提供高比能量，另外一種提供高比功率。兩種電池作混合能量源的基本結構，這兩種結構不僅分開了對比能量和比功率的要求，而且在汽車下坡或制動時可利用蓄電池回收能量。

燃料電池所需的氫氣不僅能以壓縮氫氣、液態氫或金屬氫化物的形式儲存，還可以由常溫的液態燃料如甲醇或汽油隨車產生。一個帶小型重整器的純電動汽車的結構，燃料電池所需的氫氣由重整隨車產生。

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發展歷史

早在19世紀後半葉的1873年，英國人羅伯特·戴維森（Robert Davidson）製作了世界上最初的可供實用的電動汽車。這比德國人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）發明汽油發動機汽車早了10年以上。

戴維森發明的電動汽車是一輛載貨車，長4800mm，寬1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。其後，從1880年開始，應用了可以充放電的二次電池。從一次電池發展到二次電池，這對於當時電動汽車來講是一次重大的技術變革，由此電動汽車需求量有了很大提高。

在19世紀下半葉成為交通運輸的重要產品，寫下了電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。1890年法國和英倫敦的街道上行駛著電動大客車，當時的車用內燃機技術還相當落後，行駛里程短，故障多，維修困難，而電動汽車卻維修方便。

在歐美，電動汽車最盛期是在19世紀末。1899年法國人考門·吉納駕駛一輛44kW雙電動機為動力的後輪驅動電動汽車，創造了時速106km的記錄。

1900年美國製造的汽車中，電動汽車為15755輛，蒸汽機汽車1684輛，而汽油機汽車只有936輛。進入20世紀以後，由於內燃機技術的不斷進步，1908年美國福特汽車公司T型車問世，以流水線生產方式大規模批量製造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中蒸汽機汽車與電動汽車由於存在著技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲月淘汰，後者則呈萎縮狀態。

2. 上汽乘用車的新能源汽車，在電驅動系統的布局有哪些

上汽集團對未來提出電動化、網聯化、智能化、共享化的「新四化」布局；半個月後在上海車展的前一天上汽集團召開了主題為「互聯網X新能源」的汽車創行者大會。上汽集團頻繁的動作背後是對傳統汽車企業轉型的一種新思考，隨後上汽也基於「電動化」、「新能源」方面開啟實質性進展。

5月3日，根據中國商務部反壟斷局日前發布的一則公示顯示，中國汽車業巨頭——上汽集團和中國新能源汽車電池新銳——寧德時代新能源科技股份有限公司（下稱「寧德時代」）聯合成立動力電池公司。目前，作為新能源汽車競爭中的重要部分，動力電池尤為關鍵，有業內人士認為，此次上汽集團與寧德時代的聯手意義深遠。

一場「聯姻」產兩「子」

通過整理資料發現，目前寶馬、上汽、北汽新能源、吉利、長安汽車等幾大主機廠均與寧德時代有合作。在中國新能源汽車市場除了比亞迪外，其它主要新能源汽車企業均選購寧德時代電池產品，這也從側面證明寧德時代在動力電池行業的領先地位與技術實力。

有分析指出，上汽集團與寧德時代合資，搶佔了發展先機。比其它主機廠只是簡單從寧德時代購買動力電池，上汽集團通過與寧德時代成立電池合資公司，與寧德時代的合作更深入，但在動力電池采購成本、供應上，上汽集團顯然將比其它主機廠具有更大的優勢，而這將提高上汽集團新能源汽車產品的市場競爭力。例如此前特斯拉與松下合作，雙方業務的彼此帶動，共同成長為各自領域的巨頭。現在上汽集團與寧德時代的合資，或將再次書寫一段「共同成長」史。

3. 純電動汽車驅動系統結構形式有哪些分別包括哪些零件

電動汽車定義：純電動汽車是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力源，以電動機為驅動系統的汽車。

其動力系統主要由動力電池、驅動電動機組成，從電網取電或更換蓄電池獲得電能。

電動汽車最早的歷史可以追溯到19世紀後期，在1881年8-11月巴黎舉行的國際電器展覽會上，展出了法國人古斯塔夫•特魯夫研製的電動三輪車，這是世界上第一輛電動車輛，它採用多次性鉛酸充電電池和直流電動機，可以實際操作使用，這輛車的誕生具有劃時代的意義。

在接下來的1882年，英國的威廉•愛德華•阿頓和約翰•培里也合作研製了一輛電動三輪車，車的速度是4.4km/h。三位先驅的努力使得在燃油汽車尚未問世之前，電動汽車已經誕生，此後電動車輛在歐美等國家迅速興起。

純電動汽車的結構
傳統內燃機汽車主要由發動機、底盤、車身、電氣設備四大部分組成。 純電動汽車與傳統汽車相比，取消了發動機，傳動機構發生了改變，根據驅動方式不同，部分部件已經簡化或者取消，增加了電源系統和驅動電機等新機構。 由於以上系統功能的改變，純電動汽車改由新的四大部分組成：電力驅動控制系統、底盤、車身、輔助 系統。

4. 純電動汽車的驅動系統由哪些部分組成

電動汽車由動力電池、底盤、車身和電器四部分組成。動力電池作為電動汽車的重要組成部分，分為電池模組、電池管理系統、熱管理系統、電氣及機械繫統這四個主要部分。底盤由驅動電機及控制系統、行駛系統、轉向系統和制動及能量回收系統四部分組成。

純電動汽車驅動系統的組成如圖7所示，主要由中央控制單元、驅動控制器、驅動電動機、機械傳動裝置等組成。為適應駕駛人的傳統操縱習慣，純電動汽車仍保留了加速踏板、制動踏板及有關操縱手柄或按鈕等。不過在電動汽車上是將加速踏板、制動踏板的機械位移量轉換為相應的電信號輸入到中央控制單元來對汽車的行駛實行控制的。對於擋位變速桿，為遵循駕駛人的傳統習慣，一般仍需保留，同樣除傳統的驅動模式外也就只有前進、空擋、倒退三個擋位，並且以開關信號傳輸到中央控制單元來對汽車進行前進、停車、倒車控制。

5. 誰能提供關於電動汽車驅動系統的設計方案包括控制部分及功率部分的。

網上看到一篇文章，主控晶元用tms320lf2407a dsp晶元，IGBT模塊用infineon公司的bsm300gb600dlc，IGBT驅動電路用落木源公司的TX-KA101，是05、06年的文章，應用應該比較成熟了，轉貼給你供參考。
貼不上圖，具體內容你再網上再搜搜。

《基於F2407aDSP的全數字混合動力電動汽車驅動系統的設計》

關鍵字：混合動力電動汽車、驅動、F2407A、bsm300gb600dlc、TX-KA101、bldcm

1 引言
隨著城市環境污染問題的日益嚴重，汽車尾氣的控制越來越受到人們的重視，很多國家都開展了電動汽車的研究。但是電動汽車存在續駛里程短、動力性能差等弱點，加之成本太高，目前還無法大批量投入市場。為了兼顧傳統燃油汽車和電動汽車的優點，國內外都開始進行混合動力汽車的研究。混合動力電動汽車是目前解決低排放、大幅度地降低污染最有效最現實的一種環保交通工具，它不僅具有續駛里程長的優點，還能發揮出更好的動力性能。混合動力電動汽車同時擁有電機驅動和內燃機驅動，對電機驅動系統不僅要求具有較高的重量比功率，而且既能作電動機運行，還能作發電機運行。
本文所介紹的混合動力系統採用tms320lf2407a dsp晶元構成主控制器，同時選用infineon公司的bsm300gb600dlc igbt模塊作為功率器件，選用北京落木源公司的TX-KA101作為IGBT驅動晶元。實現了基於無刷直流電機(brushless dc motor, bldcm)的控制系統。實驗結果表明，該系統設計合理，性能可靠。

2 bldcm的控制原理
bldcm轉子採用永磁體激磁，功率密度高，控制簡單，調速性能好，既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等特點，又具備直流電機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，故廣泛應用於車輛驅動，家用電器等方面。
如圖1所示，通常的無刷直流電機具有120°的反電動勢波形，在每相反電動勢的最大處通入電流，就能產生恆定的電磁轉矩，其轉矩表達式如下式。

圖1 三相反電勢和電流波形

(1)

其中td是電機的電磁轉矩，ea、eb、ec分別是每相的反電動勢，ia、ib、ic分別是每相的電流值，ω是電機的角速度。因此，當電機反電動勢純梯形分布時，其力矩與電流的大小成正比。但是，通常情況下電機的反電動勢不是純梯形分布，另外，由於電機繞組電感的存在使得電流在換相時存在脈動，從而造成較大的轉矩脈動。已有大量的文獻對bldcm的換相轉矩脈動抑制進行了討論。bldcm調速中另一個必須知道的是電機轉子軸位置，一般通過檢測電機的霍爾信號來獲得，並以此進行電機的換相控制。

3 主電路以及控制策略

圖2 驅動系統主電路
圖2是整個系統的主電路圖，本系統中，bldcm的驅動採用了buck＋full_bridge的電路結構。與常規三相橋的驅動方式不同，通過控制buck電路的輸出電流，即電感l1上的電流來使bldcm獲得近乎直流的電流，以此來獲得盡可能好的力矩控制效果。圖3(a)、(b)、(c)分別是電感l1，電容c0以及電機母線端電流波形。
下面來分析該電路的工作原理。
(1) 正向電動模式
此時t1工作於開關狀態，t2不導通，d2作為buck電路的二極體。通過控制電感l1上的電流和電容c0上的電壓可以實現電路的恆流、恆壓控制。此時，後端的full_bridge電路根據電機的三相霍爾信號進行換相控制，其開關工作在低頻條件下。通過對電感l1電流的控制可以減少電機啟動時的沖擊電流，減少啟動轉矩的脈動。

圖3 恆流控制下各元件電流波形
(2) 反向充電模式
當整個系統的內燃機開始工作後，後端bldcm處於發電狀態。此時t2工作於開關狀態，t1不導通，d1作為boost電路的二極體工作。通過控制boost電路的輸出電壓和電感l1上的電流可以使電路工作於恆壓、恆流等模式，從而實現對蓄電池的恆壓限流、恆流和浮充三段式充電方式。此時後端的三相橋電路工作於不控整流狀態下。
(3) 制動模式
當車輛需要停止或剎車時，通過反向對蓄電池充電來進行制動，其工作方式與反向充電模式類似。此時電機內相反電動勢與相電流反相位，其電磁轉矩起制動作用，從而可以使電機很快的停下來。

4 系統軟硬體設計
4.1 軟體設計
f2407a控製程序由3個部分組成:主程序的初始化、pwm定時中斷程序和dsp與周邊資源的數據交換程序。
(1) 主程序
主程序先完成系統的初始化、i/o口控制信號管理、dsp內各個控制模塊寄存器的設置等，然後進入循環程序，並在這里完成系統參數的保存。
(2) pwm定時中斷程序
pwm定時中斷程序是整個控製程序的核心內容，在這里實現電流環、速度環采樣控制以及bldcm的換相控制、pwm信號生成、電感連續、斷續控制，工作模式的選擇，軟體過流、過壓的保護，以及與上位控制器的通訊等。中斷控製程序周期為50μs，即igbt開關頻率為20khz。其中每個開關周期完成電流環的采樣和開關信號的輸出，每20個開關周期完成一次速度環控制。pwm控制信號採用規則采樣pwm調制方法生成。
(3) 數據交換程序
數據交換程序主要包括與上位機的通訊程序、eeprom中參數的存儲。其中通訊可以採用rs-232或can匯流排介面，根據特定的通訊協議接受上位機的指令，並根據要求傳送參數。eeprom的數據交換通過dsp的spi口完成。
4.2 硬體設計
(1) dsp以及周邊資源
整個系統的控制電路由f2407a+gal組成。其中gal主要用於系統io空間的選通信號以及開關驅動信號的輸出控制等。f2407a作為控制核心，接受上位機信息後判斷系統的工作模式，並轉換成igbt的開關信號輸出，該信號經隔離電路後直接驅動igbt模塊給電機供電。另外eeprom用於參數的保存和用戶信息的存儲。
(2) 功率電路
系統的功率器件選用了infineon公司bsm300 gb600dlc igbt模塊，其內部集成2個igbt開關管，耐壓600v，耐流300a。驅動選用北京落木源公司的TX-KA101 igbt驅動晶元，內含三段式的過流保護電路。系統的輔助電源採用反激式開關電源，主要供電包括系統所有開關管的驅動電源，f2407a和gal以及其他控制晶元的電源和采樣lem以及三相霍爾的工作電源。
(3) 采樣電路
本系統需要采樣電感l1上的電流，另外需要對蓄電池電壓和電機端輸入電壓進行采樣，從而完成電路的恆流、恆壓等控制功能。采樣電路採用霍爾感測器並經模擬電路處理在0~3.3v的電壓范圍內，再送入f2407a的ad采樣口。
(4) 轉子位置檢測電路
電機位置反饋採用雙極性鎖存型霍爾元件，在電機的每相繞組處都安放一個元件。霍爾信號根據電機轉子磁極的極性來產生方波信號。霍爾元件安放的位置通常有60°和120°之分。f2407a通過判斷方波信號跳變的極性來獲取換相信息，同時記錄方波脈沖的個數來計算電機的轉速，從而實現電機速度的閉環控制。
(5) 保護電路
系統的保護分為軟硬體保護，由於硬體保護速度較快，通常用於驅動信號的直接封鎖。從保護等級來分，可以分系統級保護和驅動級保護，其中，驅動級保護是通過igbt驅動晶元TX-KA101特有的保護功能來實現的。系統級保護包括控制器的過流、過壓、欠壓，過溫以及霍爾元件故障等保護。

5 實驗結果
實驗中採用了寧波欣達集團樂邦電機廠的bldcm，其額定功率為50kw，最大功率100kw，額定轉矩212n·m，額定轉速2300r/min，額定電流214a。額定電壓336v，通過蓄電池組供電。整個驅動系統採用f2407a dsp晶元控制，其開關頻率為20khz,電感l1=75μh，電容c0=100μf。功率模塊選用infineon公司的bsm300gb600dlc低損耗igbt模塊，其內部是一個半橋電路，具有低引線電感的封裝結構。系統散熱採用水冷。圖4是正向電動時電感l1上的電流，此時電流連續，圖5是電流連續時二極體d2兩端的電壓波形，可以看出幾乎沒有尖峰電壓。圖6是電感電流不連續時的波形，圖7是電流斷續時二極體d2兩端電壓波形。圖8是電機輕載時的相電流波形，其電流較為平穩。圖9，圖10分別是igbt在導通和關斷時的電壓波形，其開關時間都在100ns左右，且關斷時沒有尖峰電壓。

圖4 正向放電電流連續波形

圖5 電流連續時二極體電壓結論

圖6 正向放電電流斷續波形

圖7 電流斷續時二極體電壓

圖8 電機相電流波形

圖9 igbt導通時的電壓波形

圖10 igbt關斷時的電壓波形

6 結束語
本系統控制上採用dsp的數字結構，電路設計簡單，緊湊，滿足了大功率bldcm的實時控制要求。同時全數字化的控制，使系統在控制精度、功能和抗干擾能力上都有了很大程度的提高。整個系統不僅具有正向電動的功能，同時具有反向充電和制動功能。實驗結果表明該系統設計合理，適應混合動力電動汽車的應用要求。

6. 純電動汽車驅動布置方式有哪些,請簡要說明其特點

分散能獨立式示意圖

純電動汽車驅動布置主要有兩種形式: 1.集中驅動 2.分散獨立驅動 ，由上圖可以看出，兩種形式的主要區別在於驅動電機的位置及個數。

集中驅動式結構簡單緊湊，適合量產

分散獨立驅動式結構相對復雜，優點是可以獨立控制、實現車輪獨立運轉

7. 特斯拉電動汽車驅動系統布置形式有哪些

特斯拉公司目前主推的 Model S 屬於豪華類型，售價在 7 萬-10 萬美元之間，但是其續航里程可以達到 265 英里，遠超目前市面上所有的電動汽車（比如尼桑的 Leaf 電動車的續航只有 75 英里）。據了解，特斯拉公司計劃在數年之內向市場提供售價在 3-3.5 萬美元之間的電動汽車，但是性能並不縮水，續航里程將與 Model S 豪華車接近。為了讓電動汽車更實用，特斯拉公司將要在美國全境建立起快速充電站網路，所有特斯拉的電動汽車可以在快速充電站用半小時充滿可以行駛 200 英里的電力（從下文你可以知道，特斯拉已經具備了這樣的實力）。我的試駕行程：從加州的帕洛阿爾托行駛到舊金山，然後又在高速上開到了聖克魯茲，之後去了特斯拉生產車間，最後返回了帕洛阿爾托的特斯拉公司總部，行駛總里程約為 230 英里。當我在帕洛阿爾托提車時發現這輛車的電池並沒有充滿，可能是工作人員昨天晚上沒有充電，汽車的控制面板上顯示著汽車的電池可以供應行駛 208 英里（充滿電可以行駛 265 英里）。如果我想完成上面的行程，就必須在快速充電站停一次。當前的電動汽車相比燃油汽車有許多優點：對於上班族來說，不再需要開車去加油站排隊加油，只需要回家花十來塊錢充電就行了

8. 純電動汽車驅動系統布置方式有哪些

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