序
时代没有停止她前进的步伐,人类一边在享受这时代进步带来的便利,一边在承受自然环境渐渐枯竭带来的影响。
中国开始意识到这种掠夺式的开发自然资源及毁灭性的污染排放,不仅严重破坏了大自然的正常循环和再生,也推动世界步向灭亡。社会的发展不仅不能得以持续,而且国民的生存基础将被瓦解和动摇,环境问题的实质已经成为生存问题。
新能源的开发和利用已经不是一个话题,已然成为世界各国争先发展的项目。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足社会可持续发展需要的最终能源选择。
电动车是国家计划提出新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向。我们作为交通人,是这方面的先行者,是这方面的专家,是人类生存的卫士。责任之重大、任务之艰巨,让我们成为一个更加负责任、更加有良心的交通人。
第一章电动车动力系统结构、组成及工作原理
1.1概述
电动车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车。电动车由电机驱动,没有传统的内燃机,所以有工作时不产生废气、噪音比内燃机低、易操控的优点。
传统涡轮增压内燃机从踩油门到燃料燃烧到产生动能到废气回收增加动力需要一个较为复杂的循环,动力输出有明显滞后性。但电动客车由于直接使用电机驱动,动力来得更快、更直接,加上无级变速系统省却了传统变速箱换挡的过程,使得车辆操作更简单、更轻便。
电动客车结构简单,维修保养较内燃机客车更简易。以下我们就从电池、电机、电控这“三电系统”及辅助系统简单地介绍电动客车的动力系统结构、组成及工作原理。
1.1.1电池
1.1.1.1动力电池系统构成
动力电池由电池箱(大箱、小箱)、高压盒、热管理附件、高压低压线束构成。
1.1.1.2动力电池系统硬件介绍
1.1.1.2.1电池箱构成
电池箱分别由以下几项构成(详见图1)
图1、电池箱爆炸图
1
箱盖
9
箱体
2
箱体密封垫
10
工装挂钩
3
电池监控单元(CSC)
11
高压单P负
4
CSC固定支架
12
高压单P正
5
铜巴
13
维护开关(MSD)
6
模组压板
14
低压连接器
7
高低压线束
15
压力平衡阀
8
模组
1.1.1.2.2模组构成
模组由以下几部分组成(详见图2)
图2、模组爆炸图
1
顶盖绝缘片板
4
侧板
2
线束板
5
端板
3
电芯
6
底板
1.1.1.2.3模组中电芯连接方式
模组内电芯采用串并联的方式连接,根据实际使用需求由厂家连接组合。目前常见的连接方式有3种
(1)1并4串,如图3所见,模组由1、2、3、4号电芯串联连接组成。
图3、1并4串模组
(2)2并4串,如图4所见,模组由1、2电芯并联为A,3、4电芯并联为B,5、6电芯并联为C,7、8电芯并联为D。然后由A、B、C、D串联连接组成。
图4、2并4串模组
(3)3并4串,如图5所见,模组由1、2、3电芯并联为A,4、5、6电芯并联为B,7、8、9电芯并联为C,10、11、12电芯并联为D。然后由A、B、C、D串联连接组成。
图5、3并4串模组
1.1.1.2.4高压盒构成
高压盒分为单支路、双支路两种。
(1)单支路高压盒由以下几部分构成(详见图6)
图6、单支路高压盒爆炸图
1
上盖
8
密封垫
2
铜巴
9
维护盖板
3
继电器、绝缘柱
10
电流传感器
4
电源分配模块(PDM)
11
电池管理单元(BMU)
5
箱体及连接器
12
维护开关(MSD)底座
6
保险丝固定座
13
维护开关(MSD)
7
保险丝
(2)双支路高压盒由以下几部分构成(详见图7)
图7、双支路高压盒爆炸图
1
上盖
6
电源分配模块(PDM)
2
备用电源(BPM)
7
继电器集成单元(BDU)
3
BPM安装组件
8
电池管理单元(BMU)
4
铜巴
9
箱体及连接器
5
电流传感器、绝缘柱
10
维护开关(MSD)
1.1.1.2.5热管理附件构成
热管理附件主要由水冷板、风扇等构成(详见图8)。
图8、水冷板及风扇
1.1.1.2.6高压低压线束
主要线束分为高压线束及低压线束两种,图9中A为高压线束,B为低压线束。
图9、高压线束及低压线束
1.1.1.3电池箱在整车中的位置
一般电池箱会放置在车体底部两侧及车体后部,如图10所示。
图10、电池箱在整车中的位置
1.1.1.4电器原理及硬件关系
电器原理及硬件关系如图11所示。
图11、电器原理及硬件关系图
1.1.2电控
1.1.2.1CAN系统结构
CAN总线控制系统应用中主要使用以下几种控制模块:主站模块、前从站、顶从站、后从站,仪表模块。其中仪表模块安装在仪表台中,主站及前从站模块安装在车辆的前部,顶从站和后从站分别安装在顶部和后部,如图12所示。
图12、CAN系统安装位置
1.1.2.2控制模块技术参数
(1)仪表模块
仪表模块技术参数如表1所示。
表1、仪表模块技术参数表
供电范围
18V-32V
功耗
最大15瓦(所有指示图标均点亮,背光调到最亮)
休眠时电流
小于0.1毫安
通信协议
J
显示
7寸彩色TFT液晶显示器
视频显示功能
最多可接入4路视频信号
仪表盘
6个步进电机驱动的仪表盘
图标
25个由发光二极管(LED)点亮的信号图标
光源
整体的LED背光
接口
1个CAN2.0B(ISO标准)接口
(2)总线主站控制模块
总线主站控制模块技术参数如表1所示。
表2、总线主站控制模块技术参数表
工作温度
一40℃?+70℃
电压范围
标称电压为24V
正常常工作电压
18V?32V
输入信号
5路唤醒输入信号、外网及内网CAN信号
输出信号
唤醒输出信号
接口
CAN2.OB(ISO标准)
(3)总线从站控制模块
通常情况下,从站模块包括前从站、顶从站、和后从站三个模块,其硬件电路和软件全部相同,不同的是模块的参数设置。
①输入信号
◆模拟电压输入2路
◆模拟电阻输入6路
◆车速输入2路
◆转速输入2路
◆地址线输入4路
◆开关量输入18路
◆唤醒输入1路
②输出信号
正电输出
◆13A输出1路
◆9A输出4路
◆6A输出2路
◆4A输出1路
◆3A输出4路
◆2A输出6路
◆1.5A输出4路
负电输出
◆7.5A输出1路
◆6A输出2路
◆1.5A输出4路
◆C3信号输出3路
*注意:单模块配置功率输出不得超过瓦。
③通讯接口
1个CAN2.0 B(ISO标准)接口:接CAN内网
1.1.2.3系统功能
在应用中,CAN总线控制系统主要实现了冷却水温,发动机转速,机油压力,电压,气压I、气压II、油压、水温,车速等仪表的显示,车辆前面车灯的控制,后面车灯的控制,发动机的起动和熄火控制,雨刮器控制,缓速器控制,喇叭控制,发动机系统状态指示,ABS系统状态指示等功能。
当水位告警、车速过高、转速过高及油压报警等信号发生时,蜂鸣器会发出“嘀、嘀”的声响。
(1)仪表界面如图13所示
图13、仪表界面图
(2)按键操作
仪表板从左至右六个操作键分别为:Menu、Up/、Down/、Left/、Right/和Video键。
基本功能如下:
Menu:短按:显示仪表主菜单;
↑Up/:短按:向上选择;长按:液晶背光+;
↓Down/:短按:向下选择;长按:液晶背光-;
←Left/:短按:向左选择;
→Right/:短按:向右选择;长按:仪表背光+;
Video:短按:切后视;长按:液晶背光-;
(3)彩色TFT液晶显示屏
彩色TFT液晶显示屏用于显示丰富的画面和文字信息;在接入视频信号后,也可以作为视频显示器使用。按动视频转换开关可在正常显示画面、倒车监视视频画面、中门监视视频画面之间切换;车辆挂倒挡时自动切换为倒车监视视频画面,车辆中门打开吋自动切换为中门视频画面。
仪表显示画面主要分为三种:主菜单、子菜单和报警显示页面。如图14所示
图14、主菜单显示页面
上图为仪表的主菜界面,当用户在主菜单中选择进入“査看里程和转速信息”子菜单时,液晶屏显示结果如下图所示。在此页而下用户可査看当前的累计总里程、累积短里程A和B、发动机累计总转数、发动机短累计时间和发动机累计时间。
对于累计短里程A和B与发动机短累计吋间,用户还可以对他们进行清零设置。当需要对某一项清零时,用户先用Up和Down键把光标移动到该项之后的“清零”位置处,然后再长按Left键即可清零。如果无须清零,按下Menu键可退出此页面。如图15所示
如图15、子菜单显示页面
当有操作量和报警量信号发生时,仪表自动转入报警显示页面,显示结果如下图所示。最上一栏为仪表操作状态指示信号,当一屏不能显示此刻所有操作量时,其右端会出现可翻的白色箭头,表示后面还有操作量。此时先通过Up和Down键将光标移动到白色箭头处,此时白色箭头变为绿色箭头,表示当前可翻。
再按下Right(或Left)键可