【电动汽车技术】第5章 电动汽车电气系统

(5)变频器技术
随着电动压缩机技术的成熟，一种基于电动压缩机控制的变频器 孕育而生。此变频器专用于车载空调交流异步电机的启动和运行， 采用脉宽调制方式，变频变压，主电路专门针对电车电网设计， 能在频繁的浪涌电压、电流下可靠工作。主开关器件使用IGBT， 体积小，效率高，能实现交流电机的柔性快速启动和变速运行。
5.2.3 电动汽车空调的关键部件及控制技术
(1)全封闭柔性涡旋压缩机 (2)高效率的制冷剂 (3)高效传热和散热机构 (4)全焊接、高集成 (5)变频器技术 (6)智能化模糊控制 (7)独特的控制系统
(1)全封闭柔性涡旋压缩机
在空调系统中使用全封闭柔性涡旋压缩机。效率高、体积小、质 量轻、噪声低、结构简单、运行平稳是它的主要特点。另外它有 内置AC380V－3P、50Hz（60Hz）电机可以直接由电驱动，没有开 放式活塞压缩机的缺点。装车的安装方式，运行的可靠性和性能 是设计和测试的关键。
(2)高效率的制冷剂
采用制冷能力更强的R407C制冷剂。R407C的导热系数高，粘度系 数小，在同等条件下，其换热系数高。管道的阻力损失也小，这 对提高系统能效比、减小系统，减少车辆自重，节约成本有着不 可低估的作用。相比于传统的R134a制冷剂，其破坏臭氧层潜能 (ODP)、全球温室效应潜能(GWP)较小。
(3)高效传热和散热机构
传统管片式两器传热管为9.52mm，为市场使用主流。相比之 下，7mm传热管有着重量轻、传热效率高、制冷剂使用少的优点。
管片式冷凝器一般采用铜管铝片式，但存在换热效率不足的 缺陷，全铜翅片的应用使得在有限的空间内将芯体的制冷能力发 挥到极致。
(4)全焊接、高集成
由于是电动压缩机，安装不再受发动机位置的限制，因此将两器、 压缩机、系统管路、电器控制单元集成为一体。这种结构使得安 装与维修变得非常的简单。整个系统采用全焊接形式，实现制冷 剂的零泄漏。技术难点在于：压缩机、冷凝风扇体积较大，壳体 内有两套单独系统，因此零部件较多，所以整个零部件的布置和 产品造型是很大的难点。
第5章 电动汽车电气系统
5.1 电气系统概述 5.2 电动汽车空调系统 5.3 功率变换器 5.4 电动汽车高压安全 5.5 电气系统的电磁兼容性
(1)低压电气系统 (2)高压电气系统
5.1 电气系统概述
5.1 电气系统概述
电动汽车低压电气系统主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若干低压电器设备 组成。如图5-3所示，电动汽车的低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统和娱乐 系统等。燃油汽车的辅助蓄电池与发动机相连由发电机来充电，而电动汽车的辅助 蓄电池则由动力电池通过DC/DC变换器来充电。
(1)制冷系统 (2)暖风系统
5.2.4 工作原理
(1)制冷系统
半导体制冷又称为热电制冷，是固态制冷技术，不用制冷剂，没 有运行件。其热电堆起着压缩式制冷压缩机的作用，冷端及其热 交换器则相当于压缩式制冷蒸发器，而热端及其热交换器相当于 冷凝器。通电时自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆 的冷端向热端移动，相当于制冷剂在压缩机中的压缩过程。在电 热堆的冷端，通过热交换器的吸热，同时产生电子-空穴对，相当 于制冷剂在蒸发器内的吸热和蒸发。在电热堆的热端，发生电子空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器 中的发热和凝结。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
⑤ 可以在上车之前预先遥控起动电动空调，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。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
图5-6 电动空调的应用示例
5.2.2 电动汽车空调的技术特点
① 可在车用空调中，实现完全由空调自身独立实现制冷、制热 功能。 ② 可根据车厢内热负荷的变化自动调节制冷Байду номын сангаас输出，达到节能 降耗的要求。 ③ 压缩机直接由电驱动，这对于电动客车而言，动力机构不再 布置在发动机舱内，整个系统可集成设计全部放在车顶。 ④ 采用制冷能力更强的R407C制冷剂(传统燃油汽车普遍采用R 134a制冷剂)，减少产品尺寸，减少能源消耗。 ⑤ 电动空调系统采用变频调速的电动一体化压缩机取代了传统 的机械传动方式的压缩机；由于取消了冷却系统，将采用电加 热器进行冬天供暖。
图5-1 电动汽车电气系统的结构原理
5.1 电气系统概述
图5-2所示，动力电池的高压能量从正极出发，首先通过位于驾驶员操控台的高压开 关DK1，该开关受低压控制，作为整车高压电源的总开关及充电开关。经线路2可以 进行充电操作，经线路3与主电机控制器（通过驱动电机驱动车辆）、直流电源变换 器（为低压电源充电）、转向系统控制器（控制转向助力机构）、制动控制系统控 制器（控制和驱动气泵提供制动能量）及冷暖一体化空调，最后经过分流器FL流回负 极，分流器的作用是检测高压线路中的电流值。
图5-2 典型的电动汽车高低压电路原理
(1)低压电气系统
图5-3 常见低压电气原理
(2)高压电气系统
图5-4 整车高压电气系统原理
(2)高压电气系统
图5-5 高压电器组成部件设计图与实物图
5.2 电动汽车空调系统
5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4
电动汽车空调的发展现状 电动汽车空调的技术特点 电动汽车空调的关键部件及控制技术 工作原理
(6)智能化模糊控制
随着人们对客车空调系统功能要求的提高，一种基于智能化、人 性化的控制器逐步运用于电车空调系统。他不仅能够完成传统空 调的功能，而且能够根据车内负荷大小自动调节压缩机的转速， 从而使空调达到最佳节能效果。
(7)独特的控制系统
① 电流保护设计。 ② 电压保护设计。 ③ 采用IGBT、IPM智能模块。 ④ 具备软起动特性，使机组可以正常起动。 ⑤ 防液激保护设计。 ⑥ 系统压力保护设计。 ⑦ 压缩机单机运行保护设计。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
① 电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的HFC134a(目前汽 车空调主要用制冷剂)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、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。