新城挂机注册-地址电动汽车的电气系统 1.电气系统的组成 v电气系统是电动汽车的神经，承担着能量与信息 传递的功能，对纯电动汽车的动力性、经济性、 安全性等有很大的影响，是电动汽车的重要组成 部分。 v组成：低压电气系统、高压电气系统、整车网络 化控制系统 1.电气系统的组成 电动汽车电气系统组成图 1.电气系统的组成 v高压电气系统：动力电池、驱动电机、功率变换 器等高压电气设备组成； v低压电气系统：直流12V或24V的电源，一方面为 灯光、雨刮等常规低压电器供电，另一方面为整 车控制器、辅助部件、高压电气设备的控制电路 供电。主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若 干低压电气设备组成。 2.电动汽车的整车网络化控制系统 v驱动电机控制系统、电池管理系统、车载充电系 统、电动辅助系统、高/低压电气系统等，需协调 控制。 v主要组成：整车控制器、电机控制器、电池管理 系统、信息显示系统和通信系统等。 v电动汽车的总线通信系统: 目前各大汽车制造商采 用的车载网络通信协议有CAN 、LIN 、TTCAN 、 FlexRay 、VAN 、ABUS、SAEJ1850等。 v线控系统 （X-by-Wire ）： FlexRay 、 TTCAN CAN 总线 vCAN （Controller Area Network ）总线年代末，由德国Bosch公司最先提出。 v采用双线串行通信方式，总线信号通过差分电压 进行传送，两条信号线分别为CANH和CANL。所 有节点通过CAN收发器连接CANH和CANL ，总 线末端有抑制反射的负载电阻 （120Ω),作用是避 免信号传输至终端反射回来产生反射波而使数据 遭到破坏。 v当网络上的节点发送信息时，信息从发送节点向 传输线的两端发送，每个节点都会检查数据，各 节点根据网络协议可通过滤波仅接收需要的报文， 通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。 CAN 总线 CAN 总线 vCAN 网络系统节点由节点微控制器MCU 、CAN 协议控制器和收发器组成。 vCAN协议控制器作用是接收MCU发 出的数据，处 理数据并传给MCU。 v收发器将CAN控制器提供的数据转换成电信号发 送至总线，同时监测总线状态并返回给CAN控制 器。 v高压电控总成，又称 “四合一”，集成双向交流逆变式电 机控制器模块、车载充电器模块、DC-DC 变换器模块和高压 配电模块，另内部还装有漏电传感器。主要功能如下： 1)控制高压交/直流电双向逆变，驱动电机运转，实现充、放 电功能 （VTOG 、车载充电器 ）； 2)实现高压直流电转化低压直流电为整车低压电器系统供电 （DC-DC ）； 1)实现整车高压回路配电功能以及高压漏电检测功能 （高压 配电模块、漏电传感器 ）； 2)实现CAN通讯、故障处理记录、在线 烧写以及 自检等功能。 vDC-DC功率变换器 vDC-DC 替代 了传统燃油车挂接在发动机上的 12V 发 电机 ，和起动 电池并联给各用电器提供低压 电源 。 DC-DC 在直流高压输入端接触器吸合后便开始工作 ， 输 出电压标称 13.8V 。DC-DC 在上OK 电时、充 电 时 （包括交流充 电、直流充 电）、智能充 电时都会 工作 ，以辅助低压铁 电池为整车提供低压 电源 。 v漏电传感器 （LS ） v高压电控总成内部装配有漏电传感器。它本身也 是一个动力网 CAN 模块，通过监测与动力电池输 出相连接的正极母线与车身底盘之间的绝缘电阻 来判定高压系统是否存在漏电，漏电传感器将绝 缘阻值信息通过 CAN 信号发送给电池管理器，采 取相应保护措施。 电动汽车的电机驱动系统 1.功率变换器 v 分类：DC/DC变换器 和 DC/AC变换器 v 电气系统中的功率变换器主要是DC/DC变换器 ，分为降压、 升压和双向 三种形式。用于实现电气系统电能变换和传输 的重要电气设备。 v 主要功能： v （1 ）不同电源之间的特性匹配。 （例如：用DC/DC变换器 实现燃料电池和动力电池之间的特性匹配 ） v （2 ）驱动辅助系统的直流电机。在小功率 （低于5KW ）的 直流电机驱动的转向、制动等辅助系统中，一般直接采用 DC/DC变换器 供电。 v （3 ）给低压辅助电池充电：需要高压电源通过降压变换器 给辅助电池充电。 v 如图5-10所示，直流斩波器的输出电压有三种调节方式： v （1 ）脉宽调制 (PWM)方式：斩波器的频率不变，只改变脉 冲的宽度； v （2 ）频率调制方式：脉冲宽度不变，斩波频率可变； v （3）限流控制方式：脉冲宽度和频率都可变，使负载电 流控制在某个特定的最大值和最小值之间。 v 电动汽车直流电机驱动通常采用PWM控制方式，通过斩波 器控制电路控制。 降压功率变换器 A.直流斩波式降压功率变换器 降压功率变换器 v降压斩波电路又称为BUCK 电路。U 是输入电压，L 、 i C为电感与电容，对输出电压和电流进行滤波，S为功 率开关，负载为R ， D为续流二极管。 v一个PWM周期内开关S闭合持续时间为ton ,S断开时间 为toff ，PWM周期 T ton+ toff v忽略二极管导通压降，假定电感电流连续。 vt 时间内电感两端电压U U – U on L1 i o vt 时间内电感两端电压U – U off L2 o v稳态时，根据电感伏秒平衡法则 （电感电能守恒 ）： vU * t + U * t 0 ，得出：U U δ U t /T L1 on L2 off o i i on vδ：PWM 占空比 （0≤δ≤1 ），指高电平所占周期时间 与整个周期时间的比值。 v通过功率开关S的周期性的交替导通与截止获得给定可 调的输出电压，达到降压的目的。 v广泛应用于车载小功率高压直流电机的调速。 降压功率变换器 v2.单端正激式降压功率变换器 降压功率变换器 v增加了变压器T 。 r v在T 的原边，通过功率开关Q的交替导通与关断， r 在一次绕组N 上产生占空比可调的电压脉冲，通 1 过变压器的电磁耦合作用，变压器二次绕组N 的 2 输出经过整流与滤波后输出直流电压U 。 o v输出与输入电压的关系： U U δ N /N o in 2 1 vN /N 为二次绕组与一次绕组的匝数比。通过选择 2 1 合适的匝数比，可以得到输出平稳的电压。 v广泛应用于车载24V辅助电池的充电电源。 升压功率变换器 vBoost型升压功率变换器 v由功率开关管S、二极管D 、储能电感L和输出滤 波电容C组成。 v当S导通时，电源U 向电感L充 电，充 电电流基本恒定 i 为I ，由于S导通期间正向饱和压降很小 ，二极管D截 止 ；同时电容C上的电压向负载供 电，因C值很大 ， 基本保持输出电压Uo为恒值 。设S导通时间为ton ，此 阶段 电感L上两端 电压为U U ； L1 i v当S截止时，电感L 中电流不能突变 ，所产生的感应 电 动势阻止 电流减小 ，感应 电动势的极性为右正左负， 二极管导通 ，电感L 中储存的能量经二极管流入电容 C。相当于Ui和L共同向电容C充 电，并向负载提供能 量。设S截止时间为toff ，则在此期间电感L两端 电压 为UL2 Ui-Uo。当该 电路工作于稳态时，在一个开关 周期T内，根据 电感伏秒平衡法则 ，即： B 升压功率变换器 vU * t + U * t 0 L1 on L2 off v如果S周期性地导通与截止，开关周期为T v输出电压与输入电压的关系： ton toff T 1 U U U U o i i i t t 1-  off off 当T不变，改变ton ，即可改变输出电压 （升压 ）。 δ 为PWM 占空比。 C 升降压斩波电路 vBUCK-BOOST 电路 升降压功率变换器 vU 是输入电压，L 、C为电感与电容，对输出电压和电流 i 进行滤波，S为功率开关，负载为R ， D为续流二极管。 v忽略二极管导通压降，假定电感电流连续。 vton 时间内电感两端电压UL1 Ui vt 时间内电感两端电压U U off L2 o v得出： U * t + U * t 0 ，得出：U -U t / t L1 on L2 off o i on off 双向功率变换器 v在混合动力电动汽车中，动力电池组通过双向功 率变换器连接到直流母线上，以实现动力电池和 电机的电压调节。 v双向功率变换器采用Buck-Boost复合 电路结构。 v在Boost工作模式下 ，电池组端 电压为U ，输出电 l 压为U ，U 通过升压 电感L、开关管VT2的升压变 h l 换, 经二极管VDl接到输出电压。 v在Buck工作模式下 ，输出电压U 通过开关管VT1 h 的斩波降压经 电感L、电容C的滤波作用对 电池组 进行充 电，二极管VD2在降压过程中实现输出电 流的续流作用。 丰 田Prius变频器总成 升压转换器 (可变电压系统) 升压转换器 变频器 大功率晶体管 绝缘栅双极 晶体管 电感 MG1 HV 蓄电池 MG2 MGR 丰 田Prius变频器总成 可变 电压系统 – 电压的升压操作 可变电压系统 变频器 201.6V HV 蓄电池 ON 丰 田Prius变频器总成 可变 电压系统 – 电压的升压操作 可变 电压系统 变频器 可变电压系统 变频器 201-500V直流 288V OFF HV蓄 电池 ON HV 蓄电池 丰 田Prius变频器总成 可变 电压系统 –电压降压运作 (当充 电时) 可变 电压系统 变频器 ON HV 蓄 电池 丰 田Prius变频器总成 可变 电压系统 –电压降压运作 (当充 电时) 可变电压系统 变频器 可变电压系统 变频器 288-650V OFF ON HV 蓄电池 HV 蓄电池 丰 田Prius变频器总成 可变电压系统 – 电压降压运作 (当充电时) 可变 电压系统 变频器 ON HV 蓄 电池 电压的调节由绝缘栅双极晶体管完成 丰 田Prius变频器总成 变频器运作 – 电机驱动 变频器 IPM IPM MG ON U W V ON 丰 田Prius变频器总成 变频器运作 – 电机驱动 变频器 IPM IPM MG ON U W V ON 丰 田Prius变频器总成 变频器运作 – 电机驱动 变频器 IPM IPM MG ON U W V ON

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