电动汽车的电气系统——【新能源汽车 精品讲义】
电动汽车的电气系统——【新能源汽车 精品讲义】
电动汽车技术与原理 第 17 页
2. 2 能源管理系统
• 纯电动汽车的能源管理系统
•组成
电动汽车技术与原理 第 18 页
2. 2 能源管理系统
（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。
（6）协调管理车上其它电器设备。
电动汽车技术与原理 第 13 页
E1 E2 E3
Ei
En
K1 K2 K3 A
Ki Ki+1
UAB
B
单号开关的一端依次接奇数号电池的负极 另一端接检测总线A点； 双号开关的一端依次接偶数电池的负极， 另一端接检测总线B点
Kn+1 R3
R1
绝
对
值
电
路
R2
R4
电动汽车技术与原理 第 22 页
继电器切换提取电压
开关阵每次导通两个，次序为： K1K2、K2K3、…KiKi+1、…Kn-1Kn、KnKn+1
电动汽车技术与原理 第 31 页
制动能量回收-液压制动系统组成
单轴驱动
电动汽车技术与原理 第 32 页
制动能量回收-液压制动系统组成
双轴驱动
电动汽车技术与原理 第 33 页
电动汽车制动力矩的分配比例
电动汽车技术与原理 第 34 页
制动能量回收时所损失的能量
新能源汽车电气系统的基本组成
新能源汽车电气系统的基本组成一、引言随着环保意识的不断提高，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而新能源汽车电气系统是新能源汽车中非常重要的组成部分。
本文将从以下几个方面详细介绍新能源汽车电气系统的基本组成。
二、电池管理系统电池管理系统是新能源汽车电气系统中最核心的部分之一。
它主要负责对电池进行管理和控制，确保电池的安全、稳定运行。
具体来说，电池管理系统包括以下几个方面：1. 电池状态估计：通过对电池内部参数进行监测和计算，估计出当前电池的状态，如剩余容量、SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）等。
2. 电池均衡：由于各个单体之间存在差异，容易导致某些单体充放电不均衡，从而影响整个电池组的性能。
因此，需要通过均衡措施来保证每个单体充放电平衡。
3. 温度控制：温度是影响锂离子电池寿命和安全性的重要因素之一。
因此，在使用过程中需要对温度进行控制，保持电池在适宜的温度范围内运行。
4. 充放电控制：充放电控制是电池管理系统最基本的功能之一。
通过对充放电过程进行控制，可以保证电池的安全、稳定运行。
三、电机驱动系统电机驱动系统是新能源汽车中另一个非常重要的组成部分。
它主要负责将电池提供的能量转换为机械能，驱动汽车行驶。
具体来说，电机驱动系统包括以下几个方面：1. 电机：电机是整个驱动系统中最核心的部分。
根据不同的需求和应用场景，可以选择不同类型、不同功率的电机。
2. 变速器：变速器主要负责将电机输出的转矩和转速转换为适合车辆行驶的转矩和转速。
同时，还可以根据不同道路条件和车速调整变速比例。
3. 控制器：控制器是整个驱动系统中最关键、最复杂的部分之一。
它主要负责对电机进行控制和调节，确保其输出符合预期，并且在各种工况下都能够稳定运行。
四、充电系统充电系统是新能源汽车电气系统中非常重要的组成部分。
它主要负责对电池进行充电，为车辆提供能量。
具体来说，充电系统包括以下几个方面：1. 充电桩：充电桩是新能源汽车充电的重要设备之一。
【电动汽车技术】第5章 电动汽车电气系统
5.1 电气系统概述
图5-2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。
5.2.3 电动汽车空调的关键部件及控制技术
(1)全封闭柔性涡旋压缩机 (2)高效率的制冷剂 (3)高效传热和散热机构 (4)全焊接、高集成 (5)变频器技术 (6)智能化模糊控制 (7)独特的控制系统
(1)全封闭柔性涡旋压缩机
在空调系统中使用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、运行平稳是它的主要特点。另外它有 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。
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
(1)低压电气系统 (2)高压电气系统
ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 电气系统概述
5.1 电气系统概述
电动汽车低压电气系统主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若干低压电器设备 组成。如图5-3所示，电动汽车的低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统和娱乐 系统等。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。
电动汽车的电气系统
电池的充电与维护
1 2 3
充电方式
电动汽车充电方式包括快充和慢充，快充适用于 应急充电，慢充则适用于长时间停车或夜间充电。
充电设施
电动汽车充电设施包括充电桩、充电站等，随着 电动汽车普及，城市规划中应考虑充电设施的布 局和建设。
电池维护
定期对电池进行检查和维护，包括清洁、紧固、 检查电缆连接等，以确保电池安全可靠运行。
电动汽车电气系统的组成与功能
组成
电动汽车电气系统主要由电池组、电 动机、控制器、充电设备、电力电子 设备等组成。
功能
电气系统的主要功能是提供动力、控 制车辆运行、充电以及能量回收等。
电动汽车电气系统的发展趋势
高效能电池技术
随着电池技术的不断发展，电动 汽车的续航里程和充电速度将得 到显著提升。
集成化与智能化
运行的影响。
接地处理
03
正确接地可以降低电磁干扰的影响，提高电气系统的稳定性和
可靠性。
故障诊断与处理系统
故障检测
实时监测电气系统的各项参数，及时 发现潜在的故障隐患。
故障诊断
根据监测数据和故障现象，对故障进 行准确诊断，为后续处理提供依据。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的处理 措施，如切断故障部位电源、修复受 损元件等。
未来电动汽车电气系统将更加集 成化、智能化，实现更高效、更 安全、更便捷的驾驶体验。
充电设施建设
随着充电设施的不断完善，电动 汽车的使用将更加便利，推动电 动汽车的普及。
02
电池系统
电池的种类与特性
锂离子电池
具有高能量密度、长寿命和快速充电能力，是目前电 动汽车主流电池类型。
铅酸电池
成本低、可靠性高，但能量密度较低，充电速度较慢， 主要用于低端电动汽车。
新能源车辆电气系统设计与控制
新能源车辆电气系统设计与控制一、引言随着环境保护意识的不断提高，新能源车辆已经成为了汽车领域内的一股新势力。
和传统的燃油车相比，新能源车辆在动力系统、底盘系统、电气系统等方面均有较大的不同。
其中，电气系统作为新能源汽车的关键部分，起到了电能转化、存储和传输的重要作用。
本文将对新能源车辆的电气系统进行详细介绍，并探讨其设计和控制方面的关键技术。
二、新能源车辆的电气系统1. 架构新能源车辆的电气系统通常由电池组、电机控制器、直流-直流变换器、直流-交流变换器、充电机等模块组成。
其中，电池组是整个电气系统的能量源，而电机控制器则是用来控制电机的转速和扭矩输出。
直流-直流变换器则用于调节电压和电流，直流-交流变换器则用于将直流电转换为交流电以驱动电动机。
充电机则用于给电池组充电。
2. 电池组电池组是新能源车辆电气系统的核心组件，其性能将直接影响整个电气系统的效率和稳定性。
目前，主流的电池类型包括锂离子电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、氢燃料电池等。
其中，锂离子电池是目前应用最广泛的电池类型，其能量密度高、可重复充电寿命长、自放电率低等特点得到了广泛认可。
3. 电机控制器电机控制器是新能源车辆电气系统中的关键组件，其主要作用是控制电机的启动和停止、转速、扭矩输出等。
一般来说，电机控制器可以使用斩波控制、矢量控制、FOC控制等不同的控制策略。
其中，FOC控制由于其速度响应快、输出扭矩平稳等优点，在新能源车辆中得到了广泛应用。
4. 直流-直流变换器直流-直流变换器是新能源车辆电气系统中的一个重要组件，其主要作用是调节电池组的电压和电流。
由于电池组的电压可能会发生波动，直流-直流变换器可以通过控制输出电流来调节电压，从而保证整个电气系统的稳定性和效率。
5. 直流-交流变换器直流-交流变换器是用于实现电动汽车电机驱动器与电池之间的直接能量转换的核心器件。
其主要作用是将电池组输出的直流电转换为交流电以驱动电动机。
同时，交流变换器还可以通过调节输出电压的幅值和频率来调整电机的转速和扭矩。
新能源汽车电气系统的组成
新能源汽车电气系统的组成随着现代汽车工业的发展，新能源汽车已经成为了一个趋势。
新能源汽车包括了电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。
其中，电动汽车是最主要的一类。
而这些车辆的核心是电气系统。
电气系统是新能源汽车动力系统的重要组成部分，它包括了电动机、电池、控制器、传感器、充电系统等。
1. 电动机汽车电气系统的核心是电动机。
电动机是将电能转换为机械能的装置。
电动汽车中的电动机通常采用交流异步电动机或直流电机，而燃料电池汽车中则采用氢气和氧气化合产生电能直接驱动电动机。
电动机的控制是电气系统的核心，电动汽车和混合动力汽车的电动机控制系统仿佛一个大脑，它根据车辆驾驶状态、能量需求和车速等信息，动态地控制电机的运转参数，提供电机的最佳工作点，以达到最佳的动力输出和能量消耗效率。
2. 电池电池是电动汽车的能量存储装置，它是电气系统的重要组成部分。
电池包括锂离子电池、钠离子电池、镍氢电池、铅酸电池等多种类型。
电池存储着汽车的能量，可以在需要时释放出来，供电动机驱动、车载系统等使用。
然而电池的能量密度有限，是电动汽车当前面临的技术难题之一，为了解决这个问题，现在许多电动汽车和混合动力汽车都采用了多电池组合的方式，以提高电池的能量密度和储能量。
3. 控制器电动汽车控制器是电气系统中重要的组成部分。
控制器是电动汽车电气系统的大脑，负责对电池储存的电能进行变换、控制和分配，在车辆加速、制动等操作中，调节驱动力和制动力的输出、实现能量回馈等功能，保证整个系统的高效运行和电能的最优利用。
目前市场上的电动汽车控制器主要采用电扇冷却，采用内部嵌入式系统，或运用模块化设计等，满足更高性能、更精密、更安全、更可靠的要求，这些技术的应用不仅可以提高电动汽车的驾驶体验，更方便车主对电动汽车进行管理和控制。
4. 传感器传感器是电动汽车电气系统的感知模块，位于汽车不同的位置。
传感器可以感知各种动态状态信息，包括速度、加速度、制动力、转向信号、电压等等。
新能源汽车电气技术(第2版)课件：新能源汽车空调系统
四、比亚迪E5空调系统
1.系统概述 该车空调系统为BC14电动压缩机自动调节空调，应用于E5纯电动型轿车。系 统主要由电动压缩机、冷凝器、HVAC总成、制冷管路、PTC，暖风水管、风道、 空调控制器等零部件组成，具有制冷、采暖、除霜除雾、通风换气四种功能。该 系统利用PTC水暖采暖，利用蒸汽压缩式制冷循环制冷，制冷剂为R410a，冷冻油 型号为POE。控制方式为按键操纵式。自动空调箱体的模式风门、冷暖混合风门 和内外循环风门都是电机控制。
三、新能源汽车空调系统的分类
4.遥控空调系统 遥控空调系统能让车辆操作人员通过智能手机应用程序或汽车密钥卡来激活空调系统。在 传统的混合动力汽车中，使用手机应用程序或汽车密钥卡遥控启动空调后，空调最长可运行 3min，这取决于动力蓄电池的荷电量（SOC）。在插电式混合动力汽车中，遥控空调最多可运 行10min，这是因为车内空间更大，所需空调运行时间更长，同时也与动力蓄电池的荷电量（ SOC）有关。。
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新能源汽车供暖系统故障分析
一、新能源汽车暖风系统的功能
汽车暖风系统是将冷空气送入热交换器，吸收某种热源的热量，提高空 气的温度，并将热空气送入车内。汽车暖风系统的功能是与蒸发器一起共同 将空气调节到使人感到舒适的温度；在寒冷的冬季向车内供暖，提高车内空 气的温度；当车窗结霜，影响驾驶人和乘客的视线，不利于行车安全时，可 通过采暖装置吹出热风来除霜。
一、空调系统组成
3.蒸发器 蒸发器的作用是汽车空调制冷系统中的另一个热交换器，作用与冷凝器相反，它 是将经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围空气的 热量而使之降温，风机将冷风吹到车室内达到降温的目的。
一、空调系统组成
4.膨胀阀 膨胀阀和变频压缩机协同工作，利用它精确控制流量的功能，整体提升空调系统 的工作效率。可实时调节开阀速度、开度，相较TXV有更灵活的可控性。根据控制器 的脉冲电压信号，线圈驱动步进转子旋转。通过精密丝杆传动，转子将旋转运动转化 为阀芯的轴向直线移动。通过上述运动，阀芯在控制器的控制下调节阀体通道大小， 以实现制冷剂的设计流量。
新能源汽车电气系统的基本构成
新能源汽车电气系统的基本构成随着对环境保护意识的不断提高和对汽车能效要求的不断增加，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而新能源汽车的核心是其电气系统。
本文将从基本构成的角度，介绍新能源汽车电气系统的组成部分。
1. 电池组电池组是新能源汽车电气系统的核心，主要负责储存和释放能量。
电池组一般由多个电池单体串联组成，通常采用锂离子电池或镍氢电池。
电池组的电压和容量决定了新能源汽车的续航里程和性能。
2. 控制器控制器是对电池组进行管理和控制的主要设备。
它通过监测电池组的状态，控制电池的充放电，保证电池组的安全可靠运行。
同时，控制器还负责控制电动机的启停、转向和制动等功能。
3. 电动机电动机是新能源汽车的动力来源，它将电能转化为机械能，驱动车辆运动。
目前，新能源汽车主要采用交流电动机或永磁同步电动机。
电动机的性能和效率直接影响着车辆的加速性能和续航里程。
4. 充电系统充电系统是新能源汽车电气系统中必不可少的一部分。
它包括充电接口、充电桩和充电控制器等设备。
充电系统可以通过外部电源为电池组充电，提供车辆行驶所需的电能。
5. 驱动电路驱动电路是控制电动机转速和转向的关键设备。
它通过控制电流和电压的大小和方向，实现对电动机的精确控制。
驱动电路的设计和优化对提高车辆的动力性能和能效至关重要。
6. 辅助电气系统辅助电气系统包括车灯、空调、音响等设备，为车辆提供舒适和安全的驾乘环境。
辅助电气系统一般由12V电池供电，与高压电池系统相互独立，确保了车辆的可靠性和安全性。
7. 能量回收系统能量回收系统是新能源汽车的特色之一。
它通过制动能量回收、惯性能量回收等方式，将部分能量转化为电能，再存储到电池组中。
能量回收系统的应用可以提高车辆的能效和续航里程。
总结起来，新能源汽车电气系统的基本构成包括电池组、控制器、电动机、充电系统、驱动电路、辅助电气系统和能量回收系统。
这些组成部分密切配合，共同完成对电能的储存、控制和利用，实现新能源汽车的高效动力输出和环保性能。
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电动汽车技术与原理 第 8 页
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。
电动汽车技术与原理 第 9 页
电动汽车控制系统工作流程图
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2 电动汽车整车网络化控制系统
（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。
（6）协调管理车上其它电器设备。
电动汽车技术与原理 第 13 页
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。
电动汽车技术与原理 第 7 页
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。
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
2. 1整车控制器
• 原理
整车控制器是一个多输入、多输出、模数电路共存的复 杂系统，其各个功能电路相对独立。
按照模块化思想设计硬件系统的各个模块 最小应用系统模块、电源模块
CAN通信模块、串口通信模块、数/模输入输出模块 MCU是整车控制器的核心，它负责数据采集和处理、逻
辑运算以及控制的实现等，MCU的选取是整个硬件设计 过程中最重要的任务。
电动汽车技术与原理 第 14 页
丰田公司整车控制器原理图
天津大学设计的整车控制器原理图
2. 2 能源管理系统
• 能源管理系统的功用
对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、 分配和控制的软、硬件系统统称为能源管理系统。
能源管理系统的硬件由一系列传感器、控制单元ECU和执 行元件等组成，软件系统的功能主要是对传感器的信号 进行分析处理，对能源转换装置的工作能量进行优化分 析，并向执行元件发出指令。
电动汽车技术与原理 第 2 页
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 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
• 2. 1整车控制器 • 2. 2能源管理系统 • 2. 3通信系统
电动汽车技术与原理 第 11 页
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
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。 • 各种电气设备的工作统一由整车控制系统协调控制。
电动汽车技术与原理 第 3 页
一般电动汽车电气系统结构原理图
Hale Waihona Puke 1. 2 基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 •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。
• 纯电动汽车的能源管理系统
•电池荷（充）电状态指示器
电动汽车蓄电池中储存多少电能，是电动汽车行驶中必 须知道的重要参数，满足这一需要的仪表即电池荷（充） 电状态指示器。 电池充、放电时呈现明显的非线性和非常小的动态内阻， 并且随着充电次数的增加，各特性参数均有变化。电池能 够放出电量的多少与充电状态、放电方式等有关。 计算静态剩余电量时，应考虑电池放电电流、温度、电 池老化和自放电等对容量的影响。剩余电量的预测可采用 检测电压和内阻，进一步计算电量的方法。
电动汽车电气系统
• 1电动汽车电气系统的组成 • 2电动汽车整车网络化控制系统 • 3整车网络化控制系统设计实例 • 4车辆高低压电气系统
电动汽车技术与原理 第 1 页
1 电动汽车电气系统的组成
• 1. 1一般电动汽车电气系统的组成 • 1. 2基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 • 1. 3电动汽车控制系统工作流程
电动汽车技术与原理 第 19 页
2. 2 能源管理系统
• 纯电动汽车的能源管理系统
制节点进行信息交换和协调控制。 控制器硬件
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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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。
电动汽车技术与原理 第 5 页
基于CAN总线的电气系统结构原理图
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。
在满足汽车基本技术性能和成本等要求的前提下，根据 各部件的特性及汽车的运行工况，实现能量在能源转换 装置之间按最佳路线流动，使整车的能源利用效率达到 最高。
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2. 2 能源管理系统
• 纯电动汽车的能源管理系统
•组成
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2. 2 能源管理系统