增程式电动汽车整车布置及动力总成技术

增程式小型电动汽车的紧凑化整体布置方案如图7-1所示。该方案采用动力系统前置前轮驱动，前舱布置电驱动动力总成、增程器系统、GCU、MCU等，动力电池包、电池管理系统及车载充电机布置在行李箱。

图7-1 增程式小型电动汽车整体布置方案

该车整体布置方案采用动力系统前置前轮驱动、两厢五门四座、承载式车身。该车装备额定功率10kW的发动机、额定功率9kW的发电机、额定功率29kW的驱动电机和额定容量45A·h、工作电压336V的锂离子电池，以及麦弗逊式独立前悬架、拖曳臂式带横拉杆非独立后悬架和前盘后鼓式双回路制动系统。车身为全金属封闭式钢板框架结构，车门为带侧向防撞杆的框架式结构。

该车采用纯电动和增程工作模式，装备两缸低油耗的发动机与高功率密度/高效率的永磁同步发电机作为增程系统，高功率密度/高效率的永磁同步电机作为电动汽车的驱动电机，与一个固定减速比的减速器组成电动汽车的动力总成。它采用高能量比的磷酸铁锂电池作为整车动力电池，并设计专门的12V的DC/DC变换器给整车低压系统供电。

为了满足增程式电动汽车动力匹配的需求，对现有两缸发动机结构进行了如下改进设计：

（1）由于增程器工作仅受控于整车控制器指令，改机械式节气门为电子节气门，同时需增加炭罐和燃油蒸气管接口，实现燃油蒸气排放控制。

（2）增程器系统中，取消发动机飞轮，用电机代替飞轮产生惯量，但应在后端面保留或专门设计用于安装电机的销及螺栓孔。

（3）悬置系统重新设计：由于减速器与驱动电机集成布置，悬置系统采用四点悬置，减速器总成上两个（前后各一个），发动机和驱动电机上各一个。

增程式电动车整车布置方案的实例如图7-2所示。(www.xing528.com)

图7-2 增程式电动汽车整车布置方案实例

1—充电口 2—加油口 3—车载充电机 4—高压配电盒 5—动力电缆 6—供热通风与空气调节系统（HVAC） 7—发动机控制器（ECU） 8—整车控制器（VMS） 9—空气滤清器 10—增程器系统 11—驱动电机散热器 12—空调压缩机 13—冷凝器 14—电机控制器/发电机控制器（MCU/GCU） 15—驱动电机 16—低压配电盒 17—12V低压蓄电池 18—地板下排气系统 19—燃油箱 20—动力电池包 21—动力电池包支架 22—电池管理系统 23—制动防抱死系统（ABS） 24—电动助力转向系统（EPS） 36—充电器安装支架

当整车处于纯电动工作模式时，交流电源插入充电口1通过车载充电机3对动力电池包20进行充电，充电结束后，动力电池包存储的电能有三个作用：①通过高压配电盒4、动力电缆5、逆变器和电机控制器14把直流电转换为交流电来驱动电机15。②通过高压配电盒4驱动电动空调系统。③通过DC/DC变换器将高压电转换为12V的低压电进入低压配电盒16，连接12V的低压蓄电池17，进而给整车的低压系统供电。

电动空调系统由冷凝器13、空调压缩机12、HVAC供热通风与空气调节系统6（含PTC加热器）三大部分所组成，电动汽车的空调设备工作时，需要驱动空调压缩机12，空调压缩机是由动力电池包20进行供电的。该空调设备的工作情况是由驾驶室里面的空调开关按钮进行控制。另外，整车控制器8也会根据动力电池的电量对空调的工作进行限制。

低压蓄电池17即车载蓄电池。由低压蓄电池供电的相关设备主要包括各个控制器模块和其他一些附件设备等。具体来说有整车控制器8、电机控制器/发电机控制器14（MCU/GCU）、电池管理系统22、仪表及其控制器、起动开关、制动灯、倒车灯、传感器、制动真空泵30、电动水泵28及32、冷却风扇等。低压蓄电池17工作时必须保证其工作电压在一定的范围内。当低压蓄电池17的工作电压低于下限值时，相关设备停止工作。这时，需要高压动力电池包20通过DC/DC变换器给低压蓄电池17充电。

当整车进入增程工作模式时，通过发电机27起动增程器系统10的发动机25，此时发动机27带动发电机25发电，电能可以带动驱动电机15或给动力电池包20充电。增程器系统10的发电机25除发电外，还能作为发动机27的起动电机，避免发动机27起动时在低效率区间工作。驱动电机15除驱动整车外，还能作为发电机回收整车减速时的制动能量来为动力电池包20充电。

当动力电池电量不足时，可使用车载充电机3对电池进行充电或使用增程系统10来充电。当使用低功率车载充电机时，满足6～8h的车载充电需求；根据客户需要及电网基础设施建设情况，可以选择快速充电，快速充电时间小于30min。

动力电池包20、电池管理系统22及车载充电机3布置在行李箱，为了保证电池包及电池充电的安全性和布置的紧凑性，行李箱在布置时做了如下改进：①将充电机3转移到行李箱，增加充电器安装支架36和充电口1，保证充电的方便性。②为了避免动力电池包20与车身横梁支架发生碰撞，增加了动力电池包安装支架21，对电池包进行限位和位置固定。③为了燃油箱19布置的紧凑性，同时降低行李箱的重心高度，动力电池总成采用两块电池包一前一后的布置方案，前一块电池包布置得较低，后一块电池包布置在燃油箱19的上方。