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什麼是電動車傳動系統:三種主要類型、組件及更多資訊
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2024-09-05
什麼是電動車傳動系統:三種主要類型、組件及更多資訊
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什麼是電動車 (EV) 動力系統?EV 動力系統的組成元件有哪些?

電動車 (EV) 的動力系統是其關鍵組成部分,負責將儲存在電池中的電能轉換為機械能來驅動車輛。與傳統的內燃機 (ICE) 動力系統相比,電動車的動力系統更加簡單且高效。

EV 動力系統以其高效能、較低的維護成本以及比內燃機車輛更少的排放量而著稱。大多數 EV 動力系統的設計還支持再生制動技術,即在減速過程中,電動機會作為發電機運作,將動能轉換回電能並送回電池組中。這一功能增強了能源效率,並延長了車輛的續航里程。

EV 動力系統由多個關鍵部件組成,每個部件在車輛的高效運行中發揮著重要作用。了解這些部件對於理解電動車的運行方式以及其相對於傳統內燃機車輛的優勢至關重要。

電動車動力總成的組成部分

  • 電池組:電動車的核心,由許多鋰離子電池單元組成,儲存並提供驅動電動機所需的電能。
  • 電動機:將電能轉換為機械能以推動車輛,使用定子、轉子和其他關鍵組件。電動機具有高效能和瞬時扭矩,能夠提升加速性能和整體性能。
  • 牽引逆變器:將電池組中的直流電(DC)轉換為電動機所需的交流電(AC),並通過調整交流電的頻率和幅度來控制電動機的速度和扭矩。
  • DC/DC 轉換器:將電池組中的高壓直流電轉換為車輛輔助系統和組件所需的低壓直流電。
  • 車載充電器:將來自電網的交流電轉換為直流電,以便為電池組充電,並管理充電過程以確保安全和效率。
  • 電池管理系統(BMS):監控和管理電池組的狀況,通過控制充電和放電過程來確保最佳性能和安全性。
  • 變速箱:某些電動車使用單速變速器或直驅系統,通過消除複雜的多速變速箱來簡化動力總成並提高效率。
  • 執行器:控制電動車內的各種功能,例如開閉閥門或管理電動機的運行。
  • 電子控制單元(ECU):管理從電池組到電動機的電力流動,通過調節速度和扭矩來優化性能。
  • 熱管理系統:這個冷卻系統確保動力系統的元件在最佳溫度範圍內運作,以確保效率和壽命。常見的冷卻系統包括水冷和油冷。


An infographic showing the essential components of an EV powertrain.

電動車的動力總成如何運作?

電動動力總成系統由三個主要系統組成:發電系統、配電系統和機械系統。

發電系統

發電系統包括電池組及相關的管理系統。電池組通常由鋰離子電池單元組成,儲存電能。電池管理系統(BMS)監控電池的狀況和效率,通過管理充電和放電過程來確保安全和最佳運行。這個系統是電動車的能量儲存裝置,為電動機和其他組件提供電力。

配電系統

配電系統由直流-交流轉換器(逆變器)和電力控制模組組成。逆變器將來自電池的直流電(DC)轉換為電動機運行所需的交流電(AC),這對電動機的運行至關重要。此外,電力控制模組管理電力的流動,通過調整交流電的頻率和幅度來控制電動機的速度和扭矩,從而確保高效的電力輸送並優化性能。

機械系統

機械系統包括電動機、傳動系統和動力傳動系統組件。電動機將電能轉換為機械能,以驅動車輛前進。傳動系統,通常為單速變速箱,確保電動機的動力有效地傳遞到車輪。動力傳動系統將這些機械能傳遞到車輪,使車輛移動。在一些先進的系統中,還集成了再生制動功能,這個功能可以在制動時回收能量並將其反饋回電池。

電動車動力總成的主要類型

電動車(EV)有多種形式,每種形式都有獨特的動力總成配置,以滿足不同的駕駛需求和偏好。以下是主要的電動車動力總成類型:混合動力電動車(HEV)、插電式混合動力電動車(PHEV)、純電動車(BEV)和增程式電動車(EREV)。

混合動力電動車(HEV)

混合動力電動車(HEV)結合了內燃機(ICE)與電動機和電池的優勢。HEV中的電池通過再生制動進行充電——這一過程將制動時產生的動能轉換為電能,並由內燃機提供充電。

電動機在加速和其他高需求情況下提供輔助動力,與傳統車輛相比,顯著提高了燃油效率並減少了排放。這種雙動力系統使得HEV在不需要外部充電的情況下,能夠提供更高的燃油經濟性。豐田Prius(普銳斯)就是混合動力車的一個典型例子,該車型多年來一直在這一領域中樹立標杆。

插電式混合動力電動車(PHEV)

插電式混合動力電動車(PHEV)進一步發展了混合動力的概念,配備了一個更大的電池,可以通過外部電源充電。PHEV可以在純電動模式下運行一定的距離——通常足以應對日常通勤——然後內燃機開始運行或輔助運行,將車輛轉換為混合動力模式。

這種靈活性使PHEV比標準混合動力車更有效地減少燃油消耗和排放。車主可以在短距離內僅依靠電力行駛,從而減少對汽油的依賴。雪佛蘭Volt是一個著名的PHEV例子,其擁有相當長的純電動續航里程,之後才需要使用汽油引擎。

純電動車(BEV)

純電動車(BEV)是完全電動的,完全由電池組驅動電動機。BEV不具備內燃機,這意味著它們不會產生尾氣排放。驅動所需的能量完全來自電池,必須通過連接電網的充電站來充電。

BEV以較低的運營成本著稱,因為電力通常比汽油便宜,且由於其內部運動部件較少,所需的維護也更少。特斯拉Model 3是BEV的典範,具備高性能、令人印象深刻的續航里程和零排放,因此在電動車愛好者中非常受歡迎。

增程式電動車(EREV)

增程式電動車(EREV)旨在緩解與BEV相關的里程焦慮。EREV主要依靠電動機運行,但同時配備了一個小型內燃機,該內燃機僅作為發電機,在電池電量不足時為其充電。

這種設計延長了車輛的續航里程,超越了僅依靠電池電力所能達到的範圍,既提供了電動駕駛的優勢,又有燃油引擎作為備用保障。BMW i3 的增程版和馬自達 MX-30 是 EREV 的著名範例,它們提供初始的純電駕駛里程,同時具備隨時發電的靈活性,讓駕駛者能夠在不擔心電池耗盡的情況下行駛更長的距離。

An infographic showing the internal designs of common EV powertrain systems, including HEV, PHEV, BEV, and EREV.

類型 組件 主要功能 範例
HEV 內燃機(ICE)、電動機、電池 提高燃油效率,減少排放 豐田普銳斯(Toyota Prius)
PHEV 內燃機(ICE)、較大的電池、電動機 在電力模式下駕駛,通過內燃機延長續航 雪佛蘭沃爾特(Chevrolet Volt)
BEV 大型電池、電動機 零排放,完全由電力驅動 特斯拉Model 3
EREV 電動機、電池、內燃機(發電機) 主要以電力驅動,使用內燃機發電延長續航 BMW i3 的增程版和馬自達 MX-30

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