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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，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(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。①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①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60~100℃，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。(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60~100℃，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(EHPS)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0～45km/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0～45km/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)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