1.3　电动汽车的主要部件

1.3.1　电源

电动汽车的电源为化学电源，向高压动力回路提供电能。目前应用最广泛的电源是磷酸铁锂电池和三元锂聚合物电池，如图1-10所示。动力电池区别于普通电池，有其一定的特殊性，总结如下。

①电池的串并联。

②电池的容量较大。

③电池的放电倍率较大。

④电池的安全性要求较高。

⑤电池的工作温度范围较宽。

⑥电池的使用寿命长，一般要求5～10年。

1.3.2　驱动电机系统

如图1-11所示，驱动电机（PMSM）是将电源的电能转化为机械能的装置，其工作原理如图1-12所示。目前国内外电动汽车生产厂家应用的电机主要有永磁同步电机和交流异步电机。电机控制器将动力电池提供的高压直流电转换为三相交流电，在整车控制策略下根据驾驶员的意图控制电机的电压或电流，完成电机驱动扭矩、旋转方向及速度的控制。

1.3.3　整车控制器

如图1-13所示，整车控制器对电动汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。整车控制器采集驾驶员操作信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制，具备完善的故障诊断和处理功能。

1.3.4　充电系统

如图1-14所示，在电动汽车上为动力电池充电有两种方式和路径：一种是交流车载充电机将家庭用的220V交流电转换为略高于300V的直流电，为动力电池充电（交流慢充）；另一种是充电桩与电动汽车高压接口连接，直接用大电流的直流电给动力电池充电（直流快充）。

1.3.4.1　交流慢充

动力电池在放电终止后，应立即充电，充电电流比较小，这种充电叫作常规充电。常规充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时间为5～8h，甚至更长。这种充电方式是利用车载充电机进行的，接220V交流电，见图1-13。电动汽车的低压12V蓄电池的充电及低压电气设备的辅助供电是由DC/DC转换器将动力电池的高压直流电转换为低压直流电提供的，输出范围在14V左右。

（1）慢充模式的优点

①充电机及其安装成本比较低。

②可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本。

③可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

（2）慢充模式的缺点

①充电时间过长，因此当车辆需要紧急出行时难以满足要求。

②充电时占用停车场时间过长，因此对停车位的数量和环境的要求比较高。

1.3.4.2　直流快充

动力电池常规的充电方式时间较长，给车辆出行带来很多不便。为此，又增加了直流快充的充电方式。直流快充又称应急充电，是通过充电桩以较大电流在电动汽车停车的30～120min内，为其提供短时间充电，一般充电电流为几十到上百安培，如图1-15所示。

快充模式的优点是充电时间短，方便车辆的出行。快充模式的缺点增加了电网的载荷和冲击，同时也降低了电池的使用寿命。快充设备功率比较大，控制也比较复杂，成本高，安装时对接入电网的容量要求比较高。

1.3.5　空调系统

电动汽车空调系统与传统汽车空调最大的不同就是压缩机（图1-16）和暖风。空调系统的组成如图1-17所示，电动汽车的压缩机多采用电动涡旋式压缩机，通过高压电来驱动，这一点区别于传统汽车空调压缩机；暖风功能是PTC加热器通过将高压电转化为热能实现的，所以，当开启空调的制冷或制热时，消耗的是动力电池的电量。电动汽车空调的响应速度比较快，效率高，在启动空调后很短时间内就会达到设定温度。

1.3.6　冷却系统

电动汽车的冷却系统比较简单，由散热器、储液罐、12V电动水泵（图1-18）、电机水道、电机控制器水道、PDU水道及水管组成，主要是给大功率用电设备和大功率开关元器件进行散热，加注的冷却液类型与传统汽车一样。

1.3.7　制动系统

目前国产电动汽车大部分为并联制动，并联制动系统制动力分配原理如图1-19所示。与串联制动不同，并联制动按一个固定的比例分配再生制动力和机械摩擦制动力。由于没有充分发挥再生制动力的作用，因此其回收的能量没有串联制动高。但并联制动对传统机械摩擦制动系统的改动少，结构简单，只需增加一些控制功能即可，成本低。

并联制动系统的控制原理如图1-20所示。根据驾驶员的命令，电机控制器确定需要加在液压制动基础上的电机制动转矩，其大小由液压主缸压力确定。同样，电机制动扭矩是电机转速的函数。因此能够加在液压制动基础上的电机制动力要根据汽车的静态制动力分配关系、电机扭矩特性、驾驶员的感觉和轮胎与路面附着极限综合确定。很明显，由于缺乏主动制动控制功能，在电机制动和液压制动系统之间不能进行协调控制，因此，并联制动对电机制动扭矩使用不充分，能量回收率低。

1.3.8　转向系统

目前1.3t以内的中小型电动汽车多采用小齿轮式电动助力转向系统（P-EPS），这种助力转向系统在传统汽车上也有应用，主要由机械转向部分和电控系统组成，如图1-21所示。该助力转向系统的特点如下。

①助力扭矩通过转向器放大，因此要求电机的减速机构的传动比也相对较小。

②由于电机的安装位置距离驾驶员有一定距离，因此对电机的噪声要求不是太高。

③电机的扭矩波动不容易传到方向盘上，驾驶员手感适中。

④助力扭矩不通过转向管柱传递，因此对转向管柱的刚度和强度要求较低。

1.3.9　数据采集终端

数据采集终端由一根天线和一个数据记录仪组成。数据记录仪指示灯含义如表1-1所示，其作用如下。

①车载终端能够与整车控制器（VCU）通过CAN总线进行通信，服从VCU的控制命令，获取整车的相关信息。车载终端采用“行程长度编码”压缩机制，对CAN数据进行压缩，以减少存储空间的占用，同时节约网络带宽资源与流量，加快数据传输速度。

②车载终端能够用GPS对车辆进行定位。

③车载终端能够将大量数据（最大8G）存储到本地移动存储设备（SD储存卡）中。存储的数据可由分析处理软件读取和分析。

④车载终端能够将信息按照规定的时间和数据量，以无线通信（GPRS）的方式发送到服务平台。在此信息传输的过程中，要保证信息的正确性，并且不能将信息丢失；同时，还需要做到信息的保密，使无线通信的信息不能被他人窃取。

⑤车载终端将在本地保存车辆最近运行一段时间的数据作为“黑匣子”，提供车辆发生故障或发生故障前的数据信息。

⑥车载终端支持在通信网络不畅的情况下，自动将数据保存至采集终端Flash（闪存）存储区内，待网络正常后，自动/人工将数据上传至服务平台。

⑦自检功能：当检测到GPS模块、主电源等故障时，会主动上报警情到监控中心，辅助设备进行检修。

⑧远程升级：支持远程自动升级功能，自动接收来自服务平台的升级指令完成软件升级，大大节约了维护成本。必要情况下，借助车载终端可通过CAN协议对车辆进行软件升级。

⑨车载终端与远程控制平台及手机APP配合工作，可实现车辆远程状态查询和远程车辆控制等功能（比如远程开启空调、充电等）。