電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng).ppt

電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng),1.電氣系統(tǒng)的組成,電氣系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的神經(jīng)，承擔(dān)著能量與信息傳遞的功能，對純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等有很大的影響，是電動(dòng)汽車的重要組成部分。 組成：低壓電氣系統(tǒng)、高壓電氣系統(tǒng)、整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),1.電氣系統(tǒng)的組成,電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)組成圖,高壓電氣系統(tǒng)：動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、功率變換器等高壓電氣設(shè)備組成； 低壓電氣系統(tǒng)：直流12V或24V的電源，一方面為燈光、雨刮等常規(guī)低壓電器供電，另一方面為整車控制器、輔助部件、高壓電氣設(shè)備的控制電路供電。主要由DC/DC功率變換器、輔助蓄電池和若干低壓電氣設(shè)備組成。,1.電氣系統(tǒng)的組成,2.電動(dòng)汽車的整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)、電動(dòng)輔助系統(tǒng)、高/低壓電氣系統(tǒng)等，需協(xié)調(diào)控制。 主要組成：整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等。 電動(dòng)汽車的總線通信系統(tǒng):目前各大汽車制造商采用的車載網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有CAN、LIN、TTCAN、FlexRay、VAN、ABUS、SAEJ1850等。 線控系統(tǒng)（X-by-Wire）： FlexRay、 TTCAN,CAN 總線,CAN（Controller Area Network）總線：最初出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代末，由德國Bosch公司最先提出。 采用雙線串行通信方式，總線信號(hào)通過差分電壓進(jìn)行傳送，兩條信號(hào)線分別為CANH和CANL。所有節(jié)點(diǎn)通過CAN收發(fā)器連接CANH和CANL，總線末端有抑制反射的負(fù)載電阻（120),作用是避免信號(hào)傳輸至終端反射回來產(chǎn)生反射波而使數(shù)據(jù)遭到破壞。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，信息從發(fā)送節(jié)點(diǎn)向傳輸線的兩端發(fā)送，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)檢查數(shù)據(jù)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可通過濾波僅接收需要的報(bào)文，通信介質(zhì)采用雙絞線、同軸電纜或光纖。,CAN 總線,CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)由節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、CAN協(xié)議控制器和收發(fā)器組成。 CAN協(xié)議控制器作用是接收MCU發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給MCU。 收發(fā)器將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)發(fā)送至總線，同時(shí)監(jiān)測總線狀態(tài)并返回給CAN控制器。,CAN 總線,功率變換器,分類：DC/DC變換器 和 DC/AC變換器 電氣系統(tǒng)中的功率變換器主要是DC/DC變換器 ，分為降壓、升壓和雙向 三種形式。用于實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)電能變換和傳輸?shù)闹匾姎庠O(shè)備。 主要功能： （1）不同電源之間的特性匹配。（例如：用DC/DC變換器 實(shí)現(xiàn)燃料電池和動(dòng)力電池之間的特性匹配） （2）驅(qū)動(dòng)輔助系統(tǒng)的直流電機(jī)。在小功率（低于5KW）的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等輔助系統(tǒng)中，一般直接采用DC/DC變換器 供電。 （3）給低壓輔助電池充電：需要高壓電源通過降壓變換器給輔助電池充電。,降壓功率變換器,1.直流斬波（Buck）降壓功率變換器,Uin是輸入電壓，L、C為電感與電容，對輸出電壓和電流進(jìn)行濾波，Q為功率開關(guān)，VD為續(xù)流二極管。 當(dāng)Q導(dǎo)通：輸出電壓Uo= Uin；當(dāng)Q關(guān)斷：Uo=0； 通過Q的交替導(dǎo)通與關(guān)斷獲得給定可調(diào)的輸出電壓，達(dá)到降壓的目的。 輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系： Uo= UinD D：開關(guān)占空比（0D1），Duty Cycle。指高電平所占周期時(shí)間與整個(gè)周期時(shí)間的比值。 廣泛應(yīng)用于車載小功率高壓直流電機(jī)的調(diào)速。,降壓功率變換器,2.單端正激式降壓功率變換器,降壓功率變換器,增加了變壓器Tr。 在Tr的原邊，通過開關(guān)管Q的交替導(dǎo)通與關(guān)斷，在一次繞組N1上產(chǎn)生占空比可調(diào)的電壓脈沖，通過變壓器的電磁耦合作用，變壓器二次繞組N2的輸出經(jīng)過整流與濾波后輸出直流電壓Uo。 輸出與輸入電壓的關(guān)系： Uo= UinD N2/N1 N2/N1為二次繞組與一次繞組的匝數(shù)比。通過選擇合適的匝數(shù)比，可以得到輸出平穩(wěn)的電壓。 廣泛應(yīng)用于車載24V輔助電池的充電電源。,降壓功率變換器,升壓功率變換器,1. Boost型升壓功率變換器 并聯(lián)開關(guān)變換器：由開關(guān)管V1、二極管VD1、儲(chǔ)能電感L1和輸出濾波電容C1組成。 當(dāng)V1導(dǎo)通：能量從輸入端AO流入并儲(chǔ)存于電感L1中，由于V1導(dǎo)通期間正向飽和管壓降很小，二極管VD1反偏，變換器輸出由濾波電容C1提供能量。 當(dāng)V1截止：電感L1中電流不能突變，所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢阻止電流減小，感應(yīng)電勢的極性為右正左負(fù)，二極管導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能量經(jīng)二極管流入電容，并供給輸出端BO。,如果V1周期性地導(dǎo)通與截止，開關(guān)周期為T，其中導(dǎo)通時(shí)間為ton，截止時(shí)間為T-ton 輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系： Uo= Uin T/(T-ton) 當(dāng)T不變，改變ton，即可改變輸出電壓（升壓）。,升壓功率變換器,2.全橋逆變式升壓功率變換器,升壓功率變換器,當(dāng)V1和V4同時(shí)導(dǎo)通、V2和V3同時(shí)截止，輸入電壓Uin通過V1和V4加到變壓器Tr的一次繞組上，即一次電壓UTr=Uin； 當(dāng)V1和V4同時(shí)截止、V2和V3同時(shí)導(dǎo)通，輸入電壓Uin通過V2和V3反方向加到變壓器Tr的一次繞組上，一次電壓UTr = -Uin； 當(dāng)V1-V4同時(shí)截止：UTr = 0； 通過開關(guān)管V1-V4的交替導(dǎo)通與截止，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓加到變壓器上，其二次電壓通過VD1和VD2整流，輸出為直流電壓。,升壓功率變換器,若開關(guān)管的開關(guān)周期為2T，導(dǎo)通時(shí)間為ton，匝數(shù)比為n，則輸出電壓Uo與輸入電壓Uin的關(guān)系： n1 ;當(dāng)T不變，改變ton，即可改變輸出電壓。,Uo= Uin n ton/T,升壓功率變換器,雙向功率變換器,在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池組通過雙向功率變換器連接到直流母線上，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池和燃料電池組或發(fā)電機(jī)組的功率混合。 當(dāng)燃料電池組對動(dòng)力電池進(jìn)行充電時(shí)，功率變換器起到降壓作用； 當(dāng)動(dòng)力電池通過總線釋放能量時(shí)，功率變換器起到升壓作用。,