[发明专利]基于四大基础部件的电动汽车结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的结构组成与布局。所述电动汽车是指最终由电动机驱动的电动汽车，主要为纯电动汽车，也包括燃料电池电动汽车和串联式混合动力电动汽车。

背景技术

电动汽车作为节能减排的交通工具，已得到世界各国的高度重视，并被公认为是节能环保的未来汽车。但电动汽车迟迟未能普及商品化，被广大民众所接受的原因主要是性价比。现所研发的电动汽车由于受传统汽车设计思路所束缚，其结构没能从充分发挥电机驱动应有的各种技术优势来作突破性改进，使性价比也难有突破性提高以满足民众之需求。

通过对发动机的功率、转矩和有效燃油消耗率随发动机曲轴转速的变化曲线特性分析，以及发动机经多个档位变速的动力特性曲线与电动机采用低速恒转矩和高速恒功率相结合的调速所得动力特性曲线的比较分析，可以说明为适应发动机能高效产生转矩的转速范围很窄等特点须采用庞大而复杂的变速机构，而电机可在宽广的调速范围内高效产生转矩，现代电机直接转矩控制理论使该技术已得到越来越广应用，对此数控伺服驱动早已进入实用化，调速比可高达1:20000，远高于汽车行驶的变速要求。这从早期的伺服电机需经齿轮减速来放大扭矩，到后来均由电机直接带动丝杠，更有由直线电机直接驱动机床拖板和用电主轴进行强力切削等应用实例已足以证明。而电机直接转矩控制取消了机械摩擦损耗，提高了刚性，即节能、简化机构，又提高了动态响应性。而且电动机又有相当的短时过载能力，良好电机能达数分钟内过载额定功率的３倍甚至更高倍数，以满足汽车起步、短时加速超车、爬短坡等各种行驶要求。

根据汽车理论——车辆动力学分析。采用四轮驱动可全面利用汽车对地面的附着力和提高其越野通过性。采用四轮转向可极大地减小车辆转弯半径，提高高速转向稳定性和响应性。为提高汽车侧向操纵稳定性即车辆侧翻阈值，需尽可能降低车辆质心高度，而采用轮毂式电机驱动通过电子差速将去掉机械差速器和左右半轴等机构即可全面降低车身高度，并使所需最大质量体积的蓄电池作为配重物经适当分散布局(如安置于前后座位下面)来降低车辆质心高度。如此即可全面提高汽车操控性、安全性和稳定性。

电动汽车作为机电一体化控制系统，其结构设计、性能优化除了依据传统汽车理论——车辆动力学，还需以控制理论、电机拖动理论、交通管理理论等为理论基础。电动汽车的最大不同点是以电机驱动为动力源，所以须结合电机拖动理论找出最适合汽车多变行驶工况特点的最佳驱动方式。由于电机控制及改善整车性能的要求，按控制理论分析，需提高汽车对驱动、制动和转向三大执行机构的快速响应性，利用当今迅猛发展的微电子等技术，通过检测反馈控制来极大地提高性能。为使汽车高效、便捷功能真正发挥，必须以交通畅通为前提，按交通管理理论分析，即需从提高交通资源利用率来考虑车型。

根据控制理论分析整个闭环控制系统中每一环节的时间响应均是决定系统稳定及其性能指标的重要参数，通常一个闭环系统应包含传感测量、计算控制、执行机构三大环节。随着电子、传感、微机控制技术发展，前两个环节响应均较快，而执行机构往往制约了整个系统的性能指标，并随所采用的机械、液压、电机执行装置不同，其动态响应也会相差许多。

以传统汽车发动机与电动汽车电机两种调速系统比较为例：发动机调速系统需通过控制节气门调节喷油量，再经发动机燃爆→曲轴连杆→飞轮→变速箱→万向节→驱动桥及差速器等多个环节才能传输至车轮；而电机调速系统直接控制其电压或频率就能实现。所以有专家指出发动机比电动机的调速响应要慢２个数量级。而电动汽车若采用“零传动”的轮毂电机驱动，可控车速的动态响应还要快，即高于数百倍。由于发动机调速系统的执行机构与传感测量、计算控制两环节的响应时间相差之悬殊，为确保传统汽车巡航控制的整个调速系统稳定性，使车速不产生忽高忽低的震荡，俗称“游车”现象，只能降低稳态精度和动态响应性能，按控制理论说需增加滞后校正环节来确保系统稳定而降低各性能指标。