电动汽车结构与原理课件：电动汽车辅助系统

1、,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,电动汽车技术与原理,第,*页,单击此处编辑母版标题样式,电动汽车技术与原理,第,1,页,电动汽车辅助系统,6.1,电控助力转向系统,6.2,线控制动系统,6.3,电控悬架系统,6.4,电动空调系统,电动汽车技术与原理,第,2,页,6.1.1,概述,6.1.2 EPS,系统的基本组成,6.1.3 EPS,系统的工作原理,6.1.4,电子控制器,ECU,及其控制策略,6.1.5 EPS,系统的优点,6.1,电控助力转向系统,电动汽车技术与原理,第,3,页,就轮式汽车而言，改变行驶方向的方法是：驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。此时路面作用于转向轮上向后的反作用力就产生了垂直于车轮的分量，并成为汽车作转弯运动的向心力。,在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，产生自动偏转而干扰行驶方向。此时驾驶员也可以利用这一套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。,改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称作汽车转向系统。,6.1.1,概述,电动汽车技术与原理,第,4,页,汽

2、车转向系统发展要求,（,1,）良好的操纵性；,（,2,）较高的转向灵敏度；,（,3,）转向车轮的运动规律正确稳定；,（,4,）具有良好的稳定操控性；,（,5,）安全可靠性；,（,6,）较小的转弯半径。,6.1.1,概述,电动汽车技术与原理,第,5,页,电子控制电动助力转向系统（,Electric Power Steering,，,EPS,）是未来转向系统的发展方向，也是适于在电动汽车中应用的转向系统，它随着微机及电动机控制技术的发展而成熟。,EPS,系统主要由传感器（车速传感器、转矩传感器、转向角传感器）、电子控制器,ECU,和执行机构（电动机、电磁离合器、齿轮减速及其传动件）等三大部分组成。,6.1.2,EPS,系统的基本组成,电子控制电动助力转向系统的基本组成,电动汽车技术与原理,第,7,页,6.1.3,EPS,系统的工作原理,传感器将采集到的信号经滤波放大处理后，输入电子控制器,ECU,，,ECU,通过运行其内部的控制算法，向执行机构发出指令，控制执行部件的动作。,当操纵方向盘时，转矩传感器产生与输入转向力矩相对应的电压信号，该信号与车速信号同时输入,ECU,。,由,ECU,中的

3、微机系统运算处理后，确定其助力转矩的大小和方向，即选定电动机的驱动电流和方向，调整转向的辅助动力。,电动机的转矩通过电磁离合器输出，再经减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。,电动汽车技术与原理,第,8,页,6.1.4,电子控制器,ECU,及其控制策略,电子控制器,ECU,的基本组成,包括,RAM,、,ROM,、单片机及与其相应的外围接口电路。,外围接口电路主要包括：,整形放大输入接口电路、,A/D,转换器、,D/A,转换器、电流,控制电路、驱动电路、故障诊断输出及稳压电源等。,电子控制器,ECU,的基本组成框图,电动汽车技术与原理,第,10,页,6.1.4,电子控制器,ECU,及其控制策略,电子控制器,ECU,的工作原理,汽车转向时，转向转矩、转向角和车速信号经整形放大后，通过,A/D,转换器将模拟信号转换为数字信号被输入到微处理器,CPU,。,CPU,根据这些信号计算出最优化的助力转矩值，然后把该值作为电流命令值送到,D/A,转换器转换为模拟量，再将其输入到电流控制电路。,电流控制电路把电流命令值同电动机电流实际值比较，产生差值信号，该信号

4、被送到电动机驱动电路。同时,CPU,控制电动机驱动电路输出决定电动机转动方向的信号。,电动机按其要求电流值和转向提供转向机构相应助力。,电动汽车技术与原理,第,11,页,助力电动机电流的控制逻辑,电动汽车技术与原理,第,12,页,6.1.5,EPS,系统的优点,调整简单、控制灵活以及无论在何种工况下都能提供相适应的转向助力的特点。,EPS,系统通过控制电动机电流即可方便地控制转向助力，使驾驶员在低速停车时可获得较大的转向助力。而在车速很高时，消减因路面不平将转向轮的冲击传到方向盘而造成的“打手”现象。,汽车高速行驶时，要求助力系统能对转向系统有一种“反向”助力，即适当增加转向系统的阻尼。传统的液压或气压动力转向系统很难做到，而,EPS,系统利用电动机特性即可实现。,由于没有液压式动力转向系统所必需的常运转油泵，电动机只需在要求转向时接通电源运行，从而节省了能源的消耗。结构紧凑，一般要比同规格的液压式动力转向系统轻,25%,。,EPS,系统有助于四轮转向的实现，促进车辆悬架系统发展。,返回,电动汽车技术与原理,第,13,页,分类,电子液压式制动系统,（,Electro Hydraulic

5、 Braking,，,EHB,）,电子机械式制动系统,（,Electro Mechanical Braking,，,EMB,）,6.2,线控制动系统,电动汽车技术与原理,第,14,页,电子液压式制动系统,组成,制动踏板,电子控制器,液压控制单元,HCU,（电机、液压泵、高压蓄能器、方向控制阀等）,传感器,（轮速、压力、温度传感器）,6.2,线控制动系统,电动汽车技术与原理,第,15,页,电子液压式制动系统,原理,位移传感器将驾驶员踩下制动踏板的运动速度和踏板的行程信号传送到电子控制器；,电子控制器再将这些信号与轮速传感器、压力传感器进行比较，判断出驾驶员的意图和汽车当前状态，判断制动属常规制动还是控制制动。,若是常规制动，则电子控制器不给液压控制单元控制信号。,若是控制制动，电子控制器向液压控制单元发出控制信号，制动轮缸的高压制动液由液压控制单元中的泵和高压蓄能器直接提供，缩短制动系统的反应时间，减少紧急制动制动距离。,6.2,线控制动系统,电动汽车技术与原理,第,16,页,电子机械式制动系统,组成,电子踏板模块,（位移传感器和力传感器）,传感器组,（车轮转速传感器、方向盘转角传感器、

6、偏航角度传感器、加速度传感器等）,电子控制单元,ECU,4,个独立的电机制动模块,EMB,电源模块,通信网络,6.2,线控制动系统,电动汽车技术与原理,第,17,页,汽车线控制动系统结构图,1-,车轮转速传感器,2-,踏板传感器,3-,电子控制单元,4-,电机制动模块,5-,电源,6-,通信网络,电动汽车技术与原理,第,18,页,电子机械式制动系统,原理,当驾驶员踩下制动踏板后，传感器检测出制动动作和踏板力，经车载网络传给,ECU,；,ECU,结合其它传感器信号计算出最佳制动力，输出到,4,个车轮上的独立制动模块；,通过它提供适当的控制量给电机执行器，使其完成必要的转矩响应，从而控制制动器实现制动。,线控制动系统还能根据路面状况、车速和车载质量等信息有效控制制动距离，并能对驾驶员的动作意图做出反应。,6.2,线控制动系统,返回,电动汽车技术与原理,第,19,页,6.3.1,概述,6.3.2,电控悬架系统的功能,6.3.3,电控悬架系统分类,6.3.4,全主动式电控悬架系统,6.3,电控悬架系统,电动汽车技术与原理,第,20,页,汽车悬架是指车身（或车架）与车轮（或车桥）之间的一切传动连

7、接装置的总称。,其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力），纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所形成的转矩传递到车身上，并缓和其冲击，吸收来自车轮振动的能量，在汽车启动与制动时，抑制车身的俯仰，在转向时承受来自车身的侧倾力。,传统的被动悬架主要由弹性元件、减振阻尼器和导向机构三部分组成。,传统被动式悬架的弹簧阻尼系统无法彻底解决这对矛盾。为了更好地解决这个矛盾，电控悬架就应运而生。,6.3.1,概述,电动汽车技术与原理,第,21,页,6.3.2,电控悬架系统的功能,（,1,）刚度调节功能。,悬架刚度主要根据车速、路况、车身姿态来控制。,（,2,）阻尼调节功能。,通过调节减振器阻尼改变悬架较“柔软”或更“坚硬”的状态。,（,3,）车体高度调节功能。,通过对悬架高度的控制，使车辆负载在规定范围内变,化时保证车高一定，以减小汽车在转弯时产生侧倾。,电动汽车技术与原理,第,22,页,按控制方式,机械控制式,电子控制式,按功能,半主动悬架,慢主动悬架,全主动悬架,6.3.3,电控悬架系统分类,电动汽车技术与原理,第,23,页,电控悬架,电控变高度空气悬架系统,电控变刚度空气悬架

8、系统,电控变阻尼减振器悬架系统,电控变高度,-,变刚度空气弹簧悬架系统,电控变高度,-,变刚度空气弹簧,-,变阻尼减振器悬架系统,6.3.3,电控悬架系统分类,电动汽车技术与原理,第,24,页,1.,主动悬架系统优点,（,1,）汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度使其变化较小，保证了车身平稳。,（,2,）悬架刚度可以设计小些，使车身的固有振动频率在,70,次,/,分左右，,（,3,）一般的悬架系统，紧急制动时，车头会向下俯冲，使后轴载荷剧减，造成后轮与地面的附着条件严重恶化，制动失灵。主动悬架系统能防止这一不良后果，保证应有的附着条件和制动距离。,（,4,）主动悬架可使车轮与地面一直保持良好接触，因而使附着力稳定。,（,5,）由于很好地控制和调整悬架的刚度和阻尼，消除了恶性振动冲击，提高了车辆的运行寿命。,6.3.4,全主动式电控悬架系统,电动汽车技术与原理,第,25,页,2.,全主动式电控悬架系统控制原理,方向盘转角传感器安装于转向柱上，通过方向盘的转角信号间接地把汽车转向程度信息送给,ECU,；,加速度传感器的作用就是把加速踏板的加速动作信号送给,ECU,；,制动压力传感

9、器也就是制动踏板上的制动力信号，制动时向,ECU,送出一个阶跃信号，使,ECU,产生并输出抑制“点头”的信号；,车速传感器安装于车轮上，送出与转速成正比的脉冲信号，,ECU,利用该信号与方向盘转角信号，可计算出车身的倾斜程度；,6.3.4,全主动式电控悬架系统,电动汽车技术与原理,第,26,页,2.,全主动式电控悬架系统控制原理,车身高度传感器又有前左、前右、后左、后右四个分别位于相应悬架上的车身高度传感器，用来测量车身与车轮的相对高度，其变化频率和幅度可反映车身的平顺性信息，同时也用于车高的自动调节；,车门传感器是为防止行车过程中车门未关闭而设置的；,模式选择开关位于驾驶室仪表盘上，由驾驶员按需要可有“软”和“硬”两种控制模式选择，每种模式下按刚度和阻尼的大小依次有低、中、高三种状态，由,ECU,来决定。,6.3.4,全主动式电控悬架系统,主动式空气悬架电子控制系统结构原理图,电动汽车技术与原理,第,28,页,2.,全主动式电控悬架系统控制原理,电控悬架系统按其控制功能,（,1,）车速路面感应控制,（,2,）车身姿势控制,（,3,）车身高度控制,6.3.4,全主动式电控悬架系统,返回

10、,电动汽车技术与原理,第,29,页,电动空调系统由于能量效率高、调节方便、舒适性好等优点逐步成为车辆空调研发和应用的热点和发展趋势。,传统汽车与电动汽车空调系统的区别,电动空调压缩机可以采用电动机直接驱动，对压缩机高转速性和密封性的要求较高；,电动汽车没有发动机的余热可以利用，需采用热泵型空调系统或辅助加热器。,6.4,电动空调系统,电动汽车技术与原理,第,30,页,电动空调系统优点,（,1,）电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的,HFC134a,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修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。,（,3,）采用电驱动，噪声较低、可靠性高、故障率低、使用寿命长。,（,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，相对于传统结构减小了整车质量。,（,5,）可以在上下车之前预先启动电动空调，对车厢内的空气进行预先调节，增加乘客的舒适性。,6.4,电动空调系统,电动汽车技术与原

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