电动汽车智能系统

1、在保证安全的前提下，将减速制动（或者下坡）时车辆的部分动能转化为电能，并储存于储能器（如各种蓄电池、超级电容器、飞轮电池、液压蓄能器等）的系统叫做制动能量回收系统。制动能量回收是电动汽车所独有的，它可增加电动汽车的续驶里程，降低汽车的运行成本。由于制动能量回收系统是和液压制动系统一起工作的，因此经常把此二者合称为制动能量回收液压制动系统。当储能器被完全充满时，制动能量回收则不能起到制动作用，制动力就只能由常规的液压制动系统来提供。制动能量回收液压制动系统的功用是节约制动能源、回收部分制动动能。  当汽车减速、在公路上松开加速踏板行驶或踩下制动踏板停车时，制动能量回收系统&#

2、160;就会启动。正常减速时，制动能量回收的力矩通常保持在最大负荷状态。电动汽车高速行 驶时，其驱动电动机一般是在恒功率状态下运行，驱动力矩与驱动电动机的转速或者车辆速度成反比。因此，恒功率下驱动电动机的转速越高，制动能量回收的能力就越低。电动汽车低速时，电动汽车的动能不足以为驱动电动机提供能量来产生最大的制动力矩，因而制动能量回收能力也就会随着车速降低而减小。电动汽车的制动能量回收力矩通常不能像传统燃油车中的制动系统一样提供足够的制动减速度，所以，在电动汽车中，制动能量回收和液压制动系统通常共同存在。不过应该注意，只有当制动能量回收已经达到了最大制动能力而且还不能满足制动要求时，液

3、压制动系统才起作用。  制动能量回收液压制动系统一般应满足四方面的要求：  (1)为了使驾驶员在制动时有一种平顺感，液压制动力矩应该可以根据制动能量回收力矩的变化进行控制，最终使驾驶员获得所希望的总到幼力矩。同时，液压制动的控制不应引起制动踏板的冲击，以免引起驾驶员产生异常的感觉。  (2)为了使车辆能够稳定的制动，前后轮上的制动力必须进行很好的平衡分配。  (3)由于在电动汽车上没有发动机驱动的液压泵，所以需要用电动泵来提高液压。为了提高系统的可靠性，满足安全标准，系统一般采用双管路制动。当其中一条管路失效时，另

4、一条管路必须能提供足够的制动力。  (4)为了防止汽车发生滑移，加在前后轮上的最大制动力应低于允许的最大值（主要由滚动阻力系数决定）。  制动能量回收液压制动系统的组成如图7.13所示。图7.13(a)和图7.13(b)分别为单轴和双轴驱动的电动汽车组成图。当驾驶员踩下制动踏板后，制动ECU即得到制动信号，电动泵使制动液增压产生所需的制动力，同时，汽车ECU也得到回收制动能量信号。制  动控制与电动机控制协同工作，确定电动汽车上的制动能量回收力矩和前后轮上的液压制动力。回收制动能量时，制动能量回收控制系统回收制动能量，并且反充到蓄电池中。电动汽

5、车上的ABS及其控制阀与传统燃油车上的相同，其作用是产生最大的制动力。通常，双轴驱动的电动汽车上的总制动力矩是制动能量回收力矩与液压制动力矩之和。单轴驱动汽车的制动力矩之间的分配比例关系如图7.14(a)所示。为了在保持最大制动能量回收力矩的同时，又为驾驶员提供与燃油车相同的制动感，在制动踏板力较小时，只有制动能量回收力矩施加在驱动轮上，并且与制动踏板力成正比。非驱动轮上的制动力则仅有液压制动提供，液压制动力也与制动踏板力成正比，当制动踏板力超过一定值时，最大制动能量回收力矩全部加在驱动轮上，同时液压制动力矩也作用在驱动轮上以获得所需的制动力  矩。因而最大制动能量回收力矩可以保持不

6、变，以便能更多地回收车辆的动能。  在整个过程中，车辆的动能不可能完全转换为储能装置的充电电能。制动能量回收时所损失的能量包括行驶阻力损失（空气阻力损失、滚动阻力损失等）、机械损失（电动机损失、摩擦阻力、转换损失及充电损失等）及制动系统损失等(图7.14(b)。电动汽车采用制动能量回收后，实际回收的能量与汽车的行驶状态和制动能量回收液压制动系统的结构特点等因素有关。安装了此类系统的电动汽车续驶里程一般可提高10%15%以上。  制动能量回收制动系统通常需要一个回馈能量制动力和汽车制动系统制动力的协调系统。图7.15所示为常见的协调系统之一，在回路中安装线

7、性控制阀，为了使回馈制动最大地发挥作用，使回馈制动的转矩控制在最佳值，控制系统应根据车速和蓄电池充电状态连续地控制制动油压。  应指出的是采用电子控制系统ECB(Electronically Controlled Brake System)和车桥间电子制动力分配EBD(Electronic Brake Force Distribution)等技术，可提高制动能量的回收比例。电动汽车的高低压电气系统组成热度：1572   日期:13-03-08, 01:42 PM   来源:      

8、电动汽车电气系统另一个重要组成部分就是汽车高低压电气系统。高压电气系统主要功用是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动机的能量变换与传输过程。在传统的燃油汽车中，电动助力转向系统、制动系统等主要由低压电气系统供电，而在电动汽车中，为了节约能源，对于功率较大的子系统，如制动气泵电动机、电动助力转向系统和电动空调等一般采用高压供电。  燃油汽车与电动汽车低压电气系统二者主要区别在于，燃油汽车的辅助蓄电池由与发动机相连的发电机来充电，而电动汽车的辅助蓄电池则由动力电池通过DCDC变换器来充电。图7.18为典型的电动汽车高低压电路原理图。12V低压电气系统由高压动

9、力电池通过DCDC变换器为其充电，而高压动力电池系统通过车载充电器进行充电。  电动汽车的高压电气系统主要由动力电池燃料电池、驱动电动机和功率转换器等大功率、高电 压电气设备组成。整车高压电气系统原理如图7. 19所示。高压电源从电的正极D+出发，首先通过位于驾驶员控制台的高压开关DK1，该开关受低压控制，作为整车高压电源的总开关以及充电开关。经线路2可以进行充电操作，经线路3与主电动机控制器（通过驱动电动机驱动车辆行走）、直流电源变换器（给低压24V电源充电）、转向系统控制器（控制转向助力机构）、制动系统控制器（控制和驱动气泵打气提供制动能量）及冷暖一体化空调相

10、连，最后经过分流器FL流回负极，分流器FL的作用是检测高压线路中的电流值。此外，在电池内部之间装有500A的熔断器F，防止高压回路中电流过大。  动力电池组通过DC/DC变换器将高压直流电转换为1 2V或24v低压直流电，为仪表、照明、(制系统和车身DC提供电能，并给辅助蓄电池(DCAC)成了整车低压电气系统。低压电气系统主要由DcDc功率转换器、辅助蓄电池和若干低压电器设备组成。电动汽车的低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统、娱乐系统、电动车窗、刮水器、除霜器和各种控制器等。  1功率变换器  功率变换器可分为直流直流(DCDC)

11、变换和直流交流(DcAc)变换两类。电动汽车电气系统中的功率变换器主要是DC/DC变换器，它是实现电气系统电能变换和传输的重要电气设备。电动汽车的DCDC变换器主要功能是给车灯、ECU、小型电器等车辆附属设备供给电力和向附属设备电源充电，其作用与传统内燃机汽车的交流发电机相似。传统汽车依靠发动机带动交流发电机发电，为附属电器设备供电。由于纯电动汽车和燃料电池电动汽车无发动机，因此电动汽车无法使用交流发电机提供电源，必须靠主电池向附属用电设备及其电源供电，因此DCDC成为了必要设备。  DCDC功率变换电路按拓扑结构来分有正激型、反激型、升压型、降压型、升降压型、反相型、推挽

12、式正激型、半桥式正激型及全桥式正激型。按开关控制方式来分有脉宽调制式PWM(Pulse-Width Modulation)、脉冲频率调制式PFM(Pulse Frequency Murtion)及脉宽和频率混合调制式“硬开关电路”，也有零电压或零电流“软开关”PWM电路和各种谐振式、准谐振式变换器。按其他方面来分，有宽输入范围、额定输入范围、隔离型、非隔离型等区别。根据电压变换方式不同，DCDC变换器分为绝缘型(图7.20(a)和非绝缘型(图7.20(b)两类，绝缘型的特点是负极与车身绝缘，非绝缘型的特点是负极与车身相连。  图7.21为几种典型的功率变换器电路原理图。图7

13、.21(a)为Buck式降压变换器的电路原理图，其电路式非隔离式的，一般用在输入、输出电压相差不大的场合，如用于车载小功率高压直流电动机的调速。图7.21(b)为单端激式降压变换器的电路原理图。由于其输入、输出电压的隔离性质，广泛应用于车载24V辅助电池的充电电源。图7.21(c)为全桥逆变式升压变换器的电路原理图。由于电路中变换器具有一定的频率响应带宽，在变换器输入端和变压器一次电路产生的部分高频干扰信号不能传输到变换器的输出端，因此，作为电动汽车车载变换器，全桥逆变式结构具有较好的电磁兼容性。   2DC/DC功率变换模块的稳压精度检测方法 

14、0;DC/DC的稳压精度u是衡量DCDC的一个输出电压稳定性的重要指标。u通常由如图7.22所示的电路测量得到，测量u时使用的仪表主要有直流可变电源、直流电压表、直流电流表、可变直流负载（仪表精度不低于1.5级）等。  u的测量可分为三步进行。首先，用直流可变电源向DCDC变换设备输入额定直流电压、允许的最小电压和允许变化的最大电压；其次，调整可变直流负载使前述的三个不同输入电压下的可变直流负载的电流依次为稳定值的0%、50%、100%，把各个条件下的输出电压值分别计人表7-2中。最后根据表7-2中记录的所测电压变化的极限值（最大值和最小值）U和额定电压Uo，即可由式(7-

15、11)计算出不同输入电压条件下的稳压精度u。  （7-11）  3DC/DC变换效率的测量  在输入直流电压、输出直流电压和电流均为额定值时，输入功率和输出功率之比的百分数称之为DCDC的变换效率，其计算公式为  （7-12）式中：Uo为输出电压，V；Io为输出电流，A；Ui为输入电压，V；Ii为输入电流，A。  将输入直流电压、输出直流电压、输出直流电流均调至额定值，从输入端和输出端的电压表、电流表上分别读出电压和电流值，用式(7-21)即可计算出效率。  图7.23为DCDC变换器的构成实例

16、，DCDC变换器由功率回路和控制回路组成。  功率回路以控制回路的驱动信号为基础，打开、关闭晶闸管输入直流电，供给变压器交流电压。在变压器中变压之后的交流电压经整流二极管整流，整流后的断续直流电压经平滑电路平滑后对辅助电池充电。控制回路除了完成以上功能外，还具有输出限流、输入过电压保护、过热保护和警报功能。 电动汽车动力系统的一个重要特点就是具有高电压、大电流的动力回路。为了适应电动机驱动工作的特性要求并提高效率，高压电气系统的工作电压可以达到300V以上，而且电力传输线路阻抗很小。高压电气的正常工作电流可能达到数十甚至数百安培，瞬时短路放电电流更是成倍增加。高电

17、压和大电流会危及车上乘客的人身安全，同时还会影响低压电气和车辆控制器的正常工作。因此，在设计和规划高压电气系统时不仅应充分满足整车动力驱动要求，还必须确保车辆运行安全、驾乘人员安全和车辆运行环境安全。  根据电动汽车的实际结构和电路特性，设计安全合理的保护措施，是确保驾乘人员和车辆设备安全运行的关键。为了保证高压电安全，必须针对高压电防护进行特别的系统规划与设计。国际标准化组织和美国、欧洲、日本等先后发布了若干电动汽车的技术标准，它们对电动汽车的高压电安全及控制制定了较为严格的标准和要求，并规定了高压系统必须具备高压电自动切断装置。其中涉及电动车安全有关的电气特性有：绝缘特性、漏电流、充电器的过电流特性和爬电距离及电器间隙等。  电动汽车的运行情况非常复杂，在运行过程中难免会出现部件间的相互碰撞、摩擦、挤压，这有可能使原本绝缘良好的导线绝缘层出现破损、接线端子与周围金属出现搭接、高压电缆绝缘介质老化或潮湿环境影响等因素都