任务五 纯电动汽车附注系统

新能源汽车

维护与保养

纯电动汽车辅助系统辅助系统（或称辅助模块）包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。各个装置的功能与传统汽车上的基本相同，其结构原理根据纯电动汽车的特点和需求有所区别。一、辅助动力源辅助动力源是供给纯电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。

二、动力转向单元

转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，如图3-32所示，纯电动汽车转向系统由转向器、转向机构、控制器、转向电机等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构和转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系EPS。

图3-32动力转向系统

三、驾驶室显示操纵台

它类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，不过其功能根据纯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。它与前述电力驱动主模块中的中央控制单元结合，用计算机进行控制。

如图3-33所示，组合仪表盘内仪表主要包括车速表、功率表、里程表、电量表、续驶里程以及其他信息报警及指示符号，是人机信息显示、交流的主窗口。

四、电动空调

（一）汽车上的电动空调和过去传统的车载空调的区别电动空调是为新能源车(主要是电动车)开发的，与传统汽车空调压缩机最大的区别是自带电机结构驱动和控制器进行控制，只需接入电源和控制信号。当然其动力依赖于电动车的电池，如果电动车能解决目前其电池能量密度不高及不稳定的缺陷的，电动空调大有发展空调。目前情况下，传统压缩机还是比较实用和成熟。（二）电动汽车空调系统1）电动汽车空调系统全球气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻，汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一，其节能减排问题受到了越来越广泛的重视，各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向，这样节能环保的电动也就应运而生。

电动汽车是集汽车技术、电子及计算机技术、电化学技术、能源与新材料技术于一体的高新技术产品，与普通内燃机汽车相比，具有无污染、噪声低及节省石油资源的特点。基于以上电动汽车的特点，它极有可能成为人类新一代的清洁环保交通工具，它的推广普及具有不可估量的重要意义。

电动汽车的出现也为电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。另外，拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。因此，在开发研制电动汽车同时,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。

对于目前传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案；对于混合动力车型来说，发动机的控制方式多样，故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。

综合以上原因，在电动汽车的开发过程中，必须研究适合电动汽车使用的新型空调系统。对于电动汽车来说，车上拥有高压直流电源，因此，采用电动热泵型空调系统，压缩机采用电机直接驱动，成为电动汽车可行的解决方案。

2）电动汽车空调的特点电动汽车空调与普通空调装置相比，电动汽车空调装置以及车内环境主要有以下特点：1)汽车空调系统安装在运动的车辆上，要承受剧烈而频繁的振动与冲击，要求电动汽车空调装置结构中的各个零部件都应具有足够抗振动冲击的强度和良好的系统气密性能；

2)电动汽车对空调的要求快速制冷、制热和低速运行能力乘员所占空间比大，产生的热量相对较多短距离代步，乘坐时间较短相对热负荷大原因

3)电动汽车空调使用的是车上蓄电池提供的直流电源，压缩机工作效率高，控制可靠性高，维护方便；

4)汽车车身隔热层薄，而且门窗多，玻璃面积大，隔热性能差，电动汽车也不例外，致使车内漏热严重；5)车内设施高低不平且有座椅，气流分配组织困难，难以做到气流分布均匀。

（三）国内外电动汽车空调发

展现状

（1）国内电动汽车空调发展现状早期的国产电动汽车由于受到蓄电池能力的限制，为了不影响电动汽车的续行里程，大多数电动汽车都没有配备空调系统。

随着国内电动汽车逐步产业化、市场化，电动汽车必然要配备空调系统。由于受到电动汽车独特性影响，对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，国内汽车厂家就从传统燃油汽车空调的基础上进行部分替换设计，将燃油发动机带动的压缩机替换成直流电机直接驱动的压缩机，控制上相应改变，来完成空调制冷的功能，目前替换设计效果基本能解决电动汽车空调的制冷问题，但制冷效率有待提高。

由于没有燃油发动机产生的余热，制热功能国内厂家目前主要采用PTC加热和电热管加热，这些加热模式虽能满足制热效果，但这些加热模式都是硬消耗电动汽车上的蓄电池电能，制热效率相对较低，影响电动汽车的续行里程。在空调的主要零部件选用上，目前国内的电动汽车除了压缩机和控制模式，其他主要零部件还是沿用燃油汽车空调的零部件，冷凝设备主要用的是平行流冷凝器，蒸发设备主要用的是层叠式蒸发器，节流装置仍然是热力膨胀阀，制冷剂仍然是R134a。

（四）电动汽车空调的发展趋势

电动汽车驱动能量来源于蓄电池，有别于传统燃油汽车，使得它的空调系统也不同于燃油汽车空调，由于作为驱动能量来源的蓄电池容量有限，空调系统的能耗对电动汽车的续行里程有较大的影响。同燃油汽车相比，对电动汽车空调系统的节能高效提出了更高的要求。同时，电动汽车空调必须要解决制冷、制热两大问题。根据电动汽车特有性质，目前电动汽车空调可采用热电（偶）空调系统和电动热泵型空调系统。

1）热电（偶）电动汽车空调系统该项技术具有很多适合电动汽车使用的特点，并且与传统机械压缩式空调系统相比，热电空气调节具有以下特点:

a)热电元件工作需要直流电源;

b)改变电流方向即可产生制冷、制热的逆效果;

c)热电制冷片热惯性非常小，制冷时间很短，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差;d)调节组件工作电流的大小即可调节制冷速度和温度，温度控制精度可达0.001℃，并且容易实现能量的连续调节;e)在正确设计和应用条件下，其制冷效率可达90%以上，而制热效率远大于1;

f)体积小、重量轻、结构紧凑，有利于减小电动汽车的整备质量;可靠性高、寿命长并且维护方便;没有转动部件，因此无振动、无摩擦、无噪声且耐冲击。热电（偶）制冷、制热工作原理如图34所示。

图34热电（偶）制冷、制热工作原理图

4.2、热泵型电动汽车空调系统该热泵型空调系统是在原有燃油汽车上进行改进的，压缩机是由永磁直流无刷电机直接驱动，系统的工作原理图如图2所示。该系统与普通的热泵空调系统并无本质区别，由于在电动车上使用，压缩机等主要部件有其特殊性。而且国外热泵技术具备了一定的基础，该技术最大的优点就是制冷、制热效率高，相关企业开发的全封闭电动涡旋压缩机，是由一个直流无刷电动机驱动，通过制冷剂回气冷却，具有噪声低，振动小，结构紧凑，质量轻等优点。

在测试条件为环境温度40℃，车内温度27℃，相对湿度50％的工况下，系统稳定时它能以1kW的能耗获得2.9kW的制冷量；当环境温度为-l0℃，车内温度25℃，以1kW的能耗可以获得2.3kW的制热量。在-l0℃～40℃的环境温度下，均能以较高的效率为电动汽车提供舒适的驾乘环境。若能在零部件技术上得到改进，相应效率还可以得到提高。

定时它能以1kW的能耗获得2.9kW的制冷量；当环境温度为-l0℃，车内温度25℃，以1kW的能耗可以获得2.3kW的制热量。在-l0℃～40℃的环境温度下，均能以较高的效率为电动汽车提供舒适的驾乘环境。若能在零部件技术上得到改进，相应效率还可以得到提高。

综合以上所述，从空调技术成熟性和能源利用效率比较来看，对于热电（偶）电动汽车空调系统，目前存在着热电材料的优值系数较低，制冷性能不够理想，并且热电堆产量受到构成热电元件的蹄元素产量的限制。不具备电动汽车空调节能高效的要求。这使得电动汽车空调更倾向于选用节能高效的热泵型空调，该技术方案对于不同类型电动汽车通用性较好，并且对整车结构改变较小，是将来电动汽车空调发展趋势。

目前热泵型电动汽车空调最大的软肋是低温制热问题，尤其是在东北地区，这也是将来该行业研究难题之一。为了使热泵型电动汽车空调更节能高效，可以从以下几个角度去着重解决：a)开发更高效的直流涡旋压缩机；b)开发控制更精准、更节能的硅电子膨胀阀；

c)采用高效的过冷式平行流冷凝器；微型电动汽车设计原理d)改善微通道蒸发器结构，使制冷剂蒸发更均匀。此外，电动汽车开门的次数以及在行车中受车速、光照、怠速等因素的影响，空调湿热负荷大。压缩机乃至整个空调系统都要适应这种多因素变化的工况，因此热泵型电动汽车空调系统变工况设计尤为重要。

电动汽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。操作方法类同常规车，操作仪表台相关按钮或旋钮即可实现。空调驱动器接收空调控制器信息来控制空调压缩机和PTC。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。

图3-35空调系统

五、电动真空泵通过电动真空泵的作用解决了由于取消发动机引起的制动踏板过硬的感觉。电动真空泵位于车辆驾驶员侧的前舱内部，如图3-36所示，当驾驶员踩下制动踏板时，系统根据制动压力值自动控制泵的打开与关闭。

图3-36制动真空泵

六、整车控制器如图3-37所示，整车控制器采用网络系统，连接电池管理系统，电机控制器，车载充电机等，它根据车辆运行的不同情况，包括车速、档位、电池SOC值（电荷状态）来决定电机输出的扭矩或功率。

当电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池提供的直流电能，转化成交流电能,以使电机输出扭矩。此时电机输出力矩驱动车辆。当车辆在溜车或制动的时候，电机控制器从整车控制器得到发电命令后，电机控制器将电机处于发电状态。此时电机会将车子动能转化成交流电能。然后，交流电能通过电机控制器转化为直流电，存储到电池中。

图3-37整车控制器

七、其他部件

（1）档位控制器自动变速器档位显示在换档手柄上，如图3-38所示，P档是驻车档，踩下制动踏板，启动车辆OK灯亮起后，即可将档位从P档位切换至其它档位；R档是倒车档，在汽车停稳后方可使用；N档是空档，当需要暂时停车时使用；D档是行车档，供正常行驶时使用。

除在启动时需要踩下制动踏板外其它时候档位之间的切换直接操纵换档操纵杆即可实现。换档成功后，手松开，换档杆自动回到中间位置。图3-38换档杆

当驾驶人员操控换档杆时换挡杆位置变化电压信号档位控制器控制电动机前进、后退、停车等，并控制组合以表上相应的档位指示点亮档位传感器

电动汽车的巡航控制也需要通过档位控制器进行控制，当拔下方向盘巡航开关时，巡航开关将巡航信号，经时钟弹簧、电路传输给档位控制器，档位控制器再控制电机执行相应的功能。图3-39比亚迪E6档位控制器位置

如图3-40所示，档位传感器采用的是霍尔传感器原理，档位传感器A传感N档和P档位置，档位传感器B传感R档和D档位置。

（2）运动模式开关ECO是经济模式，SPORT是运动模式，其开关位置如图3-41所示，在起步时，按下模式开关进入运动模式；行车时，最好选择经济模式；行车中，如果一定要加速的时候，宜选择运动模式。

图3-41经济模式开关位置

（2）驻车开关驻车开关电路如图3-42所示，它给电机控制器发送驻车信号，驻车控制器控制电机执行驻车命令。图3-42驻车开关电路

（3）油门深度传感器油门深度传感器电路如图3-43所示，它感应驾驶员控制加速踏板臂的旋转角度，将此角度信号转变为电压信号传输给电机控制器，电机控制器根据此传感器输出的电压信号控制电机电流的大小，以达到控制电机扭矩及转速的目的。

图3-43油门深度传感器电路

（4）制动深度传感器制动深度传感器电路如图3-44所示，它接受制动踏板深度的信号，电机控制器实现对电机的控制，如电机的转速、制动回馈、制动优选等功能。