电动汽车结构与原理 电动汽车电气系统参考文档
《电动汽车结构与原理》课件-电动汽车电气系统
典型电动汽车电气系统的组成
• 低压电气系统 • 高压电气系统 • 整车车载网络系
统
图 5-1 典 型 电 动 汽 车电气 系统的 组成框 图
低压电气系统
低压电气设备
汽车照明与信号设备 仪表设备 电动车窗 电动座椅 门锁装置 雨刮与洗涤装置 安全气囊和安全带
图 5-2 低 压 12V供 电 系 统 示意图
Hale Waihona Puke 图 5-17 电 动 汽 车 车 载网络 通讯系 统的典 型结构 示意图
高压电气系统
高压电气设备
充电系统 DC-DC转换器 空调系统
图 5-11 典 型 电 动 汽 车的高 压电气 系统配 置图
车载网络通讯
按系统的复杂程度、信息量、必要的动作响应 速度、可靠性要求等将多路传输系统分为低速 （A）、中速（B）、高速（C）三类。
图 5-16 串 行 通 信 方 式
纯电动汽车的结构及工作原理
纯电动汽车的结构及工作原理概述纯电动汽车（Electric Vehicles，简称EV）是一种通过电池组存储电力并利用电动机驱动车辆运动的车辆。
相比于传统的内燃机汽车，纯电动汽车无需燃料燃烧，减少了尾气排放和噪音污染，具有环保和高效能的特点。
本文将介绍纯电动汽车的结构以及工作原理。
结构电池组纯电动汽车的电池组是储存电能的核心部件，通常由多个电池单体串并联组成。
电池单体采用锂离子电池技术，能量密度高且充放电效率较高。
电池组通常安装在汽车底部的底盘区域，以达到低重心和良好的车辆平衡性。
电动机电动机是纯电动汽车的动力源，它转化电能为机械能驱动车辆前进。
电动机通常位于车辆的驱动轴上，与传统的内燃机相似。
根据不同车辆型号和性能需求，电动机的类型和配置也会有所不同。
纯电动汽车的控制系统负责管理和控制电池组、电动机以及其他各个部件的运行。
它通过电池管理系统（Battery Management System，BMS）监测和平衡电池组中的电池状态，同时确保电池组的安全运行。
控制系统还包括电动机控制单元（Motor Controller Unit，MCU），负责控制电动机的转速和扭矩输出。
充电系统纯电动汽车的充电系统负责将电能从外部电网转移到电池组中。
充电系统包括充电口、充电电缆和充电桩。
充电口位于车辆侧面或后部，用于连接充电电缆。
充电电缆通过充电桩将电能传输到电池组中，并依据车辆的需求对电能进行充电过程中的控制和保护。
动力传输系统纯电动汽车的动力传输系统相比传统车辆较为简单，不再需要传统的变速器和离合器。
通常采用单速变速器或直接驱动方式，将电动机的转矩直接传输到车轮上实现车辆的运动。
加速当驾驶员踩下油门踏板时，控制系统通过电动机控制单元接收到信号并驱动电动机。
电动机的控制单元根据油门踏板的行程和转速请求来调节电动机的输出扭矩。
电动机获得电能后开始转动，通过动力传输系统将扭矩传递给车轮，从而推动车辆加速前进。
制动当驾驶员踩下制动踏板时，纯电动汽车采用再生制动系统。
纯电动汽车的基本结构和原理
纯电动汽车的基本结构和原理纯电动汽车是指完全依靠电力驱动的汽车，它不像混合动力汽车那样同时搭载内燃发动机和电动机，而是完全依靠电池储存的电能来驱动。
纯电动汽车的基本结构和原理是现代汽车工程领域的研究热点之一，它的发展对于减少环境污染、提高能源利用效率具有重要意义。
本文将从纯电动汽车的基本结构和原理两个方面进行介绍。
首先，纯电动汽车的基本结构。
纯电动汽车的基本结构包括电池组、电动机、电控系统、充电系统和动力电池管理系统等几个主要部分。
其中，电池组是纯电动汽车的能量来源，它通常由锂离子电池组成，能够储存大量电能。
电动机是纯电动汽车的动力来源，它将电能转化为机械能，驱动汽车前进。
电控系统则是控制电动机和电池组的工作状态，确保汽车能够稳定、高效地运行。
充电系统用于给电池组充电，将外部电能转化为电池内部的电能。
动力电池管理系统则是对电池组进行监控和管理，确保电池组的安全和稳定性。
其次，纯电动汽车的原理。
纯电动汽车的原理主要是基于电池组和电动机的工作原理。
当纯电动汽车行驶时，电池组会释放储存的电能，通过电控系统将电能传输给电动机。
电动机接收到电能后，会将电能转化为机械能，推动汽车前进。
当电池组的电能消耗完毕时，需要通过充电系统对电池组进行充电，以恢复储存的电能。
动力电池管理系统则负责监控电池组的工作状态，确保电池组的安全和稳定性。
总之，纯电动汽车的基本结构和原理是通过电池组储存电能，通过电动机将电能转化为机械能，从而驱动汽车前进。
纯电动汽车的发展对于环境保护和能源利用具有重要意义，相信随着科技的不断进步，纯电动汽车将会在未来得到更广泛的应用和推广。
原文件2.电动汽车的构造与原理
第二章电动汽车构造与原理2.1 纯蓄电池电动汽车（技术基础）2.1.1 BEV的分类和特点BEV的分类主要按照所选用的动力储能装置、驱动电动机的不同、驱动结构的布局或用途的不同进行分类。
按储能装置分类：铅酸蓄电池、锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池；按驱动电动机分类：直流电动机、交流电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机；按驱动结构布局分类：传统驱动模式、电动机—驱动桥组合驱动方式、电动机—驱动桥整体式驱动方式、轮毂电机分散驱动方式。
2.1.2 BEV的驱动结构采用蓄电池作为驱动能源的汽车，受到蓄电池容量的限制，必须设计较为合理的驱动结构及布局，才能最大限度的发挥电动机驱动优势。
电动机驱动和发动机驱动相比具有2大技术势：⑴发动机能高效产生转矩时的转速被限定在较窄范围内，必须增添庞大繁琐的变速机构适应该特性。
电动机可以在比较宽广的速度范围内产生转矩，目前成熟的电机控制理论已能实现直接转矩控制，其调速性能满足汽车行驶要求；⑵电动机转矩快速响应指标比发动机高出2个数量级别。
主要原因在于电动机属于电气执行元件，发动机则属于机械执行元件，而电气执行响应速度通常较之机械响应速度快几个数量级。
基于此，采取先进的电气控制技术取代笨重、庞大且响应滞后的部分机械、液压装置成为技术进步发展的必然趋势。
不仅能够使各项指标性能提高，而且简化了汽车结构，实现了制造成本的降低。
2.1.3 BEV的结构原理纯电动汽车结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身、各种辅助装置构成。
电力驱动控制系统决定了整个电动汽车的结构组成及其性能特征，属于电动汽车的核心，相当于传统汽车发动机与其它功能以机电一体化方式的组合体，这正是电动汽车区别与传统内燃机汽车的最大不同点。
1）电力驱动控制系统电力驱动控制系统按工作原理主要划分为车载电源模块、电力驱动主模块与辅助模块。
⑴车载电源模块车载电源模块由蓄电池电源、能量管理系统与充电控制器三部分构成。
①蓄电池电源。
电动汽车构造与原理
电动汽车构造与原理概述随着环保意识的提高和对石油资源的日益稀缺，电动汽车作为一种环保、高效和可持续开展的交通工具逐渐受到人们的关注和喜爱。
本文将介绍电动汽车的构造和工作原理。
电池系统电池系统是电动汽车的核心部件，它存储并提供电能以驱动车辆。
电动汽车通常采用锂离子电池作为动力源，因为它具有高能量密度和较长的寿命。
电池系统由多个电池组成，每个电池都由假设干个电池单体组成。
这些电池单体通过串联和并联连接起来，形成电池组。
电动机是电动汽车的动力装置，它通过将电能转换为机械能来驱动车辆。
电动汽车使用的电动机通常是交流电机或直流电机。
交流电机主要有无刷电机和感应电机两种类型，直流电机主要有永磁电机和励磁电机两种类型。
电动机将电能输入后，通过旋转的转子驱动车辆的轮胎转动，从而实现车辆的运动。
控制系统控制系统是电动汽车的大脑，它负责监测和控制车辆的运行状态。
控制系统包括电动机控制器、电池管理系统和车辆管理系统。
电动机控制器是控制电动机工作的核心设备，它根据车辆的速度、加速度和转向等信号来控制电动机的转速和转矩。
电池管理系统用于监测电池组的电压、电流和温度等参数，以确保电池组的正常工作和平安性。
车辆管理系统用于监测车辆的各种状态，并提供车辆的诊断和维护信息。
充电系统是电动汽车的补充能源装置，它负责将外部电源的电能输入电池系统中进行存储。
充电系统包括充电桩、充电线和充电接口等组成局部。
充电桩通常安装在固定的充电站或者个人停车位上，它提供直流或交流电源供电。
充电桩通过充电线和充电接口与电动汽车的电池系统连接起来，实现对电动汽车的充电。
辅助系统辅助系统是电动汽车的附属设备，它提供电动汽车运行所需的各种辅助功能。
常见的辅助系统包括空调系统、音响系统、导航系统和平安系统等。
这些辅助系统通过电池系统或者直接与车辆的电源连接来进行供电。
结论电动汽车是一种环保、高效和可持续开展的交通工具。
它的构造和工作原理主要包括电池系统、电动机、控制系统、充电系统和辅助系统等。
第2章电动汽车基本结构与工作原理
•串联式典型车型介绍
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•图2-29 Coaster SHEV的外形图 第2章电动汽车基本结构与工作原理
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•图2-30 Coaster SHEV结构布置
第2章电动汽车基本结构与工作原理
•（2） 并联式混合动力电动汽车
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•采用发动机和驱动电机两套独立的驱动系
•混联式典型车型介绍
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•福特翼虎 PSHEV结构简图
第2章电动汽车基本结构与工作原理
2.4 插电式混合动力电动汽车
1、概念：可以利用电力网（包括家用电源插座）进行 补充充电的的混合动力电动汽车。
2、特点
（1）低噪声、低排放
（2）介于常规混合动力和纯电动之间
（3）利用晚间“谷电”，降低使用成本
•2.6.1 基本构成
•电动汽车与燃油汽车相比：
•（1）能量传递方式不同 •（2）驱动系统的布置不同 •（3）储能装置不同
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第2章电动汽车基本结构与工作原理
•三个子系统：
•1、电驱动子系统：电子控制器、功率转换器、电 机、机械传动装置和驱动车轮。 •2、能源子系统：主电源、能量管理系统和充电系统。
•3、辅助控制子系统：具有动力转向、温度控制和辅 助动力供给等功能。
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第2章电动汽车基本结构与工作原理
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第2章电动汽车基本结构与工作原理
•2.6.2 电驱动的结构形式
•（1）最简单的电动汽车电驱动系统 •由驱动电机、离合器、齿轮箱和差速器组成
•C：离合器 D：差速器 GB：变速器 M：驱动电机
3、燃料电池特点： （1）能量转化效率高 （2）不污染环境
新能源电动汽车系统组成及工作原理
新能源电动汽车系统构成及工作原理跟着节能减排政策普及及新能源家产的高速发展，电动汽车行业也获取了长足的发展。
有关于惯例的燃油动力汽车，电动汽车在构造及工作原理仍是没得获取广泛的认知，下边本文就对电动汽车的构造及工作原理进行详尽介绍。
一电动汽车的构造构成及运行原理图示：电动汽车系统运行原理电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和有关协助系统等部分构成。
● 电力驱动系一致般来说包含驱动控制器、驱动电动机、机械传动装置和车轮等部分。
驱动电机就是传统燃油汽车中的发动机，主要负责高效率地将动力电池储存的电能转变为车轮前进的动能，进而驱动车辆运行；同时，在制动状态下将车轮上的动能转变为电能，回馈到动力电池中以实现车辆的制动能量回收。
驱动控制器就像人体的神经中枢，电动汽车一定经过一个驱动控制系统来协调控制电机运行、运行运行，进而实现整车的最正确性能。
●电源系统包含动力电池组、电池管理系统(BMS) 等部分。
●协助系统包含协助动力源、动力转向系统、空调器、照明装置等部分。
二电动汽车调速图示：电动汽车调速控制流程图与传统燃油汽车换挡变速不一样，电动汽车的变速能够实现连续调速变化。
在电动汽车上，驾驶员同时是经过控制制动踏板和加快踏板来控制汽车的制动减速泊车和加快控制，不过制动踏板和加快踏板将驾驶员的操作转变为电信号，再由电动汽车总控制系统协调控制。
三电动汽车与传统燃油汽车构造差别电动汽车与燃油汽车在构造上的最大差别在于动力系统和能源供应系统，电动汽车采纳蓄电池、电动机、控制器及有关设施代替了原有的内燃机和油箱。
电动汽车没有发动机，所以不需要传统燃油汽车上与燃油发动机有关的零件。
在电动汽车中，不需要发动机、变速器、油箱、燃油供应装置、燃油发射装置、火花塞、进气管、排气管、三元催化转变器以及消声器等零件，甚至连车头上的进气格栅都不需要。
而电动汽车上配置的电气零件主要有蓄电池、电动机、控制器等。
电动汽车用电动机取代了发动机，用控制器控制电机驱动车辆运行。
纯电动汽车的结构与工作原理(ppt 48页)
二、纯电动汽车的结构原理
3.辅助模块
• 动力转向系统
为实现汽车的转弯而设置的，它由转向盘、转向器、转向机构和转向 轮等组成。作用在转向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转向 轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。
二、纯电动汽车的结构原理
• 驾驶室显示操纵台
类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，不过其功能根据电动汽车驱动的控 制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。
Motor Control Unit 电机控制单元
BMS
Battery Management System 电池管理系统
其他部件介绍
电动 空调
M1电动车通过电动压缩机满足用户制冷要求，通过PTC满足系统 取暖、除霜、除雾要求。 操作方法：同常规车，操作仪表台相关按钮或旋钮即可实现； 说明：当动力电池电量较低时，优先考虑车辆动力性需求，强 制关闭空调系统以节约电力供车辆驱动。
整车同时配备了ABS制动防抱死系统，更好地保证 了整车制动安全。整车系统各网络节点间通过CAN总线 通讯，数据通信实时性强。
一、 M1EV系统组成
M1原车与纯电 动车动力系统区别
M1 原车
1.3L汽油发动机 起动/发电机等附件 发动机控制单元ECU 油箱 变速箱
M1纯电动车
29/40KW永磁同步电机 电机管理系统MCU 336V锂电池包 电池管理系统BMS 整车管理系统VMS 固定速比减速器
系统结构图解
ABS VMS
CLM
ICU
右前轮
ECU
MCU
逆变器 电机管理系统
内 燃 电机机
油箱
DCDC 发高转电低换机压器
CAN 右后轮
BMS 电池本体 电池系统
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(5)变频器技术
?随着电动压缩机技术的成熟，一种基于电动压缩机控制 的变频器孕育而生。 ?此变频器专用于车载空调交流异步电机的启动和运行， 采用脉宽调制方式，变频变压，主电路专门针对电车电网 设计，能在频繁的浪涌电压、电流下可靠工作。 ?主开关器件使用IGBT，体积小，效率高，能实现交流电 机的柔性快速启动和变速运行。
?电动压缩机，安装不受发动机位置的限制，将两器、压 缩机、系统管路、电器控制单元集成为一体。这种结构使 得安装与维修变得非常的简单。 ?整个系统采用全焊接形式，实现制冷剂的零泄漏。 ?技术难点：压缩机、冷凝风扇体积较大，壳体内有两套 单独系统，因此零部件较多，所以整个零部件的布置和产 品造型是很大的难点。
(3)高效传热和散热机构
? 传统管片式两器传热管为9.52mm，为市场使用主流。 ? 相比之下，7mm传热管有着重量轻、传热效率高、制 冷剂使用少的优点。 ? 管片式冷凝器一般采用铜管铝片式，但存在换热效率 不足的缺陷，全铜翅片的应用使得在有限的空间内将芯 体的制冷能力发挥到极致。
(4)全焊接、高集成
24V涡旋式空调压缩机
旋涡式空调压缩机原理
12
? 互错开 180度的涡旋叶片圈组合一对啮合，动圈 2以回旋半径的圆作回转运动 ? 动圈涡旋中心绕定圈涡旋中心连续公转，原最大的月牙容积实现 a—b—c的压缩，达到预定
压力，由排气口 9排出 ? 动圈和定圈的外周形成吸气容积 4、8 ，如此周而复）组成：动力电池、驱动电机和功率变换器等大功率、 高电压的电气设备。
（2）图5-4所示，动力电池的高压能量从正极出发，首先 通过位于驾驶员操控台的高压开关DK1，该开关受低压控 制，作为整车高压电源的总开关及充电开关。经线路2可 以进行充电操作，经线路3与主电机控制器（通过驱动电 机驱动车辆）、直流电源变换器（为低压电源充电）、转 向系统控制器（控制转向助力机构）、制动控制系统控制 器（控制和驱动气泵提供制动能量）及冷暖一体化空调， 最后经过分流器FL 流回负极，分流器的作用是检测高压线 路中的电流值。
1、低压电气系统
（1）组成：DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若干低 压电器设备。如图5-3所示。
（2）低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统和娱 乐系统等。
（3）燃油汽车的辅助蓄电池与发动机相连由发电机来 充电，而电动汽车的辅助蓄电池则由动力电池通过 DC/DC变换器来充电。
图5-3 常见低压电气原理
③ 采用电驱动，噪声较低、可靠性高、使用寿命长、故 障率低。 ④ 对于一体式电动压缩机，取消了发动机与压缩机之间 的传动带，没有了张紧件的质量，相对于传统结构减小 了整车质量。
⑤ 可以在上车之前预先遥控起动电动空调，对车厢内的 空气进行预先调节，相比传统空调可增加乘客的舒适性。
图5-6 电动空调的应用示例
5.2.2 技术特点
① 可实现完全由空调自身独立实现制冷、制热功能。 ② 可根据车厢内热负荷的变化自动调节制冷量输出，达 到节能降耗的要求。 ③ 压缩机直接由电驱动，这对于电动客车而言，动力机 构不再布置在发动机舱内，整个系统可集成设计全部放 在车顶。
④ 采用制冷能力更强的R407C制冷剂(传统燃油汽车普遍 采用R134a制冷剂)，减少产品尺寸，减少能源消耗。
(6)智能化模糊控制
? 随着人们对客车空调系统功能要求的提高，一种基于智 能化、人性化的控制器逐步运用于电车空调系统。 ? 他不仅能够完成传统空调的功能，而且能够根据车内负 荷大小自动调节压缩机的转速，从而使空调达到最佳节能 效果。
(7)独特的控制系统
① 电流保护设计。 ② 电压保护设计。 ③ 采用IGBT 、IPM智能模块。 ④ 具备软起动特性，使机组可以正常起动。 ⑤ 防液激保护设计。 ⑥ 系统压力保护设计。 ⑦ 压缩机单机运行保护设计。
第5章 电动汽车电气系统
5.1 电气系统概述 5.2 电动汽车空调系统 5.3 功率变换器 5.4 电动汽车高压安全 5.5 电气系统的电磁兼容性
5.1 电气系统概述
? 电动汽车的“神经” ? 分类：低压电气系统、高压电气系统
图5-1 电动汽车电气系统的结构原理
图5-2 典型的电动汽车高低压电路原理
克莱森新型货车电动空调
工程车电动空调
3、电动空调系统优点（与传统相比）：
① 电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的HFC134(a目 前汽车空调主要用制冷剂)系统及制冷剂回收技术，整体 的高度密封性可以减小正常运行以及修理维护时制冷剂 的泄漏损失，从而减少了对环境的污染。 ② 电动空调的压缩机靠电机驱动，因此可以通过精确的 控制以及在常见热负荷工况下的高效率运行来降低空调 系统的能耗，从而提高整车的经济性。
(2)高效率的制冷剂
?采用制冷能力更强的 R407C制冷剂。 ? R407C的导热系数高，粘度系数小，在同等条件下，其换 热系数高。管道的阻力损失也小，这对提高系统能效比、减 小系统，减少车辆自重，节约成本有着不可低估的作用。 ?相比于传统的R134a制冷剂，其破坏臭氧层潜能 (ODP)、全 球温室效应潜能 (GWP)较小。
⑤ 电动空调系统采用变频调速的电动一体化压缩机取代 了传统的机械传动方式的压缩机；由于取消了冷却系统， 将采用电加热器进行冬天供暖。
暖风机空调系列 -加热器.PTC加热器
5.2.3 关键部件及控制技术
(1)全封闭柔性涡旋压缩机
? 效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单、运行 平稳。 ? 有内置AC380V－3P、50Hz（60Hz）电机可以直接由 电驱动，没有开放式活塞压缩机的缺点。 ? 装车的安装方式，运行的可靠性和性能是设计和测试 的关键。
图5-4 整车高压电气系统原理
图5-5 高压电器组成部件设计图与实物图
5.2 电动汽车空调系统
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
1、空调系统是传统汽车和电动汽车功耗最大的辅助子 系统，它的功耗占所有辅助子系统功耗的60%以上。 2、与传统汽车空调系统不同： （1）需要采用热泵型空调系统或辅助加热器； （2）压缩机可以采用电动机直接驱动。