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1、编 号：电器系统设计方案书项目名称： ZA00-ME100纯电动微型客车设计开发 编 制： 校 对： 审 查： 会 签： 标 准 化： 审 核： 批 准： 海马轿车有限公司2011年 06月目 次1.概述22.设计参考标准22.1 充电系统设计参考的标准22.2 DC-DC与蓄电池系统设计参考的标准22.3 空调系统设计参考的标准22.4 线束设计参考的标准33. 电器系统设计33.1充电系统设计33.2 DC-DC设计93.3 空调系统设计133.4线束设计173.5 组合仪表设计173.6档位开关224 电器系统主要零部件的整车布置与安装224.1、C+D二合一慢速充电器的布置224.2、
2、充电接口的布置224.3、电动压缩机的布置234.4、换挡开关的布置231.概述ZA00-ME100纯电动微型客车的电器系统设计开发主要包含以下设计工作：充电系统设计、DC-DC匹配设计、空调系统设计、线束设计、组合仪表和换挡开关的设计。充电系统包括车载充电机、慢充接口装置和快充接口装置。车载充电机是安置在车上并在可为车辆动力电池充电的装置，保护电池、确保可充电电池充足电是充电器的必要条件。慢充接口是连接车载充电机输入电缆与外部交流电缆的接插装置。快充接口是连接电池与直流充电桩的接插装置,直流充电时由直流充电桩控制充电的电流、电压以及时间值。DC-DC转换器：在电动汽车中，DC/DC转换器主要
3、功能是利用高压动力电池组对低压蓄电池充电以便为车载低压用电器提供电源以及向整车低压用电器提供电源空调系统设计，采用独立式手动空调系统，来调节车内的温度、湿度、气流速度、洁净度等，从而为人们创造清新舒适的车内环境。压缩机使用电动压缩机，实现空调的制冷功能；采用PTC电加热器实现制热功能，取代传统汽车的暖风芯体。线束设计包括低压线束设计和高压线束设计两部分。低压线束取消了原车发动机线束及其余各线束上与发动机相关的功能；高压线束设计包括电动车高压动力系统以及依靠高压驱动的零部件包括动力电池、电机、电机控制器、高压配电盒与BMS集成、充电机、DC-DC、电动压缩机、PTC总成等零件的连接。组合仪表的设
4、计，安装结构与外形尺寸沿用Z1仪表，其他部件需根据布置设计开发。仪表的显示内容不仅要包括整车的传统显示信号内容，还要包括电动车的电池、电机等工作状态的显示。换挡开关借用M1E，根据副仪表板造型重新设计面罩。2.设计参考标准下列所罗列的标准代号为本次设计开发所参考的相关标准：2.1 充电系统设计参考的标准GBT 20234-2006 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求GBT 18487.1-2001 电动车辆传导充电系统一般要求GBT 18487.2-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流/直流电源的连接要求GBT 18487.3-2001 电动车辆传导充电系统电
5、动车辆交流/直流充电机(站)2.2 DC-DC与蓄电池系统设计参考的标准GB/T 24347-2009 电动汽车DC/DC 变换器2.3 空调系统设计参考的标准GB/T 22068-2008 汽车空调用电动压缩机总成GB/T 12782-2007 汽车采暖性能要求和试验方法GB/T 11555-2009 汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能要求及试验方法QC/T 6562000 汽车空调制冷装置性能要求QC/T 6642000 汽车空调(HFC-R134a)用软管及软管组合件QC/T 6662000 汽车空调(HFC-R134a)用密封件QC/T 6692000 汽车空调(HFC-R134a)用管
6、接头和管件Q/HMAC 103.261-205-2005 空调用压力开关2.4 线束设计参考的标准GB/T18387-2008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法 宽带 9kHz-30MHzGB/T14023-2006车辆、动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值GB/T 18858.3-2002 低压开关设备和控制设备、控制器设备接口（CDI）QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件TB/T 3034-2002 机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限制2.5 组合仪表和档位开关的设计参考标准GB/T 19836-2005 电动汽车用仪表3. 电器系统设计3.1充
7、电系统设计交流输入电压经“输入陷波”电路后到“整流滤波”电路，得到高压直流电流，“功率转换”将高压直流逆变成约35KHz的高频电流，经高频变压器变换到输出所需的电压，再经高频整流滤波得到输出电压。控制电路对输出电压和输出电流取样，闭环反馈后产生脉宽调制（PWM）信号控制“功率转换”电路，使输出电压或电流保持稳定。“辅助电源”由开关电源构成，具有交流、直流兼容输入功能。输出稳压和恒流都是从输出侧取样，因而能做到高度稳定可靠。电源内部由两个相同单元并联组合而成，并有无主均流控制，保证并联的单元平均分担输出负荷，充分保障整机的可靠性。“保护电路”提供风扇温控、过热保护、输出过压过流短路等保护功能。充
8、电器通过CAN总线节点与电池管理系统通信，获取电池单体电压值和电池温度等参数。当充电器监测电池总电压达到预定值，则自动停止充电；当充电器接收信号（电池单体电压值和温度值超过预定值），将自动停止充电。3.1.1充电器CAN总线通讯协议充电器通过CAN总线节点与电池管理系统通信，获取电池单体电压值和电池温度值。当充电器监测电池总电压达到预定值，则自动停止充电；当充电器接收信号（电池单体电压值和温度值超过预定值），将自动停止充电。整车网络拓扑图如图1 所示：图1 整车网络拓扑图3.1.2 CAN 总线网络报文结构图CAN报文格式为所采用的29位标识符的扩展帧，各个数据域分配见图2。图2 CAN网络通
9、讯报文结构图注：其中，- P (优先级) 为3位，可以有8 个优先级；- R (保留位) 为1位，设置为0；- DP（数据页） 为1位，设置为0；- PF（PDU格式）为8位，表示报文发送的形式；- PS（PDU细节）为8位，PF的形式不同，该域代表的意义也不同；- SA（源地址） 为8位，具体节点的地址.3.1.3 CAN网络节点参数分配矩阵,如表1所示表1 车载充电机和BMS参数分配矩阵节点名称英文缩写发出报文PRDPPFPSSAID发送周期电池管理系统BMSBMSS6002462182430X18F6DAF4500ms充电机CCSCCSS6002472172290X18F7D9E5500
10、ms3.1.4 CAN网络节点信号列表充电机（CCS）ID报文如表2所示：表2 充电机（CCS）ID协议参数组名称CCSS接收节点P6SA229ID0X18F7D9E5发送方式周期DP0自定义否PGN63449（0XF7D9)更新速率500msPF247填充格式Intel standard发送节点CCS数据长度8PS217说明充电机（CCS）接收数据报文信号如表3所示：表3 充电机（CCS）接收数据报文信号电池管理系统（BMS）ID报文如表4所示：表4 电池管理系统（BMS）ID协议参数组名称BMSS接收节点P6SA243ID0X18F6DAF4发送方式周期DP0自定义否PGN63194（0X
11、F6DA)更新速率500msPF246填充格式Intel standard发送节点BMS数据长度8PS218说明电池管理系统（BMS）接收数据报文信号如表5所示：表5 电池管理系统（BMS）接收数据报文注1：充电期间，BMS 需要将BMS1、BMS2、BMS3、BMS4、BMSE、BMSS 报文都发送到总线上。注2：如果BMS 连续5s 收不到充电机的报文，就进入总线关闭状态。3.1.5充电器主要技术参数确定充电器参数主要由电池参数及充电时间确定。电池参数如下：a）单块电池标称电压为3.7V，最高截止电压为4.225V，最低截止电压为2.5V；b）电池块个数为98块，电池组额定电压362.6V
12、；c）电池放电电压范围为(245414.05)V；d）电池总容量为70Ah。充电时间要求(68)h。故充电器参数要求：a）充电器输出电压范围应大于(245414.05)V。b）充电器功率:当充电机时间选择6h时，充电电流为70Ah/6h=11.7A。则充电器输出功率为11.7A362.6V=4.23KW。另一方面根据国家标准民用电三孔插头电流小于16A规格，则充电机输入侧功率220V16A=3520W。根据目前有的充电器功率规格及实车布置尺寸限制，初选充电机功率为3.3KW。c）充电时间验证：70Ah/(3300W/362.6V)=7.7h，初选充电机功率可行。d）且满足GBT 18487.1
13、-2001和GBT 18487.3-2001关于电动车充电系统的相关规定。可得：Z1E需要的车载充电机的主要技术参数如表6所示表6 电动车充电器主要技术参数项目参数输入电压（V AC）22015%;50Hz输出电压范围（V）245420输出恒流（A）10功率（KW）3.3源电压调整率稳压0.2%数字显示输出电压准确度1%、输出电流1%、显示小数点后一位充电阶段恒流恒压绝缘电阻（M）输入、输出200整机过热保护温度阀值（）7080 绝缘强度输入、输出，AC1500V，10mA，一分钟冷却方式自然冷却工作环境温度（）-20 65工作湿度90%工作效率90%3.1.6 市场上现有充电器的主要技术参数新锐特充电机技术参数如表6所示：表7 新锐特充电机输入电压范围(V AC)176 264 （4560）HZ输入功率因数矫正 0.95 （220V 输入，半载满载）输出电压范围(V DC)200 420充电电流(A)10输出额定功率(KW)3.3满载效率96%工作模式恒流+恒压限流工作环境温度()-40+65贮存温度()4085工作环境相对湿度595（不结露）表7(续)保护具有过压、欠压、过流、过热、输出短路
