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1、新能源汽车构造原理与检测维修,目录,一、基础篇,第1章新能源汽车基础,第一章概述,1.新能源汽车概述1.1新能源汽车概述,工信部新能源汽车生产企业及产品准入管理规则采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。电动汽车混合动力汽车燃料电池电动汽车氢发动机汽车其他新能源汽车等,1.新能源汽车概述1.1新能源汽车概述,1.新能源汽车概述1.1新能源汽车概述,1.1.2新能源汽车与传统燃料汽车的区别,购车成本,使用成本,维修保养,结构与原理,排放性,能源效率,1.新能源汽车概述1.
2、2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,纯电动汽车(BatteryElectricVehicle,简称BEV)，指完全由可充电电池（如铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池）提供电能，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辆，纯电动汽车传动动力驱动简图如图1所示。,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,2.基本构造与原理：,1-车载电源模块2-电力驱动主模块3-底盘与车身,1,2,3,3,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,2.基本构造与原理：,单体电池,图3纯电动车蓄电池总成,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,能源管理系
3、统和充电控制器,图4充电指示与充电插口,图5充电桩,图8大众的轮边电机,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,电力驱动主模块,中央控制单元驱动控制器电动机,图6北汽新能源汽车驱动控制器模块,图7特斯拉的集中式电机,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,电气与其他辅助系统,图9电动空调压缩机,图10电加热交换器,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.1纯电动汽车,仪表显示与信息娱乐系统,图11比亚迪E6先行者组合仪表,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,混合动力汽车（HybridElectricVehi
4、cle,HEV）内燃机（柴油机或汽油机）+电动机,串联式并联式混联式,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,1）串联式混合动力系统,图12串联式混动基本原理示意图,3,1,2,1-驱动电机2-发动机与发电机总成3-高压电池组图13雪佛兰沃蓝达串联式混动系统主要部件位置,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,1）串联式混合动力系统,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,图a发动机与发电机总成,图b电机驱动单元,图c电池组,图14雪佛兰沃蓝达串联式混动系统,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动
5、力汽车,并联式混合动力系统,图15并联式混动基本原理示意图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,并联式混合动力系统,纯电动模式,纯燃油模式,混合模式,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,并联式混合动力系统,（1）纯电动模式发动机关闭，电池为电动机供电，驱动车辆行驶，该模式多用于中低速行驶（基本原理示意图如图16所示）。,图16纯电动模式基本原理示意图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,并联式混合动力系统,（2）纯燃油模式发动机启动，驱动车辆行驶，同时能够带动电动机反转为动力电池充电（基本原理示意图如图1
6、7所示）。,图17纯燃油模式基本原理示意图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,并联式混合动力系统,（3）混合模式发动机与电动机同时驱动模式这种工况下发动机与电动机同时启动，驱动车辆行驶，该模式多用于爬坡、急加速以及其他高负荷工作的情况下，（基本原理示意图如图18所示）。,图18混合模式基本原理示意图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,并联式混合动力系统,奥迪的并联式混合动力系统实物图,1-发动机2-驱动电机总成3-高压电池组图19奥迪Q5Hybrid实物图,3,1,2,图20奥迪Q5Hybri驱动电机总成实物图,1,1.新能源汽车
7、概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,混联式混合动力系统,图21混联式混动基本原理示意图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,3）混联式混合动力系统,图22、23、24为丰田普锐斯的混联式混合动力车实物图。,1-高压电池2=-ECVT3-控制单元4-发动机图22丰田普锐斯混动实物图,4,3,2,1,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,3）混联式混合动力系统,图23丰田普锐斯发动机与ECVT实物图,图24丰田普锐斯高压电池实物图,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.2混合动力汽车,2.按两者提供的动力比例,微
8、混式混合动力汽车中混式混合动力汽车全混式混合动力汽车,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.3燃料电池汽车,1-动力电池2-储氢罐图25氢燃料电池汽车的基本构造,2,1,1.新能源汽车概述1.2新能源汽车的分类,1.2.3燃料电池汽车,图26氢燃料电池的基本构造,燃料电池本质是水电解的“逆”装置，如图26所示，主要由3部分组成，即阳极、阴极、电解质（图中的质子交换膜）。其阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两极之间是电解质。本章节以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例说明其工作原理：,1.新能源汽车概述1.3各品牌新能源汽车
9、概况,目前世界各国汽车品牌旗下均有新能源车型上市销售，表2列出目前主流市场新能源车品牌概况。,1.新能源汽车概述1.3各品牌新能源汽车概况,目前世界各国汽车品牌旗下均有新能源车型上市销售，表2列出目前主流市场新能源车品牌概况。,一、基础篇,第2章新能源汽车的使用,第二章概述,2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换,2.1.1起动,2.按两者提供的动力比例,图27比亚迪e6仪表中的电源已经接通标识,2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换,2.1.2档位与车辆运行模式切换,图28READY指示灯,图29比亚迪e6排挡杆,2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换,2.1.2档位与车辆
10、运行模式切换,图30档位切换,倒挡（R挡）空挡（N挡）前进挡（D挡）驻车挡（P挡）（如图31所示）手动释放驻车制动器（如图32、33所示）牵引模式,图31驻车档,图32驻车制动启用指示灯,图33驻车制动故障指示灯,2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换,2.1.3制动能量回收级别设置,图34特斯拉制动能量回收限制标记,2.新能源汽车的使用2.1各种行驶模式的切换,2.1.3制动能量回收级别设置,2）不同动力模式的切换,图35比亚迪e6的模式切换按钮,图36宝马i3的模式切换按钮（驾驶舱中央扶手左侧）,2.新能源汽车的使用2.2舒适与便捷功能使用与操作,2.2.1空调的操作,比亚迪e6空调
11、面板如图4-5所示，各按钮功能如下：1）第一排由左至右（1）“OFF”按钮，关闭空调系统（2）“A/C”按钮，压缩机运转，开启制冷模式（3）“AUTO”按钮，指示灯点亮表示已经选择了自动操作模式（4）“MODE”按钮，按钮选择送风模式（5）前除霜按钮2）第二排由左至右（1）温度控制按钮（2）风扇转速控制按钮（3）进风模式选择按钮（4）后风窗除霜按钮,图37比亚迪e6空调面板概览,2.新能源汽车的使用2.3组合仪表与各项功能与显示,纯电动汽车的组合仪表可分为警报灯区域、行车信息区域、电量信息区域等几个部分，仪表实物如图38所示。,报警灯区域,行车信息区域,电量信息区域,图38比亚迪e6组合仪表概
12、览,2.新能源汽车的使用2.3组合仪表与各项功能与显示,仪表板信息详解如下：,1.车速表（如图39）,图39比亚迪e6车速表,2.电量信息区域（如图40）,图40比亚迪e6电量信息区域,3.行车信息区域（如图41）,图41比亚迪e6行车信息区域,4.背光调节（如图42）,图42背光调节按钮,5.部分与电驱动部分有关的指示灯（如图43-48）,图43电机冷却液温度过高警告灯,图44动力电池过热警告灯,图45动力电池充电状态指示灯,图46动力电池充电连接指示灯,图47动力电池故障指示灯,图48停车降温警告灯,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.1充电接口,直流充电接口,交流充电接口,图49比亚
13、迪e6充电接口,2.新能源汽车的使用2.4充电,图50特斯拉充电接口打开按钮,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.2充电方法,点火开关关闭按下即时充电（约充电开启时）按键，15分钟内连接充电器连接直流充电器，充电柜设置开始充电，仪表点亮充电连接指示灯仪表会提示充电信息，充电完成后，直接断开充电器，如临时结束充电，充电柜设置结束充电.断开直流充电器，按下开关，拔出直流充电器，并将充电器放在指定位置。关闭充电口盖和充电口舱门。直流即时充电结束。,图51充电指示信息（100%）,图52即时充电按钮,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.2充电方法,即时充电信息的显示,图53特斯拉充电状态信息,
14、每小时充电比率。估计可行驶距离（或能量）。来自已连接电源的供电电流/可用总电流。本次充电完成时，估计能够增加的行驶距离（或能量）。显示充电状态信息。充电电缆提供的电压。,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.2充电方法,2.在C10充电柜上直流充电（随车配件）,点火开关打开，设置预约充电时间（即什么时间开始充电，充电时间），保存，然后关闭点火开关。打开充电口舱门，连接直流充电器。打开C10充电柜电源，顺时针旋转急停按钮，按下绿色的启动按键。计时器到时则启动充电，充电时间结束，则自动停止充电。充电结束后未拔下充电器，则自动进入下一次预约充电倒计时；如动力电池已充满，则自动结束充电。C10设置结
15、束充电，按下绿色启动按键，关闭电源，按下急停按钮，断开充电器，关闭充电口盖和充电口舱门。直流预约充电结束,图54C10充电柜面板（中间为指示灯，最下位置为按钮与按钮指示灯）,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.2充电方法,3.在公共充电桩上交流充电,将车辆与交流充电桩的交流充电器相连，实现交流充电。,4.通过交流充电连接装置家用交流充电,通过三芯转七芯交流充电连接装置将车辆与家用插座相连（随车配件，如图55所示）。,图55比亚迪e6家用充电器（随车工具）,2.新能源汽车的使用2.4充电,2.4.2充电方法,交流充电接口,直流充电接口,2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用,2.5.1
16、钥匙的使用,1-行李箱遥控按键2-全部锁定或解锁按键3-前发动机仓按钮图57特斯拉遥控钥匙,1.按键1为行李箱遥控按键，按两下可打开行李箱，如果ModelS配有电动行李箱盖，按两下可关闭行李箱。2.按键2为全部锁定或解锁按键，按两下可解锁车门和行李箱。3.按键3为前发动机仓按钮，按两下可打开。,2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用,2.5.2前排乘员空气囊开关,图58前排乘员空气囊开关,2.新能源汽车的使用2.5其他辅助功能的使用,2.5.3倒车雷达开关,当按下此开关时，开关上的黄绿色指示灯亮，倒车雷达电源接通，显示报警功能开启，位于仪表上车的车形指示灯亮；再按一下，开关弹起，指示灯灭
17、，倒车雷达电源断开，显示报警功能关闭，车形指示灯灭。,图59倒车雷达开关,2.5.4挂车拖曳,拖曳挂车之前，须确认挂车的拖曳能力，拖曳能力是水平路面上测定的，如果驾驶到高山区，则电动机功率和它的拖曳能力将减低。,二、原理构造篇,第3章电学基础知识,第三章概述,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.1基本概念,1.电荷的定义,图60电荷的基本构造,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.1基本概念,2.电流的定义,单位时间内通过导体横截面的电荷量，叫电流。用符号I表示单位是安培，用字母A来表示。,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.1基本概念,3.电压的定义,
18、电压也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压用字母U表示，单位是伏特，简称伏，用字母V表示。,表2-2部分常见电压值：,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.1基本概念,4.电阻的定义,在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。电阻用字母R表示，电阻的单位是欧母，用字母表示。,5.电功率的定义,电流在单位时间内做的功叫做电功率。是用来表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示，它的单位是瓦特（Watt），简称瓦，符号是W。如果在“t”这么长的时间内消耗的电能“W”，那么这个用电器的电功率就是：P=W/t我们通常指的1度(电)=1kWh
19、=3.6106J,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.1基本概念,6.欧姆定律,在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比。基本公式是：I=U/R由欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I或U=IR,图61乔治西蒙欧姆,表5常见电学参数及单位,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.2直流电的定义,直流电简称DC，又称“恒流电”，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电。电流大小（电压高低）和正负极都不随时间（相对范围内）而变化。,图62部分直流电用电器,3.电学基础知识3.1直流与交流电路基础,3.1.3交流电的定义,交流电简称为A
20、C，交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。,图63部分交流用电器,3.电学基础知识3.2电磁基础,3.2.1磁性与磁场,图64磁场示意图,图65电流产生磁场的示意图,3.电学基础知识3.2电磁基础,3.2.1磁性与磁场,图66通电螺线管磁场基本原理,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.1电池分类,表6动力电池种类,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.2电池的技术参数释义,1.比能量参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。2.比功率比功率是衡量汽车动力性能的一个综合指标，具体是指
21、汽车发动机最大功率与汽车总质量之比。3.自放电蓄电池如果一直闲置不使用，也会损耗电量，这种现象称为蓄电池的自放电现象。各类型电池基础属性（性能排名）对比如图67所示：,图67各类型电池基础属性（性能排名）对比,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造,图68液态锂离子电池的基本构造,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造,锂电池的优缺点对比,使用条件有限制安全性差价格昂贵,重量轻比能量较高、使用寿命长、高低温适应性强、自放电率很低,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.3镍氢电池与锂离子电池的基本构造,镍氢电池的优
22、缺点对比,高倍率放电性好耐充放电能力较强寿命长高低温性能好安全性好,自放电率高比能量较小,3.电学基础知识3.3电池基础知识,3.3.4燃料电池,图69燃料电池,3.电学基础知识3.4电动机基础知识,3.4.1基本原理,通电导体在磁场中有力的作用,作用力方向与磁场方向和电流方向有关.电动机就是基于此原理设计而成,直流电动机基本原理如图70所示.,图70直流电动机工作原理,电动机一般由转子、定子、电刷、换向器及相关机械部件组成。当直流电通过电刷向电枢绕组供电时，电枢（转子）在磁场中受力转动，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。,图71车用电动机外形图,3.电学基础知识3.4电动机基础知识
23、,3.4.2车用电动机分类,图72大众的永磁同步电动机,3.电学基础知识3.4电动机基础知识,3.4.2车用电动机分类,图73永磁直流无刷电动机,3.电学基础知识3.4电动机基础知识,3.4.2车用电动机分类,图74交流感应电动机,3.电学基础知识3.4电动机基础知识,3.4.2车用电动机分类,表8车用电动机性能对比,3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识,3.5.1车用高压电池常见能量来源：,3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识,3.5.2外接电源充电插头,可通过交流电（AC充电）或直流电（DC充电）进行高电压蓄电池充电。所用充电插头是标准化部件，表9概括了最常见的插头形式：,表2
24、-9常见的插头形式,3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识,3.5.3外接电源选择,以电缆为传输介质，通过电缆和偶合器（插头插座）连接，进行直接的接触式电能传输。目前主要分为1）单相交流220V/16(32)A；2）三相交流充电：380V/32(63)A；3）直流充电：0-700V/最大电流250A；4）交流充电：由交流充电桩提供220V或380V交流电能，车载充电动机完成交直流变换，充电功率一般不大于5kW，充电时间通常为58个小时。充电便利性一般。5）直流充电：由非车载充电动机完成交直流变换，充电功率较大，从几十千瓦到上百千瓦,充电时间仅10分钟，但较大的电流，对电池有所冲击，现阶段仅
25、可作为电动汽车充电的应急选择。,3.电学基础知识3.5能量管理系统基础知识,3.5.4制动能量回收与发动机供电,图75制动能量回收系统,3.电学基础知识3.6高压部件基础知识,3.6.1基本构造概览,纯电动车型的高压部件如图76所示，混合动力车型高压部件如图77所示。,图76纯电动车型的高压部件,图76混合动力车型的高压部件,3.电学基础知识3.6高压部件基础知识,3.6.2电力电子控制装置：,图77电力电子控制装置,3.电学基础知识3.6高压部件基础知识,3.6.3充电器,与高压设备一并被安装在车上的充电器也称为AC/DC转换器。它将公共电网中的交流电通过充电接口转换为直流电，因为高压蓄电池
26、只能储存直流电，实物如图78所示。,图78高压充电接口,3.电学基础知识3.6高压部件基础知识,3.6.4高压电缆,高压电缆（实物如图79所示）是车内所有高压部件之间电力传输的载体。高压电缆都是橙色，非常牢固，不易损坏。再用同样是橙色的织物外套包裹，得到进一步强化。高压电网的电气插头连接是多芯的，有颜色标志。高压电网之外的用电器（例如照明装置、转向系、制动力助力真空泵、点烟器）都由传统12V车载电网供电。,图79高压电缆,二、原理构造篇,第4章新能源汽车基本构造与原理,第四章概述,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.1动力电池主要类型与性能参数,图80特斯拉采用的三元锂电池,4.基本构造
27、与原理4.1电源系统,4.1.1动力电池主要类型与性能参数,图81比亚迪的磷酸铁锂电池,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.1动力电池主要类型与性能参数,图82福田混合动力汽车的镍氢电池组,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.1动力电池主要类型与性能参数,1）镍氢电池安全可靠2）镍氢电池具有良好的快速充电性能3）镍氢电池具有良好的低温性能4）镍氢电池具有良好的环保性和可回收性,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.2电池管理系统及工作模式,图83动力电池管理系统示意图,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.2电池管理系统及工作模式,下电模式,准备模式,放电模式,充电模式,故
28、障模式,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.2电池管理系统及工作模式,（1）气体冷却法,1-冷却风扇图84带有外界空气主动式冷却系统的高压电池,2.动力电池组的均衡充电管理和热管理,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.2电池管理系统及工作模式,（2）液体冷却法,1-绝缘材料2-冷却系统3-铝合金托盘4-电子控制器5-冷却液进口6-冷却液出口7-电池组,图85带有主动式液体冷却系统的高压电池,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.3电源变换器,绝大多数新能源汽车都将以上功能集成在一个模块中，不同品牌对该模块的称呼也不同，如丰田称之为功率控制单元、大众称之为电力电子装置等，但基本功
29、能相同。,图86北汽新能源EU260电源变换器总成,4.基本构造与原理4.1电源系统,4.1.4充电管理与充电方式,图87特斯拉的最新国标充电接口（左侧接口为直流）,图88宝马i3只提供交流充电接口,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.1纯电动气车的驱动系统的组成,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置,驱动电动机2-离合器3-变速器4-传动轴5-驱动桥6-转向器图89传统的驱动方式,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置,1-转向器2-电动机-驱动桥整体式结构图90电动机-驱动桥整体式驱动方式,4.基本构造与原理4.2驱动系统
30、,4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置,1-转向器2-电动机-驱动桥组合式结构图91电动机-驱动桥组合式驱动方式,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.2纯电动汽车驱动系统的布置,1-转向器2-轮毂电动机图92轮毅电动机分散驱动方式,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.3电机主要性能参数,表2-10电机类型,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.3电机主要性能参数,表2-11电机的主要性能参数,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,1-永磁转子2-定子线圈3-外壳图93永磁直流无刷电机本体基本构造,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类
31、型与工作原理,1-逆变器2-电动机3-位置传感器图94永磁直流无刷电机控制原理图,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,图95交流感应电机实物图,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,图96交流感应电机构造图,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,图97交流感应电机直接转矩控制系统原理简图,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,1-定子总成2-永磁转子总成图98永磁同步电机实物图,1-定子2-转子中的永久磁铁3-转子总成图99永磁同步电机实物图结构图,4.基本构造与原理4.2
32、驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,PMSM-永磁同步电机PG-位置转速传感器SVPWM-电机驱动信号控制器图100矢量控制基本原理图,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,图101开关磁阻式电机实物图,图102开关磁阻电机基本结构（单相绕组）,4.基本构造与原理4.2驱动系统,4.2.4电机主要类型与工作原理,图103四相开关磁阻式电机驱动电路简图,4.基本构造与原理4.3维修开关,4.3.1维修开关的类型与作用,图104比亚迪e6维修开关,4.基本构造与原理4.3维修开关,4.3.2维修开关的安全操作,维修开关规范操作如下：1）紧急维修开关的操作应由专
33、业人员进行，至少操作人员应该进行过相关培训。2）操作时，操作人员必须佩戴必要的保护装备，如绝缘手套、绝缘胶鞋（其电压等级必须大于电池组的最高电压）等，用前需检在其是否完好无损，确保安全。3）断开点火开关，并将钥匙移到智能钥匙系统探测范围之外。断开低压蓄电池负极端子，拔下维修开关手柄后，必须妥善保管，直至检修完毕，避免误操作。4）拆开维修开关之后，必须等待至少10分钟后方能进行维修操作，以确保高压线路的余电已释放，如果条件允许，建议等待时间为30分钟。断开维修开关后必须使用专业电压表检查高压系统是否确实已经断电成功。,4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统,4.4.1制动能量回收系统构成与原理
34、,4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统,4.4.1制动能量回收系统构成与原理,图105几款车型在制动能量回过程中的仪表显示,4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统,4.4.1制动能量回收系统构成与原理,1-电池管理系统2-电机控制器3-整车控制器4-制动控制器5-ABS液压控制单元6-电机7-变速器8-高压电池9-数据总线,图106再生制动原理简图,4.基本构造与原理4.4制动能量回收系统,4.4.2制动能量回收控制策略,为了在满足制动性能要求下尽量多的回收车辆的动能，应该协调控制液压制动和再生制动两个子系统，这样就会两个基本问题需要解决，一是如何在再生制动和液压制动之间分配所需的总制动
35、力，以尽可能多的回收车辆动能；二是如何在前后轮轴上分配总制动力，以实现稳定的制动状态。目前基本上有四种不同的制动控制策略：具有最佳制动感觉的串联制动策略、具有最佳能量回收率的串联制动策略、并联制动策略和ABS防抱死制动策略。具有最佳制动感觉的串联制动策略。控制策略通过软件实现，与维护与保养无关，故本章节不做详细介绍，仅以其中之一做概述。具有最佳制动感觉的串联制动系统通过控制器控制施加于前后轮上的制动力，而使制动距离达到最小，且驾驶者的感觉良好。这就要求施加在前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线。当系统检测到制动踏板行程小于某值时，将仅有再生制动施加于前轮，模拟了传统汽车中发动机延迟点火作用。
36、当系统检测到制动踏板行程大于该值时，施加于前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线，当所需的制动力小于电机所能产生的最大制动力，只采用电机再生制动；反之，电机将产生其最大的制动转矩，剩余的制动力由机械制动系统补足。由于电机不同于内燃机的外特性，电动机产生的最大再生制动力与其转速密切相关。在低转速(低于基本转速)的状态下，其最大转矩为常量。在高转速(高于基本转速)状态下，最大转矩随着转速呈双曲线形下降。因此，在制动踏板位置不变时，机械制动转矩将随车速而变化。,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.1空调系统控制策略,新能源汽车空调的制冷系统与传统内燃机汽车基本相同，暖气供应上则根据产生热源的手
37、段不同而有结构上的差异，最大不同在于把由发动机带动的机械式空调压缩机改为由高压电驱动的电动空调压缩机，故本章节不再赘述空调系统的基本构成与原理，只介绍新能源汽车空调与传统内燃机汽车空调的不同之处。,4.5.2空调系统与空调控制器,新能源汽车的空调控制器与常规内燃机车辆在结构、制冷与取暖的控制策略上并无太大不同，但由于采用了电动空调压缩机和非水暖式的取暖装置，所以相当一部分车型都提供了一个新功能“驻车空调模式”，本章节仅介绍该功能的特点。驾驶员可通过遥控器或定时器来控制车厢内温度，驻车空调模式与选择的驾驶模式无关。在驻车空调模式下，无法通过操作元件控制空调。AC键的LED亮起，按键暂时无法使用。
38、在进入行驶准备就绪状态时，将关闭驻车空调模式，这时可通过车辆内的操作元件控制空调。驻车空调模式有两种操作方法。,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.2空调系统与空调控制器,1.通过智能手机App或客户门户网站进行即刻调温。可通过智能手机App（如图107所示）或客户门户网站启动驻车空调模式进行即刻调温（此时车辆处于车辆上锁状态）。通过上述两种方式对车厢内温度进行调节。驾驶员可将温度设置在16C-29C之间。在“Low”和“High”模式下，空调控制器将温度设置在Low=15.5C到High=30.5C之间。在充电模式下，空调运行的最长时间为30分钟，在高压蓄电池运行模式下，最长时间为10
39、分钟。当高压蓄电池的电量超出20%时，可以通过智能手机App进行即刻调温。,图107手机APP控制界面概览,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.2空调系统与空调控制器,2.通过“maps+more”启动定时程序。通过定时程序（如图108所示）启动驻车空调模式。如果预选了出发时的温度，在出发前一小时，高压蓄电池充电器控制单元将激活空调控制器。该单元计算达到所需温度的时间，并将该数值传输到高压蓄电池充电器控制单元，随后可重新关闭。如果达到计算的空调启动时间，再次激活空调控制器并开始驻车空调模式。高压蓄电池充电电压控制单元驻车空调模式所需的最大功率限制为一定值。,图108定时程序界面,4.基本
40、构造与原理4.5空调系统,4.5.3空调压缩机,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.3空调压缩机,图109涡旋式压缩机外形图,图110涡旋式压缩机构造图,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.3空调压缩机,图111涡旋式压缩机工作示意图,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.3空调压缩机,1-永磁转子2-定子3-定子线圈图112三相永磁同步电动机原理图,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.3空调压缩机,图113空调变频器电路简图,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.4空调的暖风系统及控制策略,图114汽车空调的PTC加热器实物,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5
41、.4空调的暖风系统及控制策略,图115PTC元件的温度电阻特性曲线,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.4空调的暖风系统及控制策略,1-泵壳2-静环3-动环4-叶轮5-密封圈6-隔板7-隔离套8-外磁钢总成9-内磁钢总成10-泵轴11-轴套12-联接架13-电机,图116不接触式电动水泵的内部结构,4.基本构造与原理4.5空调系统,4.5.4空调的暖风系统及控制策略,制热时流向制冷时流向图117热泵式汽车空调原理图,二、原理构造篇,第5章典型新能源汽车的技术特点,第五章概述,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.1车辆概述,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.2动力电池组,图1
42、18ModelS电池组位置,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.2动力电池组,图119ModelS电池铭牌,图120ModelS总保险丝,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.2动力电池组,图121ModelS输出端接触器,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.3动力驱动系统与控制策略,ModelS动力总成主要由动力电池系统ESS、交流感应电机DriveUnit、车载充电机Charger、高压配电盒HVJunctionBox、加热器PTCheater、空调压缩机A/Ccompressor、直流转换器DC-DC等构成，其构成简图如图122所示。,1-电池转换盒2-驱动单元3-充电口
43、4-充电器5-高压电池6-PTC驾驶舱加热器7-压缩机8-冷却液加热器9-DC-DC总成,图122ModelS动力总成构造简图,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.3动力驱动系统与控制策略,图123ModelSP85D驱动电机,图124ModelS后电机,图125ModelS前电机,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.4热管理部分,1-散热器2-3路旁通阀3-高压电池冷却液泵4-PTC防冻液加热器5-高压电池冷却液散热器6-储液罐7-电力系统冷却液泵8-4路冷却液控制阀9-3路冷却液控制阀10-高压电池冷却液泵1,图126ModelS热管理系统构造简图,5.典型车型技术特点5.1特
44、斯拉,5.1.5充电方式,特斯拉目前支持家用充电桩、超级充电桩、通用移动充电器等充电方式。每台出售的特斯拉均标配一个移动式充电连接器、2个适配器（分别适220V家用插座和380V工业插座）、一个壁挂式充电连接器（即220V家用充电桩）、一个车载充电电机(该电机是集成在车辆的充电接口上的，功率为11kW)。1.Tesla超级充电站充电在Tesla超级充电站，超级充电桩可直接输出120KW进行充电，充满仅需几十分钟。目前超级充电站正在进行充电接口升级改造，升级后的超级充电桩将符合新国标充电标准（GB/T2015），充电桩如图127所示。,图127超级充电桩,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1
45、.5充电方式,2.壁挂式充电桩充电特斯拉的壁挂式充电桩（家用充电桩）（实物如图128所示）使用单相220V电源，与功率为11kW的车载充电器配合，能够以最大40A的电流充电，每小时充电容量可续航约40公里。,图128壁挂式充电桩,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.5充电方式,3.通用移动充电器充电通用移动充电器简称UMC，实物如图129所示，可以随车携带，安装简单，接口应用广泛，可作为车主的应急充电方案。UMC配有两种充电接口，适配器2为220V8A（以下简称代号“1P”）。适用于家庭普通三插孔插座，连接方式同一般家用电器相同。充电速度：每小时可充约1.7度电，约合里程78km。适配器
46、为380V16A（以下简称代号“3P”）。适用于工厂、办公楼、小区停车场等具备380伏供电的环境。充电速度：每小时可充约10度电，约合里程47-55km。,1-380V适配器2-220V适配器3-充电器与连接线图129UMC配件,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.6铝制车身,特斯拉的电池很笨重，必须通过降低车身的重量来弥补笨重电池的不足。特斯拉采用了SpaceX（美国太空探索技术公司）的技术，成为北美唯一使用全铝车身（如图130所示）的汽车。,图130ModelS全铝车身,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,表12Tesla系统功能,5.典型车型技术特点
47、5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,表12Tesla系统功能,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,表12Tesla系统功能,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图131ModelS的中控操作屏幕,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图132ModelS的中控操作主屏幕功能,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图133空调控制面板,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图134ModelS悬架控制面板,5.典型车型技术特点5.1
48、特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图135USB接口,图13612V电源插座,5.典型车型技术特点5.1特斯拉,5.1.7Tesla车载软件系统,图137ModelS软件更新界面,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.1车辆概述,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.2电池组与电源管理系统,1-电池组2-底板3-固定螺栓,图138电池组位置,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.2电池组与电源管理系统,表14比亚迪e6先行者BMS的基本功能,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.2电池组
49、与电源管理系统,比亚迪e6先行者电池管理系统位置如图139所示，同时还有高压配电箱与其配合，通过配电箱对电池包体中的能量进行控制，它相当于一个大型的电闸，通过继电器的吸合来控制电流通断，将为了控制如此大的电流通过整车，需要通过儿个继电器的并联工作。,1-电机控制器2-高压配电箱3-电池控制器4-漏电传感器,图139比亚迪e6先行者电池管理系统位置,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.2电池组与电源管理系统,图140电池控制器外形图,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.3电动机与控制系统,1-P档控制器2-制动踏板3-油门踏板4-驱动电机控制器（DC-DC）5-动
50、力总成6-动力电池安装位置7-档位控制器8-主控制器9-高压配电箱10-电池控制器,图141电机控制系统概览,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.3电动机与控制系统,图142电机实物图,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.3电动机与控制系统,1-电池组2-IGBT模块3-电动机4-电流信号5-温度信号6-驱动信号7-电压信号8-主电机控制器9-仪表10-车速11-油门12-制动13-起动信号14-电机转速信号,图144电机控制系统简图,5.典型车型技术特点5.2比亚迪e6先行者,5.2.3电动机与控制系统,图145电动机控制器与DC-DC,5.典型车型技术特点5
