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生产年份 2009 2010 2011 2012 2010
2011 2011 2012 2010 2012
产能 10000辆/年
20000辆/年 20000辆/年 5000辆/年 55000辆/年
2.纯电动环卫车整车（北京华林）
序号 1 2 3
4
5 6 7 8 9
10
11 12 13 合计
技术领域及概念的划分
GTO（门极可关断晶闸管)： 门极正脉冲使其导通，负脉冲使其关断。 在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 但驱动功率需求非常大，其电流开关增益只有5左右。 虽然开关时间较SRC快的多，但任然较长，导致开 关损耗大，开关频率低。
技术领域及概念的划分
电力MOSFET（特点和GTO相反)： 用栅极电压来控制漏电流，驱动电路简单，所需驱 动功率小，开关速度快，工作频率高。 但电流容量小，耐压低，一般只适合10kW以下的 电力电子装置。 因此在电动汽车应用领域，特别是小功率电动汽车 功率变换装置中大量使用MOSFET，其中各类低压 DC/DC变换装置几乎都用的是MOSFET。传统的汽 车电子领域同样也大量使用MOSFET。
技术领域及概念的划分
电力电子 技术
电机驱动 技术
电机控制 理论
电力电子技术的广义概念 电力电子技术的工程概念
电机控制理论的概念
电机驱动技术的概念
技术领域及概念的划分
电力电子技术的广义概念
通过电子技术对半导体装置进行控制，实现功率变 换的技术。 电力电子技术是一门跨学科垮领域的技术，它是相 关电力技术电子技术的有机结合，并在此基础上逐 渐发展完善的成学科成体系的学术领域。
技术领域及概念的划分
晶闸管（又称可控硅，SCR)： 在电力电子器件中，它能承受的电压和电流仍然是 目前最高的，且工作可靠，因此在大容量的应用场 合占有重要的地位。因此，在电动汽车预充电环节 大量使用。 正反馈深度饱和导通:（使用强触发脉冲列的原因） 相控调压控制：地面大功率充电机部分产品使用该 技术(该模式下强触发脉冲列非常重要） 换向损耗（很重要，但是容易被忽视）
全控技术： 电机驱动技术 开关电源技术 电力电子技术在电动车方面主要的应用是电机驱动 和开关电源技术，其中如车载充电机，车载高压DC /DC使用的就是开关电源技术。
开关电源技术
开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通 过周期性地控制开关元件的通断时间或通断的频率 来调整或维持输出电压恒定的装置。 特点： 高频化 模块化 数字化 绿色化 未来的技术突破：谐振技术
整流输出
380VAC输入
整流输出
整流输出
技术领域及概念的划分
可控整流技术： 主要在地面充电机。
380VAC输入
整流输出
全控桥整流
380VAC输入
整流输出
半控桥整流
技术领域及概念的划分
预充电： 优点：工作可靠，使用寿命长，成本低 缺点：有损耗，影响效率，需要散热
晶闸管模块
充电电阻
技术领域及概念的划分
电压型
直流侧采用电容进行直流储能，从而使整流器直流侧 呈低阻抗的电压源特性，较快的响应速度且易于实现
PWM波形调制方法
SPWM调制方法
PWM波形调制方法
SVPWM（空间电压矢量）调制方法
VDC/2 0
VDC/2
C B A
β
Vs3(0.1.0)
Vs2(1.1.0)
Vs7(0.0.0) Vs8(1.1.1) Vs1(1.0.0)
政策
• 《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》 • 《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》 • 《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》
规划
• 2015年实现纯电驱动汽车保有辆达到50万辆 • 2020年达到200万辆
地区发展
新能源车辆成为北京汽车工业发展的战略方向。
北京是我国新能源汽车首批“十城千辆”示范城市以及“私人购买新能 源汽车”试点城市之一 2009年以来，北京市已投入科研经费5亿元，累计34款纯电动汽车列入 国家汽车产品公告 计划2015年底拥有5000辆纯电动公共领域用车和30000辆私人购买新 能源汽车 已经开发了多种纯电动客车、特种车、乘用车车型，创建了整车销售、 整车租赁以及裸车销售、电池租赁等不同的商业模式
共建设大型充/换电站十余处，安装充电桩数千个
环境改善
纯电动专用车具有零排放和低噪声的特点，能够有效缓解 能源和环境压力。
现有的专用车大多采用燃油发动机系统（部分车型采用双 发动机系统），具有能耗高、噪声大、排放差等特点，成 为城市空气污染的主要来源之一。
柴油发动机的车型产生的细微颗粒物排放，更是城市雾霾 （PM2.5）的重要因素之一。
底盘型号
20EV6 /BJ1020EV7 BJ1020EV8 /BJ1020EV9 BJ1020EV10
BJ1031EVJA1/BJ1031EVJA2
BJ5163EKF0D BJ5036XXYEV-1
生产数量 24 245 129 40 755 326 525 40 60 40
Vs4(0.1.1)
α
Vs5(0.0.1)
电动汽车电力电子技术和电机驱动技术
主讲人：董玉刚 电动车辆国家工程实验室
电动汽车国外趋势
发展新能源汽车已经成为全球共识，各国相继发布实施 了新的新能源汽车发展战略，进一步明确了产业发展方 向，明显加大了研发投入与政策扶持力度，未来10年 将迎来全球汽车产业转型升级的重要战略机遇期。
美国 • 奥巴马：2015年100万辆电动车上路 • 2011研究生汽车技术教育计划(GATE) 助力电动车
电池模拟器
电池模拟器是开发电动汽车电机驱动系统的重要装 置，是电力电子技术的一种典型应用： 关键是实现功率的双向流动
电池模拟器的两大功能
电动车辆实验台用电池模拟电源的重要作用表现在如下两个方面： 1）能输出可调的直流电压，模拟电池输 出特性
2）电机制动的能量回馈
采用回馈并网，较能耗制动更节约能源，对节约能源有重要意义。
开关电源技术
开关电源技术
软开关基本技术 软开关包括零压开关（ZVS）和零流开关（ZCS）。 它们都是应用电路谐振原理实现开关动作时电压或 电流为零，实现开关损耗为零。
BUCK型ZCS-PWM 变换电路
软开关基本技术
BUCK型ZVS-PWM 变换电路
目前，已有数百种在上述基础上经过变形的 谐振型电路，目前有些车载DC/DC装置采用 了该技术
成果推广应用
截至2012年12月，项目累计生产相关类型电动车辆超过 2200辆。建立了国际上技术水平最高、运行规模最大的纯电 动专用车队，在北京和成都市城区得到批量应用，其中仅在 北京市已交付纯电动环卫车辆1103辆、物流车40辆。
1.纯电动专用车电动化底盘（北汽福田）
序号
1
2 3 4 5 合计
2010 2010 2010 2010
2011
2011
2011 2011 2011
数量 10 6 55
130
60 220 175 360 25
32
346 250 275 1944
3.纯电动环卫车整车
序号 1 2 3 4
合计
序号 1
合计
北京天路通科技有限公司
车辆型号 BTL5071TSLEV BTL5072TSLEV BTL5072TSLEV BTL5071TSLEV BTL5072TSLEV
技术领域及概念的划分
IGBT（绝缘栅极晶体管)： 是电动汽车电力电子技术的核心部件，其开关速度 高，开关损耗小。其开关频率比GTO要高的多，但 比MOSFET低，开关损耗与电力MOSFET相当。 通态压降比电力MOSFET低，特别是在电流较大的 区域 输入阻抗高，驱动电流小，驱动电路简单 电压、电流容量比电力MOSFET高的多 目前的发展已有取代GTO的趋势
车辆名称 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车
纯电动吸尘车
生产年份 2008 2010 2011
2012
一汽（四川）专用汽车公司
车辆型号
车辆名称
生产年份
SCZ5160GSSBEV 纯电动洒水车
2012
数量 1 2 40 37 80
数量 90 90
电动汽车应用到电力电子技术和电机驱动技术的部件
电动汽车专用： 主电机驱动系统 使用高压供电的辅助电机驱动系统，如：水泵、 气泵、转向油泵、操控电机、空调电机、上装电机 驱动 车载充电机、地面充电机 高压DC/DC 电池均衡器 汽车电子： 车载低压电池供电的各类功率变换装置
技术领域及概念的划分
MOSFET的实际使用特点： 以MOSFET为核心功率器件的电动汽车电力电子装 置，如果有故障和损毁，一般问题都出在MOSFET （俗称MOS管）。其中90%以上的原因是瞬间过流， 其次是吸收电路失效，瞬间过压损毁，再次触发信 号不到位，使其工作在线性区，最后可能就是散热 条件不足。 目前大部分的开关电源使用的是MOSFET，电动汽 车中许多控制装置的开关也在使用MOSFET
车辆类型 纯电动压缩式垃圾车 纯电动洒水车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动洒水车 纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
生产年份 2009 2009
2010
2010
车辆型号
HLT5074ZYSEV
HLT5162GSSEV HLT5074ZYSEV HLT5076ZYSEV HLT5071ZZZEV HLT5072ZZZEV HLT5165GSSEV HLT5022ZLJEV HLT5024CTYEV HLT5026CTYEV HLT5074ZYSEV HLT5076ZYSEV HLT5071ZZZEV HLT5072ZZZEV HLT5023ZLJEV HLT5031 CTYEV HLT5032 CTYEV