纯电动汽车的驱动系统有哪些部分组成?
电动汽车供电系统的组成与原理:组成 纯电动汽车电力驱动系统主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器(加速踏板位置传感器、制动踏板开关、转向盘转角传感器等)、机械传动装置(变速器和差速器)和车轮等组成。 电动汽车供电系统的原理: 能够将动力电池输出的电能转换为车轮上的机械能,驱动电动汽车行驶,并能够在汽车减速制动时,将车轮的动能转化为电能充入动力电池,是电动汽车的关键组成部分。它以驾驶人的操作(主要是以加速踏板位置的操作)为输入,经过驱动系统电子控制器的变换后,输出转矩给定值提供给电动机逆变器,电动机逆变器控制驱动电动机的输出转矩,从而使电动汽车以驾驶人预期的状态行驶。当电子控制器同时收到制动和加速信号,则以制动信号优先。其中,最关键的是电动机逆变器,电动机逆变器的主要功能是调节动力电动机和动力电池之间的电流频率和幅值,使其达到匹配,将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电动机,将电能转换成机械能,电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮,使电动汽车行驶。 对于电动汽车不仅仅对环境有相当好的保护,更重要的就是在买电动汽车的时候还可以得到一大部分的优惠政策。
纯电动汽车的空调制热时的原理是什么?
电动汽车制冷原理和普通汽车一样,只是压缩机用电动机驱动,耗电量很大。而制热则是通过PTC加热器实现的。
上图是PTC加热器的实物图,中间是陶瓷发热元件,外部包裹铝翅片以增大散热面积。PTC加热器转换效率高,而且工作时不会产生红热现象,更加安全。都说PTC省电,其实只是相对来说,对于电动汽车蓄电池那点可怜的存电量来说PTC简直就是耗电大户。
其实现实中PTC很常见,比如很多空调制热时都有电辅热功能,就是靠PTC发热模块实现的,还有很多浴霸加热原件也是PTC,PTC并不是什么新鲜玩意儿,很早就有了,记得我家1996年买过一个电暖气就是PTC元件加热的。
目前大多数纯电动汽车制热采用PTC发热原件来完成,所以比燃油车空调热的快一些。有很多人就喜欢电动汽车这一点:上车后打开暖风就可以直接出热风,而不必像传统燃油车那样必须要等水温提升后才能制热。制冷空调则是电动压缩机来完成,和燃油车制冷原理一样,只是压缩机驱动方式不一样。下图这个PTC加热芯就可以代替汽车暖风中的小水箱,通电后就可以发热,风机把热风送出去后就是暖风!
PTC制热在生活中也经常能看到,例如取暖用的速热暖风、北方空调内的***加热、商场里面的热风幕、烘干机、浴霸等都离不开PTC发热体。PTC原件其实是一种正温度系数热敏电阻器,特点是电阻阻值会随着温度变化而变化。
温度升高后阻值增大,电流减小,则功率降低。当功率与发热温度、散热平衡的时候,阻值就不在变化,所以也就达到了恒温的目的。利用这个特性,PTC原件还可以作为设备过流保护、过热保护只用,当流过PTC的电流过大时,PTC温度迅速升高,阻值增加,此时设备电流就会降低,也就达到了过流过热保护的目的。
与家用的冷热空调类似,用直流电机驱动压缩机,可以制冷或者制热。而传统的车载空调是用发动机带动皮带轮驱动压缩机来制冷的,制热只需利用发动机的余热,不需要空调制热。电动车没有发动机的热量可以利用,用热泵型空调制热效率比电热丝或PTC加热效率高的多。但热泵型空调在零下十几度以下时制热效率会下降,可能还需要***电加热,这时候耗电量会比较大!
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目前,纯电动汽车空调制热系统有两种类型:PTC热敏电阻加热器和热泵系统。不同类型的制热系统的工作原理有很大区别。
PTC热敏电阻型加热系统的生热原理比较简单,也比较容易理解,与电炉丝类似,都是靠电流通过电阻生热,唯一的区别是电阻的材质。电炉是用普通的电阻丝,而纯电动汽车上用的PTC是一种半导体热敏电阻。由于PTC加热器具有结构简单、成本低、制热快等特点,目前已被纯电动汽车(尤其是中低端车型)广泛***用。当然也有例外,定位中高端的蔚来ES8依然***用了PTC暖风系统,而且装了两个PTC加热器。
由于PTC加热器的缺点也很明显:热能利用率低,耗电量大,对纯电动汽车续航里程有很大影响,因此,一些中高端纯电动汽车,为了降低加热系统对续航里程的影响,不得已而***用热泵空调系统。
热泵暖风系统的工作原理图
热泵的功能是将低温热源的热能转移到高温热源的,工作原理与空调制冷系统类似,只是热量转移的方向正好相反。空调制冷时,是将室内的热量转移到室外,而热泵制热系统则是将车外的热量转移到车内。热泵制热系统一般都与空调制冷系统融合在一起,通过阀门控制热量的转移路径。另外,制热时,能有效利用动力电池冷却系统的预热。在这方面类似与传统汽车的暖风系统。因此,与PTC加热器相比,热泵系统的热效率更高,能耗更低,对续航里程的影响相对小一些。但劣势也很明显:结构复杂、成本高、制热速度慢,尤其是在低温条件下,加热效果差。
基于以上,在一些中高端纯电动车,为了保证车厢内的温度,往往***用热泵+PTC的混合模式。在刚起步阶段,由于动力电池冷却系统温度较低时,先开启PTC加热器,待冷却液温度上升以后,再启动热泵制热系统。