新能源汽车控制系统
新能源汽车空调控制系统
新能源汽车空调控制系统摘要：传统燃油汽车空调结构主要有:压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、储液罐、控制系统和送风及其管路系统组成。
空调压缩机主要动力来源于发动机，空调主要能耗是压缩机和冷凝器。
大家熟知传统汽车空调工作原理，这里不再介绍，这类空调共同特点是由发动机直接提供动力，消耗发动功率约为20%，且效率转化值不足40%。
如何降低能耗，提高效率一直是空调领域关注的焦点。
新能源汽车空调在结构上大体与传统汽车近似，电动汽车空调制冷系统主要由:电动压缩机、电动压缩机控制器、冷凝器、管路系统(液体管、压缩机排气管、压缩机吸气管)、室内温度传感器、室外温度传感器、阳光传感器、空调主机(蒸发器、加热器、温度风门执行器、模式风门执行器、内外循环风门、鼓风器、蒸发器温度传感器)、膨胀阀、空调控制器等零部件构成。
但是电动汽车空调系统不但要满足汽车制冷需要，还要制热。
目前电动汽车空调制热主要采用PTC加热和电热管加热的两种模式，由于系能源电动汽车动力取自电动机，能量来源与动力电池，所以多数国内车企在使用电动压缩机直接利用蓄电池供电带动其工作，虽然电动压缩机比就流行使用无刷永磁直流电动机，电子控制单元等是其结构简单，体积小、制冷效率高，但是仍然影响电动汽车的续航里程，而且制热的效率也不高。
鉴于目前新能源汽车空调现状，其明显的缺陷制约着我国新能源电动汽车的普及。
特别是北方地区，冬季车内制热可损失大约50%的续航里程。
如果我国要在全国范围内推广新能源电动汽车一些关键技术还亟需解决。
关键词：空调;新能源;汽车;控制一：新能源汽车空调系统发展趋势未来新能源汽车空调系统的发展趋势还是集中在高效控制，节能环保上来。
在空调控制方面上，传统汽车空调目前采用ECU电控系统加“变排量控制”。
在效率上有所提升。
新能源电动汽车采用电动压缩机，在电控领域我们可以借鉴家用空调的控制模式采用“变频控制”，目前各空调厂家已经研究交流变频电动压缩机，而且变频空调在技术上比较成熟，主攻方向是车内的应用。
新能源汽车热管理控制方式
新能源汽车热管理控制方式
新能源汽车的热管理系统是维持汽车各部件在适宜温度范围内工作的关键，其控制方式主要包括以下几种：
1. 温度传感器控制：温度传感器可以实时监测电池、电机、电控等部件的温度，并将数据反馈给热管理系统控制单元。
控制单元根据温度数据调整冷却系统或加热系统的工作状态，以维持部件在适宜的温度范围内。
2. 风扇控制：风扇是新能源汽车散热的重要组成部分，其控制方式主要包括手动控制和自动控制两种。
手动控制是指驾驶员根据需要手动开启或关闭风扇；自动控制则是根据温度传感器的数据，控制单元自动调整风扇的转速，以达到最佳的散热效果。
3. 水泵控制：水泵是新能源汽车冷却系统的核心部件，其控制方式主要包括手动控制和自动控制两种。
手动控制是指驾驶员根据需要手动开启或关闭水泵；自动控制则是根据温度传感器的数据，控制单元自动调整水泵的转速，以保证冷却系统的正常运行。
4. 电池热管理：电池是新能源汽车的核心部件之一，其热管理系统的控制方式主要包括温度控制和电流控制两种。
温度控制是指通过温度传感器监测电池温度，并根据需要调整冷却系统或加热系统的工作状态；电流控制则是通过控制电池的充放电电流，来控制电池的温度。
5. 空调热管理：新能源汽车的空调系统不仅可以提供舒适的驾乘环境，还可以对电池、电机等部件进行散热或加热。
空调热管理系统的控制方式主要包括温度控制和风速控制两种，以保证车内温度和部件温度的适宜。
总之，新能源汽车的热管理控制方式是一个复杂的系统工程，需要综合考虑各部件的温度需求、环境温度、车速等因素，以实现最佳的热管理效果。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
【新能源汽车技术】第五章 电动汽车驱动电机及控制系统
4. 不同类型的电机
2.交流三相感应电动机
U1 V2
W2
W1
V1
U2
笼型三相异步电动机的结构 3. 永磁无刷直流电动机 永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。具有直流电动机特性的
无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又 称为矩形波同步电动机。 它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定 子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无 线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。 它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可 以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有 更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。
比拟的优良控制特性。
由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步 提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。
由于损耗存在于转子上，使得散热困难， 限制了电机转矩质量比的进一步提高。 鉴于直流电动机存在以上缺陷， 在新研制的电动汽车上已基本不采用 直流电动机。
4. 不同类型的电机
的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环 、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较 短，没有相间跨接线，维护修理容易。 开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复 杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理 的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好 的抑制。
8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。
9.电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温 和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。
(完整版)电动汽车整车控制器功能结构
新能源汽车整车控制器系统结构新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。
各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。
为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。
基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。
由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。
随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。
采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。
另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。
图1 新能源汽车控制系统硬件框架一、整车控制器控制系统结构公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。
整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能。
其结构原理如图2所示。
图2 整车控制器结构原理图下面对每个模块功能进行简要的说明：1、开关量调理模块开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；2、继电器驱动模块继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；3、高速CAN总线接口模块高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；4、电源模块电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；5、模拟量输入和输出模块模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
新能源汽车整车控制系统习题答案(1)(习题答案)
项目一：整车控制器检修1. 单项选择题（1）VCU 是指（A）。
A. 整车控制器B. 车身稳定控制系统C. 动力电池管理系统D. 电机控制器（2）加速踏板信号故障属于（C）故障。
A. 一级B. 二级C. 三级D. 四级2. 填空题（1）纯电动汽车的整车控制系统通常包含低压电器控制系统、高压电器系统和整车网络化控制系统三部分。
（2）纯电动汽车与传统汽车的控制系统主要的区别在于传统汽车的控制系统是对等的，没有主次之分；纯电动汽车的控制系统一般有一个主控制器，主控制器除了完成自身的控制功能以外，还肩负着整个控制系统的管理和协调功能。
（3）整车控制器进行驾驶员意图解释是主要依据驾驶员的操作信号有：制动踏板信号、加速踏板信号和档位开关信号。
（4）吉利 EV450 的整车控制器安装在前舱右前侧，靠近冷却液储液罐。
3. 简答题（1）简述整车控制器的功能。
整车控制器的主要功能包括整车控制模式判断和驱动控制、整车能量优化管理、整车通信网络管理、制动能量回馈控制、故障诊断和处理、车辆状态监测和显示等。
（2）画出吉利 EV450 的 VCU 电源电路简图。
项目二整车控制系统传感器检修1.填空题（2）滑动触点传感器是典型的接触式式加速踏板位置传感器，两个滑动触点传感器安装在驾驶室内的加速踏板模块，滑动触点传感器的电阻和传送至整车控制器的电压随着加速踏板位置的变化而变化。
2.多项选择题（1）以下是整车控制器功能的是：（ABCD ）。
A.控制车辆行驶B.整车的网络化管理C.故障诊断预处理D.制动能量回馈控制（2）整车控制器接受传感器信号有（ABC ）A．制动踏板位置传感器信号B．加速踏板位置传感器信号C. 档位开关信号D．钥匙信号3.简单题（1）简述整车控制器驱动控制的原理。
（2）为什么加速踏板位置传感器要使用两个电阻特性不同的信号进行检测？加速踏板位置传感器采用冗余设计，为了信号的可靠性和安全性考虑，所以在加速踏板模块处往往装设两个加速踏板位置传感器。
纯电动汽车整车控制系统原理与检修课件
▲ 课程导读
随着能源以及环境问题的日益严峻,世界上各个汽车生产大国都将把越来越 多的电动汽车投入市场。 电动汽车的一个重要特点就是带有高压动力回路,其工 作回路中的电压甚至可以达到600V 以上。因此在考虑电动汽车给我们带来环保 效益的同时,高压安全问题同样不容忽视。因此,认识高压元器件变得尤为重要。
图 1-1-10 高压配电盒 (北 汽 EV160)
如图1-1-11所示为高压配电盒总成内部机构。
图 1-1-11 高压配电盒总成内部机构 (比 亚迪 E6)
3. 驱动电机+电机控制器
驱动电机系统作为电动汽车三大核心构成之一,是车辆行驶的主要执行机构,其特 性决定了车辆的 主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。电动 汽车驱动电机系统主要由整车控制 器 (VCU)、电机控制器 (MCU)、驱动电机、机械传 动装置和冷却系统等构成。如图1-1-12所示。
如图1-1-16所示
图1-1-17
7. 以北汽为例: 三合一、 四合一
三合一是指由车载充电机、DC-DC、高压控制盒组成。四合一是指由车载充 电机、DC-DC、高压 控制盒、电机控制器组成。如图1-1-18所示。
图 1-1-18 以北汽为例:三合一、四合一
整车高压用电设备:动力电池组、动力电池配电箱、驱动电机控制器、动力电 机、DC-DC、空调驱 动器、压缩机、PTC加热器、高压线束。如图1-1-19所示
任务1 纯电动汽车高压系统的认识
▲ 任务要求
了解纯电动汽车高压系统的各组成部件,认识各高压部件及其作用。
▲ 知识内容
一、 常规能源汽车与纯电动汽车的结构的区别 1. 汽车动力系统 常规能源汽车与新能源汽车的动力系统发生了变化:由四冲程机 械发动机转变成电动机。由此结构也发生了很大的变化。如图1-1-1所示。
电动汽车整车控制器功能结构说明
新能源汽车整车控制器系统结构和功能说明书新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。
各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。
为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。
基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。
由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。
随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。
采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。
另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。
图1 新能源汽车控制系统硬件框架一、整车控制器控制系统结构公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。
整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。
该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。
该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能。
其结构原理如图2所示。
图2 整车控制器结构原理图下面对每个模块功能进行简要的说明：1、开关量调理模块开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；2、继电器驱动模块继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；3、高速CAN总线接口模块高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；4、电源模块电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；5、模拟量输入和输出模块模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
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《新能源汽车控制系统》教学大纲
总学时：32H
学分：2
基本面向：自动化
所属单位：自动化系
一、本课程的目的、性质及任务
本课程是专业方向任选课程，是机械、电力电子、自动控制、化工等诸多技
术和学科应用于汽车工程上的一门综合技术，也是一个国家现代化水平的重要标
志之一。本课程的任务是使学生学习综合、系统地应用自动控制专业知识，熟悉
并初步掌握新能源汽车控制系统的原理和基本设计思路与方法，具备开发新能源
汽车控制系统的初步研制能力。力求使学生能结合我国汽车工业和控制技术应用
等领域的现状和发展，了解国内外新能源汽车研制的新成果和新动态，拓展知识
面，提高相关的专业技能。
二、本课程的基本要求
1、全面理解新能源汽车与燃油汽车的区别， 了解新能源汽车的性能、特点、
结构与指标要求，以及最新的发展动态。
2、综合应用自动控制专业知识，进一步理解掌握新能源汽车的控制技术，
包括新能源汽车驱动系统控制机构和控制策略。掌握新能源汽车构成原理及设计
步骤。
3、以新能源汽车为控制对象，进一步学习新能源汽车控制系统的新技术和
发展趋势，学习系统地应用自动控制专业知识的方法，提高专业实际分析能
力和应用技能。
三、本课程与其它课程的关系（课程的前修后续关系）
前修课程：自动控制原理、电力电子技术、电机与拖动基础、运动控制系统、
汽车理论与构造基础、汽车电子控制技术
后续课程：无
四、本课程的教学内容
第一章 绪论
1、新能源汽车的定义和分类
2、新能源汽车产生和发展的原因
3、新能源汽车的发展历史
4、新能源汽车的基本结构
5、新能源汽车的主要行驶性能指标
第二章 新能源汽车
1、纯电动汽车
2、混合动力电动汽车
3、太阳能电动汽车
4、燃料电池电动汽车
5、气体燃料汽车
6、生物燃料汽车
第三章 新能源汽车的电动机驱动系统
1、电动机驱动系统概述
2、直流电动机的驱动系统
3、交流异步电动机驱动系统
4、永磁电动机的驱动系统
5、开关磁阻电动机驱动系统1
6、其他电动机驱动系统
7、新能源汽车电驱动系统的发展方向
第四章 新能源汽车的储能装置
1、动力电池概述
2、铅酸蓄电池
3、镍氢蓄电池
4、钠硫蓄电池
5、动力锂电池
6、燃料电池
7、空气电池
8、超级电容
9、飞轮储能器
第五章 新能源汽车的能量管理系统
1、能量管理系统的作用
2、纯电动汽车能量管理系统
3、混合动力电动汽车的能量管理系统
4、燃料电池混合动力汽车能量管理系统分析
5、动力锂离子电池管理系统的方案
第六章 新能源汽车的充放电系统
1、蓄电池的充电原理
2、新能源汽车制动能量回收系统
3、新能源汽车的充电装置
第七章 新能源汽车的循环冷却系统
1、新能源汽车中的热源和发热机理
2、新能源汽车散热系统的主要类型
3、电池散热系统
4、电动机与控制器散热
5、电动机与控制器散热量分析
6、强制液冷的电动机与控制器冷却系统分析
第八章 新能源汽车的辅助系统
1、电动助力转向系统
2、线控转向系统
3、线控制动系统
4、电控悬架系统
5、新能源汽车的空调系统
五、本课程的重点、难点和深广度
重点：纯电动汽车的驱动、混合动力驱动系统；直流电动机的驱动系统、交
流异步电动机驱动系统；电池管理系统、电动汽车再生制动控制策略；电池散热
系统；电动助力转向系统。
难点：电动汽车总体设计理论、燃料电池电动汽车、轮毂电动机驱动系统、
充放电系统、电动机再生制动原理、电控悬架系统。
六、学时分配
章次 授 课 内 容 理论学时
（一） （二） （三） （四） （五） （六） （七） （八） 绪论 新能源汽车 新能源汽车的电动机驱动系统 新能源汽车的储能装置 新能源汽车的能量管理系统 新能源汽车的充放电系统 新能源汽车的循环冷却系统 新能源汽车的辅助系统 2H
4H
6H
4H
5H
4H
3H
4H
合 计 32H
七、教学建议
1、本课程是专业课程，具有较强的理论性和实践性，在教学中要突出重点
和难点。教材中有大量的图例，任课教师要积极采用多媒体教学手段，以提高教
学效果。
2、教学过程中注重培养学生应用工程的观点分析解决问题，加强自学能力
的培养和分析问题、解决问题能力的培养。
3、注意补充最新研究动态,拓展学生知识面。
八、参考资料
（一）教材
1、新能源汽车技术，李瑞明，电子工业出版社，2014.08
（二）参考书
1、新能源汽车技术(第2版)，崔胜民，北京大学出版社，2014.02
2、新能源汽车技术，邹政耀，国防工业出版社，2012.07