05純電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)

純電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)知識目標(biāo)1.了解純電動(dòng)汽車再生回收技術(shù)、空調(diào)系統(tǒng)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和工作原理。2.理解純電動(dòng)汽車的電源轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)和工作原理及純電動(dòng)汽車安全性。能力目標(biāo)1.能在現(xiàn)場掌握純電動(dòng)汽車再生回收技術(shù)、空調(diào)系統(tǒng)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和工作原理、純電動(dòng)汽車安全性。2.能在現(xiàn)場理解純電動(dòng)汽車的電源轉(zhuǎn)換裝置和工作原理。內(nèi)容：一.純電動(dòng)汽車再生回收技術(shù)二.空調(diào)系統(tǒng)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向三.純電動(dòng)汽車的電源轉(zhuǎn)換裝置四.純電動(dòng)汽車的安全性

一、純電動(dòng)汽車再生回收技術(shù)

1.再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理電動(dòng)汽車再生制動(dòng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示，包括機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和電制動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)由電泵、液壓調(diào)壓器、閥及制動(dòng)踏板構(gòu)成組成;電制動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、齒輪、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、再生制動(dòng)控制系統(tǒng)及蓄電池組成。在再生制動(dòng)過程中，電機(jī)由變頻器一側(cè)的勵(lì)磁電流來建立內(nèi)部磁場，即電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流里的勵(lì)磁分量不發(fā)生改變，因此，制動(dòng)功能只能通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)子電流里的轉(zhuǎn)矩分量來實(shí)現(xiàn)。由電機(jī)原理可知，定子電流的轉(zhuǎn)矩分量隨著轉(zhuǎn)子電流而改變，特征是電機(jī)定子電流與轉(zhuǎn)矩反向，能量從系統(tǒng)交流側(cè)回饋至直流側(cè)，其機(jī)械特性曲線由坐標(biāo)軸的第一象限的電動(dòng)狀態(tài)到達(dá)第二象限的能量回饋狀態(tài)。

電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)過程中，其感應(yīng)電機(jī)的特性曲線如圖3-2所示。在車輛正常行駛過程中，電機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，電機(jī)的機(jī)械特性曲線處于坐標(biāo)軸第一象限，即曲線?1的A點(diǎn)，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n，負(fù)載力矩為TL。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，控制變頻器的輸出電壓與頻率下降，此時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行特性曲線由?1曲線變?yōu)?2曲線，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速不能發(fā)生突變，電機(jī)的工作點(diǎn)由第一象限的A點(diǎn)變到第二象限的B點(diǎn)。由分析可以得到此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于其同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)處于再生制動(dòng)模式。如果不繼續(xù)減速，電機(jī)將仍按?2曲線運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速將沿曲線?2由n(B點(diǎn))減為n20(C點(diǎn))，最終電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行于D點(diǎn)。如果繼續(xù)減速，則電機(jī)會(huì)繼續(xù)保持發(fā)電機(jī)模式，特性曲線保持于第二象限內(nèi)，由B點(diǎn)運(yùn)行到E點(diǎn)。在頻率由給定的值減小為零時(shí)，電機(jī)會(huì)沿?3曲線，從E點(diǎn)運(yùn)行到O點(diǎn)停車。再生制動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)的定子端通過變頻器和蓄電池相連，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生了制動(dòng)力矩，定子端同時(shí)感生電壓，感生電壓超前于變頻器的目標(biāo)輸出電壓，變頻器工作在整流狀態(tài)，電池處于充電狀態(tài)。同時(shí)，轉(zhuǎn)差率絕對值減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的減小讓電機(jī)轉(zhuǎn)子在切割其同步磁場時(shí)的速度也減小。而充電電流同樣會(huì)出現(xiàn)降低的趨勢，根據(jù)公式n0=60f1/p可得同步磁場轉(zhuǎn)速也降低，此時(shí)，轉(zhuǎn)差率下降，充電電流下降。2.再生制動(dòng)力矩分配

電動(dòng)汽車制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需優(yōu)先保證制動(dòng)的有效性和響應(yīng)的準(zhǔn)確性，一方面是汽車行駛的安全性要求，另一方面是駕駛員的操控體驗(yàn)。由前面的分析可知，電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和電制動(dòng)系統(tǒng)組成，因而存在兩種制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩分配問題。如圖3-3所示，當(dāng)車速較低時(shí)再生制動(dòng)力所占比例隨車速的增加而迅速增加，其原因在于前輪所分配的制動(dòng)力矩在不斷增加，相應(yīng)的汽車前、后輪機(jī)械制動(dòng)力在不斷的減小。當(dāng)車速增加到一定程度時(shí)，后輪機(jī)械制動(dòng)力保持不變，前輪的總制動(dòng)力也保持不變，但此時(shí)前輪并沒有抱死，可以進(jìn)一步增加再生制動(dòng)力降低前輪的機(jī)械制動(dòng)力。隨著車速的繼續(xù)增加，前輪在制動(dòng)時(shí)抱死，此時(shí)再生制動(dòng)力達(dá)到最大值，并保持不變。圖3-3再生制動(dòng)力分配性曲線3.再生制動(dòng)過程中電池儲(chǔ)能的需求分析

電池充電電流的大小通常采用充電倍率來表示，充電倍率用來表示電池的充電方式。再生制動(dòng)時(shí)，一方面考慮的是電池充電時(shí)的電流大小，充電電流不合適會(huì)降低電池性能，充電電流過大會(huì)使電池產(chǎn)生析氣、發(fā)熱現(xiàn)象，使電池內(nèi)活性物質(zhì)發(fā)生脫落，會(huì)降低電池的容量，從而使電池壽命減少。另一方面希望在再生制動(dòng)過程中盡量高效吸收電機(jī)回饋的電能，即電池充電電流盡可能大。而以上兩者是一對矛盾，因此，再生制動(dòng)時(shí)充電電流的大小選擇問題成為急需解決的問題。4.EV再生制動(dòng)控制策略

電動(dòng)汽車采用電制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動(dòng)能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動(dòng)汽車的行駛距離是至關(guān)重要的。國外有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)能量，可使電動(dòng)汽車的行駛距離延長10%～30%。在EV性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中，提高能量的儲(chǔ)備與利用率是迫切需要解決的兩個(gè)問題。盡管蓄電池技術(shù)有了長足進(jìn)步，但由于受安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素的制約，近期不會(huì)有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。制動(dòng)能量回收問題對于提高EV的能量利用率具有重要意義。電動(dòng)汽車采用電制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動(dòng)能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動(dòng)汽車的行駛距離是至關(guān)重要的。

①在操縱方法和操縱裝置上繼承或沿用內(nèi)燃機(jī)汽車主要的操縱裝置和操縱方法，適應(yīng)駕駛員的操縱習(xí)慣，使操作簡單化和規(guī)范化。②在EV控制系統(tǒng)中，采用全自動(dòng)或半自動(dòng)的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，達(dá)到安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保和靈活的目的。③提高電池的比能量和比功率，實(shí)現(xiàn)電池的高能化。④采用高效率的電流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和高效率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提高電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率。⑤采用流線型車身，降低EV的迎風(fēng)面積和空氣阻力系數(shù)，采用輕金屬材料、高強(qiáng)度復(fù)合材料和新型EV專用的車身和底盤結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車身和底盤的輕量化，減輕EV的整備質(zhì)量，采用低滾動(dòng)阻力的輪胎，降低EV的行駛阻力。⑥回收再制動(dòng)能量，延長EV的行駛里程，提高EV的節(jié)能，降低空調(diào)系統(tǒng)的消耗。

（1）制動(dòng)模式電動(dòng)汽車制動(dòng)可分為以下三種模式，對不同情況應(yīng)采用不同的控制策略。①急剎車。急剎車對應(yīng)于制動(dòng)加速度大于２ｍ/S２的過程。出于安全性方面的考慮，急剎車應(yīng)以機(jī)械為主，電剎車同時(shí)作用。在急剎車時(shí)，可根據(jù)初始速度的不同，由車上ABS控制提供相應(yīng)的機(jī)械制動(dòng)力。②中輕度剎車。中輕度剎車對應(yīng)于汽車在正常工況下的制動(dòng)過程，可分為減速過程與停止過程。電剎車負(fù)責(zé)減速過程，停止過程由機(jī)械剎車完成。兩種剎車的切換點(diǎn)由電機(jī)發(fā)電特性確定。③汽車長下坡時(shí)的剎車。汽車長下坡一般發(fā)生在盤山公路下緩坡時(shí)。在制動(dòng)力要求不大時(shí)，可完全由電剎車提供。其充電特點(diǎn)表現(xiàn)為回饋電流較小但充電時(shí)間較長。限制因素主要為電池的最大可充電時(shí)間。

（2）制動(dòng)能量回收系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求①滿足剎車的安全要求，符合駕駛員的剎車習(xí)慣。電動(dòng)汽車剎車過程中，對安全的要求是第一位的。需要找到電剎車和機(jī)械剎車的最佳覆蓋區(qū)間，在確保安全的前提下，盡可能多地回收能量。具有能量回收系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的剎車過程應(yīng)盡可能地與傳統(tǒng)的剎車過程近似，這將保證在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)有吸引力，可以為大眾所接受。②考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)電工作特性和輸出能力。電動(dòng)汽車中常用的是永磁直流電機(jī)或感應(yīng)異步電機(jī)，應(yīng)針對不同的電機(jī)的發(fā)電效率特性，采取相應(yīng)的控制手段。③確保電池組在充電過程中的安全，防止過充電。電動(dòng)汽車中常用的電池為鎳氫電池、鋰電池和鉛酸電池。充電時(shí)，避免因充電電流過大或充電時(shí)間過長而損害電池。5.再生制動(dòng)基本特性

再生制動(dòng)不可能完全取代傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)方式。和機(jī)械制動(dòng)相比，再生制動(dòng)的制動(dòng)功率要較小，可靠性較差。電機(jī)工作在再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)所能提供的制動(dòng)力矩有限，不能完全滿足車輛的制動(dòng)要求。特別是在緊急制動(dòng)狀態(tài)下，僅僅依靠再生制動(dòng)會(huì)給車輛行駛帶來危險(xiǎn)。因此要采用機(jī)械制動(dòng)和再生制動(dòng)相結(jié)合的制動(dòng)方式，這樣既能滿足安全制動(dòng)的要求，又可以充分回收制動(dòng)能量。對制動(dòng)能量進(jìn)行回收會(huì)給車輛行駛帶來一定的影響。作用在驅(qū)動(dòng)輪（前輪）的再生制動(dòng)力會(huì)改變原有的前后軸制動(dòng)比例關(guān)系。在制定再生制動(dòng)控制策略時(shí)，為了保證車輛穩(wěn)定性，要對機(jī)械制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行合理分配，以克服再生制動(dòng)給車輛行駛帶來的影響。由于車輛行駛工況的復(fù)雜性，純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收控制受到多種條件的制約。

在制定純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回饋控制策略時(shí)需要滿足的約束條件主要如下：（1）車輛行駛安全性和舒適性要求。制定制動(dòng)能量回饋控制策略時(shí)必須保證車輛制動(dòng)過程的安全，制動(dòng)力分配要符合制動(dòng)力分配安全要求，確保車輛安全制動(dòng)。另外，電機(jī)的電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換必然會(huì)給車輛行駛造成沖擊，電機(jī)制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)的疊加與分離會(huì)造成制動(dòng)過程中速度的較大波動(dòng)，影響人員乘坐的舒適性。因此，要盡量減小再生制動(dòng)過程對車輛的沖擊，滿足車輛的舒適性要求。（2）受車輛行駛速度的約束。要根據(jù)不同車速對制動(dòng)能量回饋控制策略進(jìn)行合理優(yōu)化。當(dāng)車輛在低速行駛狀態(tài)時(shí)，再生制動(dòng)力矩較小，能夠回收的制動(dòng)能量較少；當(dāng)車輛以較高速勻速行駛時(shí)，電機(jī)輸出功率是恒定的，因此車速越快、電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，再生制動(dòng)力矩越小。（3）制動(dòng)能量回饋控制策略的制定要滿足電池組的安全性要求。當(dāng)動(dòng)力電池組SOC值較高時(shí)，為了保護(hù)電池，應(yīng)當(dāng)停止制動(dòng)能量的回收。（4）電機(jī)所能提供的再生制動(dòng)力矩大小、發(fā)電功率等因素也會(huì)影響再生制動(dòng)能量的回收。電機(jī)的發(fā)電功率不能超過動(dòng)力電池組充電功率的上限。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，電機(jī)制動(dòng)力矩、發(fā)電效率、電機(jī)效率之間的關(guān)系為6．制動(dòng)能量回饋控制的影響因素

再生制動(dòng)受到電池狀態(tài)、車速、駕駛員制動(dòng)需求等因素的共同影響。因此在制定制動(dòng)能量回饋控制策略時(shí)既要滿足制動(dòng)需求和制動(dòng)安全性指標(biāo)，也要保證電池組的安全。駕駛員的制動(dòng)需求是影響制動(dòng)能量回收的重要因素。在緊急制動(dòng)的情況下，制動(dòng)踏板被快速踩下。為了保證制動(dòng)安全，就必須采用機(jī)械制動(dòng)的方式使車輛以最快的速度停下來。當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度不大時(shí)，可以適當(dāng)增大再生制動(dòng)比例，提高能量回收效率。

其次要考慮鋰電池的安全。當(dāng)鋰電池SOC值很低時(shí)，再生制動(dòng)比例應(yīng)該較??；當(dāng)SOC值較大時(shí)，為了防止過度充電給鋰電池造成損害，應(yīng)當(dāng)減小再生制動(dòng)比例；當(dāng)鋰電池SOC值適中時(shí)，可以適當(dāng)提高再生制動(dòng)比例。車速也會(huì)影響制動(dòng)能量的回收。當(dāng)車速很低時(shí)，為了確保制動(dòng)安全，應(yīng)該減小再生制動(dòng)比例；當(dāng)車速中等時(shí)，可以相應(yīng)提高再生制動(dòng)比例;當(dāng)車速較高時(shí)，可以將再生制動(dòng)比例調(diào)整至最大，充分回收制動(dòng)能量。二、空調(diào)系統(tǒng)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向

1.電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)電動(dòng)汽車的動(dòng)力源為汽車自帶的蓄電池輸出的電功率，蓄電池的容量是有限的，電動(dòng)汽車的空調(diào)系統(tǒng)功耗約占汽車總輔助系統(tǒng)功耗的60%～75%，對電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響很大。此外，電動(dòng)汽車空調(diào)必須解決制冷、制熱兩大問題，且在制熱模式時(shí)為防止擋風(fēng)玻璃結(jié)霜會(huì)引入一定量的低溫空氣，通風(fēng)熱損失可達(dá)汽車熱負(fù)荷的70%左右，使得冬季空調(diào)系統(tǒng)的能耗對電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程影響更大。所以，擁有一套高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)對電動(dòng)汽車開拓市場具有重要的意義。對于傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)而言，制冷主要采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)制冷，制熱主要來自發(fā)動(dòng)機(jī)余熱。對于電動(dòng)汽車中的純電動(dòng)汽車及燃料電池汽車而言，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，不能利用其方案;對于混合動(dòng)力汽車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方式多樣，空調(diào)壓縮機(jī)也不能采用發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方案。開發(fā)高效的電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)對于突破電動(dòng)汽車發(fā)展的“瓶頸”和節(jié)能環(huán)保都具有重要意義。

（1）電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)。電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)配套開發(fā)了雙工作腔滑片壓縮機(jī)，直流無刷電動(dòng)機(jī)和逆變器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作原理如圖所示，壓縮機(jī)由直流無刷電機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)的制熱/制冷運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換由四通換向閥完成。與傳統(tǒng)的燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的低速性能略差，但它卻具有較好的高速性能。此外，采用Ｒ12為制冷劑，已不能滿足環(huán)保法規(guī)的要求。

（2）對于熱泵空調(diào)系統(tǒng)從融霜模式轉(zhuǎn)為制熱模式時(shí)，風(fēng)道內(nèi)換熱器上的冷凝水會(huì)迅速蒸發(fā)，霧化在擋風(fēng)玻璃上，對行車造成一定的危險(xiǎn)。為解決該問題，日本電裝（DENSO）公司開發(fā)了一套電動(dòng)汽車熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，如圖3-5所示，在風(fēng)道內(nèi)同時(shí)設(shè)置了車內(nèi)冷凝器和車內(nèi)蒸發(fā)器。當(dāng)系統(tǒng)以融霜模式運(yùn)行時(shí)，該空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過車內(nèi)外的3個(gè)換熱器，空氣通過車內(nèi)蒸發(fā)器除濕冷卻，再通過車內(nèi)冷凝器加熱后送入車內(nèi)，解決了結(jié)霜對駕駛安全性的影響。該公司在2003年又開發(fā)了一套CO2熱泵空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)也采用了在風(fēng)道內(nèi)同時(shí)設(shè)置冷凝器和蒸發(fā)器的方案，并加裝了可節(jié)能的內(nèi)部熱交換器，如圖3-6所示。該公司2013年設(shè)計(jì)了一套適用于電動(dòng)汽車的蒸汽壓縮式冷暖雙模式熱泵空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)的制熱/制冷轉(zhuǎn)換也是由四通換向閥完成的，以Ｒ134a作為運(yùn)行工質(zhì)。分別對處在1.6℃、5.5℃、6.6℃環(huán)境溫度下系統(tǒng)的制熱模式進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，車室內(nèi)分別在10min、6min、4min達(dá)到較為舒適的18℃，足以滿足日常需求。此外，外界環(huán)境對熱泵空調(diào)的性能影響較大，隨著車室外環(huán)境溫度的降低，系統(tǒng)壓力降低，壓縮機(jī)排氣溫度降低，單位時(shí)間內(nèi)制熱量減少。

（3）電動(dòng)壓縮式制冷－電加熱采暖空調(diào)系統(tǒng)。由于電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)沒有可利用的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱，其制熱可通過PTC和電熱管加熱實(shí)現(xiàn)。制冷采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蒸氣壓縮式。此方案的缺點(diǎn)在于加熱模式對蓄電池的消耗較大，在寒冷氣候條件下，PTC加熱器的使用可使電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程縮短約30%到65%，極大地影響電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，增加電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本。PTC加熱器包括PTC空氣加熱器和PTC液體加熱器兩種。由于PTC液體加熱器可布置在機(jī)艙內(nèi)，對現(xiàn)有汽車的空調(diào)系統(tǒng)可直接沿用，在電動(dòng)汽車采暖系統(tǒng)上應(yīng)用更廣泛。日本三菱汽車公司（MMC）開發(fā)的“iMIEV”電動(dòng)汽車就采用了電驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷和PTC液體加熱器制熱的方案。該P(yáng)TC液體加熱器具有三維冷卻劑流動(dòng)通道，使得冷卻劑在PTC加熱器中的熱傳導(dǎo)更有效，如圖3-7所示。

該系統(tǒng)下一步所要研究的內(nèi)容主要包含兩部分:通過降低空調(diào)能耗，提高電動(dòng)汽車行駛里程;通過減小PTC加熱器的尺寸和質(zhì)量，改善其功耗，進(jìn)一步提高空調(diào)系統(tǒng)的控制和效率。2.電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的主要組成部件1）渦旋式壓縮機(jī)現(xiàn)代純電動(dòng)汽車現(xiàn)代純電動(dòng)汽車已不再安裝內(nèi)燃機(jī)，或主要不以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，顯然空調(diào)制的壓縮機(jī)已不能以發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，而改由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方式取消了傳統(tǒng)的外驅(qū)動(dòng)式皮帶輪，電動(dòng)機(jī)一般與壓縮機(jī)組裝為一體，形成全封閉的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。

這種結(jié)構(gòu)形式靈活、方便，可裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)室的任何位置，而且電機(jī)與壓縮機(jī)采取同軸驅(qū)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式的皮帶打滑、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同步現(xiàn)象。由于電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，可通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)排量及制冷量的靈活控制。封閉式的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，只有電源線及進(jìn)出氣管與外部聯(lián)系，泵氣裝置運(yùn)行的可靠性較高，故障率較低。電動(dòng)汽車空調(diào)的制冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車基本相同，主要由一體化壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器和儲(chǔ)液干燥器5個(gè)部件組成，另外還增加了電氣系統(tǒng)的空調(diào)驅(qū)動(dòng)器。使用泵氣效率較高的渦旋式壓縮機(jī)是電動(dòng)汽車空調(diào)的一個(gè)共同特點(diǎn)，與其他諸多類型的空調(diào)壓縮機(jī)（如斜盤式、曲柄連桿式、葉片式等）相比，渦旋式壓縮機(jī)具有震動(dòng)小、噪聲低、使用壽命長、質(zhì)量小、轉(zhuǎn)速高、效率高、外形尺寸小等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，更符合電動(dòng)汽車的空調(diào)使用要求。渦旋式壓縮機(jī)包括一個(gè)定渦盤和一個(gè)動(dòng)渦盤，這兩個(gè)相互嚙合的渦盤，其線形是相同的，它們相互錯(cuò)1800安裝在一起，即相位角相差1800。渦旋式壓縮機(jī)的工作原理如圖3-9所示，其定渦盤是固定在機(jī)架上，而動(dòng)渦盤由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。動(dòng)渦盤是不能自轉(zhuǎn)的，只能圍繞定渦盤作很小回轉(zhuǎn)半徑的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)動(dòng)渦盤公轉(zhuǎn)時(shí)，制冷氣體通過濾芯吸入到定渦盤的外圍部分，隨著驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)，動(dòng)渦盤在定渦盤內(nèi)按軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)，使動(dòng)、定渦盤之間形成由外向內(nèi)體積逐漸縮小的六個(gè)腔，即A腔、B腔、C腔、D腔、E腔和F腔，制冷氣體在動(dòng)、定渦盤所組成的六個(gè)月牙形壓縮腔被逐漸壓縮，最后從定盤中心孔通過閥片將被壓縮后的制冷氣體連續(xù)排出。

2）三相永磁同步電動(dòng)機(jī)綜上所述可知，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的是三相同步電動(dòng)機(jī)，而面向三相電動(dòng)機(jī)供電則應(yīng)該是三相高壓交流電。電動(dòng)汽車的電池只能提供直流電，為此必須要將電池直流電轉(zhuǎn)換為交流電，這個(gè)任務(wù)就由變頻器承擔(dān)，由它產(chǎn)生向空調(diào)壓縮機(jī)和三相永磁同步電動(dòng)機(jī)供電的交流電源。（1）三相永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)。三相永磁同步電機(jī)在電動(dòng)汽車上使用較多，特別是驅(qū)動(dòng)汽車行駛的動(dòng)力就是三相永磁同步電機(jī)提供的，維修人員了解這種電機(jī)的特點(diǎn)對維修工作很有幫助。電動(dòng)汽車在不同時(shí)期采用不同的電機(jī)，最早采用成本較低的直流電機(jī)，但它存在換向火花、高負(fù)荷下轉(zhuǎn)速受限制、體積大、需要經(jīng)常維修等缺點(diǎn)，不能用作封閉式空調(diào)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如圖3-10所示。

三相永磁同步電機(jī)具有體積小、質(zhì)量小、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、節(jié)省電能、可采用變頻調(diào)速、運(yùn)轉(zhuǎn)極可靠、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低等特點(diǎn)，所以現(xiàn)代封閉式空調(diào)壓縮機(jī)首選三相永磁同步電機(jī)。圖3-10空調(diào)雙壓縮機(jī)系統(tǒng)

（2）三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相永磁同步電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，利用通電的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，作用永磁轉(zhuǎn)子上形成磁拉力而同步旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)定子通入三相對稱交流電，從而在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，不論定子旋轉(zhuǎn)磁場與永磁轉(zhuǎn)子起始時(shí)相對位置如何，定子的旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子的磁極間，總是會(huì)產(chǎn)生磁力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子有磁極，在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，所以它比異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍更寬。水磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速可用公式計(jì)算，式中，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)速，為定子線圈的供電頻率，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)。三相永磁同步電機(jī)的原理示意圖如下頁圖所示，中部圓圈表示永磁轉(zhuǎn)子，永磁體按N、S磁極沿圓周徑向交替排列，外部三個(gè)小線圈表示定子上輸入的對稱三相正弦交流電，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與永磁轉(zhuǎn)子相互作用，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，并力圖使定子與轉(zhuǎn)子的軸線對齊。n0為電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，T為轉(zhuǎn)矩，θ為功率角。

三相永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速線間形成角差。功率角θ表示轉(zhuǎn)子與定子的磁場軸線間的夾角，負(fù)荷越大，功率角θ也越大，它雖不影響轉(zhuǎn)子的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但當(dāng)負(fù)荷阻力超大時(shí)，功率角θ將造成轉(zhuǎn)子失速停轉(zhuǎn)。由于汽車空調(diào)的中小負(fù)荷啟動(dòng)與運(yùn)行特性，不易使電機(jī)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)，因而這種永磁同步電機(jī)適合空調(diào)做驅(qū)動(dòng)使用，可靠地運(yùn)用在一體化的空調(diào)壓縮機(jī)中，使用壽命較長。

三相永磁同步電機(jī)的工作原理

（3）變頻器的作用電動(dòng)汽車空調(diào)的三相永磁同步電動(dòng)機(jī)，其定子需要通入三相交流電，但電動(dòng)汽上只有高壓直流電池，所以需要變頻器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。如圖3-11所示，當(dāng)6個(gè)IGBT的柵極按一定規(guī)律輪流加上占空比脈沖調(diào)制控制電壓時(shí)，就會(huì)讓電池的直流高壓電流經(jīng)過變頻器，在輸出端形成三相正弦交流電流，利于三相永磁同步電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。圖中與IGBT管并聯(lián)的二極管是電動(dòng)機(jī)三相繞組的續(xù)流二極管，起保護(hù)IGBT管的作用。

圖3-11空調(diào)變頻器原理

（4）調(diào)節(jié)制冷劑的排量通過控制永磁同步電動(dòng)機(jī)定子各相繞組的通電頻率及電流大小，可高精度調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，并能直接控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)制冷劑的排量，以適合汽車運(yùn)行對空調(diào)系統(tǒng)的不同工況要求。圖反映了輸入電動(dòng)機(jī)的三相交流電的波形。

圖3-12電機(jī)的三相交流電波形

5）變頻器的系統(tǒng)電路空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻器，其功能是控制空調(diào)的三相驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)作，其內(nèi)部各個(gè)電路的作用圖3-13所示。①“柵極驅(qū)動(dòng)電路”對各IGBT管的柵極進(jìn)行控制，它接收處理器CPU的信號，當(dāng)它給各柵極進(jìn)行PWM脈沖調(diào)制時(shí)，將使輸出電路得到正弦波的電壓。通過IGBT管的通斷頻率還可控制空調(diào)壓縮機(jī)的變速，同時(shí)它還受保護(hù)電路的監(jiān)控。②“系統(tǒng)保護(hù)控制電路”接收輸出電流、電壓度等傳感器信號，不讓其過流、過壓及超溫狀態(tài)下工作，用于對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行保護(hù)。③中央處理器CPU根據(jù)空調(diào)的目標(biāo)溫度和蒸發(fā)器實(shí)際溫度，計(jì)算壓縮機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。控制空調(diào)變頻器柵極驅(qū)動(dòng)電路的工作。而空調(diào)蒸發(fā)器的目標(biāo)溫度是由駕駛員設(shè)定溫度、車外溫度傳感器、車內(nèi)溫度傳感器、日照傳感器，以及PTC溫度傳感器決定的。另外，車內(nèi)濕度傳感器產(chǎn)生CPU的校正信號，提高了乘坐的舒適性。④“輸人/輸出接口電路”負(fù)責(zé)對外部電路,如對動(dòng)力管理系統(tǒng)電路進(jìn)行通信信號的聯(lián)系。⑤“電源供給電路”負(fù)責(zé)向CPU和柵極電路進(jìn)行供電。

圖3-13空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器系統(tǒng)電路圖

3）空調(diào)的制熱源電動(dòng)汽車空調(diào)的供暖系統(tǒng)熱源，與電動(dòng)汽車的形式差別有所不同。混合動(dòng)力汽車雖然有發(fā)動(dòng)機(jī)，但是車輛行駛時(shí)可運(yùn)行也可不運(yùn)行，如強(qiáng)混電動(dòng)車可單純利用電力驅(qū)動(dòng)行駛，不以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，純電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，所以有的電動(dòng)汽車空調(diào)采用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水作熱源，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則由半導(dǎo)體PTC元件加熱，或由儲(chǔ)熱水罐供熱。（1）PTC元件供熱。PTC是一種直熱式電阻材料，通電時(shí)將會(huì)產(chǎn)生熱量，可供空調(diào)制熱。例如，有的電動(dòng)車空調(diào)內(nèi)部有8條PTC發(fā)熱元件，由空調(diào)驅(qū)動(dòng)器將蓄電池高壓電源向每條元件供電，功率可達(dá)300～600W，用于對冷空氣或冷卻液的加熱。前期的制熱裝置采用PTC發(fā)熱條，直接將空氣加熱為熱空氣，再用風(fēng)機(jī)吹出熱氣的方式。為提高制熱器的效率，現(xiàn)在的制熱多以水為介質(zhì)，將水加熱后送到空調(diào)風(fēng)道的散熱器，再經(jīng)風(fēng)機(jī)吹向車廂內(nèi)的風(fēng)窗玻璃，用以提高車廂內(nèi)的溫度和除去風(fēng)窗玻璃的霜霧，如圖3-14所示。

圖3-15PTC元件的溫度-電阻特性

圖3-14PTC元件供熱原理

PTC電阻是一種具有正溫度敏感性的典型半導(dǎo)體電阻，它可作為發(fā)熱元件，也可用作熱敏開關(guān)，還可用于檢測溫度，但是汽車上的溫度傳感器則用負(fù)溫度系數(shù)的NTC材料。PTC元件的溫度與電阻的特性，如圖3-15所示。

開始對元件通電時(shí)，其電阻會(huì)隨著溫度

的升高而呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，也就是其常溫下的發(fā)熱量較低。而當(dāng)溫度超過“居里溫度”時(shí)，它的電阻值會(huì)隨著溫度的升高呈階躍性的增高，在狹窄溫度范圍內(nèi)，如達(dá)到250℃溫度時(shí)，其電阻值會(huì)急劇增加幾個(gè)至十幾個(gè)數(shù)量級，即電阻變得極大，這就是所謂非線性PTC效應(yīng)，吹出氣體的溫度最高可達(dá)850C，完全可滿足空調(diào)制熱的要求，如果高于85℃，則PTC電阻變得極大，實(shí)際表現(xiàn)為自動(dòng)停止工作。作為加熱用的陶瓷PTC元件，具有自動(dòng)恒溫的特性，可省去一套復(fù)雜的溫控線路，而且其工作電壓可高達(dá)1000V，可直接由電池的高壓供電。2）儲(chǔ)熱罐供熱。現(xiàn)代混合電動(dòng)汽車所配置的發(fā)動(dòng)機(jī)，多采用阿特金森循環(huán)，其特點(diǎn)是膨脹做功行程大于壓縮行程，使熱效率比普通發(fā)動(dòng)機(jī)的奧托循環(huán)要高。提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)是重點(diǎn)，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)始終可靠地在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)省燃油，提高經(jīng)濟(jì)性，比提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性更重要。由于混合電動(dòng)汽車運(yùn)行特點(diǎn)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)的工況比較單一，既要回避怠速熱車及小功率的運(yùn)轉(zhuǎn)，也不需要大功率的產(chǎn)出，因而應(yīng)在中負(fù)荷下運(yùn)行。為加速發(fā)動(dòng)機(jī)的快速啟動(dòng)及熱機(jī)過程，一般采用“儲(chǔ)熱罐”技術(shù)，利用儲(chǔ)熱罐將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的循環(huán)冷卻液儲(chǔ)存起來，冷啟動(dòng)有一定的預(yù)熱作用，可縮短熱機(jī)過程。這種絕熱的儲(chǔ)熱罐容量較大，放置在前保險(xiǎn)杠內(nèi)側(cè)能長時(shí)間保持較高的溫度，一般能保溫3天。可利用儲(chǔ)熱罐的熱量供給空調(diào)的穩(wěn)定熱源，有專用的電動(dòng)泵將熱水泵置入空調(diào)散熱器。不接觸式電動(dòng)水泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-16所示，它由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪不直接接觸冷卻液，稱為不接觸式水泵。

電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力是通過磁性塑料，將外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)透過中間的殼體，直接驅(qū)動(dòng)磁性塑料的葉輪內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是磁性耦合的原理。這種水泵的特點(diǎn)是在運(yùn)行時(shí)減少水的阻力，有效地降低了功耗。磁性塑料體是由磁性材料與樹脂等混合壓制而成的，能取得較好的磁力性能。

圖3-16不接觸式電動(dòng)水泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3）循環(huán)冷卻液供熱。若利用儲(chǔ)熱罐的供熱方式，供熱量已不能滿足空調(diào)制熱需求，空調(diào)控制系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定溫度及冷卻液溫度等信號，綜合判定讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作，以讓冷卻液升溫產(chǎn)生足夠的熱量。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的條件有：車外溫度低于-3℃、冷卻液溫度低于50℃，當(dāng)空調(diào)設(shè)定溫度高于20℃并有供暖需求時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)汽車在內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)工況時(shí)，空調(diào)的供熱會(huì)自動(dòng)采取傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻液的供熱方式。3.純電動(dòng)汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

對于純電動(dòng)汽車而言，采用電子助力轉(zhuǎn)向（EPS）是必然選擇，由于它本身沒有內(nèi)燃機(jī)，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力的來源只能來自電動(dòng)機(jī)，因此純電動(dòng)汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的選擇只能是EPS或者液壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS），通常來講都是趨向于選擇EPS。1）電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)從最初的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）發(fā)展至EPS技術(shù)?，F(xiàn)代汽車EPS技術(shù)的現(xiàn)狀是隨著微電子控制技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及世界節(jié)能和環(huán)保兩大主題的推廣，其優(yōu)越性越來越突出。作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

電動(dòng)轉(zhuǎn)向與液壓轉(zhuǎn)向相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不轉(zhuǎn)向時(shí)，不消耗功率，比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以降低燃油消耗3%～5%。（2）轉(zhuǎn)向助力的大小，可以通過控制單元中的軟件，實(shí)現(xiàn)隨車速等的變化而變化。（3）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。（4）工作時(shí)噪聲小。（5）比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無油泵、液壓油、橡膠軟管、油罐等。

（6）符合環(huán)保要求，車輛報(bào)廢時(shí)，無須處理液壓油、橡膠軟管等，也沒有液壓油的泄漏問題。（7）安裝簡化（尤其是對于發(fā)動(dòng)機(jī)后置和中置的車輛），裝配時(shí)可節(jié)省時(shí)間。

2）電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為液壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）、電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)（EPAS或EPS）、主動(dòng)前輪電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）及線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）四大類。（1）液壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其液壓油泵的驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)無關(guān)，改成由智能電控單元（ECU）控制的高性能直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)向需要向液壓轉(zhuǎn)向助力器提供壓力油。（2）電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是一種全電動(dòng)，且和發(fā)動(dòng)機(jī)無關(guān)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這種系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的液壓油泵、軟管、液壓油、皮帶及皮帶輪等零件。與液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比燃油消耗可減少4％左右。

（3）主動(dòng)前輪電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。AFS與各種轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)相比，不但減輕了轉(zhuǎn)向盤的操縱力，更是一種電子化的、轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)比可變的、必要時(shí)可以與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制DSC配合工作的系統(tǒng)，其向轉(zhuǎn)動(dòng)比直接和車輛速度、行車模式、道路狀況有關(guān)。在正常道路條件下，低、中速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤的輸入角與前輪轉(zhuǎn)向角比例較?。?∶10），轉(zhuǎn)向感覺變得更為直接，駕駛員僅需將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)很小角度，就可不費(fèi)力地使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)較大角度，以增加在交通繁忙的城市道路上的車輛操控性，特別是停車轉(zhuǎn)向時(shí)，提高了駕駛車輛的敏捷度。高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向速比增大（1∶20），轉(zhuǎn)向則變得“遲鈍”，以提供更加安全的操作穩(wěn)定性。

（4）線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)代表了下一代車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，這是由于與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比較，它去掉了轉(zhuǎn)向盤與車輪之間直接的機(jī)械連接，通過控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)智能化車輛轉(zhuǎn)向，使車輛的操縱安全更有保障，同時(shí)比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更節(jié)省安裝空間、重量更輕，也使整車設(shè)計(jì)布置具有極大靈活性。3.電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的分類

電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)（EPAS或EPS）按照電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力單元在電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的安裝位置的不同，可分為轉(zhuǎn)向柱型、齒條型、小齒輪型、直接驅(qū)動(dòng)型、循環(huán)球助力型。（1）轉(zhuǎn)向柱型EPS。如圖3-17所示，這種形式的EPS的動(dòng)力輔助單元、控制器、力矩傳感器等均裝在轉(zhuǎn)向柱上，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，無論是固定式轉(zhuǎn)向柱或是傾斜式轉(zhuǎn)向柱以及其他形式轉(zhuǎn)向柱都能安裝，這種結(jié)構(gòu)適用于中型車輛。（2）齒條型EPS。如圖3-18所示，這種結(jié)構(gòu)形式的EPS，其動(dòng)力輔助單元可以安裝在齒條的任何位置，增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置的靈活性。動(dòng)力輔助單元的大減速比使慣性很小，同時(shí)打轉(zhuǎn)向盤的感覺非常好。典型的“雙齒輪”式電子機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即為齒條型EPS，由兩個(gè)可以向轉(zhuǎn)向拉桿提供足夠轉(zhuǎn)向力的齒輪（轉(zhuǎn)向齒輪和驅(qū)動(dòng)齒輪）組成。（3）小齒輪型EPS。如圖3-19所示，這種結(jié)構(gòu)形式的EPS的動(dòng)力輔助單元安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的小齒輪軸上，因?yàn)閯?dòng)力輔助單元在車廂外面，使得即使輔助力矩有很大增加也不會(huì)增加車廂內(nèi)的噪聲。若再將它與可變速比的轉(zhuǎn)向器結(jié)合在一起，該系統(tǒng)的操縱特性將會(huì)非常好。

圖3-17轉(zhuǎn)向柱型EPS

圖3-19小齒輪型EPS

圖3-18齒條型EPS

（4）直接驅(qū)動(dòng)型EPS。這種EPS的轉(zhuǎn)向齒條與動(dòng)力輔助單元形成一個(gè)部件，結(jié)構(gòu)緊湊，而且容易將它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)，因?yàn)橹χ苯油ㄟ^齒條，摩擦與慣性都很小，打轉(zhuǎn)向盤的感覺很理想。（5）循環(huán)球助力型EPS。這種結(jié)構(gòu)形式的EPS由一個(gè)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和一個(gè)齒條同心安裝的電動(dòng)機(jī)組成。電機(jī)通過一個(gè)循環(huán)球驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，推動(dòng)齒條左右移動(dòng)。轉(zhuǎn)向傳感器布置在輸入軸齒輪殼體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)形式的EPS更適宜客車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其減速機(jī)構(gòu)與電機(jī)相連，起降速增扭作用，常采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，也有使用行星齒輪機(jī)構(gòu)的。EPS將電磁離合器裝在減速機(jī)構(gòu)一側(cè)，是為了確保EPS僅在預(yù)先設(shè)定的行駛車速范圍內(nèi)起作用；當(dāng)車速達(dá)到某一值時(shí)，離合器分離，電機(jī)停止工作，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變換為手動(dòng)轉(zhuǎn)向。此外，當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器也將自動(dòng)分離。

4）EPS的組成EPS以前主要使用雙線圈的轉(zhuǎn)矩傳感器，僅能檢測轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，不能檢測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和角速度，從而難以實(shí)現(xiàn)精確控制，所以其發(fā)展趨勢傾向于將轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器集成化，并采用非接觸式結(jié)構(gòu)，如磁環(huán)霍爾式、磁環(huán)磁阻式、光電式、微波式等傳感器，以適應(yīng)汽車智能化和集成化的發(fā)展。（1）傳感器。傳感器有轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、電流傳感器三種。①轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是采集駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小，經(jīng)過處理后輸入ECU。該信號是EPS的主要控制信號之一。圖3-20所示為磁環(huán)-磁阻式轉(zhuǎn)矩傳感器，磁阻元件組成的集成電路作為傳感頭，信號輪是和轉(zhuǎn)向柱同步轉(zhuǎn)動(dòng)的多極磁性轉(zhuǎn)子。駕駛員轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，扭力桿（扭轉(zhuǎn)桿）在轉(zhuǎn)向柱帶動(dòng)下拖動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)。

因?yàn)檗D(zhuǎn)向時(shí)扭力桿的扭轉(zhuǎn)使磁性轉(zhuǎn)子與利用磁阻效應(yīng)的傳感頭錯(cuò)開，所以通過磁阻元件的磁通量發(fā)生變化，這種變化經(jīng)放大后輸入EPS。

②轉(zhuǎn)角傳感器。轉(zhuǎn)角傳感器的作用是采集駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向角度與角速度的信號，經(jīng)處理后輸入ECU。該信號為EPS的主要控制信號之一。當(dāng)該信號失效時(shí)，應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)模式啟動(dòng)，由替代值代替，電子助力轉(zhuǎn)向仍然起作用，只不過故障指示燈常亮。轉(zhuǎn)角傳感器一般為光電式，利用光柵原理測量角度。光電式轉(zhuǎn)角傳感器的構(gòu)成如圖所示，編碼盤分為三層，最內(nèi)環(huán)層和原理無關(guān)，中間層為均勻開口的信號盤，最外環(huán)層為不均勻開口的信號盤。光源在外層兩信號盤之間。1—均勻信號盤；2—不均勻信號盤；3—光源；4，5—光電傳感器

光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)生電壓信號。若光線被擋住，電壓消失。因?yàn)橹虚g層信號盤開口均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高低兩個(gè)不同的電壓序列，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)信號盤產(chǎn)生的電壓信號也是規(guī)則信號。外層信號盤因?yàn)殚_口不規(guī)則生成不規(guī)則的高低電壓信號。比較規(guī)則與不規(guī)則的兩個(gè)信號，系統(tǒng)可以計(jì)算出模板移動(dòng)的距離。由不規(guī)則模板確定運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。ECU的輸入信號除轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩及車速等基本信號外，有的汽車還有汽車橫擺角速度、側(cè)向加速度、前軸負(fù)荷及點(diǎn)火等多種輔助信號，主要是為了判斷地面附著力變化，修正轉(zhuǎn)向電機(jī)電流。③電流傳感器。電流傳感器位于EPSECU板上，檢測電機(jī)回路電流，可以是電感式UI霍爾式。

（2）ECU。EPSECU的結(jié)構(gòu)如3-22所示。ECU是EPS的控制核心，它根據(jù)各傳感器的輸入信號進(jìn)行計(jì)算分析，得出控制參數(shù)的最佳值，然后發(fā)出控制指令給電機(jī)與離合器，控制其動(dòng)作。ECU的控制系統(tǒng)與控制算法也是EPS的關(guān)鍵技術(shù)之一，要求控制系統(tǒng)抗干擾性好，能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，還應(yīng)具有安全保護(hù)和故障自診斷功能等。ECU采用以8位或16位單片機(jī)為核心的硬件系統(tǒng)，編寫合適的控制程序?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)向盤力矩、轉(zhuǎn)向速度、轉(zhuǎn)向回正特性、轉(zhuǎn)向路感及電機(jī)電流等的控制。①工作電壓：標(biāo)稱電壓為12V時(shí)，允許電壓為10.8～14.5V；標(biāo)稱電壓為24V時(shí)，允許電壓為21.6～32V。1—匯流條；2—電流感應(yīng)器；3—插入模；4—罩；5—控制板；6—電解電容器；7—電動(dòng)繼電器；8—防水密封層；9—F/S繼電器；10—FET；11—散熱器圖3-22EPSECU的結(jié)構(gòu)EPSECU可監(jiān)控系統(tǒng)的輸入、輸出及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)還具有故障自診斷功能，若發(fā)生問題，通過控制單元中的失效安全繼電器的動(dòng)作，控制單元將系統(tǒng)關(guān)閉，換流用FET（場效應(yīng)管，主要是電機(jī)換流用）的驅(qū)動(dòng)信號取消。這樣轉(zhuǎn)向助力取消，系統(tǒng)恢復(fù)至手動(dòng)轉(zhuǎn)向，EPS報(bào)警燈閃爍，向駕駛員報(bào)警。有的控制單元內(nèi)部有一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)溫度大于100℃時(shí)，開始減小助力電流，以免電子元件過熱失效；當(dāng)電流衰減至低于60％時(shí)，故障燈亮。電機(jī)繼電器是電機(jī)回路上的繼電器。電流傳感器監(jiān)測電機(jī)回路電流用作反饋電路，如圖3-23所示。圖3-23EPSECU的電路框圖

②EPSECU工作情況。點(diǎn)火開關(guān)接通（ON）時(shí)，ECU加電，電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置處在待機(jī)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，ECU感知發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)處于工作狀態(tài)。汽車行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，EPSECU根據(jù)車速及轉(zhuǎn)矩傳感器信號，經(jīng)對比運(yùn)算后，向電機(jī)與電磁離合器發(fā)出控制指令（電信號），使電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速增扭后用作轉(zhuǎn)向助力。根據(jù)車速的不同，計(jì)算機(jī)對電機(jī)的電流進(jìn)行控制。例如，當(dāng)車速達(dá)到一定數(shù)值（如30km／h以上）后，ECU切斷電機(jī)與電磁離合器信號，系統(tǒng)變?yōu)槌Ｒ?guī)轉(zhuǎn)向裝置；當(dāng)車速降低到一定數(shù)值（如27km／h以下）后，ECU接通電機(jī)與電磁離合器控制電流，系統(tǒng)變?yōu)殡妱?dòng)式轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)工作。（3）電機(jī)。電機(jī)的作用是根據(jù)ECU的控制指令輸出適宜的助力轉(zhuǎn)矩，它是EPS的動(dòng)力源。汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的路感和電機(jī)的性能密切相關(guān)，要求小轉(zhuǎn)角時(shí)助力增加慢、大轉(zhuǎn)角時(shí)助力增加快、低速時(shí)助力大、高速時(shí)助力小，而且轉(zhuǎn)向輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性好。電機(jī)是EPS的關(guān)鍵技術(shù)之一，要求具有控制性能好、轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩高、響應(yīng)快、波動(dòng)小、尺寸小及可靠性高等特點(diǎn)。常用的電機(jī)包括永磁同步電機(jī)和無刷直流電機(jī)兩類，它們既保留了普通直流電機(jī)優(yōu)良的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性，而且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊；若能確保產(chǎn)生恒定的磁場，永磁同步電機(jī)用最簡單的PWM方式調(diào)節(jié)電樞電流即可獲得所需的助力力矩，從而簡化ECU的軟硬件設(shè)計(jì)，所以成為應(yīng)用的主流。

5）EPS的工作原理下圖所示為轉(zhuǎn)向軸助力式EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，它借助電機(jī)對轉(zhuǎn)向軸實(shí)現(xiàn)助力作用。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、助力機(jī)械裝置、轉(zhuǎn)向助力電機(jī)及微型計(jì)算機(jī)控制單元組成。圖3-24轉(zhuǎn)向軸助力式EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

汽車不轉(zhuǎn)向時(shí)，電機(jī)不工作。當(dāng)駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤時(shí)，連接轉(zhuǎn)向盤的扭桿發(fā)生形變，其形變角度和施加到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩成正比，轉(zhuǎn)矩傳感器將扭桿形變的角度轉(zhuǎn)化成線性的電壓輸出信號T，此信號和車速信號V、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號W、點(diǎn)火信號G一起被送入控制器ECU。ECU根據(jù)這些信號，結(jié)合所檢測到的助力電機(jī)的電流反饋信號進(jìn)行運(yùn)算處理，從目標(biāo)電機(jī)電流曲線圖中確定電機(jī)助力電流的大小與方向。該電流對應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩即為所需的助力轉(zhuǎn)矩，由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在轉(zhuǎn)向軸上使其得到一個(gè)與汽車行駛工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。當(dāng)ECU檢測到異常信號時(shí)，迅速斷開電磁離合器，退出助力模式，同時(shí)點(diǎn)亮故障指示燈。在不同車速下，轉(zhuǎn)向助力電流不同，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不同，通常ECU存儲(chǔ)左右兩個(gè)方向各8條目標(biāo)電機(jī)電流曲線。若轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)到最大轉(zhuǎn)角位置，并保持在此位置，以及轉(zhuǎn)向助力也達(dá)到最大，控制單元減小供給電機(jī)的電流，以免電機(jī)過載和損壞電機(jī)。此外，控制單元也提供由于發(fā)電機(jī)或充電失靈引起的電壓沖擊，以保護(hù)電機(jī)。

駕駛員在各種工況下都有最佳的駕駛感覺，原因主要有以下三點(diǎn)：（1）良好的直線行駛能力（由電子機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使轉(zhuǎn)向輪回到中心位置）。（2）直接以輕松、柔和的轉(zhuǎn)向力輸入。（3）即使行駛在不平的路面上也沒有令人不舒服的反作用力。

因此，EPSECU一般有以下三種工作模式：（1）正?？刂颇Ｊ?。在此模式時(shí)，響應(yīng)來自轉(zhuǎn)向力矩與旋轉(zhuǎn)傳感器的信號，提供左右方向轉(zhuǎn)向助力。（2）返回控制模式。在完成轉(zhuǎn)向后，用此模式幫助轉(zhuǎn)向回正直線行駛。（3）阻尼控制模式。隨車速的變化來改善路感及對反沖的不良反應(yīng)進(jìn)行阻尼以保持直線行駛。轉(zhuǎn)向助力是通過存儲(chǔ)在控制單元中的不變特性圖程序控制的，控制單元中最多可存儲(chǔ)16種不同的特性圖。特性圖存儲(chǔ)數(shù)量是在生產(chǎn)廠根據(jù)不同的整車裝備分別設(shè)置的（如整車重量）。有的EPSECU中儲(chǔ)存了8種特性圖，而根據(jù)車的載荷不同又可分輕重兩部分特性曲線。

特性曲線表明，由電機(jī)給予的助力轉(zhuǎn)向力矩的總量是由輸入的轉(zhuǎn)向力矩及車速來決定的。

EPSECU根據(jù)轉(zhuǎn)向力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速及存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖，計(jì)算出必要的助力力矩并控制電機(jī)開始工作。當(dāng)夏季輪胎換成冬季輪胎、四輪定位不正確、側(cè)向風(fēng)等情況出現(xiàn)時(shí)，汽車行駛中心線將偏離汽車中心線，此時(shí)要人為控制住轉(zhuǎn)向盤以保持直線行駛，這將導(dǎo)致駕駛員疲勞。直線行駛功能是主動(dòng)回正功能的一個(gè)擴(kuò)展，當(dāng)沒有力提供時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)助力使得車輪回到中心位置。當(dāng)車輛受到持續(xù)的側(cè)向力（如側(cè)向風(fēng)）時(shí)，駕駛員會(huì)給轉(zhuǎn)向盤一個(gè)力，使車輛保持直線行駛狀態(tài)。

此時(shí)，控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向力、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖評估出要保持直線行駛狀態(tài)電機(jī)需要提供的必要力，而無須人為拖住轉(zhuǎn)向盤保持直線行駛，這將使駕駛員更容易駕駛。若控制單元或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生了改變，可以通過檢測儀的自適應(yīng)功能對轉(zhuǎn)向ECU進(jìn)行匹配。此外，通常EPSECU及其操作要求與電機(jī)直接相連，出現(xiàn)損壞后進(jìn)行整體更換。

4.純電動(dòng)汽車緊急維修開關(guān)

1）純電動(dòng)汽車緊急維修開關(guān)（1）純電動(dòng)汽車斷電系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車高壓斷電系統(tǒng)如圖所示。電氣斷開部位有兩處：一處是緊急維修開關(guān)，另一處是主繼電器。圖-25電動(dòng)汽車高壓斷電系統(tǒng)

（2）主繼電器的軟件控制來源。①啟動(dòng)按鈕。當(dāng)擋位切換至OFF擋時(shí)，主繼電器即會(huì)斷開，高壓線路被切斷。②碰撞斷電信號。當(dāng)碰撞傳感器識別到碰撞發(fā)生時(shí)，即通過電源管理控制ECU斷開繼電器，從而切斷高壓回路。③互鎖裝置激活切斷信號?；ユi裝置檢測到存在高壓部件開蓋等危險(xiǎn)情況時(shí)，即通過電源管理控制ECU控制主繼電器切斷高壓回路。由以上分析可知，通過手動(dòng)操作斷開高壓電的方式有兩種：一是操作啟動(dòng)按鈕，使擋位切換至OFF擋；二是操作緊急維修開關(guān)。平時(shí)最常用的斷電方式就是操作啟動(dòng)按鈕，只有在車輛維修、存在漏電危險(xiǎn)等特殊情況時(shí)才使用緊急維修開關(guān)。

下圖3-26所示為幾個(gè)典型車型緊急維修開關(guān)的實(shí)物圖，包括VOLT、E6、PRIUS等車型。圖3-26典型車型緊急維修開關(guān)圖

（3）緊急維修開關(guān)設(shè)計(jì)要求。緊急維修開關(guān)電氣部位布置一般有兩種：一是位于高壓電源的正極（車型A），如圖3-27所示；二是布置于電池組中間（車型B），如圖3-28所示。車型A緊急維修開關(guān)位于電池包的正極，其在電池正極與緊急維修開關(guān)之間有一段電路，如果采用此類布置方式，需要保證此段電路處于人體不能接觸區(qū)域。圖3-27車型A緊急維修開關(guān)操作部位圖3-28車型B緊急維修開關(guān)操作部位（4）緊急維修開關(guān)操作部位。緊急維修開關(guān)作為高壓安全部件，操作部位布置需遵循一些原則，包括以下三個(gè)方面：①操作部位應(yīng)能長期保持干燥，不易接觸到水、飲料等液體，并有適當(dāng)隔離物進(jìn)行隔離。②操作部位應(yīng)靠近駕駛員，以便緊急情況時(shí)駕駛員能較快操作。③操作開關(guān)的布置應(yīng)易于操作，覆蓋物的拆卸不應(yīng)設(shè)計(jì)得太過煩瑣，以便緊急情況時(shí)能較快操作。車型C的緊急維修開關(guān)布置于后備廂，遠(yuǎn)離駕駛員位置，不便于緊急操作，如圖所示。車型D的緊急維修開關(guān)位于后排座椅旁，并存在卡扣式的蓋板，方便操作，能較好地兼顧三方面的要求，如圖3-30所示。圖3-30車型D緊急維修開關(guān)操作部位圖3-29車型C緊急維修開關(guān)操作部位

（5）防直觸設(shè)計(jì)。如果高壓連接器可不用工具斷開，則在未匹配的情況下需滿足IPXXB防護(hù)等級的要求，防止手指直接接觸，所以緊急維修開關(guān)的底座插孔應(yīng)該依據(jù)IPXXB防護(hù)等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，圖所示為IPXXB防止直觸測試示意圖。圖3-31IPXXB防止直觸測試示意圖2）操作要求因涉及高壓安全，故緊急維修開關(guān)的規(guī)范操作是非常重要的，不規(guī)范的操作不僅可能造成車輛故障，還有可能引起高壓拉弧等危險(xiǎn)，緊急維修開關(guān)規(guī)范操作如下：（1）緊急維修開關(guān)在特殊情況下才使用，如車輛維修、漏電報(bào)警等，在非特殊情況下不允許對緊急維修開關(guān)進(jìn)行操作。(2)緊急維修開關(guān)的操作應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行，至少操作人員應(yīng)該進(jìn)行過相關(guān)培訓(xùn)。(3)操作時(shí)，操作人員必須佩戴必要的勞保用品，如絕緣手套、絕緣膠鞋等，其電壓等級必須大于電池組的最高電壓。用前需檢查其是否完好無損，確保安全。(4)拔下緊急維修開關(guān)手柄后，必須妥善保管，直至檢修完畢，避免誤操作。

（5)拆開緊急維修開關(guān)后，必須等待至少10min后方能進(jìn)行維修操作，以確保高壓電路的余電已釋放，如果條件允許，建議等待時(shí)間為30min。推薦的操作步驟：斷開點(diǎn)火開關(guān)，并將鑰匙移開智能鑰匙系統(tǒng)探測范圍；斷開低壓蓄電池負(fù)極端子，確認(rèn)絕緣手套不漏氣，并佩戴；斷開緊急維修開關(guān)，將緊急維修開關(guān)保存于自己的口袋中，等待10min或更長時(shí)間，以便高壓部件總成內(nèi)部電容放電；進(jìn)行維修操作。

說明：緊急維修開關(guān)暫無法規(guī)規(guī)定其配置要求，目前為各廠家自行配備的功能件，故部分電動(dòng)汽車無此開關(guān)。

緊急維修開關(guān)是新能源汽車的關(guān)鍵部件，目前國內(nèi)對于緊急維修開關(guān)的研究還處在基礎(chǔ)階段。5.純電動(dòng)汽車的常見電氣故障

（1）常見故障①無法啟動(dòng)。第一類：啟動(dòng)不了的同時(shí)，車輛電氣件沒有工作，也就是整個(gè)電氣系統(tǒng)都無法工作。第二類：車輛電氣件工作正常，但車輛無法啟動(dòng)行駛。②電氣設(shè)備件不工作。電動(dòng)汽車主要電氣設(shè)備有各種燈具（前組合燈、側(cè)燈、倒車燈、后組合燈等）、收音機(jī)、頂部風(fēng)扇、真空泵、刮水器、組合儀表、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器、空調(diào)等?，F(xiàn)場調(diào)試過程中，收音機(jī)、真空泵、組合儀表和刮水器經(jīng)常出現(xiàn)不工作故障。③電氣設(shè)備工作不正常。電氣設(shè)備工作不正常主要是指工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)不一致，如真空泵不停地抽氣、組合儀表顯示不正常、收音機(jī)有很大的干擾等。

（2）常見故障的分析與處理。①無法啟動(dòng)故障分析與處理。啟動(dòng)不了的直接原因是直流接觸器不吸合，導(dǎo)致動(dòng)力電池電源無法接入電機(jī)控制器高壓模塊，因此無法控制電機(jī)的運(yùn)行，車輛無法開動(dòng)。分析啟動(dòng)問題需要參考電動(dòng)汽車原理圖。圖3-32動(dòng)力回路電控系統(tǒng)原理

上圖3-32所示為動(dòng)力回路電控系統(tǒng)原理圖。動(dòng)力電池接入電機(jī)控制器高壓模塊，三相異步電機(jī)的3個(gè)接線柱也接入電機(jī)控制器的高壓模塊，同時(shí)反饋轉(zhuǎn)速信號，電機(jī)控制器通過獲得輸入信號控制異步電機(jī)的運(yùn)行。電機(jī)控制器是連接動(dòng)力電池與三相異步電機(jī)的樞紐，同時(shí)也是控制中樞。低壓電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理下圖3-33所示。動(dòng)力電池96V電源通過DC/DC轉(zhuǎn)換器變換為12V，給低壓電氣設(shè)備供電。

第一類啟動(dòng)不了表現(xiàn)為整車電氣設(shè)備不能工作，即整車都沒有電源。因?yàn)殡妱?dòng)汽車沒有設(shè)計(jì)小蓄電池，低壓用電設(shè)備的電源都是由電源轉(zhuǎn)換器從96V/72V轉(zhuǎn)換為12V的直流電供電。出現(xiàn)第一類啟動(dòng)不了的問題一般是由于電源轉(zhuǎn)換器沒有正常輸出12V電壓，導(dǎo)致整個(gè)汽車的電氣設(shè)備都沒有電。負(fù)極控制模塊無法得到主接觸器吸合所需的輸入信號，因此無法啟動(dòng)。更換DC/DC轉(zhuǎn)換器就可以排除故障。第二類啟動(dòng)不了是車輛電氣設(shè)備都工作正常，但無法開動(dòng)車輛。這種情況一般是負(fù)極控制模塊的電路出現(xiàn)故障。動(dòng)力電池負(fù)極與電機(jī)控制器之間有個(gè)負(fù)極控制模塊，圖3-34所示為負(fù)極控制電路模塊原理圖。負(fù)極控制模塊是為了啟動(dòng)開關(guān)控制車輛運(yùn)行所設(shè)，核心為主接觸器，外圍控制信號的輸入主要目的就是主接觸器的吸合。圖3-34負(fù)極控制電路模板原理

正常的過程是：將點(diǎn)火開關(guān)打到ON擋后，按住綠色的啟動(dòng)按鈕3～4s，預(yù)充電繼電器一端通過1號熔絲得到12V，并且電源主接觸器控制線圈一端通過12號熔絲得到12V電源，過0.2s后整車控制器檢查到12V信號，然后將向預(yù)充電繼電器控制線圈輸出低電平（10s后斷開），這時(shí)預(yù)充電繼電器吸合，動(dòng)力電池通過預(yù)充電電阻向電機(jī)控制器高壓模塊完成充電過程。完成后，電機(jī)控制器向主接觸器控制線圈發(fā)出低電平，這時(shí)主接觸器吸合完成“嘀嗒”一聲的吸合動(dòng)作，車輛便可正常啟動(dòng)。

主接觸器的控制端有兩個(gè)：一是從點(diǎn)火開關(guān)通過熔絲得到12V電源（ON擋），二是從電機(jī)控制器輸出的低電平。這類啟動(dòng)不了的原因多半是低電平端沒有輸出低電平，其主要原因有兩個(gè)：一是點(diǎn)火信號沒有輸入電機(jī)控制器；二是預(yù)充電電阻沒有連接上，導(dǎo)致沒有滿足電機(jī)控制器輸出條件。此類啟動(dòng)故障多為線束接觸問題、熔絲燒斷、預(yù)充電電阻未接入回路等。②電氣設(shè)備不工作的故障分析與處理。電氣設(shè)備工作需要符合一定的條件，普遍的條件是需要有電源供給、搭鐵。電氣設(shè)備不工作多是因?yàn)闆]有電源供給，首先使用萬用表確定有無電源供給，確認(rèn)線束插接口有無松動(dòng)情況出現(xiàn)，再確認(rèn)搭鐵是否正常。如果均無上述情況，則有可能是此電氣設(shè)備自身問題，可以換一個(gè)同款設(shè)備接上嘗試。這類故障一般是線束環(huán)節(jié)導(dǎo)致電源供給中斷，可以根據(jù)電氣原理圖往前推,確定故障點(diǎn)。

③電氣設(shè)備工作不正常故障分析與處理。這類故障需分析電氣設(shè)備的工作原理，依據(jù)故障表現(xiàn)推測故障模式。思路是先檢查輸入條件符合工作條件與否，若輸入條件不符合，則從符合項(xiàng)入手，按電氣原理圖往前查找不符合的源頭。其次，若輸入正常，則排查機(jī)械問題，如果沒有機(jī)械問題就是電氣元件出現(xiàn)了故障，可以通過互換零部件對比確認(rèn)零部件問題。

電動(dòng)汽車電子設(shè)備常常是一個(gè)極為復(fù)雜的電子系統(tǒng)。這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)包含許多作用不同的功能塊，每個(gè)功能塊對電源的要求不盡相同。各部分所需的功率等級、電壓高低、電流大小、安全可靠性、電磁兼容性等指標(biāo)不同。為了滿足上述要求，新能源汽車常使用各種功率變換器。目前使用的功率變換器可分為AC/DC（或AC-DC）、DC/DC（或DC-DC）、DC/AC（或DC-AC）三種類型。它們分別適用于各種不同的領(lǐng)域，其中使用最多的是前兩種。

三、 純電動(dòng)汽車的電源轉(zhuǎn)換裝置1.DC/DC功率變換器1）DC/DC的功用在新能源電動(dòng)汽車的電子系統(tǒng)和設(shè)備中，系統(tǒng)中的直流母線不可能滿足性能各異、種類繁多的元器件（包括集成組件）對直流電源的電壓等級、穩(wěn)定性等要求。因而必須采用各種DC/DC功率變換模塊來滿足電子系統(tǒng)對直流電源的各種需求。DC/DC變換模塊的直流輸入電源可來自系統(tǒng)中的電池，也可來自直流總線。這種電源通常有48V、24V、5V或者其他數(shù)值，其電壓穩(wěn)定性能差且會(huì)有較高的噪聲分量。例如，一個(gè)12V的汽車電池在充電時(shí)的電壓可高達(dá)15V以上，啟動(dòng)電機(jī)時(shí)電壓可低至6V。要使汽車電子設(shè)備正常工作，必須使用一個(gè)DC/DC功率變換模塊，將大范圍變化的直流電壓變換成一種穩(wěn)定性能良好的直流電壓。

電動(dòng)汽車的DC/DC變換器的主要功能是給車燈、電器控制設(shè)備（electriccontrolunit，ECU）、小型電器等車輛附屬設(shè)備供給電力和向附屬設(shè)備電源充電，其作用與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的交流發(fā)電機(jī)相似。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車依靠發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電供給附屬用電設(shè)備和附屬設(shè)備的電源。由于純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車無發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)并不是不間斷地工作，并且多帶有“自動(dòng)停止怠速”設(shè)備，因此新能源電動(dòng)汽車無法使用交流發(fā)電機(jī)提供電源，必須靠主電池向附屬用電設(shè)備及電源供電，因此，DC/DC變換器成為必備設(shè)備。

2）雙向DC/DC變換器的應(yīng)用電動(dòng)汽車中的電機(jī)是典型的有源負(fù)荷，電機(jī)根據(jù)駕駛員的不同指令，既可以工作在電動(dòng)狀態(tài)又可以工作在再生發(fā)電狀態(tài)，既可以吸收電池組電能將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出，也可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能反饋給電池組。

由于電動(dòng)汽車中的電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍很寬，行駛過程中頻繁加速、減速，而且在電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中蓄電池電壓的變化范圍也是很大的，在這樣的條件下如果用蓄電池組直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的惡化，使用直流／直流（DC/DC）變換器可以將蓄電池組的電壓在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定在一個(gè)相對較高的電壓值，從而可以明顯提高電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能。另外，DC/DC變換器又可以將電機(jī)制動(dòng)時(shí)由機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來的電能回饋給蓄電池組，以可控的方式對蓄電池組進(jìn)行充電，這對于電池新能源電動(dòng)汽車有著非常重要的意義，尤其是在新能源電動(dòng)汽車需要較頻繁地起動(dòng)和制動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)能量，可使新能源電動(dòng)汽車的行駛里程大大增加。新能源電動(dòng)汽車采用DC/DC變換器可以優(yōu)化電機(jī)控制、提高新能源電動(dòng)汽車整車的效率和性能，同時(shí)還可以避免出現(xiàn)反向制動(dòng)無法控制和變換器輸出端出現(xiàn)浪涌電壓等不利情況。

目前，大多數(shù)DC/DC變換器是單向工作的，即通過變換器的能量流動(dòng)的方向只能是單向的。然而，對于需要能量雙向流動(dòng)的場合，例如，超級電容器在新能源電動(dòng)汽車中的應(yīng)用，如果仍然使用單向DC/DC變換器，則需要將兩個(gè)單向DC/DC變換器反方向并聯(lián)使用，這樣的做法雖然可以達(dá)到能量雙向流動(dòng)的目的，但是總體電路會(huì)變得非常復(fù)雜，雙向DC/DC變換器就是可以完成這種能量流動(dòng)的直接變換器。雙向DC/DC變換器是指在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據(jù)實(shí)際需要完成能量雙向傳輸?shù)闹绷髯儞Q器。雙向DC/DC變換器可以非常方便地實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，使用的電力電子器件數(shù)目少，具有效率高、體積小和成本低等優(yōu)勢。

由于雙向DC/DC變換器具有以上優(yōu)點(diǎn)，使其在新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展過程中得到以下應(yīng)用：（1）在電動(dòng)汽車發(fā)展的初期，由于直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)比較成熟和優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩特性，所以直流電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。對于采用直流電機(jī)的新能源電動(dòng)汽車而言。如圖3-35所示為常見的利用雙向DC/DC變換器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

（2）由于直流電機(jī)存在價(jià)格高、體積和質(zhì)量大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，目前，電動(dòng)汽車用電機(jī)正在逐漸由直流向交流發(fā)展，直流電機(jī)基本上已經(jīng)被交流電機(jī)、永磁電機(jī)所取代。在這些應(yīng)用場合，雙向DC/DC變換器可以調(diào)節(jié)逆變器的輸入電壓，并且可以實(shí)現(xiàn)再生回饋制動(dòng)。圖3-36所示為這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

電動(dòng)汽車用電機(jī)是一些具有較低輸入感抗的交流電機(jī)，由于它具有高功率密度、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了越來越多的應(yīng)用。對于這種交流電機(jī)，如果仍然采用通常的固定直流母線電壓脈寬調(diào)制的驅(qū)動(dòng)方式，較低的輸入感抗必然會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電流波形中出現(xiàn)較大的紋波，同時(shí)會(huì)造成很大的鐵損耗和開關(guān)損耗，使用雙向DC/DC變換器就可以很好地解決這個(gè)問題。當(dāng)采用這類電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車車輪時(shí)，由于電機(jī)電流波形的紋波是與加在電機(jī)輸入端子上的電壓瞬間值和電機(jī)反動(dòng)勢之間的電壓差值成正比的，因而利用雙向DC/DC變換器可以根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來不斷調(diào)整逆變器的直流側(cè)輸入電壓，從而減小電機(jī)電流波形的紋波。另外，通過控制反向制動(dòng)電流，雙向DC/DC變換器可以將機(jī)械能回饋到蓄電池組或者一個(gè)附加的超級電容中，從而達(dá)到提高整車效率的目的。

（3）由于單一的動(dòng)力電池難以滿足新能源電動(dòng)汽車對于電池提出的各項(xiàng)要求，因此人們開始探索將幾種電池組合使用，以發(fā)揮它們各自性能上的優(yōu)勢。鉛酸蓄電池由于技術(shù)比較成熟、價(jià)格比較便宜，長期以來一直作為電動(dòng)汽車的主要能源，并且改進(jìn)型的鉛酸蓄電池也在不斷推出。在以鉛酸蓄電池為主電源的基礎(chǔ)上附加高功率密度的超級電容器作為輔助電源的電源結(jié)構(gòu)，由鉛酸蓄電池提供電動(dòng)汽車正常運(yùn)行過程中所需要的能量，由超級電容器提供和吸收電動(dòng)汽車加速或者減速過程中的附加能量，這樣一方面利用了超級電容器功率密度大的優(yōu)點(diǎn)，減少了對蓄電池峰值功率的要求；另一方面彌補(bǔ)了超級電容器單一電源能量密度低的缺點(diǎn)，增加了新能源電動(dòng)汽車的行駛里程，也延長了蓄電池的使用壽命，降低了成本。在這樣的電源結(jié)構(gòu)中，由于超級電容器的能量流動(dòng)是雙向的，因而需要在超級電容器與直流母線間接入雙向DC/DC變換器。當(dāng)電容器輸出能量時(shí)，DC/DC變換器正向升壓工作，將超級電容器的電壓升高到較高的直流母線電壓；當(dāng)電容器吸收能量時(shí)，DC/DC變換器反向降壓工作，將母線電壓降低以恒流的方式給電容器充電

燃料電池（FC）以其優(yōu)越的性能和良好的開發(fā)前景，被廣泛認(rèn)為是未來電動(dòng)汽車車載電池的最佳選擇。①在燃料電池發(fā)電前通過雙向DC/DC變換器升高電壓，提供較高的總線電壓能量，保持電源輸出功率的穩(wěn)定。②當(dāng)汽車加速時(shí)，超容量電容器通過雙向DC/DC變換器，可以提供所需的峰值功率。③當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，逆變器和雙向DC/DC變換器將再生制動(dòng)的能量存儲(chǔ)到超級電容器中。

通過加入超級電容器和雙向DC/DC變換器，提高了新能源電動(dòng)汽車的加速和減速性能。圖所示為燃料電池電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖3-37燃料電池電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2.DC/DC變換器的種類與比較

功率開關(guān)變換器利用調(diào)節(jié)開關(guān)的開啟和關(guān)斷來調(diào)節(jié)變換器輸出電壓的大小，即把輸入的電能轉(zhuǎn)化為符合輸出要求的高效率電能。DC/DC變換器按是否采用高頻變壓器分為隔離式和非隔離式兩類，隔離式DC/DC變換器可由非隔離式演變而來，非隔離式DC/DC變換器的基本拓?fù)涫墙祲鹤儞Q器（buck電路）和升壓變換器（boost電路），這兩種基本電路的組合又構(gòu)成了另外兩種基本變換器：降壓-升壓變換器（buck-boost電路）和升壓-降壓變換器（cuk電路）。這幾種電路都有電感電流連續(xù)與斷續(xù)的工作狀態(tài)，而對于燃料電池電動(dòng)汽車用DC/DC變換器，則要求電感電流工作在連續(xù)的狀態(tài)。隔離式變換器由基本的非隔離式變換器和隔離變壓器組成，這類功率變換電路包括單端正激、單端反激、推挽式、半橋式和全橋式等幾種。DC/DC變換器的電路拓?fù)湫问饺缦拢?/p>

雙向DC/DC變換器的電路拓?fù)溆泻芏喾N，如圖3-38所示，常見的有電流雙象限變換器、全橋變換器、T型雙向升降壓變換器、級聯(lián)式升降壓變換器、cuk雙向變換器、sepic-zeta雙向變換器及基于上述拓?fù)涞难苌娐罚涔δ芗疤攸c(diǎn)對比見表3-1。圖3-38常見雙向變換器結(jié)構(gòu)變換器功能特點(diǎn)電流雙象限變換器降壓/升壓電流雙象限、結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用成熟，同等功率條件下主開關(guān)管電壓電流應(yīng)力小，電感易于優(yōu)化設(shè)計(jì)全橋變換器降壓/升壓四象限運(yùn)行，應(yīng)用于中大功率場合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用元器件較多T型雙向升降壓變換器雙向升降壓結(jié)構(gòu)簡單，輸入輸出極性相反，開關(guān)管應(yīng)力大線聯(lián)式升降壓變換器雙向升降壓開關(guān)感應(yīng)力于電流雙象限變換器相似，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用器件多、成本高cuk雙向變換器雙向升降壓電容的使用降低了可靠性，輸入輸出極性相反，電路結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜sepic-zeta雙向變換器雙向升降壓電容的使用降低了可靠性，電路結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜表3-1常見雙向變換器的功能及特點(diǎn)DC/DC變換器又稱斬波器，具有成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、工業(yè)儀表、航空航天、通信及電車的無級變速等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，還能夠有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲及節(jié)約電能。由于DC/DC變換器具有最基本和最簡單的電路結(jié)構(gòu)，為提高其工作效率而采取的控制措施也可被其他變換電路所采納，因而對DC/DC變換器有關(guān)問題的研究也一直是電力電子學(xué)術(shù)界關(guān)注的領(lǐng)域。3.DC/AC功率變換器DC/AC逆變器是應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，將直流電能轉(zhuǎn)換成恒壓恒頻交流電能的一種靜止變流裝置，供交流負(fù)荷用電或與交流電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。隨著石油、煤和天然氣等主要能源的大量使用，新能源的開發(fā)和利用越來越得到人們的重視。利用新能源的關(guān)鍵技術(shù)，逆變技術(shù)能將蓄電池、太陽電池和燃料電池等其他新能源轉(zhuǎn)化的電能變換成交流電能與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。因此，逆變技術(shù)在新能源的開發(fā)和利用領(lǐng)域有著至關(guān)重要的地位。逆變器可分為有源逆變與無源逆變兩種。有源逆變是指把直流逆變成與交流電源同頻率的交流電饋送到電網(wǎng)中去的逆變器。在逆變狀態(tài)下，變換電路的交流側(cè)如果不與交流電網(wǎng)連接，而直接與負(fù)荷連接，將直流電逆變成某一頻率或可調(diào)頻率的交流電直接供給負(fù)荷，則稱為無源逆變。有源逆變與無源逆變的概念如圖3-39所示。

除電動(dòng)汽車外，DC/AC無源逆變電路模塊主要應(yīng)用于航天、航海、航空及通信系統(tǒng)等設(shè)備，其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好、噪聲低，具有自動(dòng)穩(wěn)頻穩(wěn)壓性能，諧波失真小，轉(zhuǎn)換效率高，保護(hù)功能完善，可靠性好。典型產(chǎn)品有SWG系列DC/AC電源模塊，這種模塊電源也稱為鈴流源（一種特殊形式的電源，在通信交換設(shè)備中，鈴流源為用戶話機(jī)提供振鈴信號和工作電源），在通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)汽車中使用的DC/AC逆變器多為無源逆變器，其功用主要是將蓄電池或燃料電池等輸出的直流電變換為交流電提供給交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。汽車（包括電動(dòng)汽車）的功能不斷擴(kuò)展，對于兼作流動(dòng)辦公室或野營生活用車等的汽車而言，則需要220V（或110V）的單相交流電，以滿足常用電器設(shè)備的用電要求。因此，隨著人類生活水平的提高，車用兩相DC/AC逆變器的應(yīng)用會(huì)逐漸增大。4.AC/DC功率變換器結(jié)構(gòu)和工作原理AC/DC功率變換器（模塊）的作用就是將交流電壓如220V、110V轉(zhuǎn)換成電子設(shè)備需要的穩(wěn)定直流電壓，電動(dòng)汽車中AC/DC的功能主要是將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電提供給用電器或儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存。AC/DC功率變換模塊電路的一般原理，如圖3-40所示，途中Vref為參考電壓；PWM為脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)變換器。AC/DC功率變換模塊由輸入濾波電路、全波整流和濾波電路、DC/DC變換電路、過電壓和過電流保護(hù)電路、控制電路和輸出整流電路組成。整流電路的作用是將交流電壓變?yōu)橹绷髅}沖電壓，輸入濾波電路的作用是使整流后的電壓更加平滑，并將電網(wǎng)中的雜波濾除以免對模塊產(chǎn)生干擾，同時(shí)輸入濾波器也阻止模塊自身產(chǎn)生的干擾影響。DC/DC變換電路和控制電路是模塊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由它實(shí)現(xiàn)直流電壓的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓。保護(hù)電路的作用是在模塊輸入電壓或電流過大的情況下產(chǎn)生動(dòng)作，使模塊關(guān)斷，從而起到保護(hù)作用。目前，越來越多的模塊制造廠商還在全波整流電路和DC/DC變換電路之間加入功率因數(shù)校正電路，有效地解決了整流后諧波畸變所導(dǎo)致的低功率因數(shù)問題，使模塊效率進(jìn)一步提高。

常見的AC/DC功率變換模塊輸出功率有25W、40W、40~50W、50W、50~60W、75W、100W、130W、160~180W、200W、350W、450W、600W、740W、950W、1500W。輸出電壓可以是+5V、-5V、+12V、-12V、+15V、-15V、+24V、-24V或者在某一范圍內(nèi)連續(xù)可以調(diào)節(jié)，輸出結(jié)構(gòu)可以是單路電壓輸出或者是雙路、三路、四路甚至是五路。模塊外部封裝可以是開放式、金屬外殼或者其他形式。另外，用戶可以根據(jù)設(shè)備的需要自由選擇合適的模塊。5.電力變換裝置在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用

采用Boost電路作為最大功率跟蹤電路，采用電流雙象限變換器作為超級電容與直流母線的連接通道，得到復(fù)合能源電動(dòng)車系統(tǒng)總體硬件電路圖，如圖3-41所示。圖中的能源裝置有太陽能電池、蓄電池和超