第7章电动汽车电气系统
第7章电动汽车电气系统
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
7. 1 电动汽车电气系统的组成
➢ 7. 1. 1一般电动汽车电气系统的组成 ➢ 7. 1. 2基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 ➢ 7. 1. 3电动汽车控制系统工作流程
由动力电池/燃料电池、驱动电机和功率转换器等大功率、高 电压电气设备组成；
根据车辆行驶的功率需求完成从动力电池或燃料电池到驱动 电机的能量变换与传输过程。
➢ 低压电气系统
采用直流12V或24V电源，一方面为灯光、刮水器等车辆的 常规低压电器供电；
另一方面为整车控制器、高压电气设备的控制电路和辅助部 件供电。
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7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程
➢ 启动过程
当钥匙打到“ACC”挡位时，车辆部分电器如音响系统，视 频系统等娱乐系统启动。
当钥匙达到“ON”挡位时，此时需要对车辆的部分系统进行 供电，此时多数车辆低压辅助系统全部工作，为高压启动 进行准备工作。
当钥匙打到“ST”挡时，车辆高压启动系统开始工作，进行 一系列预充电和自检后将主接触器接通，启动高压系统。
为了保证车辆安全，还要进行一系列绝缘监测、电池系统 检测以及主电机控制器等检测，这些检测通过之后，车辆 方能进入可行驶状态。
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7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程
➢ 充电过程
在充电时需要对电量参数、温度参数、电压参数及 绝缘性能进行检测。
一旦有部分系统参数出现故障，就会提示断开充电 系统，停止充电，避免出现安全隐患。
第7章电动汽车电气系统
电动汽车控制系统工作流程图
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➢ 各种电气设备的工作统一由整车控制系统协调控制。
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一般电动汽车电气系统结构原理图
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7. 1. 2 基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成
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7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程
➢ 行驶过程
为了保障安全，车辆在行驶中需要随时监测各种参数，如 电量参数、温度参数、电压参数、绝缘性能、车辆其它关 键辅助系统的参数等，这些参数将影响车辆的行驶功能、 行驶距离和行驶安全。
微处理器、CAN通信模块、BOM调试模块、 串口通信模块、电源及保护电路模块等
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7. 2. 1整车控制器
➢ 功能
（1）接受、处理驾驶员的驾驶操作指令，并向各个部件控 制器发送控制指令，使车辆按驾驶期望状态行驶。
（2）与电机、DC/DC、蓄电池组等进行可靠通信，通过 CAN总线进行状态的采集输入及控制指令的输出。
（3）接收并处理各个零部件信息，结合能源管理单元提供 当前的能源状况信息。
（4）系统故障的判断和存储，动态检查系统信息，记录出 现的故障。
（5）对整车具有保护功能，视故障的类别对整车进行分级 保护，紧急情况下可以关掉发电机及切断母线高压系统。
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第7章 电动汽车电气系统
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➢ 7. 1电动汽车电气系统的组成 ➢ 7. 2电动汽车整车网络化控制系统 ➢ 7. 3整车网络化控制系统设计实例 ➢ 7. 4车辆高低压电气系统
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7. 2 电动汽车整车网络化控制系统
➢ 7. 2. 1整车控制器 ➢ 7. 2. 2能源管理系统 ➢ 7. 2. 3通信系统
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•如果电动汽车采用CAN总线控制技术，则可以 将各个分 系统（模块）通过通信方式连接， 从而实现整车控制。
•采用CAN总线的电气系统更加简洁，布置更加 简单。
第7章电动汽车电气系统
基于CAN总线的电气系统结构原理图
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7. 1. 1 一般电动汽车电气系统的组成
➢ 包括低压电气系统、高压电气系统和整车网络化控制系统。
➢ 高压电气系统
电动汽车尤其注重安全性能。为了安全行驶，电量参数、 温度参数、电压参数及绝缘性能均设有两级报警。
电量参数控制 温度参数控制 绝缘性能控制
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7. 2. 1整车控制器
➢ 组成
控制器主芯片，Flash存储器和RAM储存器及相关电路 控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相
连。 通过CAN总线接口连接到整车的CAN网络上与整车其余控
制节点进行信息交换和协调控制。 控制器硬件
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电动汽车电池管理系统BMS介绍讲解
● 3)降低对动力电池的要求。
● 准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电池性能的要求
● 4)提高经济性。
● 选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 ● 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
● （1）开路电压法 ● 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电
电池管理系统的功能
● 数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
● (1)继电器阵列法
● 组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光耦、多路模拟开关 ● 应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
练方法的影响很大。
SOC估计常用的算法
● （5）卡尔曼滤波法 ● 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估算。 ● 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还给出了SOC的估计误差。 ● 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现 ● 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量的影响考虑的不够全面。
能量耗散型均衡管理
● 恒定分流电阻均衡充电电路
● 每个电池单体上都始终并联一个分流电阻。 ● 可靠性高，分流电阻的值大，通过固定分流来减小由于自放电导致的单体电池差异 ● 无论电池充电还是放电过程，分流电阻始终消耗功率，能量损失大 ● 一般在能够及时补充能量的场合适用
能量耗散型均衡管理
● 开关控制分流电阻均衡充电电路
被动加热与散热-外部空气流通 被动加热与散热-内部空气流通
主动加热与散热-外部和内部空气流通
● 准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电池性能的要求
● 4)提高经济性。
● 选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 ● 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
● （1）开路电压法 ● 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电
电池管理系统的功能
● 数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
● (1)继电器阵列法
● 组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光耦、多路模拟开关 ● 应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
练方法的影响很大。
SOC估计常用的算法
● （5）卡尔曼滤波法 ● 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估算。 ● 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还给出了SOC的估计误差。 ● 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现 ● 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量的影响考虑的不够全面。
能量耗散型均衡管理
● 恒定分流电阻均衡充电电路
● 每个电池单体上都始终并联一个分流电阻。 ● 可靠性高，分流电阻的值大，通过固定分流来减小由于自放电导致的单体电池差异 ● 无论电池充电还是放电过程，分流电阻始终消耗功率，能量损失大 ● 一般在能够及时补充能量的场合适用
能量耗散型均衡管理
● 开关控制分流电阻均衡充电电路
被动加热与散热-外部空气流通 被动加热与散热-内部空气流通
主动加热与散热-外部和内部空气流通
第七章 汽车辅助电气教案.
旧知回顾：汽车电源本节内容：第七章 汽车辅助电气系统第一节 电动刮水器与清洗装置一、电动刮水器1、作用——用来清除风窗玻璃上的雨水、雪或尘土，以确保驾驶员有良好的能见度。
2、分类——前风窗刮水器和后风窗刮水器。
按驱动装置的不同分：真空式、气动式和电动式(广泛)。
3、结构电动刮水器由直流电动机和一套传动机构组成。
电动机旋转经减速和连动机构的作用变成雨刮臂的摆动。
4、变速原理刮水器的变速是利用直流电动机的变速原理来实现的，由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为 在电压U 和直流电动机确定的条件下，即I 、R 、k 均为常数，当磁极磁通Φ增大时转速n 下降，反之则转速上升。
若两电刷之间的电枢绕组数Z 增多时，转速n 也下降，反之则上升。
1) 改变磁通变速——只适合于线绕式直流电动机。
当刮水器开关在Ⅰ挡位置(低速)时，电流由蓄电池正极经电源开关→熔断器→接线柱②→接触片，然后分两路：一路通过接线柱③→串激绕组1→电枢2至蓄电池负极形成回路；另一路通过接线柱④→并激绕组3至蓄kZ ΦIRU n -=1、5—刷架；2、4、6—摆杆；3、7、8—拉杆； 9—蜗轮；10—蜗杆；11—电动机；12—底板 图7.1 电动刮水器1—串激绕组；2—电枢；3—并激绕组；4—触点； 5—凸轮；6—刮水器开关；7—熔断器；8—电源开关 图7.2 线绕式电动刮水器的工作原理电池负极形成回路。
此时，在串激绕组1和并激绕组3的共同作用下，磁场增强，电动机以低速运转。
当刮水器开关在Ⅱ挡位置(高速)时，电流由蓄电池正极经电源开关→熔断器→接线柱②→接触片→接线柱③→串激绕组1→电枢2至蓄电池负极形成回路。
此时，由于并激绕组3被隔除，磁场减弱，电动机以高速运转。
2) 改变电刷间的导体数变速改变电刷间导体数变速的方法只能通过永磁电机(三刷永磁式直流电动机)来实现，它的磁极为铁氧体永久磁铁。
B1为低速运转电刷，B2为高速运转电刷，B3为公共电刷。
电力电子技术课件 第7章 电力电子技术应用
7.1.4混合动力电动汽车对电力电子 技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合 动力电动汽车用电力电子技术及装置应 具有成本低、体积小、比功率大、易于 安装的特点。除此之外，下面的技术细 节需进行重点考虑:
(1)电力电子装置密封问题 (2)电磁兼容/ 电磁干扰(EMC/EMI)问 题
(3)直流母线电压利用问题 (4)电力电子装置控制问题
图7-2 混联工作方式
7.1.3电气系统结 构及各部分电力 电子装置
图7-3 Prius THSⅡ整车电气系统结构
下面主要介绍功率控制单元的结构 组成和主要作用 。
1．电动机/发电机用逆变器单元 2．DC-DC 升压变换器单元 3．DC-DC 降压变换器单元
图7-4 功率主回路示意图
图7-5 Prius THSⅡ可变压系统电路结构图
图7-15 带双向变换器的独立光伏发电系统电路图
图7-11 太阳能光伏发电系统
(1)独立光伏发电系统
图7-12所示为一种常用的太阳 能独立光伏发电系统结构示意图， 该系统由太阳能电池阵列、DC/DC 变换器、蓄电池组、DC/AC逆变器 和交直流负载构成。
图7-12 独立光伏发电系统
(2)并网光伏发电系统
图7-13所示一种常用的并网光伏发 电系统结构示意图，该系统包括太阳能 电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变 器、交流负载、变压器，另外该系统可 根据需要在DC/DC变换器输出端并联蓄 电池组，以用于提高系统供电的可靠性， 但系统成本将增加。
7.2半导体照明技术
LED光源与传统光源相比较，具有 如下的优点：超长寿命，可达几万小时， 传统光源一般为几千小时；结构坚固， 没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，具 有极高的抗震性能；响应速度快，光通 上升时间短；对点灯线路要求低，易实 现调光和智能控制；耐开关冲击，适用 于频繁开关场合；高效节能，现有光效 已经超过白炽灯，理论光效可达200 lm/W ；不含汞、铅等有害物质，没有 双向变换器的独立光伏发电 系统结构框图如图7-14所示。该系 统主要包括几个部分：太阳能电池 阵列、BOOST变换器（升压变换 器）、负载、双向BUCK-BOOST 变换器（升降压变换器）、蓄电池 以及控制电路，如图图7-15所示。
电动汽车结构与原理第章_电动汽车电气系统
北汽E电动版：从使用制热会影响续航里程上分析， 应该是电阻制热。
北京出租车司机反映：冬天开暖风会缩短续航里程
比亚迪秦：不清楚 沃蓝达：电阻制热，会影响续航里程 特斯拉 ModelS：电阻制热，使用的是PTC制热 趋势：在电动车上，使用热泵来实现制冷和制
热，一定是必然趋势，否则电阻制热的方式，对
能源的消耗太大，会影响续航里程，也不符合电 动车环保的初衷。
(2)暖风系统 ① 热泵 由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空
调系统工作原理如图5-7所示。
空调系统的制冷／制热模式由四通换向阀转换，实线 箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。
图5-7 电动汽车热泵式空调系统原理
空调的制热和制冷的道理是相同的，不过并不是重 新把空调反装一次，也不是让压缩机倒转，而是通过 一个巧妙的四通阀实现了制冷和制热的切换。 四通阀这个东西很巧妙，让压缩机的运行方向没有 改变的情况下，替换了蒸发器和冷凝器的位置，从而改
⑤ 具有能量回馈功能。电动汽车的功率变换器一般为
双向设计。
(1)直流斩波(Buck)式降压功率变换器
(2)单端正激式降压功率变换器
5.3.1 降压功率变换器 (1)直流斩波(Buck)式降压功率变换器 Buck电路是非隔离式的，一般用在输入、输出电 压相差不大的场合，例如用于车载小功率高压直流电 机的调速。
图5-16 双向功率变换器的电路原理
图5-17 双向功率变换器实物及示意
(1)直流不停电电源系统(DC-UPS) 图5-18是一种DC-UPS的结构框图，由AC/DC 变换器、电池包BA和双向DC/DC变换器构成。
图5-18 DC-UPS电源系统
(2)电动汽车燃料电池电源系统 图5-19为电动汽车燃料电池电源系统结构框图， 双向DC/DC变换器是此电源管理系统中的重要组成部 分之一。
第7章 电动汽车电路分析-以北汽EV200为例
4
7.2 北汽EV200的部件识别
图1-1-3 EV200前机舱下层主要部件位置图
5
7.3 北汽EV200的基础元件识别
（1）动力电池。EV200动力电池的位置如图1-1-4所示。
图1-1-4 EV200动力电池位置图
6
7.3 北汽EV200的基础元件识别
（2）驱动电机和控制器。EV200的驱动电机和控制器如图1-1-5所 示。
可以根据电路图上的名称/代码来识别元件、对接插件。
32
7.4 北汽EV200的电路图识读
1）如何使用电路图 北汽新能源汽车的电路图手册可以提供车辆线路
和诊断信息，为了有效使用电路图对车辆进行诊断和 修理，首先了解车辆的所有特性是非常重要的。
北汽新能源纯电动汽车提供的电路图中的电源和 点火开关一般放到充电系统。
驱动电机控制器与DC总成
27
7.3 北汽EV200的基础元件识别
⑦充电系统。 a．交流充电连接装置及交流充电口总成位置：交流充电连接装置及 交流充电口总成位置如图1-1-71所示。
图1-1-71 交流充电连接装置及交流充电口总成位置
28
7.3 北汽EV200的基础元件识别
b．交流充电连接装 置：交流充电连接装置连 接供电端三芯插头，充电 连接装置上的控制盒点亮 “Ready”指示灯。同时 “Charge”指示灯闪烁。
熔断器编码规则范例
44
7.4 北汽EV200的电路图识读
继电器的编码规则。电路图中继电器编码规则如下： ①前舱配电盒附配的继电器按相应的位置编号为K1-1、K1-2等。 ②仪表板配电盒附配的继电器按相应的位置编号为K2-1、K2-2等。 ③仪表板配电盒Ⅰ附配的熔断丝按相应的位置编号为K4-1、K4-2等。 ④外挂继电器按相应的线束编号为KG-1、KG-2…KC1-1、KC21…KX-1等。 ⑤控制模块内部不可拆卸继电器按相应的位置编号为KI-1、KI-2等。
7.2 北汽EV200的部件识别
图1-1-3 EV200前机舱下层主要部件位置图
5
7.3 北汽EV200的基础元件识别
（1）动力电池。EV200动力电池的位置如图1-1-4所示。
图1-1-4 EV200动力电池位置图
6
7.3 北汽EV200的基础元件识别
（2）驱动电机和控制器。EV200的驱动电机和控制器如图1-1-5所 示。
可以根据电路图上的名称/代码来识别元件、对接插件。
32
7.4 北汽EV200的电路图识读
1）如何使用电路图 北汽新能源汽车的电路图手册可以提供车辆线路
和诊断信息，为了有效使用电路图对车辆进行诊断和 修理，首先了解车辆的所有特性是非常重要的。
北汽新能源纯电动汽车提供的电路图中的电源和 点火开关一般放到充电系统。
驱动电机控制器与DC总成
27
7.3 北汽EV200的基础元件识别
⑦充电系统。 a．交流充电连接装置及交流充电口总成位置：交流充电连接装置及 交流充电口总成位置如图1-1-71所示。
图1-1-71 交流充电连接装置及交流充电口总成位置
28
7.3 北汽EV200的基础元件识别
b．交流充电连接装 置：交流充电连接装置连 接供电端三芯插头，充电 连接装置上的控制盒点亮 “Ready”指示灯。同时 “Charge”指示灯闪烁。
熔断器编码规则范例
44
7.4 北汽EV200的电路图识读
继电器的编码规则。电路图中继电器编码规则如下： ①前舱配电盒附配的继电器按相应的位置编号为K1-1、K1-2等。 ②仪表板配电盒附配的继电器按相应的位置编号为K2-1、K2-2等。 ③仪表板配电盒Ⅰ附配的熔断丝按相应的位置编号为K4-1、K4-2等。 ④外挂继电器按相应的线束编号为KG-1、KG-2…KC1-1、KC21…KX-1等。 ⑤控制模块内部不可拆卸继电器按相应的位置编号为KI-1、KI-2等。
电动汽车结构与原理 (1)
名词解释1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。
2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。
3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。
4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。
5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。
6.DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。
7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。
8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。
9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。
10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。
11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。
12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。
13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。
14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。
15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。
16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。
17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。
18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。
19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。
20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。
21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。
22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。
23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。
24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象.25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数。
新能源汽车技术概论 第七章 燃料电池电动汽车
离子电池（High-Output Battery）等五部分组成。
本章课程结束
3）需要配备辅助电池系统
燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收再生制动的反馈能量。通常在燃料电池汽 车上须增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在燃料电池汽车减速时接受再生 制动时的能量。
燃料电池电动汽车基本机构
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽 车的所有功率负荷都由燃料电池承担。其主要缺点有： 燃料电池的功率大，成本昂贵。
（1）当输入直流电压在一定范围内变化时，能输出负载要求的变化范围的 直流电压。
（2）输出负载要求的直流电流（范围）：能够输出足够的直流负载电流， 并且能够允许在足够宽的负载变化范围的情况下设备能正常运行。
（3）变换器是能量传递部件，因此需要转换效率高，以便提高能源的利用 率；
（4）为了降低对燃料电池的输出电压要求，变换器应具有升压功能； （5）由于燃料电池输出的不稳定，需要变换器闭环运行进行稳压，为了给 驱动器稳定的输入，需要变换器有较好的动态调节能力；
燃料电池发动机系统
驱动电机 DC/DC变换器的基本功能：
（1）直流电机驱动系统采用换向器和电刷，保证了励磁磁动势与电枢磁动 势的严格正交，易于控制。但直流电机结构复杂，其高速性能和可靠性受换 向器和电刷的影响较大。 （2）交流电机坚固耐用、结构简单、技术成熟、免维护、成本低，尤其适 合恶劣的工作环境。其缺点在于损耗大、效率低、功率因数低，进而导致控 制器容量增加，成本上升。
功率跟随模式 开关模式。
五、 典型的氢燃料电池汽车
图7-14 2017款本田FCX Clarity燃料电池车
Honda FCX Clarity主要动力部件的整车布置图
Honda FCX Clarity动力系统结构主要由动力控制单元 （Power Control Unit），燃料储气罐（Hydrogen Storage Tank），驱动 电机（Electric Motor），燃料电池堆（Fuel Cell Stack ），高功率的锂
本章课程结束
3）需要配备辅助电池系统
燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收再生制动的反馈能量。通常在燃料电池汽 车上须增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在燃料电池汽车减速时接受再生 制动时的能量。
燃料电池电动汽车基本机构
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽 车的所有功率负荷都由燃料电池承担。其主要缺点有： 燃料电池的功率大，成本昂贵。
（1）当输入直流电压在一定范围内变化时，能输出负载要求的变化范围的 直流电压。
（2）输出负载要求的直流电流（范围）：能够输出足够的直流负载电流， 并且能够允许在足够宽的负载变化范围的情况下设备能正常运行。
（3）变换器是能量传递部件，因此需要转换效率高，以便提高能源的利用 率；
（4）为了降低对燃料电池的输出电压要求，变换器应具有升压功能； （5）由于燃料电池输出的不稳定，需要变换器闭环运行进行稳压，为了给 驱动器稳定的输入，需要变换器有较好的动态调节能力；
燃料电池发动机系统
驱动电机 DC/DC变换器的基本功能：
（1）直流电机驱动系统采用换向器和电刷，保证了励磁磁动势与电枢磁动 势的严格正交，易于控制。但直流电机结构复杂，其高速性能和可靠性受换 向器和电刷的影响较大。 （2）交流电机坚固耐用、结构简单、技术成熟、免维护、成本低，尤其适 合恶劣的工作环境。其缺点在于损耗大、效率低、功率因数低，进而导致控 制器容量增加，成本上升。
功率跟随模式 开关模式。
五、 典型的氢燃料电池汽车
图7-14 2017款本田FCX Clarity燃料电池车
Honda FCX Clarity主要动力部件的整车布置图
Honda FCX Clarity动力系统结构主要由动力控制单元 （Power Control Unit），燃料储气罐（Hydrogen Storage Tank），驱动 电机（Electric Motor），燃料电池堆（Fuel Cell Stack ），高功率的锂
中职教育-《新能源汽车技术》第二版课件：第7章 电动汽车传动系统.ppt
图7-5 低速外转子结构的轮毂电动机结构示意图
2、轮毂电动机种类和结构
图7-6所示为通用开发的为150t重型货 车设计的高速内转子轮毂电动机。内转子式 则采用高速内转子电动机，配备固定传动比 的行星减速器，又称轮边减速器，为获得较 高的功率密度，电动机的转速可高达 10000r/min。内转子式轮毂电动机在功率 密度方面比低速外转子式更具竞争力。电动 机的最高转速主要受线圈损失、摩擦损失以 及变速机构的承受能力等因素的限制，所选 用的行星齿轮变速机构的传动比一般为 10∶1，而车轮的转速范围则降为 0～1000 r／min。
3、轮毂电动机的优点
2、可实现多种复杂的驱动方式
由于轮毂电动机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还 是四驱形式，它都可以比较容易实现，全时四驱在轮毂电动机驱动的车辆上实 现起来非常容易。同时轮毂电动机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现 类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可 以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车 辆很有价值。
第四节
活塞连杆组故障诊断与修复
AMT在新能源汽车上的应用
1、电动客车AMT变速器
部分混合动力客车是在不改变原车机械变速器主体结构的基础上，通过加 装AMT电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的离合器切换、 选挡和换挡动作，实现变速器内部换挡过程的自动化。国内AMT自动变速系 统技术具有自主知识产权，经过10多年的研究开发已基本成熟，在大客车上应 用将会越来越广泛，能够有效地改善车辆的制动效能和制动时的方向稳定性， 减轻了车辆制动器的工作负荷，从而降低制动器故障率，延长制动器配件的使 用寿命，从而提高了公交营运的经济效益。另外城市混合动力客车行驶速度低， 其中的超载、起步、加速、减速和停车非常频繁，平均每天踩离合器的次数在 2000～3000次之间，驾驶人劳动强度大，AMT的使用会大大减轻驾驶人的工 作强度。
2、轮毂电动机种类和结构
图7-6所示为通用开发的为150t重型货 车设计的高速内转子轮毂电动机。内转子式 则采用高速内转子电动机，配备固定传动比 的行星减速器，又称轮边减速器，为获得较 高的功率密度，电动机的转速可高达 10000r/min。内转子式轮毂电动机在功率 密度方面比低速外转子式更具竞争力。电动 机的最高转速主要受线圈损失、摩擦损失以 及变速机构的承受能力等因素的限制，所选 用的行星齿轮变速机构的传动比一般为 10∶1，而车轮的转速范围则降为 0～1000 r／min。
3、轮毂电动机的优点
2、可实现多种复杂的驱动方式
由于轮毂电动机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还 是四驱形式，它都可以比较容易实现，全时四驱在轮毂电动机驱动的车辆上实 现起来非常容易。同时轮毂电动机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现 类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可 以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车 辆很有价值。
第四节
活塞连杆组故障诊断与修复
AMT在新能源汽车上的应用
1、电动客车AMT变速器
部分混合动力客车是在不改变原车机械变速器主体结构的基础上，通过加 装AMT电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的离合器切换、 选挡和换挡动作，实现变速器内部换挡过程的自动化。国内AMT自动变速系 统技术具有自主知识产权，经过10多年的研究开发已基本成熟，在大客车上应 用将会越来越广泛，能够有效地改善车辆的制动效能和制动时的方向稳定性， 减轻了车辆制动器的工作负荷，从而降低制动器故障率，延长制动器配件的使 用寿命，从而提高了公交营运的经济效益。另外城市混合动力客车行驶速度低， 其中的超载、起步、加速、减速和停车非常频繁，平均每天踩离合器的次数在 2000～3000次之间，驾驶人劳动强度大，AMT的使用会大大减轻驾驶人的工 作强度。
新能源汽车技术 第2版 第6章 电动汽车控制系统
1) 驾, 驶人驾驶需求信息采 集功能。 驾驶信息是驾驶人输入给车辆的, 准确地采集驾驶人的驾驶意图信息对驾驶人的驾 驶感 受和车辆行驶的安全性有很重要的作用。 驾驶人的驾驶信息主要包括: 加速踏板信号、 制动踏 板信号、 钥匙信号和 档位信号 ( 前进档和后退档) 等。 整车控制器要求能够准确地采集这些 器件的电信号, 判断驾驶人的驾驶意图, 结 合动力系统状态, 判断车辆工况, 最后进行车辆 控制。 2)车辆状态信息采集与系统显示功能。 车辆的状态信息对于驾驶人的驾驶十分重要, 整 车控制器必须能够准确地采集车 辆的状态信息并能够实时显示。 车辆的状态信息包括空调开关 状态信号、 充电开关信号、 车速信号、 辅助蓄电池 电压信号以及 CAN 总线网络电机控制系统、 蓄电池管理系统和 ABS 等子系统的状态。 另外, 车辆故障状态的采集也 需要实时准确。 整车 控制器需要实时地采集这些状态信息, 作为整车控制决策的依据。 同时, 整车控制器需要根据 车辆的状态实时地显示相关的信息。 显示状态信息的方式主要有两个方面, 一是通过直接驱动与整车控制器相连的状态 灯; 二是将状态信息发送到 CAN 总线, 组合仪表显示系统和智能显 示终端获取 CAN 总线信息并显示。
整车控制器通过采集加速踏板信号、 制动踏板信号及其他部件信号, 做出相应判断, 控制下层各部件控制器的动作, 通 过 CAN 总线对网络信息进行管理、 调度、 分析和运算, 针对车型的不同配置进行相应的能量管理实现整车驱动控制、 能量优化控制、 制动回馈控制和网络管理等 功能。 在汽车行驶过程中具体执 行的任务包括:
1. CAN 总线结构 CAN 总线采用双线串行通信方式, 通过 CAN 总线、 传感器、 控制器和执行器将串行数据 线连接起来。 CAN 控制器对于 控制单元处理器传送的数据进行处理并发送至 CAN 收发器, 同 时接收 CAN 收发器的数据传送至控制单元处理器; 所有数据 通过 CAN 收发器连接至数据传输 线上。 为减少干扰, 数据传输线多采用双绞线、 同轴电缆或光纤, 分为 CAN-H 和 CAN-L。 其 电压值为镜像关系, 数据通过线轴上的差分电压进行传送。 总线末端接有抑制反射的负载电 阻, 阻值一般为 120Ω, 作 用是阻止数据在传输至终端反射回来时产生反射波而破坏数据。 其 拓扑结构如图 6-3 所示。
整车控制器通过采集加速踏板信号、 制动踏板信号及其他部件信号, 做出相应判断, 控制下层各部件控制器的动作, 通 过 CAN 总线对网络信息进行管理、 调度、 分析和运算, 针对车型的不同配置进行相应的能量管理实现整车驱动控制、 能量优化控制、 制动回馈控制和网络管理等 功能。 在汽车行驶过程中具体执 行的任务包括:
1. CAN 总线结构 CAN 总线采用双线串行通信方式, 通过 CAN 总线、 传感器、 控制器和执行器将串行数据 线连接起来。 CAN 控制器对于 控制单元处理器传送的数据进行处理并发送至 CAN 收发器, 同 时接收 CAN 收发器的数据传送至控制单元处理器; 所有数据 通过 CAN 收发器连接至数据传输 线上。 为减少干扰, 数据传输线多采用双绞线、 同轴电缆或光纤, 分为 CAN-H 和 CAN-L。 其 电压值为镜像关系, 数据通过线轴上的差分电压进行传送。 总线末端接有抑制反射的负载电 阻, 阻值一般为 120Ω, 作 用是阻止数据在传输至终端反射回来时产生反射波而破坏数据。 其 拓扑结构如图 6-3 所示。
第7章 增程式电动汽车
• 2.增程式电动汽车与插电式混合动力汽车比较
• 两者最大的区别在于，由于动力蓄电池容量的增大以及驱动系统 设计的不同，增程式电动汽车在电能充足条件下行驶时发动机不参 与工作。
• 增程式电动汽车所使用的动力蓄电池、驱动电机以及动力系统的 用电功率都必须以满足整车性能要求为目的而设计，车辆所搭载的 动力蓄电池组及其容量也必须从能够满足纯电动汽车整车性能需要 的角度考虑。
• 5）发动机与机械系统不直接相连，发动机可工作于最佳效率点，大 大提高整车燃油效率。
•7.3 增程式电动汽车动力传动系统参数匹配
• 7.3.1 驱动电机的参数匹配 • 驱动电机控制器能实现双向控制，以实现制动能量回收。 • 驱动电机是增程式电动汽车行驶的动力源，增程式电动汽车要求驱
动电机在爬坡或低速行驶时提供较大的转矩，在加速时提供较大的功率， 同时需要比较大的调速范围。 • 驱动电动机的转矩（功率）-转速特性如图所示。需要确定的特性 参数主要包括电动机的最高转速和额定转速、峰值功率和额定功率等。
• 7.1.2 增程器的分类
• 1.按布置位置分类 • 增程器包括发电装置和辅助能量存储装置，根据增程器与汽车的 安装关系，即增程器的安装位置可以分为挂车式、插拔式和车载式 三种。 • （1）挂车式增程器 挂车式增程器安装在拖车上，根据行驶距 离的不同来决定是否用增程器，出行前需要对出行距离做出预估， 长距离行驶时需要拖挂增程器适时提供能量。
• 蓄电池能量应满足以下条件：
•
EB
≥
mgf+CDAνa2/21.15
3.6×DODηtηmcηdis（1−ηa)
×
s1
(7-12)
• 式中，ηmc为电动机效率；ηdis为蓄电池放电效率；ηa为汽车附件能 量 消 耗 比 例 系 数 ； DOD 为 蓄 电 池 放 电 深 度 ； s1 为纯电动行驶里程（km）。