纯电动低速物流重型汽车电气系统的开发

量消耗率和续驶里程试验方法的要求，电机百公里耗电量的计算公式为EROD根据上述计算公式，车速在20、30、40、50、60KMH时，电机百公里耗电量分别为127、13L、L35、144、153度。考虑外部设备5KW，百公里耗电量分别为25、165、125、10、83度，再考虑电机效率085，所以，整车在2O、30、40、50、60KMH时，百公里耗电量分别为156、150、150、156、163度。折合成为整车需要8公里的续驶里程时，在20、30、40、50、60KMH时所消耗的电量分别为12、12、12、12、13度。2工况法6I况法根据国家标准规定的由4个市区循环和2个市郊循环组成典型的试验循环进行计算典型的工况法见图4。三60要50一4012517S25O25O25O3O0SRR1131418163L5O216TS123456工抒号工况序号123456运转状态KMH4O4O5O5O5O606O6040行程M12517525O25O25O3OO累积行程ML2530O55O80O1O5O1350时间S11314O18O16315O216加速度MS。O2OO17O26图46T况循环根据工况法，计算百公里电机耗电量为123度。注意计算加速时，考虑到加速引起的惯性及旋转惯量因素；减速时未考虑此项，也未考虑到能量回收，考虑外部设备和电机效率，百公里耗电156度。折合成为整车需要8公里的续驶里程所消耗的电量为L2度。因此，根据上述两种典型的方法进行计算，所需动力电池的储能输出能量为12度电便可满足设计续驶里程。2_25动力电池的选型根据该车型自重大、使用频度高、大电流充放电、充放电的频繁性以及要求充电时间短的特点通过与锂离子电池的特性相对比，超级电容器是一种具有超级储电能力、可提供强大脉冲功率的物理二次电源。它是一种电化学元件，在电极与电解液接触面间具有极高的比电容和非常大的接触表面积，但其储能的过程并不发生化学反应，并且这种储能过程是可逆的，反复充放电数十万次。充电10S10MIN即可达到其额定容量的95以上。基于以上优势，该车采用上海奥威科技公司开发的具有完全自主知识产权的UCE15V8O000F能量型超级电容器作为动力源。所选能量型超级电容器的参数见表3。表3超级电容的相关参数性能参数性能参数单体型号UCE15V80OO0F最大充电电流400A36O只单体串联两组充电停止电流81印A储能系统并联共72O只；单体每组L8只，共4O组最大放电电流600A单体容量内再生制动电流300400A再生电压DC580V储能电压DC324540V主极绝缘电压AC2200V储能输出能量12KWH电容最高使用温度553电路原理及附件31高、低压电路原理该型电动汽车低压系统主要由24V蓄电池低压电源、仪表系统、刮水器和各种控制器等组成。J24V蓄电池低压电源则由超级电容通过DCDC功率变换器来充电。为了节省能源。对于大功率的电器子系统如转向油泵动力电机、空气压缩机动力电机、空调压缩机动力电机均采用高压供电。图5为高、低压电路原理图。24V低压电气系统由高压超级电容通过DCDC功率变换器为其充电，而高压动力超级电容通过充电弓进行充电。32电线设计原则321高压直流电线的设计1电流热效应对于组装成电线束的高压直流绝缘电线，应考虑电流热效应和散热因素，其允许电流与温度，散热阻力有如下关系，即流过导体的电流热效应应小于导体本身的散热能力，一式中，_允许电流，A；，导体电阻，RM；导体最高工作温度，；如一环境温度，OC；尺热阻，CWCM。在温度为时的导体电阻FTIR2O1000393一20】，其中R2O为20时导体电阻。热阻R按下式计算尺胡，R，其中为绝缘体热阻；R2为表面散热阻力。RLPL2叮RLOGDFFD1式中PL特性热阻乙烯基的PL值为600；聚乙烯的P1值为450，OCW，CM；D，导体外汽车电器2O12年第10期直流接触器JK1200200AX2001直流接触器JK21O01OOA厂一直流接触器JK3200200A厂一_一87直流接触器JK4200200A厂一。_87RR_RF20140AX2005XH11XH7XH6XH282101维修开关S5预充电电阻543351整车控制器A1242548611145193444733BDEF车辆行驶方向控制开关S424V24V一DCNACA204UVWC_几电源中心超级电容A200机动力电机DCDC功率转换器00G艄电源中心24V蓄电池G星岬动力电机、_二0006523L一二二加速踏板B1制动开关S3START_0N钥匙开关S2电源总开关S1_一H4XH5电源中心A202UV豸动力电机W动力控制A201电机器动力电机IM1。一I充电弓LA206IX20O一6孔插接器XH12孔高压插接器HVA280XH2、XH3、XH4、XH5、XH6、XH7一单孔高压插接器IPT注细实线部分为高压，粗黑实线部分为24V低压。图5高、低压电路原理图径，MM；绝缘体外径，MM。R2LOP2竹式中巴一电线表面散热阻力热阻D125RAM时，P230032D2；D2125RAM时，P2700，WCM。现高压主回路选用70MM聚乙烯电线。根据上述公式进行核算，RP12盯LOGD2D，其中P1450、DL18HIM、D2196MM，计算得到RI265；R210叮T，其中P2700、D2196MM，计算得到R211368。贝U根据RLR2，得至URL1633。电线最高工作温度为70，其导体电阻RTR1000393TL一20，其中R2O000000277JCM、T170，计算得到RT100000033DEM。J2L2一汽车电器2O12年第10期经验算，00769600V。2电流要求熔体额定电流应按照回路的正常运行情况和起动情况选择，并按照短路电流校验其灵敏度。按照回路的正常运行情况，熔体额定电流不应小于回路计算电流，即，C，可知167A。按照回路的起动情况，熔体额定电流不应小于回路起动过程中的电流，N，即LK“式中，熔体额定电流；，回路中的起动电流，333A；0系数，决定于起动状况和熔断器的特性，N35；K堞断器的灵敏度，K4。计算得到，啊381A。根据以上参数的计算，选择BUSSMANN公司的FWP型的400A熔断器其耐电压最I700V。34直流接触器直流接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断、额定电压为1200V及以下的直流主电路及大容量控制电路的电器。该直流接触器由电磁机构、触点系统和灭弧装置三大部分组成。1电磁机构直流接触器电磁机构由铁心、线圈和衔铁等组成，多采用绕棱角转动的拍合式结构。由于线圈中通的是直流电，正常工作时，铁心中不会产生涡流铁心不发热，没有铁损耗，因此铁心常用铸钢制成。由于铁心中磁通恒定，因此铁心极面上也不需要短路环。为了保证衔铁能可靠释放，常需要在铁心与衔铁之间加非磁性垫片，以减小剩磁的影响。该直流接触器采用串联双绕组线圈，如图6所示，接触器的一个常闭触点与保持线圈并联。在电路刚接通瞬间，保持线圈被常闭触点短路，可使启动线圈获得较大的电流和吸力。当接触器动作后，常闭触点断开，启动线圈和保持线圈串联通电，由于电压不变，因此电流较小，仍可保持衔铁被吸合，达到省电和延长线圈使用寿命的目的。2触点系统直流接触器有主触点和辅助触点。主触点为单极，由于触点接通图6直流接触器双绕组线圈接线图或断开的电流较大，故采用滚动接触的指形触点。辅助触点的通断电流较小，采用点接触的双断点桥式触点。3灭弧装置由于直流电弧不像交流电弧有自然过零点，直流接触器的主触点在分断大电流直流电路时，灭弧更困难。往往会产生强烈的电弧，容易烧伤触点和延时断电。为了迅速灭弧，采用永久磁铁磁吹式灭弧装置，并装有隔板和陶灭弧罩。本车设计中采用美国TVCO公司的EV200和EV100型直流接触器其具体参数见表4。表4EV200NEV100型直流接触器的参数直流接触触点额定触点工作最线圈额定线圈额定电寿命器型号电流，A高电压，V工作电压，功率，W循环4CAN网络设计CAN网络的整体设计主要是节点及各节点所需的通信内容的确定。这是CAN网络设计的第1步。只有CAN网络节点及通信内容确定之后才能进行协议的选择、ID的分配等步骤。CAN节点的确定是基于纯电动重型汽车总体结构设计的取决于在整体设计中确定的功能部件。节点确定之后要绘制出各节点的信息图，即各节点要往总线上发送的信息、收到的信息及所收信息的源节点。表5给出了该纯表5该纯电动重型汽车各节点之间的发送和接收信息节点发送信息接收信息电机转速、力矩、温电机设定转速、设定力矩、电机控制器度、控制器的直流端电正反转、复位命令等整车压、电流，错误F码等控制器电容电压、电容温电容管理系统度、充放电电流、功启动命令等整车控制器率强度、报警信息等电机设定转速、设来自电机控制器、电容整车控制器定力矩、正反转；整管理系统、车身控制器等车运行状况等的所有信息车身控制器组合仪表电机设定转速、设电机设定转速、设定力定力矩、车身灯光的矩、整车运行状况整车状态、整车运行状况控制器、车身灯光的状态电机设定转速、设定力矩、整车运行状况、车身灯光的状态车身控制器2012年第10期瓣电动重型汽车各节点的收发信息。当所有节点的收发信息都确定好之后，估算出所需CAN息帧的数目。41网络拓扑结构该纯电动重型汽车网络主要由整车控制器VMS、电机控制器MCS、电容控制器CPS、车身控制器CU、组合仪表IC组成图7。VMS接收各个ECU的工作参数，根据这些参数计算出当前经济的工作模式和各个ECU的目标工作参数，并把这些打包成控制命令发送给各个ECU。同时该网络还具备较强的错误诊断功能，对错误进行分级并采取相应措施。图7纯电动重型汽车CAN网络整车通信网络涉及的通信节点源地址分配见表6。表6通信节点源地址分配表42传输速率与位定时1动力A子网总线传输速率250KBS采样位置75；同步跳转宽度3；填充格式INTEL。2车身B子网总线传输速率250KBS；采样位置75；同步跳转宽度3；填充格式INTEL。43网络报文结构图该纯电动重型汽车通信协议是以SAEJ1939为基础制定的，形成本单位自己的通用编码系统。表7为29位标识符ID的分配表其中，优先级为3位，可以有8个优先级；R一般固定为0；DP现固定为08位的PF为报文的代码8位的PS为目标地址或组扩展；8位的SA为发送此报文的源地址。特定PDUPS，其具体意义由PF域的值决定若PF域的值在O到2392_间PDU1，PS域中包含的是目的地址；若PF域的值在240到255之间PDU2，PS域中包含的是PF的群扩展。表729位标识符ID的分配表1L位标识符SRRIDE18,2扩展标识符S0F优先权PRL。PPFPFPS源地址J1939帧格式3，2，12，18181J1939帧位置1212131415161724253244报文信息格式详解鉴于该纯电动重型汽车各节点之间通信协议报文信息量较大，现以具有代表性的电容控制器J汽车电器2O12年第10期CPS为例，说明各个字节中每一位所代表的信息如表8所示。表8每一个字节中的每一位代表的含义1报文数据信息刷新率100MS数据长度8字节；数据页0；PF255；GE227；优先级6；PGN65507。2SPN523780523787超限报警状态类型00正常不报警；O1一超限报警激