新能源汽車概論第八章 新能源汽車的其他關(guān)鍵技術(shù)

新能源汽車概論第八章新能源汽車的其他關(guān)鍵技術(shù)8.1匹配與集成技術(shù)8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.3整車安全技術(shù)8.4電磁兼容技術(shù)8.5輕量化技術(shù)8.6試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)本章主要內(nèi)容8.1匹配與集成技術(shù)8.1.1動(dòng)力系統(tǒng)匹配技術(shù)的基本原則（1）

整車功率匹配基本原則根據(jù)整車的動(dòng)力性來確定。混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性指標(biāo)包括最高車速maxv、加速時(shí)間t及最大爬坡度要求maxi。①根據(jù)最高車速vmax確定最大功率Pmax1

為：8.1匹配與集成技術(shù)②根據(jù)爬坡性能確定最大功率Pmax2

為：③根據(jù)加速性能確定動(dòng)力裝置的總功率

：根據(jù)上述三項(xiàng)動(dòng)力性指標(biāo)計(jì)算的各工況最大功率，動(dòng)力裝置總功率Ptotal必須滿足：8.1匹配與集成技術(shù)（2）

傳動(dòng)系統(tǒng)匹配基本原則在電機(jī)輸出特性一定時(shí)，電動(dòng)汽車傳動(dòng)比的選擇應(yīng)該滿足汽車最高期望車速、最大爬坡度以及對(duì)加速時(shí)速的要求。①傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的上限：②傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的下限：8.1匹配與集成技術(shù)（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)匹配基本原則電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的參數(shù)匹配主要包括電池的類型、電池組的數(shù)目、電池組容量、電池組電壓等參數(shù)的選擇。①動(dòng)力電池匹配原則較高的比能量和比功率。動(dòng)力電池的電壓等級(jí)要與電機(jī)電壓等級(jí)相一致且滿足電機(jī)電壓變化。動(dòng)力電池一般有能量型與功率型兩種。8.1匹配與集成技術(shù)②動(dòng)力電池組參數(shù)匹配動(dòng)力電池組類型選擇：鉛酸電池燃料電池鎳氫電池鋰離子電池電池組數(shù)目的確定：最大功率續(xù)駛里程8.1匹配與集成技術(shù)8.1.2動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)8.1.2.1.本田IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)：動(dòng)力以發(fā)動(dòng)機(jī)為主，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，布置緊湊，質(zhì)量較小。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)IMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)物局部剖開圖（1）

IMA系統(tǒng)的基本構(gòu)成8.1匹配與集成技術(shù)①發(fā)動(dòng)機(jī)IMA系統(tǒng)主要構(gòu)成油耗降低技術(shù)可變氣門正時(shí)和升程控制（i?VTEC）可變氣缸管理技術(shù)（VCM）。雙火花塞順序點(diǎn)火技術(shù)（i?DSI）（1）

IMA系統(tǒng)的基本構(gòu)成8.1匹配與集成技術(shù)②電機(jī)IMA電機(jī)為三相超薄永磁同步電機(jī)，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT之間，能夠提供15kW的功率和139N·m的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)可作為電動(dòng)機(jī)給發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助動(dòng)力或給車輛在低速狀態(tài)下提供驅(qū)動(dòng)力，也可以作為發(fā)電機(jī)在減速和制動(dòng)時(shí)回收動(dòng)能給電池充電。IMA電機(jī)通過使用偏線圈纏繞，提高了線圈纏繞密度，使電機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別增加了50%和14%，轉(zhuǎn)換效率由原來的94.6%提高到96%（1）IMA系統(tǒng)的基本構(gòu)成8.1匹配與集成技術(shù)③無級(jí)變速器通過無級(jí)變速器，不但能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的變速過程，而且同傳統(tǒng)的固定檔位的自動(dòng)變速器相比，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)和IMA電機(jī)工作在最優(yōu)區(qū)域，從而提高系統(tǒng)效率；新設(shè)計(jì)的起動(dòng)離合器可以充分發(fā)揮IMA系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，它在低速時(shí)接合能夠提高起步加速性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。④智能動(dòng)力單元IMA系統(tǒng)的動(dòng)力流向是通過IPU來控制的，IPU由動(dòng)力控制器（PCU）和電池系統(tǒng)集成。其中PCU包括電池監(jiān)控模塊（BCM）、電機(jī)控制模塊（MCM）和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（MDM）。（2）IMA系統(tǒng)的工作過程8.1匹配與集成技術(shù)起步加速工況總成工作狀態(tài)急加速工況總成工作狀態(tài)（2）

IMA系統(tǒng)的工作過程8.1匹配與集成技術(shù)低速巡航工況總成工作狀態(tài)輕加速或高速巡航工況總成工作狀態(tài)（2）IMA系統(tǒng)的工作過程8.1匹配與集成技術(shù)減速或制動(dòng)工況總成工作狀態(tài)停車制動(dòng)工況總成工作狀態(tài)8.1匹配與集成技術(shù)8.1.2動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)8.1.2.2.通用雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)通用汽車公司設(shè)計(jì)的雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)主要由三個(gè)行星排、兩個(gè)電機(jī)和四個(gè)離合器（其中C1和C3是特殊的離合器，即制動(dòng)器）構(gòu)成.系統(tǒng)集成了兩個(gè)動(dòng)力分配模式和四個(gè)固定速比傳動(dòng)，依據(jù)車速變化，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛以純電動(dòng)、低速混合動(dòng)力模式驅(qū)動(dòng)、一檔驅(qū)動(dòng)、二檔驅(qū)動(dòng)，高速混合動(dòng)力模式驅(qū)動(dòng)、三檔驅(qū)動(dòng)、四檔驅(qū)動(dòng)等方式交互切換行駛，減少了無級(jí)變速時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的比例，提高了汽車加速、爬坡時(shí)的驅(qū)動(dòng)力和汽車行駛過程中的能量傳遞效率。8.1匹配與集成技術(shù)8.1.2動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)8.1.2.2.通用雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖8.1匹配與集成技術(shù)（1）雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)模型分析雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)由三個(gè)行星排PG1、PG2、PG3，兩個(gè)電機(jī)MG1、MG2，以及四個(gè)離合器C1、C2、C3、C4組成，其中行星排PG1的齒圈與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，由PG3的行星架輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛。雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)模型8.1匹配與集成技術(shù)雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)工況的離合器工作狀況8.1匹配與集成技術(shù)①輸入分配模式（C1接合）離合器C1接合，C2、C3、C4分離，行星排PG3起減速作用，系統(tǒng)形成第一種動(dòng)力分配方式，即輸入分配模式（Input?splitmode）。如圖8?14所示，由于PG1的行星架與PG2的行星架相連，PG1的太陽輪與PG2的齒圈相連（連接電機(jī)MG1），使得PG1和PG2組成的系統(tǒng)有兩個(gè)自由度。雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)輸入分配模型8.1匹配與集成技術(shù)②輸入分配模式（C1接合）8.1匹配與集成技術(shù)③一檔傳動(dòng)模式（C1、C4接合）一檔的動(dòng)力傳動(dòng)模型輸入分配模式轉(zhuǎn)為一檔模式的速度關(guān)系8.1匹配與集成技術(shù)④二檔傳動(dòng)模式（C1、C2接合）在輸入分配模式下，隨著車速的進(jìn)一步提升，PG3的行星架轉(zhuǎn)速逐漸升高。當(dāng)PG1、PG2、PG3的三個(gè)行星架接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)（注意此時(shí)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)速達(dá)到最小，出現(xiàn)負(fù)值，即以反向電動(dòng)方式工作），離合器C2接合，便形成二檔傳動(dòng)模式，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力又完全以機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輪。雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)二檔傳動(dòng)模型8.1匹配與集成技術(shù)⑤二檔傳動(dòng)模式（C1、C2接合）在二檔傳動(dòng)模式下，隨著車輛提速，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)又需要調(diào)整。調(diào)整方式是只需將二檔傳動(dòng)模式下的離合器C1分離，維持C2接合。此時(shí)系統(tǒng)將進(jìn)入第二種混合動(dòng)力模式，即復(fù)合分配模式。雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)合分配模型8.1匹配與集成技術(shù)⑥三檔傳動(dòng)模式（C2、C4接合）車輛以復(fù)合分配模式運(yùn)行時(shí)，隨著車速繼續(xù)上升，PG2齒圈轉(zhuǎn)速增大，其太陽輪轉(zhuǎn)速減小。當(dāng)二者轉(zhuǎn)速接近時(shí)，離合器C4接合，形成三檔傳動(dòng)模式，即直接檔，其傳動(dòng)效率最高。復(fù)合分配模式轉(zhuǎn)為三檔模式的速度關(guān)系8.1匹配與集成技術(shù)⑦四檔傳動(dòng)模式（C2、C3接合）汽車以復(fù)合分配模式超速運(yùn)行的情況下，如果驅(qū)動(dòng)力仍大于行駛阻力，那么車輛將繼續(xù)提速。當(dāng)PG2太陽輪轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，離合器C3接合，形成四檔固定速比傳動(dòng)模式，達(dá)到最高車速。四檔固定速比傳動(dòng)為超速檔復(fù)合分配模式轉(zhuǎn)為四檔模式的速度關(guān)系8.1匹配與集成技術(shù)（2）雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作過程①車輛起步、低速行駛或倒車工況由電機(jī)MG2純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)（倒車時(shí)MG2反轉(zhuǎn)）②加速工況急加速時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)八缸工作驅(qū)動(dòng)；緩加速時(shí)，純電動(dòng)運(yùn)行或發(fā)動(dòng)機(jī)四缸工作。③巡航工況發(fā)動(dòng)機(jī)四缸工作，以效率最大化為目標(biāo)，依據(jù)車速?zèng)Q定使用兩種混合動(dòng)力模式還是四個(gè)固定檔位模式行駛。④減速工況車速較高時(shí)，受電機(jī)轉(zhuǎn)速限制，發(fā)動(dòng)機(jī)保持四缸運(yùn)轉(zhuǎn)，由電機(jī)MG1在復(fù)合分配模式下回饋車輛動(dòng)能；車速較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，由電機(jī)MG2在輸入分配模式下回饋車輛動(dòng)能。8.1匹配與集成技術(shù)（2）雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作過程通用雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)工況分布圖8.1匹配與集成技術(shù)（3）雙模混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)①同步換檔②減小電機(jī)峰值功率雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)中，輸入分配模式（EVT1）和一檔、輸入分配模式和二檔、輸入分配模式和復(fù)合分配模式（EVT2）、復(fù)合分配模式和三檔、復(fù)合分配模式和四檔都可以實(shí)現(xiàn)同步換檔，換檔時(shí)離合器的相對(duì)速度保持為零，能夠減小沖擊，并消除了摩擦損耗。設(shè)置了輸入分配和復(fù)合分配兩種混合動(dòng)力模式，車速較低時(shí)，使用輸入分配模式以及較大的速比驅(qū)動(dòng)車輛，減小對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩需求；車速較高時(shí)，使用復(fù)合分配和較小的速比驅(qū)動(dòng)車輛，減小對(duì)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速需求。8.1匹配與集成技術(shù)（3）雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)③防止電機(jī)過熱工作④能量回饋更充分雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)增加了四個(gè)固定速比的動(dòng)力傳動(dòng)模式，一旦在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下出現(xiàn)電機(jī)過熱的現(xiàn)象，控制系統(tǒng)即退出混合動(dòng)力模式，進(jìn)入固定檔位模式，使得混合動(dòng)力車輛具有常規(guī)汽車一樣的牽引能力。⑤雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)的缺點(diǎn)雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)主要有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)和制造難度較大；二是控制方面難度較大，尤其是適于雙動(dòng)力源和汽車復(fù)雜工況的換檔規(guī)律，不易掌握。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)（1）設(shè)置助力轉(zhuǎn)向的必要性助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求良好的操縱性較高的轉(zhuǎn)向靈敏度轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定安全可靠性具有良好的穩(wěn)定操控性8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)（2）助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類助力轉(zhuǎn)向系按傳力介質(zhì)的不同，可分為液壓助力轉(zhuǎn)向、氣壓助力轉(zhuǎn)向和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向三大類。（3）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn)減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性減少燃料消耗質(zhì)量更小、結(jié)構(gòu)更緊湊能縮短生產(chǎn)和開發(fā)周期。大大降低維修成本，減小對(duì)環(huán)境的污染。與液壓助力系統(tǒng)相比具有更好的低溫工作性能。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)的基本組成8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成（1）轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器測量駕駛?cè)俗饔迷谵D(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩大小和方向，以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和方向。方案一：在轉(zhuǎn)向軸位置上加一個(gè)轉(zhuǎn)向拉桿，通過測量轉(zhuǎn)向拉桿的變形程度來測量轉(zhuǎn)矩。方案二：是采用非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)矩傳感器車速傳感器車速傳感器是為了給EPS系統(tǒng)提供車速的信息，作為EPS系統(tǒng)決定產(chǎn)生助力大小的依據(jù)。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成（2）電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是EPS系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對(duì)EPS系統(tǒng)的性能具有很大的影響。EPS系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求是低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小、質(zhì)量小，而且可靠性高、易于控制。沿轉(zhuǎn)子的表面開一些斜槽或螺旋槽、定子磁鐵設(shè)計(jì)成不等厚的形狀等。永磁同步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)EPS系統(tǒng)的理想電動(dòng)機(jī)高功率、高功率因數(shù)和高轉(zhuǎn)矩慣性比無機(jī)械換向器和電刷，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，運(yùn)行可靠比功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般電動(dòng)機(jī)8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成（3）減速器（4）三種助力方式轉(zhuǎn)向柱助力式齒輪助力式齒條助力式8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.3EPS系統(tǒng)的工作原理①當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器產(chǎn)生與輸入轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的

電壓信號(hào)。②該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入ECU，由ECU中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)

算處理后，確定其助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的

驅(qū)動(dòng)電流和方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力。③電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過電磁離合器輸出，再經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增矩

后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的

轉(zhuǎn)向作用力。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.4電子控制器及其控制策略電子控制器（ECU）的基本組成框圖8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.1.4電子控制器及其控制策略隨著汽車車速和轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩的變化，助力電動(dòng)機(jī)通過改變驅(qū)動(dòng)電流也做相應(yīng)的變化。然而在實(shí)際控制中，電動(dòng)機(jī)電流是按階梯規(guī)律下降的。在起動(dòng)和低速時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流的變化比較大，因?yàn)樵谲囁贅O低時(shí)，轉(zhuǎn)向盤上所需的轉(zhuǎn)矩要大得多，當(dāng)車速超過一定值時(shí)，轉(zhuǎn)向盤上的操縱力會(huì)很小，為了保持一定的操作性，這時(shí)助力電動(dòng)機(jī)和電磁離合器停止工作。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.2.1熱電偶空調(diào)系統(tǒng)圖中N型和P型半導(dǎo)體通過金屬導(dǎo)流片連接。當(dāng)電流由N通過P時(shí)，電場使N中的電子和P中的空穴反向流動(dòng)，在導(dǎo)流片1、2上吸熱，在導(dǎo)流片3上放熱，產(chǎn)生溫差。熱電（偶）制冷、制熱工作原理熱電堆制冷量與電流和溫差的關(guān)系曲線8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.2.2余熱制冷空調(diào)系統(tǒng)燃料電池汽車吸收式制冷空調(diào)流程圖8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.2.3電動(dòng)壓縮機(jī)系統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)可以采用全封閉的渦旋壓縮機(jī)系統(tǒng)及制冷回收技術(shù)，整體的高度密封性可以減小正常運(yùn)行以及修理維修時(shí)制冷劑的泄漏損失，從而減少了對(duì)環(huán)境的污染。電動(dòng)空調(diào)的壓縮機(jī)靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此可以通過精確的控制以及在常見熱負(fù)荷工況下的高效率運(yùn)行來降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，從而提高整車的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于一體式電動(dòng)壓縮機(jī)，取消了發(fā)動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)之間的傳動(dòng)帶，沒有了張緊件的質(zhì)量，相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減小了整車質(zhì)量。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別在于：電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)可以采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)、動(dòng)力艙結(jié)構(gòu)布置以及車廂舒適性等各項(xiàng)指標(biāo)上均處于優(yōu)勢。主要優(yōu)點(diǎn)如下：①②③④采用電驅(qū)動(dòng)，噪聲較低，可靠性高，故障率低，使用壽命長。8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.2.3電動(dòng)壓縮機(jī)系統(tǒng)工作原理：電動(dòng)變頻空調(diào)的工作原理8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.3.1電液復(fù)合制動(dòng)技術(shù)介紹電機(jī)制動(dòng)能量回饋的基本情況不同減速工況下的制動(dòng)能量回收混合動(dòng)力汽車將動(dòng)力電池、電機(jī)為核心的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)引入到傳統(tǒng)汽車中，電機(jī)在車輛制動(dòng)時(shí)可以作為發(fā)電機(jī)使用，將車輛的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑厥諆?chǔ)存在動(dòng)力電池內(nèi)，即具有電回饋制動(dòng)功能。汽車制動(dòng)能量的回饋受到車輛速度、電機(jī)特性、動(dòng)力電池SOC等影響，電回饋制動(dòng)力的大小受到電機(jī)外特性、動(dòng)力電池最大充電電流和SOC的限制。燃油汽車在起停頻繁的市區(qū)運(yùn)行，車輛的大部分動(dòng)能都會(huì)消耗在制動(dòng)過程中，因此回收汽車制動(dòng)能量意義重大?；旌蟿?dòng)力汽車的制動(dòng)特點(diǎn)8.2整車輔助系統(tǒng)技術(shù)8.2.3.2復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)閥控的液壓制動(dòng)力控制系統(tǒng)缸控的液壓制動(dòng)力控制系統(tǒng)8.3整車安全技術(shù)8.3.1結(jié)構(gòu)安全技術(shù)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置優(yōu)化類型選擇約束條件定義優(yōu)化變量選擇靈敏度分析8.3整車安全技術(shù)8.3.2.1高壓系統(tǒng)布置要求布置要求：①②③④⑤供電的所有動(dòng)力電池做到分組串聯(lián)，且每組電壓小于96V，并配熔斷器，可在發(fā)生意外短路時(shí)斷開電池組之間的連接。將一個(gè)含有多個(gè)動(dòng)力的電池包、兩個(gè)高壓直流接觸器以及熔斷器各自集成在絕緣封閉殼體內(nèi)。設(shè)計(jì)的高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)也安裝在一個(gè)絕緣封閉殼體內(nèi)，而且布置位置需要盡量靠近電池包以便在發(fā)生高壓故障時(shí)可及時(shí)切斷高壓回路。高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)包含高壓回路預(yù)充電電路，目的是為了防止高壓系統(tǒng)容性負(fù)載產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊，在系統(tǒng)斷電后，保證預(yù)充電繼電器能夠完全斷開。高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)通過控制高壓接觸器通斷，可以確保電動(dòng)汽車高壓回路的安全性，且在系統(tǒng)斷電后，兩個(gè)高壓接觸器能夠完全斷開。8.3整車安全技術(shù)8.3.2.2安全要求及檢測參數(shù)人體的安全電壓低于35V，觸電電流和持續(xù)時(shí)間乘積的最大值小于30mA·s。絕緣電阻除以電池的額定電壓至少應(yīng)該大于100Ω/V，最好是能夠確保大于500Ω/V。對(duì)于高于60V的高壓系統(tǒng)的上電過程至少需要100ms，在上電過程中應(yīng)該采用預(yù)充電過程來避免高壓沖擊。汽車的任何導(dǎo)電部分應(yīng)該和可觸及的部分對(duì)地電壓的峰值應(yīng)當(dāng)小于42.4V（交流）或60V（直流）8.3整車安全技術(shù)8.3.2.3高壓安全防護(hù)措施一旦有正母線或負(fù)母線與車身相連，保護(hù)器就報(bào)警，這就避免了電機(jī)殼體翻電成為高壓正極，站在車上的人觸摸負(fù)極造成電擊傷。這樣的設(shè)計(jì)也可避免空調(diào)系統(tǒng)高壓、DC/DC變壓系統(tǒng)高壓的泄漏。。剩余電流斷路器絕緣電阻是表征電動(dòng)汽車電氣安全好壞的重要參數(shù)，相關(guān)電動(dòng)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)均做了明確規(guī)定，目的是為了消除高壓電對(duì)車輛和駕乘人員人身的潛在威脅，保證電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)的安全。。高壓互鎖為防止電擊傷，在逆變器盒蓋上設(shè)計(jì)有高壓互鎖開關(guān)，只要逆變器盒體打開，開關(guān)動(dòng)作，控制器收到信號(hào)，斷開系統(tǒng)的主繼電器，可以避免意外電擊出現(xiàn)。。絕緣電阻檢測8.3整車安全技術(shù)8.3.2.4高壓絕緣監(jiān)測（1）氣絕緣監(jiān)測的一般方法①輔助電源法②電流傳感法（2）電動(dòng)汽車電氣絕緣性能的描述絕緣體是相對(duì)導(dǎo)體而言的，在直流電源系統(tǒng)中，定量描述一種介質(zhì)絕緣性能和導(dǎo)電性能的物理量是電阻。導(dǎo)體的電阻小，絕緣體的電阻大，絕緣體電阻的大小表征了介質(zhì)的絕緣性能。電阻越大，絕緣性能越好，大電阻被稱為絕緣電阻。8.3整車安全技術(shù)8.3.2.4高壓絕緣監(jiān)測（3）絕緣電阻檢測原理橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)8.3整車安全技術(shù)8.3.3功能安全技術(shù)整車功能安全技術(shù)開發(fā)流程8.4電磁兼容技術(shù)8.4.1.1電磁兼容的含義電磁兼容（ElectroMagneticCompatibility，EMC）是指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的相關(guān)設(shè)備都能正常工作又互不干擾，達(dá)到兼容狀態(tài)。該表述包含兩方面的含義：①設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。②它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。8.4電磁兼容技術(shù)8.4.1.2現(xiàn)代汽車電磁兼容問題國際主要汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)8.4電磁兼容技術(shù)8.4.1.3電動(dòng)汽車干擾源自然干擾源自然干擾源是指由自然現(xiàn)象引起的電磁干擾，有大氣噪聲、太陽噪聲、宇宙噪聲以及靜電放電等。人為干擾源人為干擾源是指由汽車外部人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾，其他車輛的輻射干擾，車外的雷達(dá)、無線電臺(tái)發(fā)射機(jī)、移動(dòng)通信設(shè)備等發(fā)射的電磁波干擾，以及高壓輸電線的電暈放電等。車載干擾源車載干擾主要是指車上各種電子電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾。車載干擾源主要有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池、功率變換器、繼電器、電動(dòng)輔助系統(tǒng)、開關(guān)、通信設(shè)備以及微處理器等電子設(shè)備。8.4電磁兼容技術(shù)8.4.2電磁兼容性設(shè)計(jì)方法第一層源器件的選型和印制板設(shè)計(jì)第二層接地設(shè)計(jì)第三層屏蔽設(shè)計(jì)8.4電磁兼容技術(shù)8.4.3抑制電磁干擾的技術(shù)措施（1）接地就是在兩點(diǎn)之間建立導(dǎo)電通路。（2）濾波則主要是為了解決通過傳導(dǎo)途徑造成的干擾。（3）屏蔽是在兩個(gè)區(qū)域之間建立電磁屏障。8.5輕量化技術(shù)8.5.1輕量化結(jié)構(gòu)輕量化結(jié)構(gòu)又稱結(jié)構(gòu)輕量化，可以通過三個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn)，即拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)階段引入的結(jié)構(gòu)優(yōu)化形式。形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化都是在結(jié)構(gòu)布局已經(jīng)決定的情況下進(jìn)行。拓?fù)鋬?yōu)化：拓?fù)鋬?yōu)化方法是在一個(gè)給定的空間區(qū)域內(nèi)，依據(jù)已知的外部載荷及支承等約束條件，尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳結(jié)構(gòu)材料分配方案，從而使結(jié)構(gòu)的剛度達(dá)到最大或使輸出位移、應(yīng)力等達(dá)到規(guī)定要求的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。a）設(shè)計(jì)空間b）最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)原理8.5輕量化技術(shù)8.5.1輕量化結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化是指在結(jié)構(gòu)的類型、材料、布局已定的前提下對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化，例如對(duì)布局已定的桁架的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)連續(xù)體的邊界形狀進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)內(nèi)部開孔的尺寸、形狀進(jìn)行優(yōu)化等.液壓成形技術(shù)傳統(tǒng)的車身骨架結(jié)構(gòu)，如底架縱梁，大多是由復(fù)合沖壓件組成的封閉截面梁，曾經(jīng)有人研究用鋁管或鋼管來制造，因?yàn)楣懿木哂型耆忾]的截面，可以提高扭轉(zhuǎn)剛度。超高強(qiáng)度鋼熱成形技術(shù)熱成形技術(shù)是解決超高強(qiáng)度鋼成形問題的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一。它是將板材加熱到奧氏體后，然后在模具中進(jìn)行熱成形，經(jīng)通水冷卻，在保持零件良好形狀的前提條件下得到高強(qiáng)度的馬氏體組織。高強(qiáng)度鋼輥壓成形技術(shù)三維輥壓成形是以輕量化和一體化為特征的一種三維空心變截面輕體構(gòu)件的新型輥壓成形技術(shù)。8.5輕量化技術(shù)8.5.2.1成形制造技術(shù)8.5輕量化技術(shù)8.5.2.2連接技術(shù)（1）激光焊接特點(diǎn)：減少零件數(shù)量、減輕結(jié)構(gòu)件的重量可以改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)的

安全性能和耐久性（2）機(jī)械連接技術(shù)（3）粘接技術(shù)（4）復(fù)合連接技術(shù)機(jī)械連接技術(shù)包括壓焊、鉗鉚、自沖鉚接、盲鉚和折疊等。粘粘技術(shù)是指利用適宜的膠粘劑作為工藝材料，采用適當(dāng)?shù)慕宇^形式和合理的粘接工藝而達(dá)到連接目的。復(fù)合連接是將兩種連接方法組合在一起使用的連接技術(shù)。8.5輕量化技術(shù)8.5.3.1高強(qiáng)度鋼汽車用鋼按照其剛度可分為軟鋼、高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼是在普通碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成的。這種鋼的生產(chǎn)成本與普通碳素鋼相近，但由于合金元素的強(qiáng)化作用卻使其抗拉強(qiáng)度比普通鋼高得多。高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼材料汽車8.5輕量化技術(shù)8.5.3.2鋁合金幾種用于車身的鋁合金的性能8.5輕量化技術(shù)8.5.3.3鎂合金鎂是比鋁更輕的金屬材料，密度只有鋁的2/3，鐵的2/9。但耐腐蝕性差，研究和發(fā)展還很不充分，應(yīng)用也很有限,汽車用材所占的比例不到1%.在輕量化的驅(qū)動(dòng)下，鎂合金的應(yīng)用受到世界各大汽車生產(chǎn)企業(yè)的重視。以美國為例，在一些車型上鎂合金用量為5.8～26.3kg/輛。歐洲的鎂合金用量僅次于北美，部分車型上的鎂合金用量可達(dá)9.3～20.3kg/輛。鎂合金輪轂8.5輕量化技術(shù)8.5.3.4鈦合金鈦合金的主要優(yōu)點(diǎn)是密度低、高強(qiáng)度?密度比以及優(yōu)異的耐蝕性。鈦合金具有較高的強(qiáng)度/密度比值、較高的疲勞強(qiáng)度以及在高溫下強(qiáng)度的保持能力，鈦合金的抗氧化溫度達(dá)到700℃。鈦合金汽車鈦合金機(jī)械8.5輕量化技術(shù)8.5.3.5碳纖維碳纖維分類碳纖維的特性碳纖維在汽車上的應(yīng)用碳纖維按力學(xué)性能可分為通用型碳纖維和高性能型碳纖維。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型和高模型碳纖維。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,拉伸破壞方式屬于脆性破壞，即在拉斷前沒有明顯的脆性變形。具有強(qiáng)度高、質(zhì)量小、耐腐蝕等優(yōu)勢，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，是制造汽車車身和底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。8.5輕量化技術(shù)8.5.3.6復(fù)合材料復(fù)合材料是指將兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)不同的物質(zhì)結(jié)合起來而得到的一種多相固體材料，復(fù)合材料通常由基體和增強(qiáng)體復(fù)合而成。復(fù)合材料按性能分類，可分為功能型復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)復(fù)合材料兩種；按基體分類，可分為高分子基（PMC）、金屬基（MMC）和陶瓷基（CMC）復(fù)合材料；按增強(qiáng)相的種類、形狀分類，可分為顆粒狀、層狀和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。特點(diǎn)：質(zhì)量小、耐腐蝕、具有高韌性和抗沖擊能力、保溫隔熱性好、成形性好車身部件大型化著色性好材料利用率高。8.5輕量化技術(shù)8.5.4輕量化技術(shù)應(yīng)用實(shí)例奧迪A8的ASF鋁質(zhì)車身框架DIG?TR發(fā)動(dòng)機(jī)外形汽車輕量化設(shè)計(jì)可通過車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤輕量化設(shè)計(jì)等來實(shí)現(xiàn)，其目的均是在保證性能的前提下通過優(yōu)化設(shè)計(jì)減輕車重，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功效。8.6試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)8.6.1.1動(dòng)力電池的試驗(yàn)評(píng)價(jià)單體電池構(gòu)成電池