电动客车动力系统结构组成及工作原理

1、电动客车动力系统结构组成及工作原理电动客车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的客车。电动客车由电机驱动，没有传统的内燃机，所以有工作时不产生废气、噪音比内燃机低、易操控的优点。传统涡轮增压内燃机从踩油门到燃料燃烧到产生动能到废气回收增加动力需要一个较为复杂的循环，动力输出有明显滞后性。但电动客车由于直接使用电机驱动，动力来得更快、更直接，加上无级变速系统省却了传统变速箱换挡的过程，使得车辆操作更简单、更轻便。电动客车结构简单，维修保养较内燃机客车更简易。以下我们就从电池、电机、电控这“三电系统”及辅助系统简单地介绍电动客车的动力系统结构、组成及工作原理。1

2、.1.1电池1.1.1.1动力电池系统构成动力电池由电池箱（大箱、小箱）、高压盒、热管理附件、高压低压线束构成。1.1.1.2动力电池系统硬件介绍1.1.1.2.1电池箱构成电池箱分别由以下几项构成（详见图1）图1、电池箱爆炸图1箱盖9箱体2箱体密封垫10工装挂钩3电池监控单元（CSC）11高压单P负4CSC固定支架12高压单P正5铜巴13维护开关（MSD）6模组压板14低压连接器7高低压线束15压力平衡阀8模组1.1.1.2.2模组构成模组由以下几部分组成（详见图2）图2、模组爆炸图1顶盖绝缘片板4侧板2线束板5端板3电芯6底板1.1.1.2.3模组中电芯连接方式模组内电芯采用串并联的方式连

3、接，根据实际使用需求由厂家连接组合。目前常见的连接方式有3种（1）1并4串，如图3所见，模组由1、2、3、4号电芯串联连接组成。图3、1并4串模组42134213（2）2并4串，如图4所见，模组由1、2电芯并联为A，3、4电芯并联为B，5、6电芯并联为C，7、8电芯并联为D。然后由A、B、C、D串联连接组成。图4、2并4串模组1414567823ABCD（3）3并4串，如图5所见，模组由1、2、3电芯并联为A，4、5、6电芯并联为B，7、8、9电芯并联为C，10、11、12电芯并联为D。然后由A、B、C、D串联连接组成。图5、3并4串模组51514678239101112ABCD1.1.1.2

4、.4高压盒构成高压盒分为单支路、双支路两种。（1）单支路高压盒由以下几部分构成（详见图6）图6、单支路高压盒爆炸图1上盖8密封垫2铜巴9维护盖板3继电器、绝缘柱10电流传感器4电源分配模块（PDM）11电池管理单元（BMU）5箱体及连接器12维护开关（MSD）底座6保险丝固定座13维护开关（MSD）7保险丝（2）双支路高压盒由以下几部分构成（详见图7）图7、双支路高压盒爆炸图1上盖6电源分配模块（PDM）2备用电源（BPM）7继电器集成单元（BDU）3BPM安装组件8电池管理单元（BMU）4铜巴9箱体及连接器5电流传感器、绝缘柱10维护开关（MSD）1.1.1.2.5热管理附件构成热管理附件主

5、要由水冷板、风扇等构成（详见图8）。图8、水冷板及风扇 1.1.1.2.6高压低压线束主要线束分为高压线束及低压线束两种，图9中A为高压线束，B为低压线束。图9、高压线束及低压线束AABB1.1.1.3电池箱在整车中的位置一般电池箱会放置在车体底部两侧及车体后部，如图10所示。图10、电池箱在整车中的位置电池箱电池箱电池箱1.1.1.4电器原理及硬件关系电器原理及硬件关系如图11所示。图11、电器原理及硬件关系图1.1.2电控1.1.2.1CAN系统结构CAN总线控制系统应用中主要使用以下几种控制模块：主站模块、前从站、顶从站、后从站，仪表模块。其中仪表模块安装在仪表台中，主站及前从站模块安装

6、在车辆的前部，顶从站和后从站分别安装在顶部和后部，如图12所示。图12、CAN系统安装位置1.1.2.2控制模块技术参数（1）仪表模块仪表模块技术参数如表1所示。表1、仪表模块技术参数表供电范围18V-32V功耗最大15瓦（所有指示图标均点亮，背光调到最亮）休眠时电流小于0.1毫安通信协议J1939显示7寸彩色TFT液晶显示器视频显示功能最多可接入4路视频信号仪表盘6个步进电机驱动的仪表盘图标25个由发光二极管（LED）点亮的信号图标光源整体的LED背光接口1个CAN 2.0B（ISO 11898 标准）接口（2）总线主站控制模块总线主站控制模块技术参数如表1所示。表2、总线主站控制模块技术参

7、数表工作温度一40 +70电压范围标称电压为24V正常常工作电压18V32V输入信号5路唤醒输入信号、外网及内网CAN信号输出信号唤醒输出信号接口CAN 2. OB (ISO 11898标准)（3）总线从站控制模块通常情况下，从站模块包括前从站、顶从站、和后从站三个模块，其硬件电路和软件全部相同，不同的是模块的参数设置。输入信号模拟电压输入2路模拟电阻输入6路车速输入2路转速输入2路地址线输入4路开关量输入18路唤醒输入1路输出信号正电输出13A输出1路9A输出4路6A输出2路4A输出1路3A输出4路2A输出6路1.5A输出4路负电输出7.5A输出1路6A输出2路1.5A输出4路C3信号输出3

8、路*注意：单模块配置功率输出不得超过2500瓦。通讯接口1个CAN 2.0B（ISO 11893标准）接口：接CAN内网1.1.2.3系统功能在应用中， CAN总线控制系统主要实现了冷却水温，发动机转速，机油压力，电压，气压I、气压II、油压、水温，车速等仪表的显示，车辆前面车灯的控制，后面车灯的控制，发动机的起动和熄火控制，雨刮器控制，缓速器控制，喇叭控制，发动机系统状态指示，ABS系统状态指示等功能。当水位告警、车速过高、转速过高及油压报警等信号发生时，蜂鸣器会发出“嘀、嘀”的声响。（1）仪表界面如图13所示图13、仪表界面图（2）按键操作仪表板从左至右六个操作键分别为：Menu、Up/、

9、Down/、Left/、Right/和Video键。基本功能如下：Menu：短按：显示仪表主菜单；Up/：短按：向上选择；长按：液晶背光+；Down/：短按：向下选择；长按：液晶背光-；Left/：短按：向左选择；Right/：短按：向右选择；长按：仪表背光+；Video：短按：切后视；长按：液晶背光-；（3）彩色TFT液晶显示屏彩色TFT液晶显示屏用于显示丰富的画面和文字信息；在接入视频信号后，也可以作为视频显示器使用。按动视频转换开关可在正常显示画面、倒车监视视频画面、中门监视视频画面之间切换；车辆挂倒挡时自动切换为倒车监视视频画面，车辆中门打开吋自动切换为中门视频画面。仪表显示画面主要分

10、为三种：主菜单、子菜单和报警显示页面。如图14所示图14、主菜单显示页面上图为仪表的主菜界面，当用户在主菜单中选择进入“査看里程和转速信息”子菜单时，液晶屏显示结果如下图所示。在此页而下用户可査看当前的累计总里程、累积短里程A和B、发动机累计总转数、发动机短累计时间和发动机累计时间。对于累计短里程A和B与发动机短累计吋间，用户还可以对他们进行清零设置。 当需要对某一项清零时，用户先用Up和Down键把光标移动到该项之后的“清零”位置处，然后再长按Left键即可清零。如果无须清零，按下Menu键可退出此页面。如图15所示如图15、子菜单显示页面当有操作量和报警量信号发生时，仪表自动转入报警显示页

11、面，显示结果如下图所示。最上一栏为仪表操作状态指示信号，当一屏不能显示此刻所有操作量时，其右端会出现可翻的白色箭头，表示后面还有操作量。此时先通过Up和Down键将光标移动到白色箭头处，此时白色箭头变为绿色箭头，表示当前可翻。再按下Right（或Left）键可查看更多操作量指示。液晶屏的中间为车内具体位置的报警指示，最下面一栏是对报警信号的文字解释。当车内同一位置出现多个报警（当前屏幕显示不完）或当前屏幕显示不全所有的报警文字说明时，用户可按Right（或Left）键翻屏查看更多信息（具体按键操作与查看操作量相同）。如图16所示图16、报警器显示页面1.1.2.4物理层电路布局（1）总线线路根

12、据J1939协议，总线线路由一条CAN_H和一条CAN_L。CAN_H应为黄色，而CAN_L为绿色。导线为屏蔽双绞线电缆。（2）布局网络的线路布局应当尽量靠近线性排布以避免电缆的反射。实际中有必要采用短截线连接到主干线电缆。为尽量减少驻波，网络中节点的间隔不应相同，短截线的长度和尺寸也不完全相同，具体形式如下图17所示。图17、网络线路布局图参数符号最小值额定值最大值单位条件总线长度L040m不包括电缆短截线电缆短线长度S01m节点距离d0.140m应控制线路布局，以防止多余的信号通过互感和/或者电容耦合进入CAN_H和CAN_L电线上。耦合信号可能会干扰通信，降低或破坏CAN传输线在扩展周期

13、内的收发。通过调整本部分电缆包括ECU地和电源线布线远离高电流器件、高速开关负载以及连接到这些设备上的电线可以降低耦合的风险。要避开的器件和相关电线有：启动电动机，雨刷继电器，开关信号继电器（闪光器），灯继电器。此外，网络和短截线的布线应避免离敏感器件太近（例如，无线电，电路板，和其它的电信设备）。目前车身上常见的错误接法拓扑主要有哑铃型拓扑，“土”字型拓扑，以及一些根据现场情况随意连接更为不规则的拓扑接法，如下图18示例：图18、不规则拓补图图18所示的几种不规则的拓扑接法中，每个模块所产生的反射都会叠加到其节点上，节点所连接的模块越多，该节点上面所叠加的反射波强度越大，通过CAN网络的传输

14、，会使整个网络的信号完整性非常差，波形容易失真，造成通讯故障。J1939协议中规定的拓扑结构，由于每个节点上只有一个模块，故叠加到每个节点上的反射比较小。另外由于网络中节点的间隔不相同，故其他节点上的反射传输到该节点上的延迟时间不同，相位也不同，这样就使得最终叠加到每一个节点上的反射波强度非常小，抗干扰性能要远远强于不规则的拓扑接法。实际车身环境非常复杂，像发动机的震动、电磁干扰、环境的温度湿度变化大等等，都是很强的外界干扰，不规则柘扑在这种强干扰下工作很容易发生故障。为了保证车身的正常工作，推荐CAN网络的拓扑采用J1939协议中所采用的拓扑形式。1.1.3电机目前使用的是车载永磁同步电机，

15、是专为电动汽车设计开发的高性能主驱电机。机身带循环冷却水道，绝缘等级为H级，防护等级为IP67。该电机为三相交流永磁同步电机，与伺服驱动器匹配使用。该种电机主要分为100KW、50KW两种，其优点是体积小，效率高，控制简单，运行可靠，能较好地满足电动汽车的动力需求。采用新型稀土永磁材料，具有响应快、高效节能等特点。采用磁阻式旋转变压器检测转子位置，可靠稳定，提高电机控制精度。采用高强度合金材料机身，材料轻量化的同时亦能增加汽车有效载荷，提高电动汽车节能效果。机身内置热敏电阻，监控电机运行温度。采用永磁同步伺服技术，经优化设计满足电动汽车控制要求。1.1.3.1 50KW电机结构50KW电机由以

16、下几部分构成，如图19所示。图19、50KW电机爆炸图1传动法兰压8前轴承压套15进出水口2传动法兰9转子16后轴承3传动法兰定位套10转轴17旋转变压器转子4制动器安装座11机座18旋转变压器转子压板5前端盖12接线盒19后端盖6前轴承13航空插座20旋转变压器定子7前轴承内盖14底脚1.1.3.2 100KW电机结构100KW电机主要由以下几部分构成，如图20所示。图20、100KW电机爆炸图1传动法兰10前轴承内盖19旋转变压器转子压板2胀紧联结套11转轴20后端盖3前端盖12转子21旋转变压器定子4吊环13接线22旋转定子压板5接头式压注油杯14机座23编码器保护罩6旋转盖式油杯15底

17、脚板24航空插座7底脚16进出水口25编码器保护罩盖板8前轴承压套17后轴承9前轴承18旋转变压器转子1.1.4辅助系统1.1.4.1电动液压转向油泵电动液压助力转向系统为新能源汽车提供转向助力，能够根据午.辆运行状态为整体式动 力转向器提供最佳的助力油压，使车辆转向操纵灵活；与传统的转向系统相比能使整车功耗下降3%-5%。电动液压助力转向系统主要包括新能源部分的电动转向油泵、电动转向油泵支架、转向 电机控制器（大部分车型为五合一）、高压线束，同时包括传统部分的整体式动力转向器、 方向盘、转向管柱、转向直拉杆、角转向器等。电动转向油泵作为新能源客车的关键部件，向整体式动力转向器提供能量供给，向

18、转向 系统提供助力。电动转向油泵主要由转向电机、转向油泵及连接结构组成，如图21所示。图21、 电动转向油泵结构图1转向油泵2转向电机3绝缘减震垫4高压插接件5温度信号线及插件6电机屏蔽线1.1.4.2电动冷暖空调电动冷暖空调主要分为低压部分和高压部分：低压部分包括控制面板、电控盒、调速模块、蒸发风机、冷凝风机、传感器及低压线束（黑色波纹管内）；高压部分包括滤波电容盒，压缩机、电暖风及高压线束（橙色波纹管内）。电控系统主要组成如表3所示：表3、电控系统主要组成表名称装配位置作用备注面板仪表台空调操纵器低压器件电暖风传感器线束仪表台连接面板和司机位传感器低压器件司机位传感器仪表台附近检测司机位温

19、度低压器件操纵器线束风道1、连接面板和电控盒2、连接整车和空调系统低压器件电控盒回风口电器元件安装板控制空调各个电器部件低压器件保险盒回风口电器元件安装板给空调风机提供保险低压器件冷凝风机调速模块回风口电器元件安装板对冷凝风机进行调速低压器件蒸发器内机组线束空调总成内连接电控盒、保险盒与各类负载低压器件回风、室外、蒸发、冷凝传感器分别在回风口、冷凝器支架旁、蒸发芯体弯头处、冷凝芯体弯头处检测系统各处的温度低压器件中压、低压、高压、排气温度开关分别在蒸发器内、压缩机吸气口、压缩机排气口检测系统的运行状态低压器件蒸发、冷凝风机分别在蒸发器内冷凝器内协助芯体换热低压器件四通阀冷凝器内制热时换向低压器

20、件滤波电容盒蒸发器内保护压缩机的运行高压器件（受控于电控盒）压缩机冷凝器内提供制冷高压器件（与电控盒通讯）压缩机线束空调机组内连接滤波电容盒与压缩机高压器件高压电源线束风道内提供压缩机供电高压器件电加热线束底盘提供电暖风供电高压器件简易逻辑结构如下图22所示：图22、简易逻辑结构图纯电动热泵空调工作模式如下图23所示： 图23、纯电动热泵空调工作模式图机组采用分体布置，蒸发器冷凝器位于车大顶，壳体为铝合金整体焊接，蒸发盖子和冷凝盖子单独设计,如图所示；压缩机总成位于车后桥前方车体中部靠近车底位置，如图24所示。图24、空调机组分布图（1）过滤器由于制冷系统中的两器及配管要经过切、割、弯、胀等工

21、序，铜屑、铝屑等机械杂质不可避免带入制冷系统内，因此在系统管路上必须安装过滤器，如压缩机吸气管、毛细管组件两端。过滤网目数为30-60目 过滤有双向的（带钢丝网）和干燥过滤器：除了过滤功能外还有干燥功能。如图25所示图25、过滤器切面图（2）消声器消声器一般装在压缩机的高压排气管上，使空调器在使用过程中减少气流脉动而产生的噪音，压缩机排出的高温、高压蒸气流速很高，一般在10-25m/s之间，气流会产生脉动，气流的脉动则会产生噪音。如在压缩机的高压出气管上装一个中空容器，其作用是利用管径的突然变大，来减少噪音。消音器的效果与变径比率有关，边径比率越大，消音效果越好，消声器一般安装在压缩机排气口与

22、冷凝器之间 。如图26所示图26、消声器切面图（3）四通阀四通阀又称电磁四通阀，它是热泵型空调器中自动换向实现制冷、制热的一个重要部件。它主要由控制线圈和四通阀体两大部件组成。在安装过程中要注意保持阀体轴线一定水平放置。如图27所示图27、四通阀示意图（4）电子膨胀阀冷媒流量精确控制，测试各环境工况下的冷媒最佳流量，对数据进行拟合，确定最佳的控制模型，做到精确控制。如图28所示图28、电子膨胀阀切面图（5）汽液分离器汽液分离器是为了防止液态制冷剂流入压缩机造成液压缩，在蒸发器和压缩机之间安装的汽分，系统冷媒灌注量较大，为避免在低温制热工况以及其它非正常工况压缩机出现液击现象，在系统中需增加一只

23、汽液分离器，为安全起见，通常情况汽分内液体不能超过容积的2/3，否则需要更换更大的汽分。汽分安装注意进出管的方向性，待“IN”标志的汽分的进管，另一端与压缩机吸气口相连。如图29所示图29、汽液分离器示意图（6）单向阀单向阀在系统制冷制热模式切换时起到调节制冷剂流向的作用，注意单向阀的方向。如图30所示图30、单向阀示意图（7）制冷剂充注为了满足纯电动空调的制热效果，科林纯电动空调通常采用R407C制冷剂，该制冷剂为混合制冷剂，组成成分为： R134a/R32/R125=52/23/25，为了保证制冷剂的性能，对于R407C混合冷媒不可以重新使用，应退回制造厂家由他们去处置。如果系统中有制冷剂

24、泄漏，不可直接补充制冷剂，首先应该对系统中制冷剂排放干净（排放制冷剂过程中不能排放过快，以防系统中压缩机油随制冷剂流失），然后对系统抽真空（真空度标准按传统空调），充注制冷剂时尽量采用液态充注（把制冷剂灌倒置进行充注），对于因制冷剂泄露而重新灌注制冷剂的情况下，需要对系统补注50ml HAF68 油；由于R407C不能重复利用，因此R407C系统未设截止阀；6701车制冷剂充注位置：1、系统高低压管路靠近压缩机侧（同传统空调，位于车体后侧门位置高低压系统管路上），2、如上图所示大顶低压充注口（大顶上只有低压充注口，未设高压充注口），仅作不方便检测和充注冷冻油时使用。系统制冷剂充注量：2.7kg

25、(全直流纯电动空调系统没有视液镜，充注制冷剂时必须使用电子称控制制冷剂充注量)1.1.4.3电驱动空压机电驱动空压机是使用驱动机带动曲柄滑块机构，并将曲柄旋转运动转换为活塞往复运动的空气压缩装置。具有结构紧凑，环境适应性强，性能稳定，充气速度快，维护简单，后期维护费用少等特点。详细技术参数如表4所示，主要结构如图31所示，拆装如图32所示。表4、电驱动空压机主要技术参数表额定排气量0.38m3/min额定排气压力0.85MPa排气温度100电机电压3相AC 220/380V 50HZ电机绝缘等级H级电机防护等级IP56冷却器风扇电压单相AC 2 2 0V/3 80V 50HZ整机重量80 2kg (带安装底座）噪声声压级72 土2dB(A)外形尺寸746 X35.5 X480电机旋转方向面向电机尾端。电机必须顺时针方向旋转最大带载启动压力0.65MPa最大连续工作时间0.5小时图31、电驱动空压机主要结构图1冷却油管6隔振器11电机16电机旋向2空压机主机7油底壳12加油盖17油尺3油泵8油镜13进气管2518油压开关4吸油管9放油塞14排气管5连接支架10机油滤15冷却器图32、电驱动空压机拆装示意图序