<h1 style="text-align: center;"><b>一、電動汽車概述</b></h1> <p class="ql-block"> 大家比較熟悉的燃油汽車是由內(nèi)燃機燃燒汽油（或柴油）燃料將熱能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動車輛的；而電動汽車是由車載高壓動力電池包儲存電能，由電機將電能轉(zhuǎn)化為機械驅(qū)動車輛運動的。</p>電動汽車具有結(jié)構(gòu)緊湊、加速響應快，控制精度和智能化程度高以及日常維護使用成本較低、噪音小等特點。<br>電動汽車控制的基本原理是：整車控制器依據(jù)駕駛?cè)说牟僮?，向電機控制器發(fā)出指令，由電機控制器對電機進行轉(zhuǎn)速和扭矩控制，滿足車輛道路行駛需求。當汽車制動或滑行時，能實現(xiàn)車輛的動能回收，將動能轉(zhuǎn)換為電能為動力電池充電以提升車輛的續(xù)航里程。<br>電動汽車主要由車載高壓電池、電機控制器和驅(qū)動電動機三大部分組成。 <p class="ql-block">電動汽車的整車電力電氣設備由直流高壓電源及大功率用電設備的驅(qū)動系統(tǒng)，和直流低壓整車低壓用電設備兩大部分組成。</p> <h1 style="text-align: center;"><b>二、電動汽車的動力蓄電池與電池管理器</b></h1> 電動汽車的動力蓄電池相當于燃油車輛的燃油箱，為電動汽車的動力電源，是以化學能方式儲蓄直流電能的。動力蓄電池電容量（kwh）涉及到車輛的續(xù)航里程，容量越大續(xù)航里程越長；電池電壓涉及到整車用電總功率，用電功率越大電池電壓就越高。動力蓄電池是由諸多低電壓的單體鋰電池電芯經(jīng)過串聯(lián)或并聯(lián)的方式構(gòu)成高電壓高容量的動力蓄電池組合。動力蓄電池主流平臺電壓為400V，在同樣電流情況下，電壓越高，功率越大。豪華硬派電動汽車為800V-1000V的更高電壓平臺，以適應車輛的功率需求。 <h3><b>1、動力蓄電池類型</b><br></h3> 電動汽車動力蓄電池為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩大類。 <h3><b>磷酸鐵鋰電池</b></h3> 磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池芯單體標定電壓為3.2V。電池能量密度一般為150-200 Wh/kg，具有安全性高、循環(huán)壽命長。成本低，但電池質(zhì)量密度較低、低溫性能差等特點。比亞迪開發(fā)的磷酸鐵鋰刀片電池結(jié)構(gòu)，單位體積密度比傳統(tǒng)鋰電池高1/3以上，體積能量密度提升50%以上 。 <h3><b>三元鋰電池</b></h3> 三元鋰電池，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽原料為電池正極材料（鎳、鈷、錳比例可調(diào)）合成的鎳鈷錳鋰離子電池，化學式為Li(NiCoMn)O?。電池型號有18650圓柱形電池和寧德方盒形等，三元鋰電池標稱電壓為標3.7v，能量密度為200-300 Wh/kg。具有能量密度高、低溫性能好，但熱穩(wěn)定性稍差，循環(huán)壽命低和成本高等特點。 <h3><b>磷酸鐵鋰和三元鋰兩類電池特點</b></h3> 磷酸鐵鋰和三元鋰兩類電池質(zhì)量密度對比：通常電動汽車的平均電耗約為14kwh/100km（不同的車型會有差異） ，若車輛續(xù)航里程500km，電池包總能量約為 70kwh。按能力密度換算，三元鋰的電池包重量約為389kg， 磷酸鐵鋰的電池包重量約為467kg，三元鋰電池包比磷酸鐵鋰電池包的重量減少約80~100kg 。在同等電池質(zhì)量重情況下，三元鋰較磷酸鐵鋰電池，在環(huán)境溫度低的情況下電池活性強、續(xù)航里程長，但比磷酸鐵鋰電池的安全性、熱穩(wěn)定性稍差，循環(huán)壽命低。成本較高。 <h3><b>2.主流車型動力蓄電池容量</b></h3> 動力電池包的電容量（kwh），取決于汽車對續(xù)航里程的需求。目前，各類級別/類型電動汽車的主流車型的電池包規(guī)格參數(shù)及續(xù)航里程性能如下（參考）：<br><b>微型/小型車</b>：主要用途為城市短途代步，一般電壓范圍在100v-300v；容量范圍10kwh-30kwh，續(xù)航里程通常為120km-300km。<br><b>緊湊型/主流家用車</b>：一般電壓范圍在350v-450v；容量范圍40kwh-60kwh，續(xù)航里程通常為500km-700km。<br><b>中型大型/SUV車</b>：一般電壓范圍在350v-800v；容量范圍60kwh-100kwh，續(xù)航里程通常為400km-500km。<br><b>豪華高性能大型SUU車</b>：由于電驅(qū)動功率大，電壓平臺高為800v；容量范圍90kwh-120kwh或以上，續(xù)航里程可達600km以上。 <h3><b>動力蓄電池包結(jié)構(gòu)</b><br></h3> 動力蓄電池包由下底座、電池模組、電池冷卻管道、上蓋等部件構(gòu)成，為密封整體結(jié)構(gòu)形式，通稱動力蓄電池包。 <h3><b>動力蓄電池包的溫度控制</b><br></h3> 鋰電池最佳的工作溫度為15°C~35°C范圍，若不在這個溫度范圍，電池的各性能都會急劇惡化。 溫度過低（<0°C），性能下降、充電困難；溫度過高（>40°C），壽命衰減、過熱會導致起火爆炸等發(fā)生安全事故。為此，需對動力蓄電池包工作溫度進行溫度控制，電動汽車工況對電池溫度控制：當?shù)蜏赝＼?啟動時，對電池加熱；正常行駛時，保持適宜溫度；大功率驅(qū)動/爬坡時，強力散熱；直流快充時，低溫預熱。充電中散熱。<br>動力蓄電池包的溫度管理由冷卻液溫度傳感器與整車控制器VCU、電池管理器BMS等進行溫度控制。 <h3><b>1.動力蓄電池冷卻</b><div>動力蓄電池包冷卻方式有風冷和液冷兩種方式。<br></div></h3> 強制風冷方式<br>采用強制風流對動力蓄電池包進行冷卻散熱，比較典型的就是豐田油電混合動力汽車，采取對HV動力電池強制通風散熱冷卻形式。<br>動力蓄電池強制風冷系統(tǒng)，由進風口、風流通道、高壓電動風冷電風扇、動力電池內(nèi)通風散熱管道和出風口等構(gòu)成。風冷進風口位于車內(nèi)后排座的右側(cè)，管道中電動風冷電扇葉片將強大風流吹入動力蓄電池散熱風冷通道，進行冷卻降溫，然后由后背行李箱的出風口流出。風冷系統(tǒng)的電動風扇工況，由電池溫度傳感器與電池管理器進行控制。 <h3><b>動力電池包強制風冷系統(tǒng)</b></h3> 豐田油電混合動力汽車的HV動力電池，是采用強制風冷的散熱結(jié)構(gòu)方式，電池包強制風冷系統(tǒng)由進風口、風流通道、高壓電動風冷電風扇、動力電池內(nèi)通風散熱管道和出風口等組成。進風口位于車內(nèi)后排座的右側(cè)，電動風冷電扇將空氣從進風口強制吸入，吹入動力電池的風冷通道進氣端，冷卻風流經(jīng)動力電池包散熱通道將其進行冷卻降溫，然后由后背行李箱的出風口流出。風冷系統(tǒng)的電動風扇工作狀態(tài)，由電池溫度傳感器與電池管理器進行控制。 <h3><b>液冷冷卻方式</b><br><br>動力蓄電池包內(nèi)設有鋁制液冷板與電芯接觸的冷卻液管道，將水道中的乙二醇水溶液與外界散熱器進行熱交換循環(huán)對動力電池散熱。<br>液冷主要由散熱器、電動液冷泵、液冷管路控制閥、冷卻管路等部件組成。<br>當動力電池溫度過高時，溫度控制系統(tǒng)控制液冷電磁閥接通動力蓄電池與冷卻器間的循環(huán)冷卻管道，電動液泵進行冷卻液循環(huán)散熱降溫。某些車型同時采用車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)對動力電池包進行溫度管理控制。</h3> <h3><b>動力蓄電池加熱</b><br>若電池溫度過低時，則采用電加熱元件器對冷卻液進行循環(huán)加熱，以提高電池包的溫度。<br>當動力電池溫度過低時，溫度控制系統(tǒng)控制液冷電磁閥關閉動力蓄電池與冷卻器間的循環(huán)冷卻管道，同時冷卻液加熱器通電加熱升溫，電動液泵對冷卻液熱態(tài)的循環(huán)加熱。<br>冷卻液加熱的方式，通常采用電加熱管加熱方式，電加熱管內(nèi)有電阻絲氧化鎂粉外加金屬護套管組成，電熱管浸泡在冷卻液中，功率一般為1.5-2.kw。</h3> <h3><b>動力蓄電池管理器</b><br></h3> 動力電池管理系統(tǒng)簡稱BMS，是對動力電池進行“監(jiān)測”“估算”“管理”“保護”“通信”等方面的電子控制系統(tǒng)。<br>電池性能參數(shù)監(jiān)測：實時采集監(jiān)測每一節(jié)電池芯的電壓、電流、溫度技術參數(shù)，上傳電池控制系統(tǒng)對其安全控制。<br>電量估算：估算動力電池瞬間可用功率；估算電池剩余電量及續(xù)航里程；估算電池的衰老程度及健康狀況。<br>電池芯均衡管理：電池包內(nèi)的逐個電池芯的電壓、電流、內(nèi)阻值均衡管理，以免在充放電過程中因其電芯的電容量不均衡，而造成電池能力衰減。<br>電池包溫度控制管理：根據(jù)電池的溫度傳感器參數(shù)，若電池包動力蓄電池管理器簡稱BMS，對動力蓄電池狀態(tài)進行“監(jiān)測”“估算”“管理”“保護”“通信”等方面的管理控制。<br>1.電池性能參數(shù)監(jiān)測：實時采集監(jiān)測每一節(jié)電池芯的電壓、電流、溫度技術參數(shù)，上傳電池控制系統(tǒng)對其安全控制。<br>2.電量估算：估算動力電池瞬間可用功率；估算電池剩余電量及續(xù)航里程；估算電池的衰老程度及健康狀況。<br>3.電池芯均衡管理：電池包內(nèi)的逐個電池芯的電壓、電流、內(nèi)阻值均衡管理，以免在充放電過程中因其電芯的電容量不均衡，而造成電池能力衰減。<br>4.電池包溫度控制管理：根據(jù)電池的溫度傳感器參數(shù)，若電池包過熱或過冷，適時啟動或關閉溫度控制部件的水泵、風扇、加熱器。電磁閥等，對電池包進行冷卻或加熱，以控制電池包的溫度在其最佳工作溫度范圍內(nèi)（通常為15℃-35℃）。<br>5.故障診斷與安全保護：自診斷電池包的電壓/電流/溫度傳感器故障、通信故障、繼電器是否粘連、絕緣故障等，當出現(xiàn)故障后進行報警限制功率，或切斷高壓繼電器。斷開電路。<br>6.各電子控制器的數(shù)據(jù)交換通信：通過CAN總線與整車控制器（VCU）、電動機控制器（MCU）、車載充電機（OBC）、儀表盤進行數(shù)據(jù)信息交換，在車輛儀表顯示使用實時消耗功率、剩余電動續(xù)航里程、并上傳云端平臺用于遠程監(jiān)控、故障預警和大數(shù)據(jù)分析等。 <h3><b>DC-DC直流電源轉(zhuǎn)換器</b></h3> DC-DC直流電源轉(zhuǎn)換器，就是將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓12V直流電，為低壓12V用電設備電源。其輸出的12V直流電與車載12V蓄電池并聯(lián)，為蓄電池充電。相當于燃油汽車由發(fā)動機皮帶輪驅(qū)動的硅整流發(fā)電機.。 <h3><b>車載充電器</b></h3> 車載充電器（OBC）是指固定安裝在電動汽車上的交流電充電器，充電器將外電網(wǎng)的220V/380V交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為動力電池補充電能的車載電氣設備。充電器依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應的動作，完成充電過程，俗稱慢充。<br>車載充電器的功率一般為3.3kw、6.6kw、11kw/、22kw，充電功率越大充電速度越快。<br>對電動汽車充電時需要通過充電接頭與汽車上的充電插座相連接，電池管理系統(tǒng)（BMS）通信握手確認后開始充電，并對充電過程進行實時調(diào)控，當電量達到預設值時，充電終止。 <h3><b>動力電動充電</b></h3> 對電動汽車電池的充電方式有交流慢充和直流快充兩種方式。<br>1.交流慢充：就是利用車載充電器進行充電，慢充時需將交流充電槍插入車身上的9孔交流慢充的充電插座進行充電。<br>2.直流快充：利用社會上提供的公共高壓直流充電樁進行快速充電，快充時需將快充直流充電槍插入車身上的7孔直流充電插座，直接與動力電池的直流正負極相連進行充電，而不經(jīng)過車載充電器。 <h3><b>充電接口</b></h3> 世界各國電動汽車充電接口標準有五類，分別為中國的GB/T 20234-2015標準、美國汽車工程師協(xié)會（S A E）制定的S A E J 1772標準、日本主導的C HA de MO標準和特斯拉的NACS標準。對于不同標準的充電接口可采用與其相對應的充電接口轉(zhuǎn)換接頭進行充電。 <h3><b>高壓維修開關MSD</b></h3> 動力電池包上的 MSD 手動檢修開關，為動力電池的一個正極和一個負極的開關部件。具有結(jié)構(gòu)自鎖和高壓電路互鎖保護功能。在車輛維修過程中，能夠直接切斷高壓回路，為操作人員動力電池包上的 MSD 手動檢修開關，為動力電池的一個正極和一個負極相連的開關部件。具有結(jié)構(gòu)自鎖和高壓電路互鎖保護功能。在車輛維修過程中，能夠直接切斷高壓回路，為操作人員提供必要的安全保障。 維修開關MSD的位置各廠家品牌汽車不一致，有的在機艙處，有的在動力電池包上，有的在車內(nèi)中央通道處、有的在后備箱內(nèi)等等，具體位置請查閱相關車型保養(yǎng)維修手冊。 <h3><b>斷開高壓維修開關MSD的方式</b></h3> 1.直接拔下維修開關<br>維修開關自身結(jié)構(gòu)有自鎖功能：在正常狀態(tài)下，開關的手柄應處于水平位置。若需拔出開關，應先將手柄旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，然后向上用力拔出。而插入開關時，則需先沿豎直方向用力向下插入，待插入到位后，再將手柄旋轉(zhuǎn)至水平位置。 2.間接斷開高壓電路<br>某些德系大眾品牌系列等電動汽車的高壓開關位置在動力蓄電池包上，不便于直接手動斷開電池包的高壓開關，而是采用斷開12V低壓控制回路的方式，來斷開高壓電路。保養(yǎng)時斷高壓電的方法一是拔掉保養(yǎng)插頭TW（保養(yǎng)插頭TW位于車輛機艙的左前部）保險絲，二是拔掉低壓12V電源的主保險絲。 奧迪e-tron的保養(yǎng)插頭電路穿接在控制高壓部件通斷的綠色12V安全環(huán)形線上，當拔下TW保養(yǎng)插頭，環(huán)形安全線中斷，那么診斷接口J533就會從相關的控制單元處獲得信息，并通過組合儀表CAN總線讓組合儀表控制單元J285把信息顯示給駕駛?cè)?，同時斷開高壓驅(qū)動部件的工作電路。<br>該維修開關具有互鎖功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測電池系統(tǒng)各部件之間的連接狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)任何連接異常或斷開，便會立即啟動安全保護措施，切斷電源，從而確保操作人員和電池系統(tǒng)的安全。 對于電動車輛高壓部件的檢修，只能在不帶電的狀況下進行。檢修前必須先給高壓系統(tǒng)停電，隨后要驗電（就是確認系統(tǒng)不帶電）。停電的操作方式遵守車輛維修保養(yǎng)作業(yè)指導書要求，電動汽車的保養(yǎng)維修要具有相應資質(zhì)的人員對高壓部件進行保養(yǎng)維修作業(yè)。 <h1 style="text-align: center;"><b>三、電動汽車電機與電機管理器</b></h1> 電機是電動汽車最主要的用電設備，電機將電能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動車輛行駛，當車輛滑行或制動過程時又是發(fā)電機，將車輛動能轉(zhuǎn)換為電能為動力蓄電池充電以提升續(xù)航里程，電機運行工況由電機管理器控制。 <h3><b>電機類型</b></h3> 電動汽車用的驅(qū)動電機有三相交流永磁同步電動機和三相交流異步感應電機兩種類型。<br>兩種類型電機的結(jié)構(gòu)基本相同，都是由定子、轉(zhuǎn)子、殼體、端蓋等部件組成。兩種電機的定子結(jié)構(gòu)相同，只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。<br>永磁同步電機的轉(zhuǎn)子是由高性能的釹鐵硼制成的永磁體，異步感應電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是由硅鋼片與短路的鼠籠式電子導條構(gòu)成。 電動汽車的電機有兩個功能：既是電動機也是發(fā)電機。一是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的電動機，當給電機的定子線圈通電，定子產(chǎn)生磁場，定子的磁場與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩使電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，驅(qū)動車輛車輪轉(zhuǎn)動。二是當駕駛?cè)怂砷_加速踏板時，車輛滑行車輪拖拽使電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，與定子產(chǎn)生電磁感應而產(chǎn)生電流，由電動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機，將發(fā)的交流電經(jīng)電機控制器轉(zhuǎn)換為直流電為動力蓄電池充電，實施車輛動能回收，能量回收狀態(tài)將產(chǎn)生電磁制動力矩，使車輛減速，起到輔助制動的效果。 1.永磁同步電機<br>永磁同步電動機的工作原理：基于定子通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與釹鐵硼轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場的相互作用，產(chǎn)生電磁力矩而轉(zhuǎn)動，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。永磁同步電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子的勵磁頻率一致，故稱永磁同步電機。永磁同步電機工作需要轉(zhuǎn)子位置傳感器與電動機控制器來控制電機的運行。<br>永磁同步電機發(fā)電的原理：永磁同步電機的結(jié)構(gòu)為典型的交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)，當駕駛?cè)怂砷_加速踏板時車輛滑行，車輪拖拽電機的永磁體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，定子線圈切割轉(zhuǎn)子磁力線，感應產(chǎn)生電流發(fā)電。<br>永磁同步電機的電動機或發(fā)電機的工作模式由電機控制器控制實現(xiàn)。<br>永磁同步電機具有結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)速響應快，調(diào)速性能好，低中速性能好。功率密度高優(yōu)點，但轉(zhuǎn)子釹鐵硼永磁體因過電流或高溫而導致磁性衰減致其電機的性能降低，成本也較高。<br>永磁電機適用于對續(xù)航里程要求較高的車輛，為電動汽車的主流驅(qū)動電機。 2.交流感應異步電機<br>交流感應異步電動機的工作原理，當給定子繞組加對稱電壓后，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)氣隙磁場，轉(zhuǎn)子繞組導體切割該磁場磁力線產(chǎn)生感應電流磁場，與定子之間氣隙磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因電動機的轉(zhuǎn)子磁場滯后于定子磁場，故稱交流感應異步電機。<br>交流異步電機的發(fā)電原理：當駕駛?cè)怂砷_加速踏板是時車輛滑行，車輪拖拽驅(qū)動電機鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了定子同步磁場后，轉(zhuǎn)子短路的鼠籠切割定子的磁場磁力線，而感應產(chǎn)生電流發(fā)電。<br>交流異步感應電機的電動機或發(fā)電機的工作模式由電機控制器控制實現(xiàn)。<br>交流感應異步電動機具有高速性能好、耐高溫、過載能力強，調(diào)速控制簡單，成本較低，不需要專門控制電路通電即可轉(zhuǎn)動，但功率密度低、低速效率相對較低等特點。 電動汽車電機性能參數(shù) 主流車型電動汽車電機性能參數(shù)（以廠家為準）<br>微型/小型車：五菱宏光 MINI EV 后置單電機永磁同步 功率約20kw，扭矩約85N·m（屬于偏低端車型）。比亞迪海豚 前置單電機永磁同步功率約70kw，扭矩約180N·m。<br>主流緊湊型/中型車：特斯拉 Model 3 后驅(qū)版 后置永磁同步電機 功率約194kw，扭矩約340N·m。比亞迪漢 EV 單電機版 前置永磁同步電機 功率約163kw，扭矩約330N·m。大眾 ID.4 后置永磁同步電機 功率約150kw，扭矩約310N·m。<br>性能轎跑/SUV：特斯拉 Model 3 Performance （雙電機） 總功率約377kw，總扭矩約659N·m。蔚來ET7 （前永磁電機+后感應電機） 總功率約480kw，總扭矩約850N·m。保時捷Taycan S （雙電機） 總功率約460kw（超增加560kw），總扭矩約1050N·m。<br>豪華/硬派越野：美國Rivian R1T 純電動皮卡（四電機）每臺電機功率約150kw 總功率約600kw，總扭矩超過1200N·m。美國GMC HUMMER EV 皮卡純電動（三電機） 總功率約746kw，總扭矩超過1500N·m。中國比亞迪仰望U8 插混（四電機） 每臺電機功率約220-240kw 總功率約880kw，單臺電機扭矩超過400N·m 系統(tǒng)總扭矩達1280N·m。 二、電機冷卻<br>電機工作會發(fā)熱而溫度升高，過高的溫度會影響電機的性能和安全，為保障電機安全運行不過熱需要對電機進行冷卻散熱措施，<br>小功率電機一般采用強制風冷散熱，中功率電機一般采用油冷散熱，大功率電機同時采用油冷和液冷兩種方式散熱，液循環(huán)散熱通常由液泵將冷卻液與散熱器之間流動進行熱交換循環(huán)散熱。<br>電機的冷卻部件工況由電機控制器進行控制。 <h1 style="text-align: center;"><b>電機控制器</b></h1> 電動汽車電機控制器MCU主要是控制電機的運行工況和工作模式。其功能有：<br>1.將動力蓄電池輸出的直流電，轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機所需的三相交流電，并根據(jù)駕駛者的加速踏板的指令，整車控制器VCU向電機控制器發(fā)出控制信號，電機控制器精確的控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、扭矩和轉(zhuǎn)動方向，從而實現(xiàn)對車輛的行駛速度和加減速狀態(tài)的控制。<br>2.在車輛制動或滑行時，將電機的電動機模式轉(zhuǎn)換為發(fā)電機模式。把車輛的動能轉(zhuǎn)換為電能，將三相交流電進行整流轉(zhuǎn)換為直流電，回充給動力蓄電池以提升續(xù)航里程。<br>3.系統(tǒng)保護與通信：實時監(jiān)控電機、其控制器自身的溫度、電壓、電流等參數(shù)，當出現(xiàn)過熱、過壓、過流等故障現(xiàn)象時，進行報警或切斷動力電源來保護系統(tǒng)的安全。<br>4.通過CAN總線與整車控制器VCU、動力電池控制系統(tǒng)BMS等核心節(jié)點進行實時數(shù)據(jù)交換。 1.電機控制器結(jié)構(gòu)<br>電機控制器由集成電路板、IGBT模塊、電容模組、冷卻液循環(huán)管道和控制器保護外殼等組成。 2.電機控制器工作原理<br>電機控制器的電路分為低壓、高壓兩部分，低壓部分有輸入／輸出接口電路、控制主板、運算器、存儲器、傳感器等；高壓部分由IGBT逆變功率模塊、驅(qū)動主板、超級電容、放電電阻、直流高壓插接器、UVW三相交流電插接器等組成。<br>電機驅(qū)動工作模式：電機控制器的核心部件IGBT功率模塊為絕巘柵雙極性晶體管，通常由6個IGBT組成一個橋式電路，將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電也就是直流變交流的逆變電路。主控芯片和驅(qū)動電路以矢量控制方式，控制IGBT功率模塊輸出的三相交流電的電壓、電流和頻率，實現(xiàn)電機驅(qū)動車輛行駛的目標控制轉(zhuǎn)速與扭矩 電機發(fā)電工作模式：當駕駛?cè)怂砷_加速踏板時，電機控制器執(zhí)行能力回收發(fā)電功能，其主控芯片和驅(qū)動電路將IGBT功率模塊由三相全橋逆變電路轉(zhuǎn)換為三相全橋整理電路，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，給動力蓄電池充電。 <h3><b>電機與電機控制器組合形式</b><br>電動汽車的電機通常與減速機構(gòu)及差速器機構(gòu)結(jié)合為整體，直接安裝在車橋上，中間沒有傳動軸。電機與電機控制器二合一是最常見的組合形式。</h3> <h1 style="text-align: center;"><b>四、電動汽車電動空調(diào)壓縮機與PTC電加熱器</b></h1> 一、電動空調(diào)壓縮機<br>車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機是制冷熱交換循環(huán)的的主要部件，在燃油汽車的空調(diào)壓縮機是由發(fā)動機皮帶輪驅(qū)動的，而在電動汽車上是動力蓄電池供電的電動空調(diào)壓縮機。<br>電動空調(diào)壓縮機的電機功率通常在1-6kw。如特斯拉 Model 3 壓縮機電機功率峰值可達3-4kw；大眾ID.系列，熱泵空調(diào)壓縮機電機功率峰值可達4-5kw。通常在舒適性制冷工作狀態(tài)下，其平均功耗約為1-3kw范圍。<br>1.電動空調(diào)壓縮機端口<br>電動壓縮機有高壓端口和低壓端口，高壓供電接口端為高壓電源端；低壓端接口為12V控制板供電接口和CAN控制數(shù)據(jù)總線接口。橙色接口為壓縮機的高壓電源線束進線端口。黑色接口為低壓12V電機控制線束的進線端口，V5/PWM的進/出為壓縮機工作的控制信號端。CAN/2.7V的HL為數(shù)據(jù)總線通信段。 2.電動空調(diào)壓縮機工作控制原理<br>車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)中央控制器VCU/ECU，給空調(diào)壓縮機的PWM端發(fā)出工作信號后，空調(diào)電機控制板芯片控制壓縮機的驅(qū)動電機工作，實時對電動壓縮機工況進行無級變頻調(diào)速，動態(tài)控制其制冷量，同時由CAN總線反饋到空調(diào)中央控制器VCU/ECU進行閉環(huán)監(jiān)控。 3.渦旋式電動空調(diào)壓縮機結(jié)構(gòu)<br>渦旋式電動空調(diào)壓縮機為電機、壓縮機與電機控制器三部分整體式結(jié)構(gòu)形式。電機為永磁同步電機，由定子和永磁轉(zhuǎn)子組成。渦旋式壓縮機由動渦旋盤、靜渦旋盤等部件組成。<br>渦旋式電動空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)子軸上的動渦旋盤與殼體靜渦盤旋盤，組成三對彎月型壓縮腔、排氣腔和吸氣腔。渦旋壓縮機轉(zhuǎn)子每一周就有一對吸氣口、一對吸氣腔、一對壓縮腔、一個排氣口和一個排氣腔。電動壓縮機工作時被壓縮的低壓制冷劑氣體從進氣腔端口吸入，被壓縮成高壓氣體從出氣腔端口排出，實現(xiàn)制冷劑低壓吸入高壓排出的不間斷制冷循環(huán)。 二、PTC電加熱器<br>PTC電加熱器是車內(nèi)空調(diào)的制熱元件，安裝在暖風通道內(nèi)，為空調(diào)系統(tǒng)的熱源，空調(diào)鼓風機吹經(jīng)PTC加熱器出的即是熱風。PTC電加熱具有熱的快，能耗高的特點。<br>PTC加熱器由高電阻耐高溫的陶瓷元件和散熱翅片組成，PTC為電能轉(zhuǎn)換熱能元件，其電熱轉(zhuǎn)換效率接近100%。車用PTC電功率通常在2-7kw。<br>PTC加熱器線束由橙色高壓電源線束、低壓控制電路線束等組成。橙色高壓線束為高壓電源端，PTC加熱器由空調(diào)控制面板的中央控制器VCU/ECU控制，根據(jù)車內(nèi)外溫度傳感器控制其加熱工況。 <h1 style="text-align: center;"><b>五、電動汽車高壓配電箱與整車管理器</b></h1> 一、高壓配電箱<br><br>電動汽車的高壓配電箱是連接動力蓄電池與大功率用電設備以及連接給動力蓄電池充電的高壓電源部件。<br>高壓配電箱功能<br>主要有以下功能：一是接入動力蓄電池電源，配電輸送給電機控制器、電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱器、DC-DC直流電轉(zhuǎn)換器等大功率用電設備。二是接入交流車載充電器及直流快充設備與動力蓄電池連接進行充電。三是采樣高壓電路正極母線電流及漏電信號，反饋給電池管理系統(tǒng)，及時切斷高壓電源，以保障高壓電氣部件設備安全。<br>高壓配電箱結(jié)構(gòu)自身具有自鎖功能，與電機控制器、電動空調(diào)壓縮機和車載充電器等高壓部件有互鎖功能，以確保高壓部件連接安全可靠。 高壓配電箱結(jié)構(gòu)及工作原理<br>高壓配電箱結(jié)構(gòu)主要由主正電高壓繼電器、主負電高壓繼電器、主電源熔斷器、預充電阻與預充繼電器、主電流感應器、保護箱殼和進出線端口接插件和高壓繼電器控制主板等部件組成。<br>整車控制器VCU與電池管理器BMS通過高壓配電箱控制主板，控制高壓繼電器動作而通斷高壓電源的上電和下電。上電前，預充繼電器先閉合，接通預檢電路，待達到母線電壓的90%時，正電高壓繼電器和負電高壓繼電器同時吸合，完成母線高壓上電。預充電阻的作用是減小高壓的脈沖電流。高壓繼電器動作受高壓配電箱的12V低壓主控制電路板控制，當高壓繼電器低壓線圈通電，繼電器觸點吸合，高壓電源接通；高壓繼電器線圈低壓斷電，繼電器觸點斷開，高壓電源斷電。 下圖為比亞迪秦混動高壓配電箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與進出線端口：<br>高壓配電箱的電源進線分別與動力蓄電池正極與負極電纜出線端相連，高壓配電箱電源出線的正極及負極橙色端口分別與電機控制器的進線電纜相連。依次對應車載充電器的進線端口、電動空調(diào)壓縮機電源出線端口、箱體側(cè)面有電動壓縮機和車載充電器的保險絲；高壓配電箱的另一側(cè)為12V低壓及控制線進線端口和漏電保護信號線。 高壓部件機艙布置形式<br>電動汽車的高壓部件車載充電器、電機管理器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓配電箱等都是高壓部件，都有三角形帶有“高壓電”黃色警告標志，車輛高壓部件連接電纜均為橙色高壓線束相連，在未佩帶防護用具的情況下請勿觸碰高壓部件。各高壓部件在前機艙的布置形式因高壓部件組合形式不同，分為分體式和多合一的形式。 如北辰EV電動汽車的高壓部件在前機艙布置形式為分布式布置形式。<br>將各自獨立的車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電機管理器和高壓配電箱高壓部件依次分體布置。分體式布置結(jié)構(gòu)清晰，但高壓部件獨立分散且占用空間大，適用于A0/A級別的低端車輛。 目前多采用將電機控制器、高壓配電箱、車載充電器等有的是三合一、五合一等多合一的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)緊湊占用空間少，為主流車輛的高壓部件組合布置形式。 如比亞迪秦EV和比亞迪E5電動汽車的高壓部件就是多合一結(jié)構(gòu)形式。<br>將電機控制器、車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器與高壓配電箱多合一組合為整體結(jié)構(gòu)，車載充電器的冷卻系統(tǒng)和電機管理器的冷卻系統(tǒng)合并為一個冷卻管路循環(huán)系統(tǒng)，簡化了冷卻管路 <h3><b>整車管理器</b></h3> 整車管理器VCU，是電動汽車整車中央控制單元。相當于人的大腦功能，它關連剎車踏板信號、加速踏板信號、檔位信號，車輛儀表臺、顯示操控屏、動力蓄電池電池管理器、高壓配電箱、電機管理器、電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱等用電設備以及各個類型的傳感器信號。<br>整車管理器接收和處理駕駛?cè)藢囕v的操控和各電控系統(tǒng)傳感器反饋的信號，運算處理控制電動汽車電機驅(qū)動車輛行駛的速度與扭矩，保障整車電氣設備的安全運行。<br>整車管理器接受與控制信息關連的部件見下圖所示。 整車管理器功能<br>整車管理器的功能主要有：上電與下電控制、充電控制、電機輸出扭矩控制、驅(qū)動電機輸出功率控制、動力蓄電池能量控制、運行模式控制（正常驅(qū)動模式、超速模式、蠕行模式、制動能量回收模式、滑行能量回收模式）、高壓大功率用電設備如電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱器以及各類電動泵等工況控制，具有系統(tǒng)自診斷報警與保護功能。 上電與下電控制<br>上電控制：駕駛?cè)碎_啟上電開關（點火開關）后，低壓系統(tǒng)上電，電控系統(tǒng)自檢，當踏下制動踏板，整車控制器接受制動開關電信號，使高壓配電箱的高壓繼電器動作觸點吸合，動力蓄電池與高壓部件電源導通，車輛進入運行準備狀態(tài)，儀表盤顯示READY，實現(xiàn)上電。<br>下電控制：駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ遘囕v停穩(wěn)，關閉上電開關（點火開關）后，高壓配電箱的高壓繼電器的低壓控制電源斷電，高壓繼電器吸合觸點分離，斷開動力蓄電池電源，實現(xiàn)下電。<br>車輛行駛控制<br>當駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ寤蛑苿犹ぐ?，整車控制器控制電機輸出一定的驅(qū)動功率或再生制動功率。油門踏板踩下的行程越大，驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速越高，輸出的功率扭矩越大，按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動或制動扭矩。<br>高壓用電設備管理<br>整車管理器，對DC-DC直流轉(zhuǎn)換器、車載充電器、電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱器、電動泵等用電設備的工況進行控制管理。根據(jù)整車及部件的溫度、電壓、電流條件進行其限制運行處理，或適當?shù)慕档凸β噬踔镣C，當部件溫度過高時請求冷卻，計算冷卻需求水流量。當車輛開啟空調(diào)時，啟動空調(diào)壓縮機工作，為整車制冷；當動力蓄電池包需要加熱時，控制加熱目標溫度。<div>整車能量管理<br>整車控制器對動力蓄電池進行能量管理，以提高電能量的利用率。在電池的目標能量閾值比較低的時候，整車控制器將對某些電動用電設備發(fā)出指令，限制其輸出功率，以增加續(xù)駛里程。<br>當車輛制動或滑行時，若動能滿足充電條件時，整車控制器向電機控制器發(fā)出動能回收控制指令，將動能轉(zhuǎn)化為電能，為動力蓄電池充電。<br>自診斷與故障處理<br>整車控制器對車輛的狀態(tài)進行實時檢測，并且將各個子系統(tǒng)的信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng)，其過程是通過各傳感器和CAN總線，檢測車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，驅(qū)動顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過顯示儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括：電機的轉(zhuǎn)速、車速，電池的電量，故障信息等。<br>連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)運行情況，進行故障自診斷。若某電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障指示燈點亮，指示出故障類別和部分故障代碼。根據(jù)故障內(nèi)容，及時進行相應安全保護處理。對于不太嚴重的故障，能做到低速行駛到附近維修站進行檢修。<br>電控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信<br>整車管理器接收駕駛員的控制信息，并將動力系統(tǒng)，電機、動力蓄電池、高壓系統(tǒng)部件、電動空調(diào)的主要運行數(shù)據(jù)、故障狀態(tài)等信息及時傳到儀表并顯示信息。<br></div> <h3><b>車輛操控與運行</b></h3> 電動汽車的啟動操作與燃油車自動擋的操作程序相仿，開啟上電開關（點火開關）---右腳踩下制動踏板不動，此時儀表盤顯示READY（準備），高壓上電----操縱檔位手柄從N擋（空擋）掛入D檔（前進）或R擋（倒車）所需檔位，右腳松開制動踏板，然后輕踩油門踏板，車輛行駛。<br>駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ宕囕v停穩(wěn)后，拉緊手剎，關閉上電開關（點火開關）后，全車斷電。 <h1 style="text-align: center;"><b>六、電動汽車低壓控制電路與行車制動系統(tǒng)</b></h1> 一、電動汽車的低壓電路 電動汽車的低壓電路是指12V以下的電路，分為低壓電源電路；低壓控制高壓部件運行電路和汽車燈光喇叭車身用電設備電路三個部分。<br>1、低壓電源<br>電動汽車低壓電路的電源為車載12V蓄電池電源和DC-DC直流轉(zhuǎn)換器輸出的12V直流電源的雙電源形式。<br>DC-DC高壓轉(zhuǎn)低壓直流電轉(zhuǎn)換器相當于燃油汽車由發(fā)動機皮帶輪驅(qū)動的硅整流發(fā)電機。<br>車輛在動力蓄電池未高壓上電之前，由蓄電池為全車低壓設備供電。<br>低壓上電后，控制高壓上電，當動力蓄電池高壓上電后，則由DC-DC轉(zhuǎn)換器為全車低壓用電設備供電、同時為蓄電池充電。<br>2、控制高壓部件運行電路<br>控制電動汽車高壓部件運行低壓電路有電源電路和電信號控制電路兩類。<br>供電電路<br>供電電路是給車載充電器控制主板、電池管理器控制主板、高壓配電箱控制主板、電機管理器控制主板、DC-DC轉(zhuǎn)換器控制主板、電動空調(diào)壓縮機控制主板、PTC加熱器控制主板、整車管理器、儀表盤和液晶顯示器等12V電源電路。 控制電路<br>控制電路是指整車管理器，對車載充電器控制主板、電池管理器控制主板、高壓配電箱控制主板、電機管理器控制主板、DC-DC轉(zhuǎn)換器控制主板、電動空調(diào)壓縮機控制主板、PTC加熱器控制主板等高壓部件運行的控制電路，以及與各電控系統(tǒng)、儀表盤及操控顯示器等ECU芯片間的CAN 數(shù)據(jù)總線通信電路。<br>CAN總線協(xié)議是一種ISO 國際標準化的串行通信協(xié)議，CAN信號為電壓形式，通過CAN_H 3.2V與CAN_L 1.5V線上的電位差來表示CAN電數(shù)據(jù)信號，整車控制器通過CAN總線與全車的各個電控系統(tǒng)的電控板ECU數(shù)據(jù)信息交換，監(jiān)控動力電池管理器、車載充電器、高壓配電箱、電機管理器、DC-DC轉(zhuǎn)換器。電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱器等啟停運行工況。<br>CAN總線的物理線束為抗干擾能力較強的兩股雙絞纏繞結(jié)構(gòu)形式。 二、低壓電器設備<br>電動汽車的低壓電氣設備與燃油車基本相同，分為電源和用電設備兩部分，電源為雙電源，負極搭鐵。燃油汽車的雙電源為蓄電池和發(fā)電機，而電動汽車為蓄電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出的12V電源。<br>采用液壓真空助力制動系統(tǒng)的電動車輛，低壓用電設備增加了電動真空泵，為液壓制動提供真空助力源。 <h3><b>三、電動汽車的行車制動系統(tǒng)</b></h3> 電動汽車的液壓行車制動系統(tǒng)有液壓真空助力制動系統(tǒng)和液壓電動助力制動系統(tǒng)兩種類型。<br>1.液壓制動真空助力系統(tǒng)<br>在傳統(tǒng)燃油車中，液壓真空助力制動系統(tǒng)的真空源于發(fā)動機進氣歧管產(chǎn)生的負壓。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，活塞進氣行程如同抽氣機，在進氣歧管內(nèi)形成負壓真空，將該真空通過軟管引入液壓真空助力總泵的真空腔，在制動過程中起到真空助力的作用。<br>電動汽車則采用電動真空泵充當真空能源。<br>電動真空泵由12V車載電源供電，通過電機驅(qū)動真空泵工作產(chǎn)生真空負壓（-0.06--0.09Mpa），由“真空壓力傳感器”實時監(jiān)測真空度，當真空度低于閾值時，電機啟動抽真空；達到閾值時，電機停止工作。在連接真空管路中裝有單向閥，某些車輛裝有真空儲存罐，以滿足制動時對真空源的需求。 真空助力器的工作原理<br>真空助力器由前真空腔、后空氣腔、殼體、中間膜片、回位彈簧、前、后通道AB閥門等組成。<br>前真空腔經(jīng)真空單向閥與電動真空泵真空源接口相連，外界空氣經(jīng)過濾清后進入后腔。后空氣腔膜片座裝有空氣閥B和真空閥A，與制動推桿固裝在一起，通道 A 用于連通伺服氣室前腔和控制閥，通道B用于連通伺服氣室后腔和控制閥。真空助力工作時由前后腔的壓力差產(chǎn)生的推力，同踏板力共同作用在制動主缸推桿上，增加制動總泵管路的液壓制動力。<br>真空助力器不工作時，空氣閥B處于右端極限位置，空氣閥B處于關閉狀態(tài)；真空閥A處于開啟狀態(tài)。此時前后兩腔相互連通，并與大氣隔絕。<br>制動時，踩下制動踏板，來自踏板機構(gòu)的推力推動控制閥推桿移動，在閥門彈簧的作用下，真空閥A 也隨之向前移動，關閉真空通道閥門，前腔和后腔隔絕，進而空氣閥B開啟，空氣進入后腔，隨著空氣的充入，則在中間膜片的前、后兩腔出現(xiàn)壓力差而產(chǎn)生推力，制動主缸推桿上的作用力為踏板力和真空推力的總和，使制動主缸輸出的液壓管路內(nèi)的液壓力成倍增長。<br>解除制動時，在回位彈簧的作用下，控制閥推桿與空氣閥B向右移動，關閉空氣進道，真空閥A開啟。伺服氣室的前后兩腔相通，壓力平衡。且均為真空狀態(tài)。同時，制動主缸解除制動作用。 2.液壓制動電動助力系統(tǒng)<br>電動液壓助力制動系統(tǒng)為電子電控液壓制動系統(tǒng)（EHB），行車制動方式為電機發(fā)電再生電磁制動和電機助力液壓制動聯(lián)動的制動方式。<br>電動液壓制動助力方式由電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的扭矩，采用行星齒輪與圓臺滾動體結(jié)構(gòu)，推動制動總泵液壓活塞以增加液壓制動力。<br>電磁制動是由電控液壓制動系統(tǒng)的ECU控制電機發(fā)電再生電磁阻力進行制動。<br>電控液壓制動系統(tǒng)為電控與機械雙冗余備份的制動系統(tǒng)，電控液壓電控系統(tǒng)受整車管理器、電池管理器和ESB/ESC車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制，并兼容ABS、ESP等輔助功能。<br>電子液壓制動系統(tǒng)由制動踏板行程傳感器、輪速傳感器和電子制動控制器ECU、液壓制動執(zhí)行和機械傳動三部分構(gòu)成。 電子液壓制動系統(tǒng)工作原理<br>當駕駛?cè)瞬忍ぶ苿犹ぐ?，制動踏板行程傳感器將踩踏深度和速度位移需求信號傳輸至電子制動系統(tǒng)ECU，電控單元ECU根據(jù)輪速傳感器的車速信號，動力蓄電池容量是否允許回收，ESP車身穩(wěn)定系統(tǒng)等信息，智能計算出總制動力需求的減速度，制定電磁制動與機械制動力的分配，優(yōu)先采取電機發(fā)電電磁制動，能量回收。同時，ECU控制電動助力的電機工作，驅(qū)動制動總泵推桿移動，精確建立起相應的液壓制動壓力（制動總需求總制動力-電磁制動力），確保兩種制動力平滑疊加。<br>電子液壓制動系統(tǒng)為高級智能輔助駕駛功能的自動緊急制動（AEB）、自適應巡航（ACC）等線控功能的組成部分。<br>相信，通過一系列對電動汽車的動力蓄電池及電池管理器、高壓配電箱、電機管理器及電機、整車管理器、電動空調(diào)壓縮機、PTC電加熱大功率用電設備、低壓電源電路與控制電路，電動汽車的制動系統(tǒng)等圖文并茂的全面描述，使你能對電動汽車的電氣功能結(jié)構(gòu)新知識點有個清晰全面的了解，對電動汽車在選車購車和售后服務等方面有所幫助。