純電動汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修（第2版）（微課版）課件 學(xué)習(xí)任務(wù)4-1 純電動汽車其他相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

課程架構(gòu)

項(xiàng)目一認(rèn)識純電動汽車項(xiàng)目二純電動汽車高壓安全與維修工具/儀器使用項(xiàng)目三純電動汽車電源、充電及驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)檢修項(xiàng)目四純電動汽車其他技術(shù)應(yīng)用及整車保養(yǎng)項(xiàng)目四純電動汽車其他技術(shù)應(yīng)用及整車保養(yǎng)任務(wù)分解：學(xué)習(xí)任務(wù)4-1純電動汽車其他技術(shù)應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)4-2純電動汽車保養(yǎng)、應(yīng)急處理及常規(guī)故障處理學(xué)習(xí)任務(wù)4-1純電動汽車其他技術(shù)應(yīng)用任務(wù)引入純電動汽車除在動力系統(tǒng)與燃料汽車有明顯差別外，在其他功能系統(tǒng)方面也有其獨(dú)特之處，如變速器驅(qū)動橋、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、儀表、空調(diào)系統(tǒng)等。從事電動汽車維修的技術(shù)人員必須充分熟悉所維修車型各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，方可實(shí)施正確的檢修與故障診斷。本任務(wù)主要講解電動汽車其他技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)任務(wù)4-1純電動汽車其他技術(shù)應(yīng)用主要學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知識目標(biāo)（1）能夠正確描述純電動汽車常用變速器的種類及適用車型。（2）能夠正確描述純電動汽車單、雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能及工作原理。（3）能夠正確描述純電動汽車電動真空助力制動系統(tǒng)組成及工作原理。（4）能夠正確描述純電動汽車再生制動系統(tǒng)的組成及工作原理。（5）能夠正確描述純電動汽車空調(diào)的制冷和制熱方式的種類及原理。（6）能夠描述純電動汽車新增儀表種類、功能、顯示方式及控制原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)2．能力目標(biāo)（1）能夠通過觀察純電動汽車，找出代表純電動汽車典型技術(shù)的裝置。（2）能夠針對具體的裝置，說明其布置形式，并闡明其工作原理。3．素質(zhì)目標(biāo)（1）培養(yǎng)良好的勞動保護(hù)意識。（2）培養(yǎng)科技發(fā)展推動社會進(jìn)步等綜合素養(yǎng)。開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)1．結(jié)構(gòu)形式輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子形式分為內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型兩種結(jié)構(gòu)。一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)子型采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，同時(shí)裝備固定傳動比的減速器。一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)通常，外轉(zhuǎn)子型采用低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為1000～1500r/min，無減速裝置，電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與車輪的輪輞固定或者集成在一起，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由于電機(jī)電制動容量較小，不能滿足整車制動效能的要求，通常需要附加機(jī)械制動系統(tǒng)。輪轂電機(jī)系統(tǒng)中的制動器可以根據(jù)結(jié)構(gòu)采用鼓式或者盤式制動器。電機(jī)電制動容量往往可以使制動器的設(shè)計(jì)容量適當(dāng)減小。大多數(shù)的輪轂電機(jī)系統(tǒng)采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻，也有的采用水冷和油冷的方式對電機(jī)、制動器等的發(fā)熱部件進(jìn)行散熱降溫，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)2．優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用（1）優(yōu)點(diǎn)①可以完全省略傳動裝置，整體動力利用效率大大提高。②輪轂電機(jī)使得整車總布置可以采用扁平化的底盤結(jié)構(gòu)形式，車內(nèi)空間和布置自由度得到極大的改善。③車身上幾乎沒有大功率的運(yùn)動部件，整車的振動、噪聲和舒適性得到極大改善。④便于實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動，有利于改善整車的動力性能。⑤輪轂電機(jī)作為執(zhí)行元件，利用響應(yīng)速度快和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)便于實(shí)現(xiàn)包括線控驅(qū)動、線控制動以及線控整車動力學(xué)控制在內(nèi)的整車動力學(xué)集成控制，提高整車的主動安全性。一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)2．優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用（2）應(yīng)用應(yīng)用輪轂電機(jī)驅(qū)動的典型電動汽車是日本東京電力IZA和國四電力的PIVOT。未來汽車發(fā)展方向?yàn)樾畔⒒?、智能化和低碳化，四輪?dú)立驅(qū)動（輪轂電機(jī)驅(qū)動）的電動汽車將是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳選擇。開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施二、變速器電動機(jī)雖然擁有很寬的工作轉(zhuǎn)速范圍，但和發(fā)動機(jī)一樣，電動機(jī)也有最佳工作轉(zhuǎn)速區(qū)間，高于或低于這一區(qū)間效率就會下降。合理利用變速器，使電動機(jī)工作在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)，對于提高效率十分有意義。純電動汽車上變速器只需要3擋、2擋或1擋，因此變速器在一定程度上被簡化了，但純電動汽車對傳動系統(tǒng)的要求反而更高，變速器優(yōu)化設(shè)計(jì)有利于提升電動汽車效率。二、變速器1.一擋變速器一擋式變速器多為兩級減速比,即變速器只有一個(gè)傳動比,主減速器有一個(gè)傳動比,總傳動比為兩個(gè)傳動比相乘，多使用在低檔小、中型面包車上。二、變速器2.一擋集成動力驅(qū)動系統(tǒng)高檔轎車多采用該系統(tǒng)。把電動機(jī)、減速器、差速器、功率控制器集成在一起，外部只有強(qiáng)電、弱電線束和冷卻的水管。若采用前后軸各一臺這樣的動力驅(qū)動系統(tǒng)則是很好的四輪驅(qū)動。二、變速器3.多擋變速器在電動客車上配裝變速器，主要是為解決電動機(jī)驅(qū)動力不足的問題。裝變速器可以改變電動機(jī)扭矩，提升電動機(jī)動力。純電動客車配裝的變速器相比燃油車型上的變速器是應(yīng)有變化，突出的特點(diǎn)是變速器擋數(shù)由傳統(tǒng)5擋、6擋簡化成2擋、3擋。二、變速器4.多擋無同步器電控自動變速器客車變速器為節(jié)省成本，同時(shí)又考慮無離合器的自動換檔，因此電控的無同步器自動換檔變速器成為首選。開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施三、功率轉(zhuǎn)換器功率轉(zhuǎn)換器可分為斬波器（DC/DC轉(zhuǎn)換器）、逆變器（DC/AC轉(zhuǎn)換器）和整流器（AC/DC轉(zhuǎn)換器）3類。斬波器對電流進(jìn)行直流/直流轉(zhuǎn)換；逆變器對電流進(jìn)行直流/交流轉(zhuǎn)換；整流器對電流進(jìn)行交流/直流轉(zhuǎn)換。三、功率轉(zhuǎn)換器1．DC/DC轉(zhuǎn)換器①在直流電機(jī)的功率小于5kW的純電動汽車（如公園的游覽車、機(jī)場的行李車等）中，動力電池組直接通過DC/DC為直流電機(jī)提供直流電。②在純電動汽車及能量混合型電力系統(tǒng)中，用升壓型DC/DC；在功率混合型電力系統(tǒng)中，采用雙向升降壓型DC/DC或全橋型DC/DC。電動汽車在滑行或下坡制動時(shí)，車輛的慣性能量經(jīng)過轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電能向儲能電源充電時(shí)，也采用雙向升降壓型DC/DC。③用電動汽車上的高壓直流電源為輔助電池（低壓電源）充電時(shí)，采用隔離式降壓型DC/DC。三、功率轉(zhuǎn)換器2．DC/AC轉(zhuǎn)換器DC/AC分有源逆變器和無源逆變器，以及多種不同組合的、高性能DC/AC等多種類型。純電動汽車中，交流驅(qū)動電機(jī)的DC/AC一般集成于電機(jī)控制器中。三、功率轉(zhuǎn)換器3．AC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在電動汽車上的AC/DC基本形式有三相橋式、三相電壓源PWM式和三相電流源PWM式。開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施四、制動助力和再生制動1.電動真空助力制動系統(tǒng)四、制動助力和再生制動2.再生制動四、制動助力和再生制動2.再生制動四、制動助力和再生制動再生液壓混合制動系統(tǒng)四、制動助力和再生制動再生制動力矩與液壓制動力矩的分配開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施五、電動空調(diào)系統(tǒng)1.制冷在空調(diào)的主要零部件選用上，目前國內(nèi)的電動汽車除了壓縮機(jī)和控制模式，其它主要零部件還是沿用燃油汽車空調(diào)的零部件，冷凝設(shè)備主要用的是平行流冷凝器，蒸發(fā)設(shè)備主要用的是層疊式蒸發(fā)器，節(jié)流裝置仍然是熱力膨脹閥，制冷劑仍然是R134a。汽車空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動形式大致分為以下三類：（1）傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動的類型。（2）使用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動的混合動力型。（3）單純使用變頻電動機(jī)驅(qū)動的類型。五、電動空調(diào)系統(tǒng)（1）電動制冷系統(tǒng)組成與功能五、電動空調(diào)系統(tǒng)（2）工作原理五、電動空調(diào)系統(tǒng)2.制熱目前電動汽車空調(diào)制熱方式有半導(dǎo)體式（熱電偶）、電動熱泵式、燃油加熱式、PTC加熱式等，其中燃油加熱式制熱方式一般用于油電混合動力汽車（此處不再介紹），電動熱泵式空調(diào)是最有發(fā)展前途。（1）半導(dǎo)體式五、電動空調(diào)系統(tǒng)（2）電動熱泵式五、電動空調(diào)系統(tǒng)（3）駐車加熱器式加熱系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)（4）PTC加熱式若電動汽車采用加熱器的電制熱方式時(shí)，加熱器一般配置在駕駛席和副駕駛席之間的地板下方。加熱器由可用電發(fā)熱的PTC加熱器元件、將加熱器元件的熱量傳送至散熱劑（冷卻水）的散熱扇、散熱劑流路和控制底板等組成。因要求加熱器要有較高的制暖性，因此，電源使用的是驅(qū)動電動機(jī)的鋰離子充電電池的高壓，而非輔助電池（12V）。如果是純電動汽車專用產(chǎn)品，也可以不使用冷卻液，直接用鼓風(fēng)機(jī)吹送經(jīng)PTC加熱器加熱的暖風(fēng)。開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施六、信息顯示系統(tǒng)1．信息顯示方式純電動汽車信息顯示方式有組合儀表式、數(shù)字式和液晶顯示（liquidcrystaldisplay，LCD）式3種。組合儀表顯示精確度高、信息刷新快、使用數(shù)字進(jìn)行分時(shí)顯示，可使儀表板得到簡化且能顯示大量信息。采用數(shù)字顯示和大LCD屏幕的好處是只要儀表有足夠的存儲器和高分辨率的LCD顯示，LCD的圖形造型的自由度會很高。六、信息顯示系統(tǒng)2.電動汽車新增儀表六、信息顯示系統(tǒng)2.電動汽車新增儀表六、信息顯示系統(tǒng)電池電量表

功率表六、信息顯示系統(tǒng)續(xù)駛里程表

能量流程圖六、信息顯示系統(tǒng)多信息顯示示例開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施七、冷卻系統(tǒng)純電動汽車主要熱源有3類，即能量儲存系統(tǒng)、電機(jī)控制器、功率轉(zhuǎn)換器等功率元件和驅(qū)動電機(jī)。純電動汽車循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要分為兩大部分：一部分是對電機(jī)及其控制器（包括功率轉(zhuǎn)換器）的冷卻；另一部分是對動力電池（包括車載充電機(jī)）的冷卻。1．電池組的冷卻動力電池的常用冷卻方法有風(fēng)冷、液體冷卻兩種。2．驅(qū)動電機(jī)及控制器的冷卻驅(qū)動電機(jī)及控制器的冷卻通常采用同一冷卻回路，即驅(qū)動電機(jī)冷卻系統(tǒng)。冷卻方式有自然冷卻和強(qiáng)制水冷兩種，通常采用循環(huán)水冷方式。七、冷卻系統(tǒng)冷卻示意圖開始學(xué)習(xí)相關(guān)知識一、輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、變速器三、功率轉(zhuǎn)換器四、電動真空助力制動與再生制動系統(tǒng)五、電動空調(diào)系統(tǒng)六、信息顯示系統(tǒng)七、冷卻系統(tǒng)八、整車控制器任務(wù)實(shí)施八、整車控制器（EVECU）有對MCU的控制、電源管理、自診斷、同其它控制節(jié)點(diǎn)（ECU）的數(shù)據(jù)信息共享、電器管理、防盜器管理等功能。1．對電機(jī)控制器的控制功能①根據(jù)加速踏板位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速確定向電機(jī)控制器傳送的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)。②對于固定傳動比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器換擋手柄傳來的位置信號確定轉(zhuǎn)矩方向。③對于有2或3個(gè)傳動比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器換擋手柄傳來的位置信號確定轉(zhuǎn)矩方向和大小。④當(dāng)駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ鍟r(shí)，整車控制器控制電機(jī)控制器關(guān)閉逆變橋驅(qū)動電路信號，由正信號轉(zhuǎn)為全負(fù)信號，并起動再生制動和ABS摩擦制動功能，主要是控制制動效果。八、整車控制器（EVECU）2.電源管理功能整車控制器中的軟件會對正負(fù)直流母線進(jìn)行有區(qū)別的斷電。電池箱內(nèi)配有熔斷絲的檢修塞或空氣開關(guān)，只有在維修時(shí)才用手動插檢修塞或斷空氣開關(guān)的斷電方式。八、整車控制器（EVECU）（1）電源打開。八、整車控制器（EVECU）（2）電源關(guān)閉。八、整車控制器（EVECU）3.自診斷功能整車控制器能對接入自身的傳感器、執(zhí)行器、其他控制器進(jìn)行監(jiān)測。傳感器監(jiān)測包括：對電動機(jī)中冷卻液溫度、冷卻風(fēng)扇電動機(jī)繼電器線圈電路、水泵電動機(jī)繼電器線圈電路及對電動機(jī)電源的有無進(jìn)行監(jiān)控，有故障生成故障碼，有必要時(shí)點(diǎn)亮故障指示燈。執(zhí)行器監(jiān)測包括：繼電器是否能工作，原因在線圈還是開關(guān)，電磁閥是否能工作，并設(shè)計(jì)有進(jìn)行執(zhí)行元件診斷的程序。八、整車控制器（EVECU）4.同其它控制節(jié)點(diǎn)（ECU）的數(shù)據(jù)信息共享功能七、整車控制器（EVECU）4.同其它控制節(jié)點(diǎn)（ECU）的數(shù)據(jù)信息共享功能（1）接收電動機(jī)控制器節(jié)點(diǎn)傳來的電動機(jī)控制器（MCU）過溫、低電壓、過電流等故障，對故障進(jìn)行存儲，分析后認(rèn)為有必要則輸出至儀表，點(diǎn)亮儀表動力系統(tǒng)故障燈。（2）對來自電池管理系統(tǒng)（BMS）的蓄電池總電壓、電流、各蓄電池的電壓、電池箱溫度、風(fēng)扇繼電器