1.2 纯电动汽车构型与分类

1.2.1 纯电动汽车驱动系统构型

纯电动汽车的驱动系统主要包括驱动电机和传动系统，根据驱动电机的分布、传动系统的形式可分为多种不同的构型。

驱动系统构型一般分为两类，即集中式驱动和分布式驱动。其中，集中式驱动只有一个动力源，通过传动系统将动力分配至各驱动轮，而分布式驱动具有多个驱动电机，且每个驱动电机对单个车轮进行独立驱动。

1.2.1.1 集中式驱动

集中式驱动是目前广泛应用于纯电动汽车的一类驱动系统构型，其布置形式所需底盘与燃油汽车底盘相比改动较小，以集中式电驱动总成代替燃油汽车的发动机及变速器，再通过传动系统将动力分配于各驱动轮上。随着纯电动汽车产业的发展，集中式驱动构型技术也在不断变革。在发展过程中，根据驱动电机个数的不同以及传动系统形式的区别，集中式驱动衍生出了多种不同的驱动系统构型，可满足乘用车、商用车和特种车等多种类型纯电动汽车的动力性需求。

单电机直驱是目前应用较广泛、技术发展相对成熟的一种集中式驱动系统构型。单电机直驱构型结构如图1-17所示，主要由驱动电机、固定传动比减速器以及差速器构成。其驱动方式较为简单，驱动电机输出动力，经过减速器将输出转矩放大后传至差速器，最后通过差速器分配给驱动轮。这种构型结构简单紧凑，易于布置，由于不需要换档，驱动系统的控制也较为简单，在软、硬件和成本方面都具有一定的优势。但这种构型的传动系统传动比固定，不能选择变速档位，因此驱动电机要保证纯电动汽车能在起动、加速和爬坡等不同工况下的动力性需求，这就要求驱动电机具备较高的起动转矩和较大的后备功率。

另一种应用范围较广的驱动系统构型是单电机+变速器，其基本结构如图1-18所示。这种构型与单电机直驱构型的主要区别是将固定传动比减速器替换为变速器，在其基础上增加了多个档位，通过换档来满足不同工况下的动力需求。这种构型可满足更多工况下的动力需求，拓宽了驱动系统的转矩及功率输出范围，对整车动力性有较大提升。同时，由于具有多个档位，其对驱动电机的要求也相对较低。但相比单电机直驱构型，其结构较复杂、尺寸较大，需要通过电机和变速器的一体化设计等方式来降低布置难度。此外，其控制相对复杂，控制过程中需要综合考虑电机控制及换档规律、换档平顺性等问题。总之，单电机+变速器构型具有更好的动力性，但受结构及控制特点影响，其成本高于单电机直驱构型。

近年来，由于纯电动汽车的整车动力性需求有所提升，发展出一种多电机耦合驱动构型。多电机耦合驱动构型种类繁多，各具优势。如图1-19所示，根据耦合方式的不同，可分为多电机直接串联耦合驱动、多电机+动力耦合装置等多种驱动系统构型。总体来说，相对目前广泛应用的单电机直驱构型与单电机+变速器构型，多电机耦合驱动构型有以下特点：

1）可达到更高的功率及更大的转矩输出范围。

2）通过改变动力耦合方式可实现多种不同的动力特性，适用于更多车型。

3）控制更加灵活，可通过多电机、多档位协调控制，将各电机的输出动力进行合成与分解，达到最佳动力性能。

4）可通过合理、高效的动力分配实现驱动系统能量管理，降低能耗。

由于其结构复杂度高，为保证结构紧凑、降低布置难度，对零部件的加工精度及装配精度也有了更高的要求。同时，其控制难度大，控制策略的优劣将直接影响动力输出。一旦出现控制不合理的情况，各电机就可能互相干涉，影响整车可靠性。因此，多电机耦合驱动构型的研发及制造成本相比前两种构型都有一定程度的提高。

1.2.1.2 分布式驱动

分布式驱动构型一直是纯电动汽车领域的研究热点，近年来也开始逐步实现产业化。分布式驱动是指整车动力需求由多个电机共同满足，且每个驱动电机对单个车轮进行独立驱动的一类构型。根据驱动电机的分布形式及布置方式，主要可分为轮边电机驱动构型和轮毂电机驱动构型。由于分布式驱动构型具有多电机独立控制的特点，其与传统汽车只有单一动力源的底盘结构形式差别较大，故需要对底盘进行重新设计以满足布置需求。

轮边电机驱动构型与轮毂电机驱动构型可实现单个车轮的独立驱动，其传动系统一般采用固定传动比减速器，也有个别车型应用了多档变速器。相比其他构型，其主要特点如下：

1）取消了机械差速器等传动系统的组成部分，进一步缩短了传动链，提高了传动效率，降低了传动噪声。

2）简化了传动系统，在重新对底盘结构进行合理设计后，布置更加方便，能节省更多空间。

3）每个驱动轮独立控制，不受机械差速器固有工作特性的限制，能更精确地调节驱动轮动力输出，通过多电机协调控制实现电子差速控制、驱动防滑控制和横摆力矩控制等，更容易实现汽车底盘集成控制，能在各种复杂工况下达到更好的整车控制效果，改善车辆的行驶性能和主动安全性。

4）可实现电动轮制动能量回收的独立控制，与其他驱动系统构型相比，具有更高的能量回收效率，有助于提高纯电动汽车续驶里程。

这两种构型对整车控制策略的要求很高，驱动控制问题尚未完全解决。此外，由于其布置形式的特殊性，必须对底盘进行重新设计，研发制造成本均高于其他构型。

轮边电机驱动构型的结构如图1-20所示，其驱动电机布置于车轮附近，动力经过固定传动比减速器、驱动半轴传至驱动轮，甚至取消驱动半轴，动力直接通过布置在车轮轮边或车轮内部的减速器进行传递。轮毂电机驱动构型的结构如图1-21所示，其驱动电机及减速器直接集成于车轮中。这二者相比，轮边电机驱动构型对轴向布置空间的要求较高，传动链也较长。轮毂电机驱动构型虽然结构十分紧凑，传动链最短，但其驱动电机与传动系统均属簧下质量，可能影响整车的垂向动力学特性。此外，由于电机布置在轮毂内，这种构型对电机的可靠性要求也更高。