1、電動汽車的電氣系統1.電氣系統的組成v電氣系統是電動汽車的神經，承擔著能量與信息電氣系統是電動汽車的神經，承擔著能量與信息傳遞的功能，對純電動汽車的動力性、經濟性、傳遞的功能，對純電動汽車的動力性、經濟性、安全性等有很大的影響，是電動汽車的重要組成安全性等有很大的影響，是電動汽車的重要組成部分。部分。v組成：低壓電氣系統、高壓電氣系統、整車網絡組成：低壓電氣系統、高壓電氣系統、整車網絡化控制系統化控制系統1.電氣系統的組成電動汽車電氣系統組成圖電動汽車電氣系統組成圖v高壓電氣系統：動力電池、驅動電機、功率變換高壓電氣系統：動力電池、驅動電機、功率變換器等高壓電氣設備組成；器等高壓電氣設備組成；

2、v低壓電氣系統：直流低壓電氣系統：直流12V12V或或24V24V的電源，一方面為的電源，一方面為燈光、雨刮等常規低壓電器供電，另一方面為整燈光、雨刮等常規低壓電器供電，另一方面為整車控制器、輔助部件、高壓電氣設備的控制電路車控制器、輔助部件、高壓電氣設備的控制電路供電。主要由供電。主要由DC/DCDC/DC功率變換器、輔助蓄電池和若功率變換器、輔助蓄電池和若干低壓電氣設備組成。干低壓電氣設備組成。1.電氣系統的組成2.電動汽車的整車網絡化控制系統v驅動電機控制系統、電池管理系統、車載充電系驅動電機控制系統、電池管理系統、車載充電系統、電動輔助系統、高統、電動輔助系統、高/低壓電氣系統等，需協

3、調低壓電氣系統等，需協調控制。控制。v主要組成：整車控制器、電機控制器、電池管理主要組成：整車控制器、電機控制器、電池管理系統、信息顯示系統和通信系統等。系統、信息顯示系統和通信系統等。v電動汽車的總線通信系統電動汽車的總線通信系統:目前各大汽車制造商采目前各大汽車制造商采用的車載網絡通信協議有用的車載網絡通信協議有CAN、LIN、TTCAN、FlexRay、VAN、ABUS、SAEJ1850等。等。v線控系統（線控系統（X-by-Wire）：）： FlexRay、 TTCANCAN 總線vCAN（Controller Area Network）總線：最初出）總線：最初出現于現于20世紀世紀8

4、0年代末，由德國年代末，由德國Bosch公司最先提出。公司最先提出。v采用采用雙線串行通信雙線串行通信方式，總線信號通過差分電壓方式，總線信號通過差分電壓進行傳送，兩條信號線分別為進行傳送，兩條信號線分別為CANH和和CANL。所。所有節點通過有節點通過CAN收發器連接收發器連接CANH和和CANL，總，總線末端有抑制反射的負載電阻（線末端有抑制反射的負載電阻（120),作用是避作用是避免信號傳輸至終端反射回來產生反射波而使數據免信號傳輸至終端反射回來產生反射波而使數據遭到破壞。遭到破壞。v當網絡上的當網絡上的節點節點發送信息時，信息從發送節點向發送信息時，信息從發送節點向傳輸線的兩端發送，每

5、個節點都會檢查數據，各傳輸線的兩端發送，每個節點都會檢查數據，各節點根據網絡協議可通過濾波僅接收需要的報文，節點根據網絡協議可通過濾波僅接收需要的報文，通信介質采用雙絞線、同軸電纜或光纖。通信介質采用雙絞線、同軸電纜或光纖。CAN 總線vCAN網絡系統節點由節點微控制器網絡系統節點由節點微控制器MCU、CAN協議控制器和收發器組成。協議控制器和收發器組成。vCAN協議控制器作用是接收協議控制器作用是接收MCU發出的數據，處發出的數據，處理數據并傳給理數據并傳給MCU。v收發器將收發器將CAN控制器提供的數據轉換成電信號發控制器提供的數據轉換成電信號發送至總線，同時監測總線狀態并返回給送至總線，

6、同時監測總線狀態并返回給CAN控制控制器。器。CAN 總線功率變換器v 分類：分類：DC/DC變換器變換器 和和 DC/AC變換器變換器v 電氣系統中的功率變換器主要是電氣系統中的功率變換器主要是DC/DC變換器變換器 ，分為降壓、，分為降壓、升壓和雙向升壓和雙向 三種形式。用于實現電氣系統電能變換和傳輸三種形式。用于實現電氣系統電能變換和傳輸的重要電氣設備。的重要電氣設備。v 主要功能：主要功能：v （1）不同電源之間的特性匹配。不同電源之間的特性匹配。（例如：用（例如：用DC/DC變換器變換器 實現燃料電池和動力電池之間的特性匹配）實現燃料電池和動力電池之間的特性匹配）v （2）驅動輔助系

7、統的直流電機驅動輔助系統的直流電機。在小功率（低于。在小功率（低于5KW）的）的直流電機驅動的轉向、制動等輔助系統中，一般直接采用直流電機驅動的轉向、制動等輔助系統中，一般直接采用DC/DC變換器變換器 供電。供電。v （3）給低壓輔助電池充電：需要高壓電源通過降壓變換器）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。給輔助電池充電。降壓功率變換器v1.1.直流斬波（直流斬波（BuckBuck）降壓功率變換器）降壓功率變換器vUin是輸入電壓，是輸入電壓，L、C為電感與電容，對輸出電為電感與電容，對輸出電壓和電流進行濾波，壓和電流進行濾波，Q為功率開關，為功率開關，VD為續流二

8、為續流二極管。極管。v當當Q導通：輸出電壓導通：輸出電壓Uo= Uin；當；當Q關斷：關斷：Uo=0；v通過通過Q的交替導通與關斷獲得給定可調的輸出電的交替導通與關斷獲得給定可調的輸出電壓，達到壓，達到降壓降壓的目的。的目的。v輸出電壓與輸入電壓的關系：輸出電壓與輸入電壓的關系： Uo= UinDvD：開關占空比（開關占空比（0D1），），Duty Cycle。指高電。指高電平所占周期時間與整個周期時間的比值。平所占周期時間與整個周期時間的比值。v廣泛應用于車載小功率高壓直流電機的調速。廣泛應用于車載小功率高壓直流電機的調速。降壓功率變換器v2.2.單端正激式降壓功率變換器單端正激式降壓功率變

9、換器降壓功率變換器v增加了變壓器增加了變壓器Tr。v在在Tr的原邊，通過開關管的原邊，通過開關管Q的交替導通與關斷，的交替導通與關斷，在一次繞組在一次繞組N1上產生占空比可調的電壓脈沖，通上產生占空比可調的電壓脈沖，通過變壓器的電磁耦合作用，變壓器二次繞組過變壓器的電磁耦合作用，變壓器二次繞組N2的的輸出經過整流與濾波后輸出直流電壓輸出經過整流與濾波后輸出直流電壓Uo。v輸出與輸入電壓的關系：輸出與輸入電壓的關系： Uo= UinD N2/N1vN2/N1為二次繞組與一次繞組的匝數比。通過選擇為二次繞組與一次繞組的匝數比。通過選擇合適的匝數比，可以得到輸出平穩的電壓。合適的匝數比，可以得到輸出

10、平穩的電壓。 v廣泛應用于車載廣泛應用于車載24V輔助電池的充電電源。輔助電池的充電電源。降壓功率變換器升壓功率變換器v1. Boost型升壓功率變換器型升壓功率變換器v并聯開關變換器：由開關管并聯開關變換器：由開關管V1、二極管、二極管VD1、儲、儲能電感能電感L1和輸出濾波電容和輸出濾波電容C1組成。組成。v當當V1導通導通：能量從輸入端：能量從輸入端AO流入并儲存于電感流入并儲存于電感L1中，由于中，由于V1導通期間正向飽和管壓降很小，二極導通期間正向飽和管壓降很小，二極管管VD1反偏，變換器輸出由濾波電容反偏，變換器輸出由濾波電容C1提供能量。提供能量。v當當V1截止截止：電感：電感L

11、1中電流不能突變，所產生的感中電流不能突變，所產生的感應電勢阻止電流減小，感應電勢的極性為右正左應電勢阻止電流減小，感應電勢的極性為右正左負，二極管導通，電感中儲存的能量經二極管流負，二極管導通，電感中儲存的能量經二極管流入電容，并供給輸出端入電容，并供給輸出端BO。v如果如果V1周期性地導通與截止，開關周期為周期性地導通與截止，開關周期為T，其，其中導通時間為中導通時間為ton，截止時間為，截止時間為T-tonv輸出電壓與輸入電壓的關系：輸出電壓與輸入電壓的關系： Uo= Uin T/(T-ton)當當T不變，改變不變，改變ton，即可改變輸出電壓（升壓）。，即可改變輸出電壓（升壓）。升壓功

12、率變換器v2.2.全橋逆變式升壓功率變換器全橋逆變式升壓功率變換器升壓功率變換器v當當V1和和V4同時導通、同時導通、V2和和V3同時截止，輸入電壓同時截止，輸入電壓Uin通過通過V1和和V4加到變壓器加到變壓器Tr的一次繞組上，即一的一次繞組上，即一次電壓次電壓UTr=Uin；v當當V1和和V4同時截止、同時截止、V2和和V3同時導通，輸入電壓同時導通，輸入電壓Uin通過通過V2和和V3反方向加到變壓器反方向加到變壓器Tr的一次繞組上，的一次繞組上，一次電壓一次電壓UTr = -Uin；v當當V1-V4同時截止：同時截止：UTr = 0；v通過開關管通過開關管V1-V4的交替導通與截止，將輸入的直的交替導通與截止，將輸入的直流電壓轉換成交流電壓加到變壓器上，其二次電流電壓轉換成交流電壓加到變壓器上，其二次電壓通過壓通過VD1和和VD2整流，輸出為直流電壓。整流，輸出為直流電壓。升壓功率變換器v若開關管的開關周期為若開關管的開關周期為2T，導通時間為，導通時間為ton，匝數，匝數比為比為n，則輸出電壓，則輸出電壓Uo與輸入電壓與輸入電壓Uin的關系：的關系：vn1 ;當當T不變，改變不變，改變ton，即可改變輸出電壓。，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v在混合動力電動汽車中，動力電池組通過雙向功在混合動力