第七章电动汽车的电动化辅助系统解析ppt课件.ppt

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1、12DW6,主编,第七章电动汽车的电动化辅助系统,第七章电动汽车的电动化辅助系统,第一节电动汽车的辅助系统概述第二节电动转向系统第三节电控制动系统第四节电动空调系统第五节电动冷却系统第六节辅助DC/DC转换器,第一节电动汽车的辅助系统概述,1)取消发动机的需要。2)结构合理的需要。3)提高性能的需要。4)节能的需要。1.电动转向系统2.电动制动系统3.电动空调系统4.电动冷却系统,1)取消发动机的需要。,2)结构合理的需要。,3)提高性能的需要。,4)节能的需要。,1.电动转向系统,(1)更加节能EPS由于没有液压装置，属于典型的“按需供能型”(on-demand)系统，即只有转向时系统才工作

2、，而车辆没运行或者直线行驶时不消耗能量，这样将消耗相对较少的能量。(2)助力效果更好EPS可以针对车辆行驶的各种工况，通过优化助力特性曲线，使得助力更加精确，效果更加理想。(3)重量大大减少与HPS相比，EPS的结构更加简单，零件数目也大大减少，因而使重量的大大减轻，同时还使布置更加方便，并且降低了工作时的噪声。(4)生产和开发周期更短EPS的前期研发时间较长，但是一旦设计完成，就可以通过修改相应的程序，快速实现与特定车型的匹配，因而大大减少针对不同车型的研发时间。,1.电动转向系统,(5)可实现转向系统的主动回正在一定的车速下，当驾驶人转动转向盘一个角度后松开，车辆本身具有使车辆回到直线行驶

3、方向的能力，这是由其固有结构所决定的。(6)环保性好因为取消了液压系统，不存在液压油对环境的污染问题。,(1)更加节能EPS由于没有液压装置，属于典型的“按需供能型”(on-demand)系统，即只有转向时系统才工作，而车辆没运行或者直线行驶时不消耗能量，这样将消耗相对较少的能量。,(2)助力效果更好EPS可以针对车辆行驶的各种工况，通过优化助力特性曲线，使得助力更加精确，效果更加理想。,(3)重量大大减少与HPS相比，EPS的结构更加简单，零件数目也大大减少，因而使重量的大大减轻，同时还使布置更加方便，并且降低了工作时的噪声。,(4)生产和开发周期更短EPS的前期研发时间较长，但是一旦设计完

4、成，就可以通过修改相应的程序，快速实现与特定车型的匹配，因而大大减少针对不同车型的研发时间。,(5)可实现转向系统的主动回正在一定的车速下，当驾驶人转动转向盘一个角度后松开，车辆本身具有使车辆回到直线行驶方向的能力，这是由其固有结构所决定的。,(6)环保性好因为取消了液压系统，不存在液压油对环境的污染问题。,2.电动制动系统,1)EMB制动系统取消了液压或气压管路、真空助力器等零部件,使制动系统结构简单，质量轻，体积小,节省了发动机舱内空间,便于布置其他部件,同时减轻了整车质量。2)EMB制动系统在无需增加任何附件(如液压或气压调节装置)的情况下,便可综合实现ABS、TCS、ESP 及EBD

5、等主动安全控制功能,消除了液压或气压制动系统增加附件而导致回路泄漏的隐患。3)EMB制动系统采用电子制动踏板代替了传统的机械式制动踏板及真空助力装置等,实现了对驾驶人制动意图的智能识别,而且可根据需要提供良好的踏板感觉。,2.电动制动系统,4)由于采用电机而非人力作为制动动力源,EMB 制动系统提高了制动效能,同时缩短了制动响应时间。5)传动效率高，安全可靠，节能。6)无需制动液,降低了对环境的污染。,1)EMB制动系统取消了液压或气压管路、真空助力器等零部件,使制动系统结构简单，质量轻，体积小,节省了发动机舱内空间,便于布置其他部件,同时减轻了整车质量。,2)EMB制动系统在无需增加任何附件

6、(如液压或气压调节装置)的情况下,便可综合实现ABS、TCS、ESP 及EBD 等主动安全控制功能,消除了液压或气压制动系统增加附件而导致回路泄漏的隐患。,3)EMB制动系统采用电子制动踏板代替了传统的机械式制动踏板及真空助力装置等,实现了对驾驶人制动意图的智能识别,而且可根据需要提供良好的踏板感觉。,4)由于采用电机而非人力作为制动动力源,EMB 制动系统提高了制动效能,同时缩短了制动响应时间。,5)传动效率高，安全可靠，节能。,6)无需制动液,降低了对环境的污染。,3.电动空调系统,1)电动压缩机空调系统可以采用全封闭的R134a (目前主要汽车空调用制冷剂)系统及制冷剂回收技术,整体的高

7、度密封性可以减小正常运行以及修理维护时制冷剂的泄漏损失,从而减少了对环境的污染。2)电动空调的压缩机靠电动机驱动,因此可以通过精确的控制以及在常见热负荷工况下的高效率运行来降低空调系统的能耗,从而提高整车的经济性。 从发动机到发电机,再经逆变器到压缩机驱动电机的总效率。对于纯电动汽车来说,是从电池到逆变器,再到压缩机驱动电机,因此该项值应该比列出的要高。,3.电动空调系统,3)采用电机驱动,噪声较低，可靠性高，使用寿命长，故障率低。4)对于一体式电动压缩机,取消了发动机与压缩机之间的传动带,没有了张紧件的质量,相对于传统结构减小了整车质量。5)可以在上车之前预先遥控启动电动空调,对车厢内的空气

8、进行预先调节,相比传统空调可增加乘客的舒适性。,1)电动压缩机空调系统可以采用全封闭的R134a (目前主要汽车空调用制冷剂)系统及制冷剂回收技术,整体的高度密封性可以减小正常运行以及修理维护时制冷剂的泄漏损失,从而减少了对环境的污染。,2)电动空调的压缩机靠电动机驱动,因此可以通过精确的控制以及在常见热负荷工况下的高效率运行来降低空调系统的能耗,从而提高整车的经济性。,表7-1传统机械式压缩机与电动压缩机的效率比较, 从发动机到发电机,再经逆变器到压缩机驱动电机的总效率。对于纯电动汽车来说,是从电池到逆变器,再到压缩机驱动电机,因此该项值应该比列出的要高。,3)采用电机驱动,噪声较低，可靠性

9、高，使用寿命长，故障率低。,4)对于一体式电动压缩机,取消了发动机与压缩机之间的传动带,没有了张紧件的质量,相对于传统结构减小了整车质量。,5)可以在上车之前预先遥控启动电动空调,对车厢内的空气进行预先调节,相比传统空调可增加乘客的舒适性。,4.电动冷却系统,(1)动力电池无论是传统的铅蓄电池，还是性能先进的镍氢、锂离子动力电池，温度对电池整体性能都有非常显著的影响。(2)燃料电池燃料电池的工作一般为60100，须设有专门的冷却装置，由于冷却液的温差小，所需散热器的体积大。(3)电机影响电机体积和重量的最大因素之一就是它们的热负荷问题。(4)控制装置电动汽车控制装置包括驱动电机控制器、辅助DC

10、/DC转换器以及用于驱动辅助系统电机的小功率的DC/AC逆变器等。,(1)动力电池无论是传统的铅蓄电池，还是性能先进的镍氢、锂离子动力电池，温度对电池整体性能都有非常显著的影响。,(2)燃料电池燃料电池的工作一般为60100，须设有专门的冷却装置，由于冷却液的温差小，所需散热器的体积大。,(3)电机影响电机体积和重量的最大因素之一就是它们的热负荷问题。,(4)控制装置电动汽车控制装置包括驱动电机控制器、辅助DC/DC转换器以及用于驱动辅助系统电机的小功率的DC/AC逆变器等。,第二节电动转向系统,一、电动助力转向系统的结构和原理二、电动线控转向系统的结构和工作原理三、电动液压助力转向系统(EH

11、PS)的组成和工作原理,一、电动助力转向系统的结构和原理,1.电动助力转向系统(EPS)的结构2.电动助力转向系统的分类3.电动助力转向系统(EPS)的工作原理,1.电动助力转向系统(EPS)的结构,(1)转矩传感器转矩传感器用来测量驾驶人作用在转向盘上的力矩大小与方向,以及转向盘转角的大小和方向,目前采用较多的是扭杆式电位计传感器，它是在转向轴位置加一根扭杆，如图7-2所示，通过扭杆检测输入轴与输出轴的相对扭转位移得到转矩。(2)助力电机助力电机通常选用有刷直流电机或无刷直流电机，这里以无刷直流电机为例进行介绍。(3)电磁离合器图7-4所示为单片干式电磁离合器的工作原理。,1.电动助力转向系

12、统(EPS)的结构,(4)减速机构离合器与电机相连,可以起减速增矩作用,离合器装在减速机构一侧是为了保证EPS只在预先设定的车速(如 045km/h)范围内起作用。(5)电子控制单元(ECU)ECU的功能是根据转矩传感器信号和车速传感器信号进行逻辑分析与计算后,发出指令控制电机和离合器的动作。,1.电动助力转向系统(EPS)的结构,图7-1电动助力转向系统的结构,1.电动助力转向系统(EPS)的结构,图7-2电动助力转向系统EPS的转矩传感器,(1)转矩传感器转矩传感器用来测量驾驶人作用在转向盘上的力矩大小与方向,以及转向盘转角的大小和方向,目前采用较多的是扭杆式电位计传感器，它是在转向轴位置

13、加一根扭杆，如图7-2所示，通过扭杆检测输入轴与输出轴的相对扭转位移得到转矩。,(2)助力电机助力电机通常选用有刷直流电机或无刷直流电机，这里以无刷直流电机为例进行介绍。,1)转子位置检测(旋转变压器)，实现转子位置的实时检测。2)采用矢量控制算法，实现正弦波控制和转矩稳定输出。3)绕组电流为正弦波,谐波分量小，转矩脉动低。4)运行平衡性好，噪声低，响应快，定位精度高。5)与方波驱动比，转矩脉动小。,1)转子位置检测(旋转变压器)，实现转子位置的实时检测。,2)采用矢量控制算法，实现正弦波控制和转矩稳定输出。,3)绕组电流为正弦波,谐波分量小，转矩脉动低。,4)运行平衡性好，噪声低，响应快，定

14、位精度高。,5)与方波驱动比，转矩脉动小。,(3)电磁离合器图7-4所示为单片干式电磁离合器的工作原理。,图7-3助力电机正反转控制原理图,(3)电磁离合器图7-4所示为单片干式电磁离合器的工作原理。,图7-4单片干式电磁离合器工作原理1集电环2线圈3压板4花键5从动轴6主动盘7球轴承,(4)减速机构离合器与电机相连,可以起减速增矩作用,离合器装在减速机构一侧是为了保证EPS只在预先设定的车速(如 045km/h)范围内起作用。,(5)电子控制单元(ECU)ECU的功能是根据转矩传感器信号和车速传感器信号进行逻辑分析与计算后,发出指令控制电机和离合器的动作。,2.电动助力转向系统的分类,(1)

15、转向轴助力式EPS如图7-5所示，其转矩传感器、助力电机、离合器和转向助力机构组成一体，安装在转向柱上。(2)小齿轮助力式EPS如图7-6所示，其转矩传感器、助力电机、离合器和转向助力机构仍为一体，只是整体安装在转向小齿轮处，直接给小齿轮助力，这样可获得较大的转向力。(3)齿条助力式EPS如图7-7所示，其转矩传感器单独安装在小齿轮处，电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处，用以给齿条助力。,2.电动助力转向系统的分类,图7-5转向轴助力式EPS,(1)转向轴助力式EPS如图7-5所示，其转矩传感器、助力电机、离合器和转向助力机构组成一体，安装在转向柱上。,(2)小齿轮助力式EPS

16、如图7-6所示，其转矩传感器、助力电机、离合器和转向助力机构仍为一体，只是整体安装在转向小齿轮处，直接给小齿轮助力，这样可获得较大的转向力。,图7-6小齿轮助力式EPS,(2)小齿轮助力式EPS如图7-6所示，其转矩传感器、助力电机、离合器和转向助力机构仍为一体，只是整体安装在转向小齿轮处，直接给小齿轮助力，这样可获得较大的转向力。,图7-7齿条助力式EPS,(3)齿条助力式EPS如图7-7所示，其转矩传感器单独安装在小齿轮处，电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处，用以给齿条助力。,3.电动助力转向系统(EPS)的工作原理,图7-8EPS工作原理图,二、电动线控转向系统的结构和工

17、作原理,1.电动线控转向系统的结构2.电动线控转向系统的工作原理3.线控转向中的特殊问题,1.电动线控转向系统的结构,(1)转向盘总成转向盘总成包括转向盘、转向盘转角传感器、力矩传感器、转向盘回正力矩电机。(2)转向执行总成转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等。(3)主控制器主控制器对采集的信号进行分析处理,判别汽车的运动状态,向转向盘回正力电机和转向电机发送指令,控制两个电机的工作,保证各种工况下都具有理想的车辆响应,以减少驾驶人对汽车转向特性随车速变化的补偿任务,减轻驾驶人负担。,1.电动线控转向系统的结构,(4)自动防故障系统自动防故障系统是线控转

18、向系的重要模块,它包括一系列的监控和实施算法,针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理,以求最大限度地保持汽车的正常行驶。(5)电源系统电源系统承担着控制器、两个执行电机以及其他车用电器的供电任务,其中仅前轮转角执行电机的最大功率就有500800W,加上汽车上的其他电子设备,电源的负担已经相当沉重。,1.电动线控转向系统的结构,图7-9电动线控转向的结构图,(1)转向盘总成转向盘总成包括转向盘、转向盘转角传感器、力矩传感器、转向盘回正力矩电机。,(2)转向执行总成转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等。,(3)主控制器主控制器对采集的信号进行分析处理,判

19、别汽车的运动状态,向转向盘回正力电机和转向电机发送指令,控制两个电机的工作,保证各种工况下都具有理想的车辆响应,以减少驾驶人对汽车转向特性随车速变化的补偿任务,减轻驾驶人负担。,(4)自动防故障系统自动防故障系统是线控转向系的重要模块,它包括一系列的监控和实施算法,针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理,以求最大限度地保持汽车的正常行驶。,(5)电源系统电源系统承担着控制器、两个执行电机以及其他车用电器的供电任务,其中仅前轮转角执行电机的最大功率就有500800W,加上汽车上的其他电子设备,电源的负担已经相当沉重。,2.电动线控转向系统的工作原理,图7-10汽车线控转向系统的工作原理框图,

20、3.线控转向中的特殊问题,(1)系统的安全性问题作为汽车行驶安全的控制系统，转向系统必须配备安全模块和自检模块以确保系统安全可靠的运行和维修的方便。(2)路感模拟由于转向盘和转向车轮之间无机械连接，驾驶人“路感”必须通过模拟生成。,(1)系统的安全性问题作为汽车行驶安全的控制系统，转向系统必须配备安全模块和自检模块以确保系统安全可靠的运行和维修的方便。,(2)路感模拟由于转向盘和转向车轮之间无机械连接，驾驶人“路感”必须通过模拟生成。,三、电动液压助力转向系统(EHPS)的组成和工作原理,1.电动液压助力转向系统(EHPS)的结构2.EHPS的工作原理,1.电动液压助力转向系统(EHPS)的结

21、构,图7-11EHPS结构示意图,1.电动液压助力转向系统(EHPS)的结构,图7-12转向油泵的结构和工作原理驱动轴壳体前配油盘叶片储油罐定子后配盘后盖弹簧管接头柱塞阀杆钢球转子出油口出油腔进油腔D油道H主量孔,2.EHPS的工作原理,1)左转向时，通过转向阀的分配，高压油进入油缸的左腔。2)右转向时，通过转向阀的分配，高压油进入油缸的右腔。3)直线行驶时，转向阀处于中间位置，油缸的左右腔的油压是平衡的，没有油压推动齿条移动，如图7-16所示。,2.EHPS的工作原理,图7-13EHPS工作原理图,2.EHPS的工作原理,图7-14EHPS转向执行(左转向),1)左转向时，通过转向阀的分配，

22、高压油进入油缸的左腔。,2)右转向时，通过转向阀的分配，高压油进入油缸的右腔。,3)直线行驶时，转向阀处于中间位置，油缸的左右腔的油压是平衡的，没有油压推动齿条移动，如图7-16所示。,图7-15EHPS转向执行(右转向),3)直线行驶时，转向阀处于中间位置，油缸的左右腔的油压是平衡的，没有油压推动齿条移动，如图7-16所示。,图7-16EHPS转向执行(中间位置),第三节电控制动系统,一、电控制动系统的结构二、电控制动系统的工作原理三、典型的电控制动系统四、电控真空助力制动系统,一、电控制动系统的结构,(1)车轮制动模块车轮制动模块由EMB执行器及其控制器等组成。(2)电子控制器接收制动踏板

23、发出的信号，控制制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。(3)制动踏板模拟器在电控机械制动系统中，已经不需要制动液，而是由电机来产生制动力矩，但是由于长期使用传统的制动器会形成一定的驾驶习惯，因此需要一个踏板模拟器来模拟传统制动器的驾驶感受。,(1)车轮制动模块车轮制动模块由EMB执行器及其控制器等组成。,1)电机要小巧而又能提供足够大的力矩。2)传动装置能减速增矩，还要将旋转运动转换为直线运动。3)整个机构要工作迅速，反应灵敏。4)能自动补偿制动间隙，并能实现驻车制动。5)有良好的散热性。6)整个执行器结构紧凑

24、，体积小，质量轻，便于安装。7)有足够的强度和寿命，以保证安全可靠。,(1)车轮制动模块车轮制动模块由EMB执行器及其控制器等组成。,图7-17EMB执行器组成原理图,1)电机要小巧而又能提供足够大的力矩。,2)传动装置能减速增矩，还要将旋转运动转换为直线运动。,3)整个机构要工作迅速，反应灵敏。,4)能自动补偿制动间隙，并能实现驻车制动。,5)有良好的散热性。,6)整个执行器结构紧凑，体积小，质量轻，便于安装。,7)有足够的强度和寿命，以保证安全可靠。,(2)电子控制器接收制动踏板发出的信号，控制制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动

25、力，实现防抱死和驱动防滑。,(3)制动踏板模拟器在电控机械制动系统中，已经不需要制动液，而是由电机来产生制动力矩，但是由于长期使用传统的制动器会形成一定的驾驶习惯，因此需要一个踏板模拟器来模拟传统制动器的驾驶感受。,二、电控制动系统的工作原理,图7-18德国博世公司EMB系统1、26齿圈2、8摩擦盘3、9销钉4、13行星轮5电机输入轴6、15太阳轮7、11电磁离合器10、12行星轮系14行星轮架16、25杯形弹簧17螺母18螺纹滚柱19螺纹心轴20、22制动衬块21制动盘23输出轴24制动环,三、典型的电控制动系统,1.博世公司EMB2.西门子公司EMB系统的结构及原理3.德国大陆特维斯公司E

26、MB系统的结构及原理4.西门子公司楔块式EMB的结构及原理,1.博世公司EMB,1)电磁离合器7通电,11不通电。2)两个电磁离合器都通电。3)电磁离合器7不通电,11通电。4)两个电磁离合器都不通电。,1)电磁离合器7通电,11不通电。,2)两个电磁离合器都通电。,3)电磁离合器7不通电,11通电。,4)两个电磁离合器都不通电。,2.西门子公司EMB系统的结构及原理,图7-19德国西门子公司EMB系统,3.德国大陆特维斯公司EMB系统的结构及原理,图7-20Continental Teves公司的EMB系统1制动盘2制动衬块3销杆4螺旋心轴5电磁铁6销钉7棘轮8齿圈9行星轮架10、14齿轮1

27、1螺母轴颈12、13行星轮15转子16定子17钢珠18螺旋螺母19压盘,4.西门子公司楔块式EMB的结构及原理,图7-21西门子公司楔块式EMB系统,四、电控真空助力制动系统,1.电控真空助力制动系统结构2.电动气压制动系统,1.电控真空助力制动系统结构,(1)电动真空泵(图7-23)传统汽车上的真空源来自于汽油发动机的进气歧管,发动机的转速对真空度的影响较大。(2)真空助力器(图7-24)在装有真空助力器的汽车上，制动踏板推动一个连杆，该连杆穿过助力器进入主缸，驱动主缸活塞。(3)电控真空助力制动系统工作原理(图7-25)电控真空助力制动系统中真空泵采用间歇性工作的模式，给真空泵配备一个控制

28、单元，其控制方式如下所述。,1.电控真空助力制动系统结构,图7-22电控真空助力制动系统的结构,(1)电动真空泵(图7-23)传统汽车上的真空源来自于汽油发动机的进气歧管,发动机的转速对真空度的影响较大。,(2)真空助力器(图7-24)在装有真空助力器的汽车上，制动踏板推动一个连杆，该连杆穿过助力器进入主缸，驱动主缸活塞。,图7-23电动真空泵1泵盖2泵体3叶片4转子5单向阀6进气口7润滑油口8排气口,(2)真空助力器(图7-24)在装有真空助力器的汽车上，制动踏板推动一个连杆，该连杆穿过助力器进入主缸，驱动主缸活塞。,图7-24真空助力器,(3)电控真空助力制动系统工作原理(图7-25)电控

29、真空助力制动系统中真空泵采用间歇性工作的模式，给真空泵配备一个控制单元，其控制方式如下所述。,1)接通汽车12V电源，压力延时开关闭合，真空泵大约工作30s后开关断开，此时真空罐内压力大约为80kPa。2)当真空罐内压力增加到55kPa时，压力延时开关再次闭合。3)当真空罐内压力增加到大约34kPa时，压力报警器发出信号。,(3)电控真空助力制动系统工作原理(图7-25)电控真空助力制动系统中真空泵采用间歇性工作的模式，给真空泵配备一个控制单元，其控制方式如下所述。,图7-25电控真空助力制动系统工作原理图,1)接通汽车12V电源，压力延时开关闭合，真空泵大约工作30s后开关断开，此时真空罐内

30、压力大约为80kPa。,2)当真空罐内压力增加到55kPa时，压力延时开关再次闭合。,3)当真空罐内压力增加到大约34kPa时，压力报警器发出信号。,2.电动气压制动系统,图7-26电动气压制动系统的结构1空压机主机2电机3储气槽4储油槽5空气滤清器6进气控制阀7油气分离器座和最小压力止回组合阀8油气分离器9油过滤器10油冷却器11风扇12导风罩,第四节电动空调系统,一、热泵式空调系统结构和工作原理二、电装电动客车一体式电动空调,一、热泵式空调系统结构和工作原理,1)传统压缩机采用主机作为动力,电动式压缩机直接通过电机驱动。2)传统压缩机转速受主机转速限制,电动式压缩机单独驱动,转速单独可调。

31、3)传统压缩机受主机限制转速范围较小,电动式压缩机驱动电机调速范围较宽。,1)传统压缩机采用主机作为动力,电动式压缩机直接通过电机驱动。,2)传统压缩机转速受主机转速限制,电动式压缩机单独驱动,转速单独可调。,3)传统压缩机受主机限制转速范围较小,电动式压缩机驱动电机调速范围较宽。,图7-27热泵式空调系统的结构和工作原理,3)传统压缩机受主机限制转速范围较小,电动式压缩机驱动电机调速范围较宽。,图7-28全电动空调压缩机,二、电装电动客车一体式电动空调,1)轻量化设计重量减轻了50%。2)更环保，更省电能源消耗降低了50%。3)低噪声，更舒适。,二、电装电动客车一体式电动空调,图7-29电装

32、电动客车一体式电动空调系统,二、电装电动客车一体式电动空调,图7-30空调压缩机,二、电装电动客车一体式电动空调,图7-31电装电动客车一体化电动空调的构成,二、电装电动客车一体式电动空调,图7-32电装电动客车一体化电动空调的控制系统,1)轻量化设计重量减轻了50%。,2)更环保，更省电能源消耗降低了50%。,3)低噪声，更舒适。,图7-33电装电动客车一体化电动空调的工作原理a)制冷b)制暖c)除霜,第五节电动冷却系统,一、电动冷却系统的结构二、典型车辆的冷却系统三、电动冷却系统中的特殊问题,一、电动冷却系统的结构,图7-34电动汽车冷却系统,二、典型车辆的冷却系统,图7-35共用一个水泵

33、的冷却系统,二、典型车辆的冷却系统,图7-36两个水泵的冷却系统,三、电动冷却系统中的特殊问题,1)针对电动汽车的结构特点、车辆内主要热源的散热方式，按照要求选取合适的冷却方式。2)分析电动汽车冷却性能的影响因素和特点，分析电动汽车各总成的结构参数和布置方式对车辆散热冷却性能的影响，结合相应的实验，对散热器进行设计计算与布置。3)确定温度、水泵压力及流量、风扇转速等传感器的性能参数，选择或设计加工出性能好、体积小、易于安装的传感器。4)将各种传感器与电机制成一个整体，研究合理的安装位置。5)对所选用的散热部件进行试验，根据试验数据来修正有关设计、控制参数，以满足所提出的电动汽车的性能指标。,1

34、)针对电动汽车的结构特点、车辆内主要热源的散热方式，按照要求选取合适的冷却方式。,2)分析电动汽车冷却性能的影响因素和特点，分析电动汽车各总成的结构参数和布置方式对车辆散热冷却性能的影响，结合相应的实验，对散热器进行设计计算与布置。,3)确定温度、水泵压力及流量、风扇转速等传感器的性能参数，选择或设计加工出性能好、体积小、易于安装的传感器。,4)将各种传感器与电机制成一个整体，研究合理的安装位置。,5)对所选用的散热部件进行试验，根据试验数据来修正有关设计、控制参数，以满足所提出的电动汽车的性能指标。,第六节辅助DC/DC转换器,1)不同电源之间的特性匹配。2)驱动直流电机。3)给低电压蓄电池

35、充电。一、降压变换器二、升压转换器三、升降压转换器四、带隔离变压器的直流转换器,1)不同电源之间的特性匹配。,2)驱动直流电机。,3)给低电压蓄电池充电。,一、降压变换器,1.Buck电路的工作过程2.Buck电路的边界条件,一、降压变换器,图7-37直流斩波(Buck)电路原理,1.Buck电路的工作过程,图7-38Buck电路的工作过程,2.Buck电路的边界条件,1)当1-D2L/R时，Buck电路工作在DCM模式。3)当1-D=2L/R时，Buck电路工作在CCM/DCM边界。,1)当1-D2L/R时，Buck电路工作在CCM模式。,2)当1-D2L/R时，Buck电路工作在DCM模式

36、。,3)当1-D=2L/R时，Buck电路工作在CCM/DCM边界。,二、升压转换器,1)T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维持工作。2)T断开时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容C充电。1)Boost电路对电源的输入电流(即通过二极管VD的电流)就是升压电感L电流，电流平均值为:Io()。2)实际中，选择电感电流的增量时，应使电感的峰值电流Id+I不大于最大平均直流输入电流Id的20%，以防止电感L饱和失效。,二、升压转换器,3)没有电压闭环调节的Boost转换器不宜在输出端开路情况下工作，因为稳态运行时，开关管T导通期间(tons)，电源输入到电

37、感L中的磁能，在T截止期间通过二极管VD转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流的情况。4)Boost转换器的效率很高，一般可达92%以上。,二、升压转换器,图7-39Boost转换电路工作原理,1)T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维持工作。,2)T断开时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容C充电。,1)Boost电路对电源的输入电流(即通过二极管VD的电流)就是升压电感L电流，电流平均值为:Io()。,2)实际中，选择电感电流的增量时，应使电感的峰值电流Id+I不大于最大平均直流输入电流Id的20%，以防止电感L饱和失效。,3)没有电压闭环

38、调节的Boost转换器不宜在输出端开路情况下工作，因为稳态运行时，开关管T导通期间(tons)，电源输入到电感L中的磁能，在T截止期间通过二极管VD转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流的情况。,4)Boost转换器的效率很高，一般可达92%以上。,三、升降压转换器,1)ton期间，二极管VD反偏而关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量，此时有2)toff期间，当感应电动势大小超过输出电压Uo时，二极管VD导通，电感经VD向C和R反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反，此时有1)实际负载电流IoIck时，电感电流连续。2)实际负载电流Io=Ick时，电感电流处于临界连续(有断流临

39、界点)。3)实际负载电流IoIck时，电感电流断流。,三、升降压转换器,图7-40Buck-boost电路原理,1)ton期间，二极管VD反偏而关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量，此时有,图7-41Buck-boost电路工作原理,2)toff期间，当感应电动势大小超过输出电压Uo时，二极管VD导通，电感经VD向C和R反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反，此时有,1)实际负载电流IoIck时，电感电流连续。,2)实际负载电流Io=Ick时，电感电流处于临界连续(有断流临界点)。,3)实际负载电流IoIck时，电感电流断流。,四、带隔离变压器的直流转换器,1.带隔离直流转换器的作用2.

40、带隔离直流转换器的种类,1.带隔离直流转换器的作用,1)能使转换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。2)选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输出电压Uo，能使直流转换器的占空比D适中而不至于接近于0或接近于1。3)能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压。,1)能使转换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。,2)选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输出电压Uo，能使直流转换器的占空比D适中而不至于接近于0或接近于1。,3)能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压。,2.带隔离直

41、流转换器的种类,(1)反激式转换器开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载。(2)正激式转换器开关管导通时电源将能量直接传送至负载,其电路原理及波形如图7-43所示。(3)推挽式转换器(属正激式变换器)其电路如图7-44所示，其工作电压占空比必须保持小于0.5。,(1)反激式转换器开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载。,图7-42反激式转换器的电路原理与波形a)电路原理b)波形,(2)正激式转换器开关管导通时电源将能量直接传送至负载,其电路原理及波形如图7-43所示。,图7-43正激式转换器的电路原理与波形a)电路原理b)波形,(3)推挽式转换器(属正激式变换器)其电路如图7-44所示，其工作电压占空比必须保持小于0.5。,图7-44推挽式转换器的电路,