《電動汽車工程手冊》指導(dǎo)委員會
《電動汽車工程手冊》編撰委員會
《電動汽車工程手冊》出版委員會
序
前言
本卷編寫
與審稿人員
本卷前言

第1章純電動汽車設(shè)計概述
1.1　純電動汽車簡介 ……………………………………………… 1
1.1.1　純電動汽車基本結(jié)構(gòu) ………………………………… 2
1.1.1.1　高壓電氣系統(tǒng) …………………………………… 3
1.1.1.2　低壓電氣系統(tǒng) …………………………………… 4
1.1.1.3　整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) …………………………… 4
1.1.2　純電動汽車發(fā)展歷史 ………………………………… 4
1.1.2.1　國外純電動汽車的發(fā)展歷史 …………………… 4
1.1.2.2　國內(nèi)純電動汽車的發(fā)展歷史 …………………… 8
1.1.3　純電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景 …………………………… 10
1.1.3.1　能源安全和環(huán)境保護促進各國發(fā)展純電動汽車 … 10
1.1.3.2 發(fā)展純電動汽車是我國實現(xiàn)汽車強國戰(zhàn)略的
重要路徑之一 …………………………………… 12
1.2　純電動汽車構(gòu)型與分類 ……………………………………… 12
1.2.1　純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)型 …………………………… 12
1.2.1.1　集中式驅(qū)動 ……………………………………… 12
1.2.1.2　分布式驅(qū)動 ……………………………………… 14
1.2.2　純電動汽車分類介紹 ………………………………… 15
1.2.2.1　純電動乘用車 …………………………………… 15
1.2.2.2　純電動商用車 …………………………………… 17
1.3　發(fā)展純電動汽車需要解決的基本問題及關(guān)鍵技術(shù) ………… 21
1.3.1 發(fā)展純電動汽車需要解決的基本問題……………… 21
1.3.1.1　續(xù)駛里程問題 …………………………………… 21
1.3.1.2　能量補充不便問題 ……………………………… 22
1.3.1.3　動力蓄電池環(huán)境適應(yīng)性問題 …………………… 23
1.3.1.4　安全性問題 ……………………………………… 23
1.3.1.5　電磁兼容問題 …………………………………… 24
1.3.2　純電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) ………………………… 26
1.3.2.1　高能量、高安全動力電池技術(shù) ………………… 26
1.3.2.2　全氣候動力電池及動力電池熱管理技術(shù) ……… 26
1.3.2.3　高效電驅(qū)動技術(shù) ………………………………… 27
1.3.2.4　高帶寬整車智能電控平臺技術(shù) ………………… 29
1.3.2.5　基于電動助力的能量回饋式制動技術(shù) ………… 30
1.3.2.6　基于超輕質(zhì)材料的輕量化技術(shù) ………………… 31
1.3.2.7　車內(nèi)聲品質(zhì)優(yōu)化設(shè)計技術(shù) ……………………… 32
1.3.2.8　基于人工智能的自動駕駛技術(shù) ………………… 33
1.3.2.9　基于 5G 的純電動汽車網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)……………… 34
參考文獻 …………………………………………………………… 35

第2章純電動汽車整車總體設(shè)計
2.1　純電動汽車總體設(shè)計概述 …………………………………… 37
2.1.1　純電動汽車總體設(shè)計要點 …………………………… 37
2.1.2　純電動汽車開發(fā)流程 ………………………………… 40
2.1.2.1　傳統(tǒng)內(nèi)燃機車企的整車開發(fā)流程 ……………… 40
2.1.2.2　純電動汽車整車開發(fā)流程 ……………………… 41
2.1.2.3　純電動汽車全新車型開發(fā) ……………………… 42
2.1.2.4　純電動汽車架構(gòu)平臺化開發(fā) …………………… 44
2.2　純電動汽車性能參數(shù)匹配計算 ……………………………… 45
2.2.1　純電動汽車測試工況 ………………………………… 45
2.2.1.1　輕型汽車 ………………………………………… 47
2.2.1.2　重型商用車 ……………………………………… 49
2.2.1.3　工況分析 ………………………………………… 54
2.2.2　整車動力系統(tǒng)匹配 …………………………………… 54
2.2.2.1　確定整車動力性設(shè)計目標 ……………………… 54
2.2.2.2　整車動力系統(tǒng)匹配 ……………………………… 55
2.2.2.3　工況在整車經(jīng)濟性中的應(yīng)用 …………………… 57
2.3　整車總體方案設(shè)計 …………………………………………… 61
2.3.1　整車總布置設(shè)計 ……………………………………… 61
2.3.1.1　純電動乘用車整車布置設(shè)計 …………………… 61
2.3.1.2　純電動商用車整車布置方案 …………………… 78
2.3.2　高低壓電氣系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………… 80
2.3.2.1　純電動乘用車高壓電氣系統(tǒng)方案 ……………… 80
2.3.2.2　純電動乘用車低壓電氣系統(tǒng)方案 ……………… 89
2.3.2.3　純電動客車高壓電氣系統(tǒng)方案 ………………… 101
2.3.2.4　純電動客車低壓電氣系統(tǒng)方案 ………………… 108
2.4　整車安全性設(shè)計 ……………………………………………… 115
2.4.1　碰撞安全性能設(shè)計 …………………………………… 115
2.4.1.1　碰撞安全概述 …………………………………… 115
2.4.1.2　碰撞安全性能設(shè)計流程 ………………………… 115
2.4.1.3　碰撞安全法規(guī)體系 ……………………………… 116
2.4.1.4　純電動乘用車碰撞安全設(shè)計 …………………… 119
2.4.1.5　純電動客車動力蓄電池系統(tǒng)碰撞安全設(shè)計 …… 123
2.4.2　高壓安全設(shè)計 ………………………………………… 127
2.4.2.1　高壓安全概述 …………………………………… 127
2.4.2.2　防觸電安全設(shè)計要求 …………………………… 128
2.4.2.3　電氣安全設(shè)計要求 ……………………………… 130
2.4.2.4　防水設(shè)計要求 …………………………………… 132
2.4.2.5　防火阻燃設(shè)計要求 ……………………………… 133
2.4.2.6　充電安全要求 …………………………………… 133
2.4.2.7　電機系統(tǒng)高壓安全設(shè)計 ………………………… 133
2.4.2.8　操作安全和功能防護 …………………………… 136
2.4.3　功能安全設(shè)計 ………………………………………… 137
2.5　整車電磁兼容性設(shè)計 ………………………………………… 139
2.5.1　整車電磁兼容性要求 ………………………………… 139
2.5.1.1　整車 EMC 標準…………………………………… 139
2.5.1.2　整車 EMC 要求…………………………………… 140
2.5.2　整車電磁耦合途徑 …………………………………… 153
2.5.2.1　傳導(dǎo)耦合 ………………………………………… 154
2.5.2.2　輻射耦合 ………………………………………… 155
2.5.3　電磁干擾抑制措施 …………………………………… 156
2.5.3.1　通用抑制技術(shù) …………………………………… 156
2.5.3.2　關(guān)鍵部件電磁干擾抑制 ………………………… 158
2.5.4　整車電磁輻射測試與抑制案例 ……………………… 159
2.5.4.1　整車電磁輻射測試 ……………………………… 159
2.5.4.2　整車電磁輻射抑制 ……………………………… 163
2.5.4.3　整車電磁輻射抑制措施試驗驗證 ……………… 164
2.5.5　純電動汽車電磁兼容技術(shù)發(fā)展趨勢 ………………… 165
2.5.5.1　標準體系逐漸完善 ……………………………… 165
2.5.5.2　系統(tǒng)仿真與實踐充分結(jié)合 ……………………… 168
2.5.5.3　企業(yè)正向開發(fā)能力逐步健全 …………………… 168
2.6　整車聲品質(zhì)優(yōu)化技術(shù) ………………………………………… 169
2.6.1　純電動汽車聲品質(zhì)評價方法 ………………………… 169
2.6.1.1　純電動汽車常用的聲品質(zhì)客觀評價指標 ……… 169
2.6.1.2　純電動汽車聲品質(zhì)主客觀評價試驗方法 ……… 174
2.6.2　純電動汽車電機噪聲預(yù)測及評價方法 ……………… 178
2.6.2.1　電機電磁力分析 ………………………………… 179
2.6.2.2　電動汽車車內(nèi)電機噪聲預(yù)測 …………………… 182
2.6.3　電動汽車行人警示聲系統(tǒng)設(shè)計方法 ………………… 187
2.6.3.1　行人警示聲目標聲音設(shè)計 ……………………… 189
2.6.3.2　行人警示聲系統(tǒng)的工作原理 …………………… 192
2.6.3.3　行人警示聲系統(tǒng)硬件設(shè)計 ……………………… 193
2.6.3.4　行人警示聲系統(tǒng)軟件設(shè)計 ……………………… 194
參考文獻 …………………………………………………………… 195

第3章純電動汽車電動化底盤設(shè)計
3.1　電驅(qū)動總成設(shè)計 ……………………………………………… 199
3.1.1　電驅(qū)動系統(tǒng)概述 ……………………………………… 199
3.1.2　集中式驅(qū)動系統(tǒng) ……………………………………… 201
3.1.2.1　電機直驅(qū) ………………………………………… 201
3.1.2.2　電機 + 變速器（AMT）…………………………… 226
3.1.2.3　電機 + 減速器 …………………………………… 245
3.1.2.4　電機 + 車橋（同軸、平行軸集成式電驅(qū)動橋）… 250
3.1.2.5　其他集中式驅(qū)動構(gòu)型 …………………………… 252
3.1.3　分布式驅(qū)動設(shè)計 ……………………………………… 252
3.1.3.1　輪邊驅(qū)動（獨立懸架、剛性橋）………………… 252
3.1.3.2　輪轂電機驅(qū)動 …………………………………… 253
3.1.3.3　分布式控制 ……………………………………… 254
3.1.4　典型案例 ……………………………………………… 259
3.2　純電動汽車電源系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………… 260
3.2.1　系統(tǒng)概述 ……………………………………………… 260
3.2.1.1　技術(shù)發(fā)展歷程及趨勢 …………………………… 260
3.2.1.2　系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)組成 …………………………… 263
3.2.1.3　動力蓄電池的基本性能參數(shù) …………………… 265
3.2.2　動力蓄電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ……………………… 267
3.2.2.1　整車應(yīng)用需求 …………………………………… 267
3.2.2.2　動力蓄電池系統(tǒng)的開發(fā)流程 …………………… 269
3.2.2.3　動力蓄電池選型和系統(tǒng)參數(shù)匹配 ……………… 273
3.2.2.4　動力蓄電池成組方式和不一致性篩選 ………… 278
3.2.2.5　系統(tǒng)高壓設(shè)計與安全 …………………………… 280
3.2.2.6　電動汽車充換電技術(shù) …………………………… 286
3.2.3　動力蓄電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………… 288
3.2.3.1　結(jié)構(gòu)設(shè)計概述 …………………………………… 288
3.2.3.2　電池模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………… 289
3.2.3.3　電池箱體設(shè)計 …………………………………… 294
3.2.3.4　系統(tǒng)熱管理設(shè)計 ………………………………… 295
3.2.3.5　碰撞安全性能設(shè)計 ……………………………… 301
3.2.3.6　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕量化 ………………………………… 305
3.2.4　動力蓄電池管理系統(tǒng) ………………………………… 306
3.2.4.1　系統(tǒng)概述 ………………………………………… 306
3.2.4.2 BMS 硬件 ………………………………………… 308
3.2.4.3 BMS 控制 ………………………………………… 315
3.2.5　動力蓄電池 - 超級電容復(fù)合電源系統(tǒng) ……………… 326
3.2.5.1　復(fù)合電源系統(tǒng)構(gòu)成 ……………………………… 327
3.2.5.2　系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu) …………………………………… 330
3.2.5.3　系統(tǒng)能量管理策略 ……………………………… 331
3.2.5.4　復(fù)合電源系統(tǒng)控制案例 ………………………… 334
3.3　輔助動力系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………………… 338
3.3.1　輔助動力系統(tǒng)概述 …………………………………… 338
3.3.1.1　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ……………………………… 339
3.3.1.2　電動制動系統(tǒng) …………………………………… 347
3.3.2　輔助動力系統(tǒng)設(shè)計方法 ……………………………… 353
3.3.2.1　電動轉(zhuǎn)向泵設(shè)計 ………………………………… 353
3.3.2.2　電動制動系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………… 357
3.3.3　典型設(shè)計方案 ………………………………………… 362
3.3.3.1　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型設(shè)計方案 …………………… 362
3.3.3.2　電動制動系統(tǒng)典型設(shè)計方案 …………………… 364
3.4　車載充電系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………………… 368
3.4.1　車載充電系統(tǒng)概述 …………………………………… 368
3.4.2　車載充電系統(tǒng)的電氣特性 …………………………… 369
3.4.3 車載充電系統(tǒng)與動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）
　　　之間的通信協(xié)議要求 ………………………………… 372
3.4.4　車載充電系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性要求及設(shè)計 …………… 375
3.4.5　車載充電系統(tǒng)的電氣安全及保護要求及其設(shè)計 …… 377
3.4.6　車載充電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 …………………………… 378
參考文獻 …………………………………………………………… 379

第4章整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)設(shè)計
4.1　概述 …………………………………………………………… 381
4.1.1　功能、組成及發(fā)展 …………………………………… 381
4.1.2　純電動汽車的需求特點 ……………………………… 383
4.1.3　內(nèi)容及原理 …………………………………………… 384
4.1.4　技術(shù)趨勢 ……………………………………………… 385
4.2　整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計 ……………………………………… 386
4.2.1　概述 …………………………………………………… 386
4.2.2　設(shè)計的基本流程與主要內(nèi)容 ………………………… 387
4.2.2.1　車型定位 ………………………………………… 387
4.2.2.2　需求分析 ………………………………………… 388
4.2.2.3　邏輯功能架構(gòu)設(shè)計 ……………………………… 389
4.2.2.4　物理架構(gòu)設(shè)計 …………………………………… 394
4.2.2.5　架構(gòu)評估 ………………………………………… 396
4.2.2.6　架構(gòu)測試 ………………………………………… 397
4.3　車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………… 398
4.3.1　概述 …………………………………………………… 398
4.3.1.1　關(guān)鍵技術(shù)問題 …………………………………… 398
4.3.1.2　整車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計開發(fā) ……………………………… 399
4.3.2　物理層設(shè)計 …………………………………………… 406
4.3.2.1　概述 ……………………………………………… 406
4.3.2.2 CAN 總線電平及網(wǎng)絡(luò)信號評價指標 …………… 406
4.3.2.3　傳輸介質(zhì)的要求 ………………………………… 408
4.3.2.4　總線終端 ………………………………………… 410
4.3.2.5　最大傳輸距離和節(jié)點數(shù)確定 …………………… 411
4.3.2.6　非終端支線電纜長度 …………………………… 414
4.3.2.7　屏蔽地 …………………………………………… 415
4.3.2.8　插接器 …………………………………………… 415
4.3.2.9　網(wǎng)絡(luò)拓撲 ………………………………………… 416
4.3.2.10　物理層仿真優(yōu)化方法 …………………………… 418
4.3.3　鏈路層設(shè)計 …………………………………………… 426
4.3.4　應(yīng)用層設(shè)計 …………………………………………… 427
4.3.4.1　信號定義 ………………………………………… 427
4.3.4.2　參數(shù)組定義 ……………………………………… 428
4.3.4.3　診斷故障代碼定義 ……………………………… 429
4.3.4.4　參數(shù)組診斷定義 ………………………………… 430
4.3.5　仿真與測試 …………………………………………… 430
4.3.5.1　仿真測試方法 …………………………………… 430
4.3.5.2　仿真測試工具 …………………………………… 432
4.4　整車控制器設(shè)計 ……………………………………………… 435
4.4.1　概述 …………………………………………………… 435
4.4.2　硬件設(shè)計流程及選型簡介 …………………………… 435
4.4.2.1　產(chǎn)品定位 ………………………………………… 436
4.4.2.2　系統(tǒng)需求 ………………………………………… 437
4.4.2.3　系統(tǒng)方案概述 …………………………………… 438
4.4.2.4　芯片選型與成本分析 …………………………… 438
4.4.2.5　原理圖設(shè)計 ……………………………………… 440
4.4.2.6　電路仿真 ………………………………………… 443
4.4.2.7 PCB 布局與布線 ………………………………… 448
4.4.2.8　整車控制器的測試驗證 ………………………… 448
4.5　整車控制策略 ………………………………………………… 453
4.5.1　概述 …………………………………………………… 453
4.5.1.1　軟件需求開發(fā) …………………………………… 454
4.5.1.2　系統(tǒng)框架設(shè)計 …………………………………… 454
4.5.1.3　模型開發(fā) ………………………………………… 454
4.5.1.4　代碼集成 ………………………………………… 454
4.5.1.5　模型在環(huán) ………………………………………… 455
4.5.1.6　硬件在環(huán) ………………………………………… 455
4.5.1.7　臺架與實車標定測試 …………………………… 456
4.5.2　基本功能設(shè)計 ………………………………………… 456
4.5.2.1 VCU 軟件總體設(shè)計原則 ………………………… 456
4.5.2.2　接口設(shè)計 ………………………………………… 457
4.5.2.3　上下電功能設(shè)計 ………………………………… 457
4.5.2.4　驅(qū)動踏板轉(zhuǎn)矩解析 ……………………………… 459
4.5.2.5　充電功能設(shè)計 …………………………………… 460
4.5.3　動力學(xué)控制 …………………………………………… 466
4.5.3.1　動力性 …………………………………………… 467
4.5.3.2　經(jīng)濟性 …………………………………………… 470
4.5.3.3　穩(wěn)定性 …………………………………………… 473
4.5.4　常用控制方法 ………………………………………… 474
4.5.4.1 PID 控制 ………………………………………… 474
4.5.4.2　模糊控制 ………………………………………… 474
4.5.4.3　濾波方法 ………………………………………… 474
4.5.5　故障診斷功能設(shè)計 …………………………………… 475
4.5.5.1　故障等級劃分 …………………………………… 475
4.5.5.2　故障燈顯示 ……………………………………… 476
4.5.5.3　故障警示 ………………………………………… 477
4.5.5.4 UDS 協(xié)議簡介 …………………………………… 477
4.5.6　整車控制器參數(shù)標定功能設(shè)計 ……………………… 481
4.5.7　重編程（Bootloader）功能設(shè)計 ……………………… 484
4.5.7.1　上電流程 ………………………………………… 484
4.5.7.2　地址分配 ………………………………………… 485
4.5.7.3 S19 文件解析……………………………………… 485
4.5.7.4　安全密鑰 ………………………………………… 486
4.5.7.5 UDS 流程設(shè)計 …………………………………… 486
4.5.7.6　程序文件校驗 …………………………………… 488
4.5.7.7　應(yīng)用程序的匹配 ………………………………… 489
4.5.7.8 Bootloader 測試…………………………………… 489
4.5.7.9 Bootloader 上位機及操作示例…………………… 489
4.6　主要網(wǎng)絡(luò)部件的設(shè)計與選型 ………………………………… 491
4.6.1　概述 …………………………………………………… 491
4.6.2　網(wǎng)關(guān) …………………………………………………… 492
4.6.2.1　概述 ……………………………………………… 492
4.6.2.2　網(wǎng)關(guān)設(shè)計要求 …………………………………… 493
4.6.2.3　網(wǎng)關(guān)設(shè)計實例 …………………………………… 495
4.6.3 Tbox …………………………………………………… 496
4.6.3.1　概述 ……………………………………………… 496
4.6.3.2　設(shè)計要求 ………………………………………… 497
4.6.3.3 Tbox 的設(shè)計與選型 ……………………………… 497
4.6.4　儀表板 ………………………………………………… 501
4.6.4.1　概述 ……………………………………………… 501
4.6.4.2　設(shè)計要求 ………………………………………… 502
4.6.4.3　儀表界面的設(shè)計與選型 ………………………… 503
4.6.5　中控屏 ………………………………………………… 504
4.6.5.1　概述 ……………………………………………… 504
4.6.5.2　設(shè)計要求 ………………………………………… 505
4.6.5.3　中控屏的設(shè)計與選型 …………………………… 506
4.6.6　域控制器 ……………………………………………… 510
4.6.6.1　概述 ……………………………………………… 510
4.6.6.2　設(shè)計要求 ………………………………………… 510
4.6.6.3　設(shè)計與選型 ……………………………………… 511
參考文獻 …………………………………………………………… 512

第5章整車電力電子控制系統(tǒng)集成設(shè)計
5.1　概述 …………………………………………………………… 515
5.1.1　車用微電子控制器 …………………………………… 515
5.1.2　功率半導(dǎo)體器件 ……………………………………… 516
5.1.2.1　功用與特點 ……………………………………… 516
5.1.2.2　類型 ……………………………………………… 518
5.1.3　整車電力電子系統(tǒng)架構(gòu)及發(fā)展趨勢 ………………… 519
5.2　車載高低壓電源變換器（DC/DC 變換器）………………… 523
5.2.1 DC/DC 變換器的分類和組成………………………… 523
5.2.1.1 DC/DC 變換器的分類 …………………………… 523
5.2.1.2 DC/DC 變換器典型的系統(tǒng)構(gòu)成 ………………… 525
5.2.2 DC/DC 變換器的關(guān)鍵技術(shù)…………………………… 527
5.2.3　車載 DC/DC 變換器的性能評價 …………………… 531
5.2.3.1　相關(guān)標準 ………………………………………… 531
5.2.3.2　性能指標 ………………………………………… 531
5.2.3.3　相關(guān)技術(shù)要求 …………………………………… 533
5.2.4 DC/DC 變換器的匹配 ……………………………… 535
5.2.5 DC/DC 變換器的典型案例 ………………………… 536
5.2.6 DC/DC 變換器的發(fā)展趨勢…………………………… 537
5.3　用于輔助電機的車載逆變器（DC/AC 變換器）…………… 538
5.3.1 DC/AC 變換器的基本功能…………………………… 538
5.3.2 DC/AC 變換器的關(guān)鍵技術(shù)…………………………… 539
5.3.2.1　雙閉環(huán)控制系統(tǒng) ………………………………… 539
5.3.2.2 PWM 逆變技術(shù) …………………………………… 540
5.3.2.3　無位置 / 速度傳感器的電機控制技術(shù)…………… 542
5.3.3 DC/AC 變換器的性能評價…………………………… 543
5.3.3.1　性能指標 ………………………………………… 543
5.3.3.2　相關(guān)技術(shù)要求 …………………………………… 544
5.3.4 DC/AC 變換器的匹配………………………………… 544
5.3.5 DC/AC 變換器的典型案例…………………………… 545
5.3.6 DC/AC 變換器的發(fā)展趨勢…………………………… 546
5.4　主驅(qū)動電機控制器 …………………………………………… 547
5.4.1　主驅(qū)動電機控制器的功能及原理 …………………… 547
5.4.1.1　主驅(qū)動電機控制器的功能 ……………………… 547
5.4.1.2　不同類型電機的控制原理 ……………………… 549
5.4.2　主驅(qū)動電機控制器的關(guān)鍵技術(shù) ……………………… 558
5.4.2.1　功率器件驅(qū)動技術(shù) ……………………………… 558
5.4.2.2　熱管理技術(shù) ……………………………………… 559
5.4.2.3　高效高精度控制技術(shù) …………………………… 562
5.4.3　主驅(qū)動電機控制器的性能評價 ……………………… 563
5.4.4　主驅(qū)動電機控制器的匹配與選型 …………………… 565
5.4.4.1　主驅(qū)動電機控制器的匹配 ……………………… 565
5.4.4.2　主驅(qū)動電機控制器零部件選型的應(yīng)用 ………… 569
5.4.5　主驅(qū)動電機控制器的發(fā)展趨勢 ……………………… 573
5.5　絕緣監(jiān)控模塊 ………………………………………………… 574
5.5.1　絕緣監(jiān)控模塊的原理及功能 ………………………… 574
5.5.1.1　輔助電源式（絕緣監(jiān)控模塊）…………………… 575
5.5.1.2　電流傳感式（絕緣監(jiān)控模塊）…………………… 576
5.5.1.3　橋式電阻式 ……………………………………… 577
5.5.1.4　低頻電壓注入式 ………………………………… 577
5.5.2　絕緣監(jiān)控模塊的設(shè)計規(guī)則 …………………………… 578
5.5.3　絕緣監(jiān)控模塊的性能評價 …………………………… 578
5.5.3.1　絕緣監(jiān)控模塊設(shè)計參考標準 …………………… 578
5.5.3.2　高低壓電氣間隙要求 …………………………… 579
5.5.3.3 絕緣報警等級判定 ……………………………… 579
5.5.3.4　絕緣監(jiān)控模塊對被測系統(tǒng)泄漏電容Ce 的適應(yīng)性 … 579
5.5.4　絕緣監(jiān)控模塊的發(fā)展趨勢 …………………………… 579
5.6　電力電子系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù) ………………………………… 580
5.6.1　電力電子系統(tǒng)集成理論 ……………………………… 580
5.6.1.1　系統(tǒng)組成 ………………………………………… 580
5.6.1.2　系統(tǒng)模型 ………………………………………… 582
5.6.1.3　基本要求 ………………………………………… 583
5.6.2　電力電子系統(tǒng)集成設(shè)計 ……………………………… 583
5.6.2.1　總體設(shè)計方案 …………………………………… 583
5.6.2.2　設(shè)計原則和評價指標 …………………………… 585
5.6.2.3　關(guān)鍵器件的工作原理及選型 …………………… 587
5.6.2.4　關(guān)鍵技術(shù) ………………………………………… 591
5.6.2.5　測試方案 ………………………………………… 598
5.6.3　電力電子系統(tǒng)集成設(shè)計案例 ………………………… 602
參考文獻 …………………………………………………………… 604


第6章整車熱管理系統(tǒng)設(shè)計
6.1　概述 …………………………………………………………… 607
6.1.1　整車熱管理系統(tǒng)組成 ………………………………… 607
6.1.1.1　車室空調(diào) ………………………………………… 607
6.1.1.2　動力蓄電池溫控 ………………………………… 612
6.1.1.3　電機及控制器散熱 ……………………………… 617
6.1.1.4　一體式熱管理系統(tǒng) ……………………………… 618
6.1.1.5　系統(tǒng)控制 ………………………………………… 619
6.1.2　熱管理系統(tǒng)設(shè)計要求 ………………………………… 623
6.1.2.1　車內(nèi)熱濕環(huán)境設(shè)計要求 ………………………… 623
6.1.2.2　車窗除霜防霧設(shè)計要求 ………………………… 624
6.1.2.3　整車制冷性能測試條件要求 …………………… 625
6.1.2.4　控制系統(tǒng)設(shè)計要求 ……………………………… 626
6.1.3　整車熱管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢 …………………………… 629
6.1.3.1　全氣候條件下的高效節(jié)能運行 ………………… 629
6.1.3.2　環(huán)保工質(zhì)替代 …………………………………… 629
6.1.3.3　智能化控制技術(shù) ………………………………… 630
6.2　負荷計算 ……………………………………………………… 630
6.2.1　車室空調(diào)負荷 ………………………………………… 630
6.2.1.1　冷負荷 …………………………………………… 630
6.2.1.2　熱負荷 …………………………………………… 633
6.2.2　動力蓄電池溫控負荷 ………………………………… 635
6.2.2.1　電池散熱負荷 …………………………………… 635
6.2.2.2　電池預(yù)熱負荷 …………………………………… 637
6.2.3　電機及控制器散熱負荷 ……………………………… 637
6.3　熱管理系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………… 639
6.3.1　車室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………… 639
6.3.1.1　電動汽車空調(diào)系統(tǒng)形式確定 …………………… 639
6.3.1.2　電動汽車空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)匹配 …………………… 640
6.3.1.3　系統(tǒng)部件選型 …………………………………… 642
6.3.2　動力蓄電池溫控系統(tǒng)設(shè)計 …………………………… 655
6.3.2.1　動力蓄電池溫控系統(tǒng)形式的確定 ……………… 655
6.3.2.2 　動力蓄電池溫控系統(tǒng)的參數(shù)匹配 ……………… 655
6.3.2.3　動力蓄電池溫控系統(tǒng)部件選型 ………………… 657
6.3.3　電機及控制器散熱系統(tǒng)設(shè)計 ………………………… 657
6.3.3.1　電機及控制器散熱系統(tǒng)形式確定 ……………… 657
6.3.3.2　電機及控制器散熱系統(tǒng)參數(shù)匹配 ……………… 658
6.3.3.3　電機及控制器散熱系統(tǒng)部件選型 ……………… 658
6.4　熱管理控制系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………… 658
6.4.1　空調(diào)控制方法 ………………………………………… 658
6.4.1.1　控制方法選擇 …………………………………… 659
6.4.1.2　電動空調(diào)模糊方案 ……………………………… 659
6.4.1.3 PID 控制設(shè)計 …………………………………… 662
6.4.1.4　風機轉(zhuǎn)速控制 …………………………………… 663
6.4.1.5　復(fù)合控制模型 …………………………………… 663
6.4.2　蒸發(fā)器除霜控制 ……………………………………… 664
6.4.2.1 復(fù)合除霜系統(tǒng)原理 ……………………………… 664
6.4.2.2　復(fù)合除霜起止時刻控制策略 …………………… 668
6.4.2.3　復(fù)合除霜模式切換控制策略 …………………… 669
6.4.3　空調(diào)除濕控制 ………………………………………… 671
6.4.4　開關(guān)邏輯控制 ………………………………………… 671
6.4.5　參數(shù)標定及故障診斷 ………………………………… 671
參考文獻 …………………………………………………………… 674

第7章車身結(jié)構(gòu)及輕量化
7.1　純電動汽車車身結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢 …………………………… 677
7.1.1　純電動乘用車與燃油乘用車的差異 ………………… 677
7.1.1.1　動力系統(tǒng)布置 …………………………………… 678
7.1.1.2　碰撞安全性設(shè)計 ………………………………… 678
7.1.1.3　疲勞耐久性設(shè)計 ………………………………… 679
7.1.2　純電動乘用車車身結(jié)構(gòu)特點 ………………………… 679
7.1.2.1　地板縱梁正面碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 ……………… 680
7.1.2.2　側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 ………………………… 680
7.1.2.3　前縱梁根部結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 ……………………… 681
7.1.2.4　地板結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 ……………………………… 681
7.1.2.5　車身后部結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 ………………………… 682
7.1.3　典型的純電動乘用車車身結(jié)構(gòu) ……………………… 682
7.1.3.1　以鋼為主的純電動乘用車車身結(jié)構(gòu) …………… 682
7.1.3.2　鋼鋁混合車身 …………………………………… 684
7.1.3.3　全鋁車身 ………………………………………… 685
7.1.3.4　鋁塑混合車身 …………………………………… 686
7.1.4　純電動乘用車車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢 ………………… 687
7.1.5　純電動客車與傳統(tǒng)燃油客車的車身結(jié)構(gòu)差異 ……… 687
7.2　純電動汽車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 ……………………………… 689
7.2.1　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要方法 ……………………………… 689
7.2.1.1　拓撲優(yōu)化 ………………………………………… 689
7.2.1.2　尺寸優(yōu)化 ………………………………………… 691
7.2.1.3　形狀優(yōu)化 ………………………………………… 691
7.2.2　典型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計平臺 ……………………………… 691
7.2.3　車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般流程 …………………………… 692
7.2.4　車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化典型實例 ……………………………… 694
7.2.4.1　工程案例 1………………………………………… 694
7.2.4.2　工程案例 2………………………………………… 696
7.3　純電動汽車車身材料 ………………………………………… 697
7.3.1　常見材料及屬性 ……………………………………… 697
7.3.1.1　高強度鋼 ………………………………………… 697
7.3.1.2　鋁合金 …………………………………………… 697
7.3.1.3　鎂合金 …………………………………………… 697
7.3.1.4　非金屬材料 ……………………………………… 697
7.3.2　不同材料在純電動乘用車車身部件中的典型應(yīng)用 … 703
7.3.2.1　鑄鋁合金結(jié)構(gòu)件 ………………………………… 703
7.3.2.2　鎂合金結(jié)構(gòu)件 …………………………………… 703
7.3.2.3　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件 ………………………………… 704
7.3.3　純電動乘用車車身選材原則 ………………………… 705
7.3.3.1　車身覆蓋件的性能要求和選材原則 …………… 705
7.3.3.2　車身結(jié)構(gòu)件的性能要求和選材原則 …………… 706
7.3.3.3　不同車身材料的減重效果和成本分析 ………… 707
7.3.4　純電動乘用車車身用材發(fā)展趨勢 …………………… 707
7.3.4.1　車身用鋼板的發(fā)展趨勢 ………………………… 708
7.3.4.2　車身用鋁合金的發(fā)展趨勢 ……………………… 708
7.3.4.3　車身用鎂合金材料的發(fā)展趨勢 ………………… 709
7.3.4.4　車身用復(fù)合材料的發(fā)展趨勢 …………………… 709
7.3.5　典型純電動客車車身部件 …………………………… 709
7.3.5.1　車身側(cè)圍結(jié)構(gòu) …………………………………… 709
7.3.5.2　動力蓄電池防撞機構(gòu) …………………………… 710
7.3.5.3　頂蓋骨架 ………………………………………… 711
7.3.5.4　地板骨架 ………………………………………… 712
7.3.5.5　典型車身覆蓋件 ………………………………… 712
7.3.5.6　鋁車身典型車身部件 …………………………… 713
7.3.5.7　車身選材原則 …………………………………… 714
7.3.5.8　純電動客車車身用材發(fā)展趨勢 ………………… 715
7.4　純電動汽車車身工藝 ………………………………………… 716
7.4.1　材料成形工藝 ………………………………………… 716
7.4.2　連接工藝 ……………………………………………… 717
7.4.2.1　機械連接工藝 …………………………………… 717
7.4.2.2　熱連接工藝 ……………………………………… 718
7.4.2.3　膠接工藝 ………………………………………… 720
7.4.2.4　膠鉚復(fù)合連接工藝 ……………………………… 721
7.5　動力蓄電池系統(tǒng)的輕量化技術(shù) ……………………………… 722
7.5.1　動力蓄電池箱體輕量化 ……………………………… 722
7.5.1.1　成形工藝 ………………………………………… 722
7.5.1.2　接合方式 ………………………………………… 723
7.5.1.3　結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ………………………………………… 723
7.5.2　動力蓄電池箱新材料應(yīng)用 …………………………… 724
7.5.2.1　聚雙環(huán)戊二烯（PDCPD）工程塑料 …………… 724
7.5.2.2　泡沫鋁 …………………………………………… 725
7.5.2.3 SMC 碳纖維增強復(fù)合材料 ……………………… 725
參考文獻 …………………………………………………………… 726