電動(dòng)汽車智能系統(tǒng)

1、在保證安全的前提下，將減速制動(dòng)（或者下坡）時(shí)車輛的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲(chǔ)存于儲(chǔ)能器（如各種蓄電池、超級(jí)電容器、飛輪電池、液壓蓄能器等）的系統(tǒng)叫做制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。制動(dòng)能量回收是電動(dòng)汽車所獨(dú)有的，它可增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，降低汽車的運(yùn)行成本。由于制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是和液壓制動(dòng)系統(tǒng)一起工作的，因此經(jīng)常把此二者合稱為制動(dòng)能量回收液壓制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)儲(chǔ)能器被完全充滿時(shí)，制動(dòng)能量回收則不能起到制動(dòng)作用，制動(dòng)力就只能由常規(guī)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)提供。制動(dòng)能量回收液壓制動(dòng)系統(tǒng)的功用是節(jié)約制動(dòng)能源、回收部分制動(dòng)動(dòng)能。  當(dāng)汽車減速、在公路上松開加速踏板行駛或踩下制動(dòng)踏板停車時(shí)，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)&#

2、160;就會(huì)啟動(dòng)。正常減速時(shí)，制動(dòng)能量回收的力矩通常保持在最大負(fù)荷狀態(tài)。電動(dòng)汽車高速行 駛時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般是在恒功率狀態(tài)下運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)力矩與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或者車輛速度成反比。因此，恒功率下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，制動(dòng)能量回收的能力就越低。電動(dòng)汽車低速時(shí)，電動(dòng)汽車的動(dòng)能不足以為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供能量來(lái)產(chǎn)生最大的制動(dòng)力矩，因而制動(dòng)能量回收能力也就會(huì)隨著車速降低而減小。電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收力矩通常不能像傳統(tǒng)燃油車中的制動(dòng)系統(tǒng)一樣提供足夠的制動(dòng)減速度，所以，在電動(dòng)汽車中，制動(dòng)能量回收和液壓制動(dòng)系統(tǒng)通常共同存在。不過應(yīng)該注意，只有當(dāng)制動(dòng)能量回收已經(jīng)達(dá)到了最大制動(dòng)能力而且還不能滿足制動(dòng)要求時(shí)，液

3、壓制動(dòng)系統(tǒng)才起作用。  制動(dòng)能量回收液壓制動(dòng)系統(tǒng)一般應(yīng)滿足四方面的要求：  (1)為了使駕駛員在制動(dòng)時(shí)有一種平順感，液壓制動(dòng)力矩應(yīng)該可以根據(jù)制動(dòng)能量回收力矩的變化進(jìn)行控制，最終使駕駛員獲得所希望的總到幼力矩。同時(shí)，液壓制動(dòng)的控制不應(yīng)引起制動(dòng)踏板的沖擊，以免引起駕駛員產(chǎn)生異常的感覺。  (2)為了使車輛能夠穩(wěn)定的制動(dòng)，前后輪上的制動(dòng)力必須進(jìn)行很好的平衡分配。  (3)由于在電動(dòng)汽車上沒有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵，所以需要用電動(dòng)泵來(lái)提高液壓。為了提高系統(tǒng)的可靠性，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)一般采用雙管路制動(dòng)。當(dāng)其中一條管路失效時(shí)，另

4、一條管路必須能提供足夠的制動(dòng)力。  (4)為了防止汽車發(fā)生滑移，加在前后輪上的最大制動(dòng)力應(yīng)低于允許的最大值（主要由滾動(dòng)阻力系數(shù)決定）。  制動(dòng)能量回收液壓制動(dòng)系統(tǒng)的組成如圖7.13所示。圖7.13(a)和圖7.13(b)分別為單軸和雙軸驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車組成圖。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，制動(dòng)ECU即得到制動(dòng)信號(hào)，電動(dòng)泵使制動(dòng)液增壓產(chǎn)生所需的制動(dòng)力，同時(shí)，汽車ECU也得到回收制動(dòng)能量信號(hào)。制  動(dòng)控制與電動(dòng)機(jī)控制協(xié)同工作，確定電動(dòng)汽車上的制動(dòng)能量回收力矩和前后輪上的液壓制動(dòng)力?；厥罩苿?dòng)能量時(shí)，制動(dòng)能量回收控制系統(tǒng)回收制動(dòng)能量，并且反充到蓄電池中。電動(dòng)汽

5、車上的ABS及其控制閥與傳統(tǒng)燃油車上的相同，其作用是產(chǎn)生最大的制動(dòng)力。通常，雙軸驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車上的總制動(dòng)力矩是制動(dòng)能量回收力矩與液壓制動(dòng)力矩之和。單軸驅(qū)動(dòng)汽車的制動(dòng)力矩之間的分配比例關(guān)系如圖7.14(a)所示。為了在保持最大制動(dòng)能量回收力矩的同時(shí)，又為駕駛員提供與燃油車相同的制動(dòng)感，在制動(dòng)踏板力較小時(shí)，只有制動(dòng)能量回收力矩施加在驅(qū)動(dòng)輪上，并且與制動(dòng)踏板力成正比。非驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)力則僅有液壓制動(dòng)提供，液壓制動(dòng)力也與制動(dòng)踏板力成正比，當(dāng)制動(dòng)踏板力超過一定值時(shí)，最大制動(dòng)能量回收力矩全部加在驅(qū)動(dòng)輪上，同時(shí)液壓制動(dòng)力矩也作用在驅(qū)動(dòng)輪上以獲得所需的制動(dòng)力  矩。因而最大制動(dòng)能量回收力矩可以保持不

6、變，以便能更多地回收車輛的動(dòng)能。  在整個(gè)過程中，車輛的動(dòng)能不可能完全轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能裝置的充電電能。制動(dòng)能量回收時(shí)所損失的能量包括行駛阻力損失（空氣阻力損失、滾動(dòng)阻力損失等）、機(jī)械損失（電動(dòng)機(jī)損失、摩擦阻力、轉(zhuǎn)換損失及充電損失等）及制動(dòng)系統(tǒng)損失等(圖7.14(b)。電動(dòng)汽車采用制動(dòng)能量回收后，實(shí)際回收的能量與汽車的行駛狀態(tài)和制動(dòng)能量回收液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素有關(guān)。安裝了此類系統(tǒng)的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程一般可提高10%15%以上。  制動(dòng)能量回收制動(dòng)系統(tǒng)通常需要一個(gè)回饋能量制動(dòng)力和汽車制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。圖7.15所示為常見的協(xié)調(diào)系統(tǒng)之一，在回路中安裝線

7、性控制閥，為了使回饋制動(dòng)最大地發(fā)揮作用，使回饋制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩控制在最佳值，控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)車速和蓄電池充電狀態(tài)連續(xù)地控制制動(dòng)油壓。  應(yīng)指出的是采用電子控制系統(tǒng)ECB(Electronically Controlled Brake System)和車橋間電子制動(dòng)力分配EBD(Electronic Brake Force Distribution)等技術(shù)，可提高制動(dòng)能量的回收比例。電動(dòng)汽車的高低壓電氣系統(tǒng)組成熱度：1572   日期:13-03-08, 01:42 PM   來(lái)源:      

8、電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)另一個(gè)重要組成部分就是汽車高低壓電氣系統(tǒng)。高壓電氣系統(tǒng)主要功用是根據(jù)車輛行駛的功率需求完成從動(dòng)力電池或燃料電池到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的能量變換與傳輸過程。在傳統(tǒng)的燃油汽車中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等主要由低壓電氣系統(tǒng)供電，而在電動(dòng)汽車中，為了節(jié)約能源，對(duì)于功率較大的子系統(tǒng)，如制動(dòng)氣泵電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)等一般采用高壓供電。  燃油汽車與電動(dòng)汽車低壓電氣系統(tǒng)二者主要區(qū)別在于，燃油汽車的輔助蓄電池由與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的發(fā)電機(jī)來(lái)充電，而電動(dòng)汽車的輔助蓄電池則由動(dòng)力電池通過DCDC變換器來(lái)充電。圖7.18為典型的電動(dòng)汽車高低壓電路原理圖。12V低壓電氣系統(tǒng)由高壓動(dòng)

9、力電池通過DCDC變換器為其充電，而高壓動(dòng)力電池系統(tǒng)通過車載充電器進(jìn)行充電。  電動(dòng)汽車的高壓電氣系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池燃料電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器等大功率、高電 壓電氣設(shè)備組成。整車高壓電氣系統(tǒng)原理如圖7. 19所示。高壓電源從電的正極D+出發(fā)，首先通過位于駕駛員控制臺(tái)的高壓開關(guān)DK1，該開關(guān)受低壓控制，作為整車高壓電源的總開關(guān)以及充電開關(guān)。經(jīng)線路2可以進(jìn)行充電操作，經(jīng)線路3與主電動(dòng)機(jī)控制器（通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行走）、直流電源變換器（給低壓24V電源充電）、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器（控制轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)）、制動(dòng)系統(tǒng)控制器（控制和驅(qū)動(dòng)氣泵打氣提供制動(dòng)能量）及冷暖一體化空調(diào)相

10、連，最后經(jīng)過分流器FL流回負(fù)極，分流器FL的作用是檢測(cè)高壓線路中的電流值。此外，在電池內(nèi)部之間裝有500A的熔斷器F，防止高壓回路中電流過大。  動(dòng)力電池組通過DC/DC變換器將高壓直流電轉(zhuǎn)換為1 2V或24v低壓直流電，為儀表、照明、(制系統(tǒng)和車身DC提供電能，并給輔助蓄電池(DCAC)成了整車低壓電氣系統(tǒng)。低壓電氣系統(tǒng)主要由DcDc功率轉(zhuǎn)換器、輔助蓄電池和若干低壓電器設(shè)備組成。電動(dòng)汽車的低壓電器設(shè)備主要包括燈光系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、電動(dòng)車窗、刮水器、除霜器和各種控制器等。  1功率變換器  功率變換器可分為直流直流(DCDC)

11、變換和直流交流(DcAc)變換兩類。電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)中的功率變換器主要是DC/DC變換器，它是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)電能變換和傳輸?shù)闹匾姎庠O(shè)備。電動(dòng)汽車的DCDC變換器主要功能是給車燈、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)汽車依靠發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，為附屬電器設(shè)備供電。由于純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此電動(dòng)汽車無(wú)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)備及其電源供電，因此DCDC成為了必要設(shè)備。  DCDC功率變換電路按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)分有正激型、反激型、升壓型、降壓型、升降壓型、反相型、推挽

12、式正激型、半橋式正激型及全橋式正激型。按開關(guān)控制方式來(lái)分有脈寬調(diào)制式PWM(Pulse-Width Modulation)、脈沖頻率調(diào)制式PFM(Pulse Frequency Murtion)及脈寬和頻率混合調(diào)制式“硬開關(guān)電路”，也有零電壓或零電流“軟開關(guān)”PWM電路和各種諧振式、準(zhǔn)諧振式變換器。按其他方面來(lái)分，有寬輸入范圍、額定輸入范圍、隔離型、非隔離型等區(qū)別。根據(jù)電壓變換方式不同，DCDC變換器分為絕緣型(圖7.20(a)和非絕緣型(圖7.20(b)兩類，絕緣型的特點(diǎn)是負(fù)極與車身絕緣，非絕緣型的特點(diǎn)是負(fù)極與車身相連。  圖7.21為幾種典型的功率變換器電路原理圖。圖7

13、.21(a)為Buck式降壓變換器的電路原理圖，其電路式非隔離式的，一般用在輸入、輸出電壓相差不大的場(chǎng)合，如用于車載小功率高壓直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。圖7.21(b)為單端激式降壓變換器的電路原理圖。由于其輸入、輸出電壓的隔離性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于車載24V輔助電池的充電電源。圖7.21(c)為全橋逆變式升壓變換器的電路原理圖。由于電路中變換器具有一定的頻率響應(yīng)帶寬，在變換器輸入端和變壓器一次電路產(chǎn)生的部分高頻干擾信號(hào)不能傳輸?shù)阶儞Q器的輸出端，因此，作為電動(dòng)汽車車載變換器，全橋逆變式結(jié)構(gòu)具有較好的電磁兼容性。   2DC/DC功率變換模塊的穩(wěn)壓精度檢測(cè)方法 

14、0;DC/DC的穩(wěn)壓精度u是衡量DCDC的一個(gè)輸出電壓穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。u通常由如圖7.22所示的電路測(cè)量得到，測(cè)量u時(shí)使用的儀表主要有直流可變電源、直流電壓表、直流電流表、可變直流負(fù)載（儀表精度不低于1.5級(jí)）等。  u的測(cè)量可分為三步進(jìn)行。首先，用直流可變電源向DCDC變換設(shè)備輸入額定直流電壓、允許的最小電壓和允許變化的最大電壓；其次，調(diào)整可變直流負(fù)載使前述的三個(gè)不同輸入電壓下的可變直流負(fù)載的電流依次為穩(wěn)定值的0%、50%、100%，把各個(gè)條件下的輸出電壓值分別計(jì)人表7-2中。最后根據(jù)表7-2中記錄的所測(cè)電壓變化的極限值（最大值和最小值）U和額定電壓Uo，即可由式(7-

15、11)計(jì)算出不同輸入電壓條件下的穩(wěn)壓精度u。  （7-11）  3DC/DC變換效率的測(cè)量  在輸入直流電壓、輸出直流電壓和電流均為額定值時(shí)，輸入功率和輸出功率之比的百分?jǐn)?shù)稱之為DCDC的變換效率，其計(jì)算公式為  （7-12）式中：Uo為輸出電壓，V；Io為輸出電流，A；Ui為輸入電壓，V；Ii為輸入電流，A。  將輸入直流電壓、輸出直流電壓、輸出直流電流均調(diào)至額定值，從輸入端和輸出端的電壓表、電流表上分別讀出電壓和電流值，用式(7-21)即可計(jì)算出效率。  圖7.23為DCDC變換器的構(gòu)成實(shí)例

16、，DCDC變換器由功率回路和控制回路組成。  功率回路以控制回路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為基礎(chǔ)，打開、關(guān)閉晶閘管輸入直流電，供給變壓器交流電壓。在變壓器中變壓之后的交流電壓經(jīng)整流二極管整流，整流后的斷續(xù)直流電壓經(jīng)平滑電路平滑后對(duì)輔助電池充電。控制回路除了完成以上功能外，還具有輸出限流、輸入過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)和警報(bào)功能。 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是具有高電壓、大電流的動(dòng)力回路。為了適應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作的特性要求并提高效率，高壓電氣系統(tǒng)的工作電壓可以達(dá)到300V以上，而且電力傳輸線路阻抗很小。高壓電氣的正常工作電流可能達(dá)到數(shù)十甚至數(shù)百安培，瞬時(shí)短路放電電流更是成倍增加。高電

17、壓和大電流會(huì)危及車上乘客的人身安全，同時(shí)還會(huì)影響低壓電氣和車輛控制器的正常工作。因此，在設(shè)計(jì)和規(guī)劃高壓電氣系統(tǒng)時(shí)不僅應(yīng)充分滿足整車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求，還必須確保車輛運(yùn)行安全、駕乘人員安全和車輛運(yùn)行環(huán)境安全。  根據(jù)電動(dòng)汽車的實(shí)際結(jié)構(gòu)和電路特性，設(shè)計(jì)安全合理的保護(hù)措施，是確保駕乘人員和車輛設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。為了保證高壓電安全，必須針對(duì)高壓電防護(hù)進(jìn)行特別的系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和美國(guó)、歐洲、日本等先后發(fā)布了若干電動(dòng)汽車的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們對(duì)電動(dòng)汽車的高壓電安全及控制制定了較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求，并規(guī)定了高壓系統(tǒng)必須具備高壓電自動(dòng)切斷裝置。其中涉及電動(dòng)車安全有關(guān)的電氣特性有：絕緣特性、漏電流、充電器的過電流特性和爬電距離及電器間隙等。  電動(dòng)汽車的運(yùn)行情況非常復(fù)雜，在運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)部件間的相互碰撞、摩擦、擠壓，這有可能使原本絕緣良好的導(dǎo)線絕緣層出現(xiàn)破損、接線端子與周圍金屬出現(xiàn)搭接、高壓電纜絕緣介質(zhì)老化或潮濕環(huán)境影響等因素都