电动汽车的电气系统
电动汽车技术与原理 第 8 页
1. 3 电动汽车控制系统工作流程
充电过程 在充电时需要对电量参数、温度参数、电压参数及绝缘性能进行检测。 一旦有部分系统参数出现故障,就会提示断开充电系统,停止充电,
避免出现安全隐患。
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电动汽车控制系统工作流程图
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2 电动汽车整车网络化控制系统
纯电动汽车的能源管理系统
•电池荷(充)电状态指示器
电动汽车蓄电池中储存多少电能,是电动汽车行驶中必 须知道的重要参数,满足这一需要的仪表即电池荷(充) 电状态指示器。 电池充、放电时呈现明显的非线性和非常小的动态内阻, 并且随着充电次数的增加,各特性参数均有变化。电池能 够放出电量的多少与充电状态、放电方式等有关。 计算静态剩余电量时,应考虑电池放电电流、温度、电 池老化和自放电等对容量的影响。剩余电量的预测可采用 检测电压和内阻,进一步计算电量的方法。
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2. 2 能源管理系统
制动能量回馈系统
•3.电动汽车制动能量回(收)馈系统
制动能量回收液压制动系统一般应满足四方面的要求 (1)液压制动力矩应该可以根据制动能量回收力矩的变 化进行控制,最终使驾驶员获得所希望的总力矩。 (2)为了使车辆能够稳定的制动,前后轮上的制动力必 须很好的平衡分配。 (3)由于在电动汽车上没有发动机驱动的液压泵,所以 需要有个电动泵来提高液压。 (4)为了防止汽车发生滑移,加在前后轮上的最大制动 力应低于允许的最大值。
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从中央控制单元到网络系统
电动汽车技术与原理 第 40 页
从中央控制单元到网络系统
电动汽车技术与原理 第 41 页
车用网络
通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络,实 现相互之间的信息共享;
减少了线束,可更好地控制和协调汽车的各个系统,使汽车 性能达到最佳。
(3)接收并处理各个零部件信息,结合能源管理单元提供当 前的能源状况信息。
(4)系统故障的判断和存储,动态检查系统信息,记录出现 的故障。
(5)对整车具有保护功能,视故障的类别对整车进行分级保 护,紧急情况下可以关掉发电机及切断母线高压系统。
(6)协调管理车上其它电器设备。
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电动汽车技术与原理 第 19 页
2. 2 能源管理系统
纯电动汽车的能源管理系统
•电池管理系统
(1)防止蓄电池过充电。 (2)防止蓄电池过放电。 (3)温度控制及平衡。 (4)能源系统信息显示。 (5)电池状态测试及显示。
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一种标准的电池管理系统
单体电池电压测量
三个阶段
(1)续流阶段
i E / R (I0 E / R)e(R/L)t
(2)电流反向阶段
i E (I1+ E )e(- R/ L)t
R
R
(3)回馈能阶段 充电电能
i
UL R
E
(Ion
UL R
E )e(R/L)t
0
E i dt Toff
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电动汽车电气系统
1电动汽车电气系统的组成 2电动汽车整车网络化控制系统 3整车网络化控制系统设计实例 4车辆高低压电气系统
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1 电动汽车电气系统的组成
1. 1一般电动汽车电气系统的组成 1. 2基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 1. 3电动汽车控制系统工作流程
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1. 1 一般电动汽车电气系统的组成
包括低压电气系统、高压电气系统和整车网络化控制系统。 高压电气系统 由动力电池/燃料电池、驱动电机和功率转换器等大功率、高
电压电气设备组成; 根据车辆行驶的功率需求完成从动力电池或燃料电池到驱动
电机的能量变换与传输过程。 低压电气系统 采用直流12V或24V电源,一方面为灯光、刮水器等车辆的常
在满足汽车基本技术性能和成本等要求的前提下,根据 各部件的特性及汽车的运行工况,实现能量在能源转换 装置之间按最佳路线流动,使整车的能源利用效率达到 最高。
电动汽车技术与原理 第 17 页
2. 2 能源管理系统
纯电动汽车的能源管理系统
•组成
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2. 2 能源管理系统
电动汽车技术与原理 第 37 页
CAN的发展背景及应用 现代汽车电子控制技术发展趋势
汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来越多汽车的整 体布置空间缩小;
传统电器设备多为点到点通信导致了庞大的线束; 大量的连接器导致可靠性降低; 存在冗余的传感器。
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2002年,PQ24平台使用带有车载网络 控制单元的第三代CAN bus
2000年,PASSAT和GOLF采用了 带有网关的第二代CAN bus
电动汽车技术与原理 第 36 页
2. 3 通信系统
1.CAN总线 CAN ( Controller Area Network ) 控制器局域网络。 CAN最初由德国BOSCH公司为汽车监测、控制系
统而设计。 现代汽车越来越多采用电子控制装置,需检测及交
换大量数据,采用总线技术是必然途径。
制节点进行信息交换和协调控制。 控制器硬件
微处理器、CAN通信模块、BOM调试模块、 串口通信模块、电源及保护电路模块等
电动汽车技术与原理 第 12 页
2. 1整车控制器
功能
(1)接受、处理驾驶员的驾驶操作指令,并向各个部件控制 器发送控制指令,使车辆按驾驶期望状态行驶。
(2)与电机、DC/DC、蓄电池组等进行可靠通信,通过CAN总 线进行状态的采集输入及控制指令的输出。
行驶过程
为了保障安全,车辆在行驶中需要随时监测各种参数,如电 量参数、温度参数、电压参数、绝缘性能、车辆其它关键辅 助系统的参数等,这些参数将影响车辆的行驶功能、行驶距 离和行驶安全。
电动汽车尤其注重安全性能。为了安全行驶,电量参数、温 度参数、电压参数及绝缘性能均设有两级报警。
电量参数控制 温度参数控制 绝缘性能控制
当开关K断开时,则回馈电流为制动电流
i2 E U / Rc Rd
于是,电机再生制动过程的电能便充入蓄电池储存起来。
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制动能量回馈的具体过程可分为三个阶段
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2. 2 能源管理系统
制动能量回馈系统
•制动能量回馈发电系统的基本原理
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制动能量回收-液压制动系统组成
单轴驱动
电动汽车技术与原理 第 32 页
制动能量回收-液压制动系统组成
双轴驱动
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电动汽车制动力矩的分配比例
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制动能量回收时所损失的能量
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制动能量回收制动系统的协调系统
2. 1整车控制器 2. 2能源管理系统 2. 3通信系统
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2. 1整车控制器
组成
控制器主芯片,Flash存储器和RAM储存器及相关电路 控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入
相连。 通过CAN总线接口连接到整车的CAN网络上与整车其余控
2. 1整车控制器
原理
整车控制器是一个多输入、多输出、模数电路共存的复 杂系统,其各个功能电路相对独立。
按照模块化思想设计硬件系统的各个模块 最小应用系统模块、电源模块
CAN通信模块、串口通信模块、数/模输入输出模块 MCU是整车控制器的核心,它负责数据采集和处理、逻
辑运算以及控制的实现等,MCU的选取是整个硬件设计 过程中最重要的任务。
当第i和i+1开关导通时,A、B上的电压分别为:
U AB (1)i Ei
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2. 2 能源管理系统
制动能量回馈系统
•1.制动能量回馈系统组成
电动汽车技术与原理 第 24 页
2. 2 能源管理系统
制动能量回馈系统
•2.制动能量回馈发电系统的基本原理
一般而言,制动能量回馈发电系统发电电压总是低于蓄电 池电压。 因此为了使制动能量回馈发电系统发出的电能充入蓄电池, 必须采用专门的控制系统,使电动机工作于再生制动模式。 工作时,将电动机电枢驱动电流断开,电枢两端接入一个 开关电路。
2. 2 能源管理系统
制动能量回馈系统
•3.电动汽车制动能量回(收)馈系统
由于制动能量回收系统是和液压制动系统一起工作的,因 此经常把此二者合称为制动能量回收液压制动系统。 当储能器被完全充满时,制动能量回收则不能起到制动作 用,制动力就只能由常规的液压制动系统来提供。 制动能量回收液压制动系统的功用是节约制动能源、回收 部分制动动能。
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丰田公司整车控制器原理图
天津大学设计的整车控制器原理图
2. 2 能源管理系统
能源管理系统的功用
对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、 分配和控制的软、硬件系统统称为能源管理系统。
能源管理系统的硬件由一系列传感器、控制单元ECU和执 行元件等组成,软件系统的功能主要是对传感器的信号 进行分析处理,对能源转换装置的工作能量进行优化分 析,并向执行元件发出指令。
规低压电器供电; 另一方面为整车控制器、高压电气设备的控制电路和辅助部件
供电。 各种电气设备的工作统一由整车控制系统协调控制。