电动汽车驱动与控制技术
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2.1.1 电力电子驱动子系统

电力电子驱动子系统主要由电子控制器、功率变换器、驱动电机、机械传动装置和车轮等组成。电子控制器不仅是电力驱动主模块的控制中心,也起着对电动汽车的整车控制进行调节的作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号,向功率变换器发出相应的控制指令,对电机进行起动、加速、减速以及制动控制。功率变换器与电机必须配套使用,目前对电机的调速主要采用调压、调频等方式实现。当前,电动汽车上应用较广泛的是电力晶体管(如GTO、BTR、IGBT、MOSFET等)斩波调速,电子控制器发出相应的控制指令来控制功率变换器的电力晶体管通断,从而可以均匀地改变电动汽车驱动电机的端电压和相电流,从而实现电机的无级调速。当采用直流电机驱动时,可以通过直流转换器进行调压调速控制;当采用交流异步电机驱动时,可通过交流转换器进行调频调压矢量控制。

功率变换器是电力电子驱动子系统的核心部件,它的功能是调节电机和电源之间的功率流,一般包括DC/DC转换和DC/AC转换。DC/DC转换器能把动力电池的直流电压转换为可变的直流电压,并将制动过程中电机产生的再生能量进行反向转换。DC/AC转换器用于交流电机驱动系统,它将动力电池的直流电转换为频率和电压均可调的交流电。

机械传动装置的作用是将驱动电机的驱动转矩传递给电动汽车的驱动轴。由于电机可以带负载起动,所以电动汽车上无须安装传统内燃机汽车的离合器。另外,由于驱动电机的转向可以通过电子控制器的电路控制实现变换,因此电动汽车无须内燃机汽车变速器中的倒档装置。当采用电机无级调速控制时,电动汽车可以省去传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省去传统内燃机汽车传动系统的差速器。由此可见,相较于传统燃油汽车,电动汽车的机械传动装置大为简化。