15
丰田公司整车控制器原理图
16
天津大学设计的整车控制器原理图
17
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。
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97年,大众公司PASSAT舒适系统采 2001年，大众舒适系统 CAN bus提高到
用CAN bus，62.5Kbit/s
100Kbit/s，驱动系统 500Kbit/s
98年 PASSAT和GOLF驱动系统增 加CAN bus，500Kbit/s
（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。
14
2. 1整车控制器
➢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。
38
CAN的发展背景及应用
•现代汽车电子控制技术发展趋势
UAB B
单号开关的一端依次接奇数号电池的负极 另一端接检测总线A点； 双号开关的一端依次接偶数电池的负极， 另一端接检测总线B点
En
Kn+1 R3 R1
R2
R4
绝 对 值 电 路
23
继电器切换提取电压
开关阵每次导通两个，次序为： K1K2、K2K3、…KiKi+1、…Kn-1Kn、KnKn+1
当第i和i+1开关导通时，A、B上的电压分别为：
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
13
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。
于是，电机再生制动过程的电能便充入蓄电池储存起来2。8
制动能量回馈的具体过程可分为三个阶段
29
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
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
集中控制系统 由一个电子控制单元同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统， 如汽车底盘控制系统。
控制器局域网络系统 由多个电子控制单元同时控制多个工作装置或系统，各控制单元的 共用信息通过总线互相传递。
40
从中央控制单元到网络系统
41
从中央控制单元到网络系统
42
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；
实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等
• 一条用于车身系统低速CAN，速率100KB/S。
针对车身控制，如车灯、车门、车窗等信号采集及反馈。 特征是信号多但实时性要求低，实现成本要求低。
45
基于CAN总线的汽车电器网络结构
发动机 自动变 ABS/TCS 安全气 电控悬 巡航控 动力转 电机控 电池管
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。
ECU 速器ECU ECU
囊ECU 架ECU 制ECU 向ECU 制ECU 理ECU
高速总线
E整EC整CU车U（车（控网控网制关制关器）器）
低速总线
故障诊断 ECU
灯光控 制ECU
刮雨洗涤 控制ECU
电动座 椅ECU
门锁防 盗ECU
电动车 后视镜 气候控 窗ECU 喇叭ECU 制ECU
警告信 号ECU
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。
4
一般电动汽车电气系统结构原理图
5
1. 2 基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 •如果电动汽车采用CAN总线控制技术，则可 以 将各个分 系统（模块）通过通信方式连接， 从而实现整车控制。
20
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。
21
一种标准的电池管理系统
22
单体电池电压测量
E1 E2 E3
Ei
K1 K2 K3 A
Ki Ki+1
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。
18
2. 2 能源管理系统 • 纯电动汽车的能源管理系统
•组成
19
2. 2 能源管理系统
• 纯电动汽车的能源管理系统
•电池荷（充）电状态指示器
R
R
（3）回馈能阶段
i
UL R
E
(Ion
UL R
E )e(R/L)t
0
充电电能
E i dt Toff
30
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。
新能源电动汽车
—电气系统培训课件
1
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
2
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
当钥匙打到“ST”挡时，车辆高压启动系统开始工作，进行一系列预充 电和自检后将主接触器接通，启动高压系统。
为了保证车辆安全，还要进行一系列绝缘监测、电池系统检测以及主 电机控制器等检测，这些检测通过之后，车辆方能进入可行驶状态。
8
1. 3 电动汽车控制系统工作流程
• 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。
3
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、刮水器等车辆的常规低压电器供 电；
•采用CAN总线的电气系统更加简洁，布置更 加 简单。
6
基于CAN总线的电气系统结构原理图
7
1. 3 电动汽车控制系统工作流程
• 启动过程
当钥匙打到“ACC”挡位时，车辆部分电器如音响系统，视频系统等娱 乐系统启动。
当钥匙达到“ON”挡位时，此时需要对车辆的部分系统进行供电，此时 多数车辆低压辅助系统全部工作，为高压启动进行准备工作。
31
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。
32
制动能量回收-液压制动系统组成
单轴驱动
33
制动能量回收-液压制动系统组成
双轴驱动
34
电动汽车制动力矩的分配比例
35
制动能量回收时所损失的能量
36
制动能量回收制动系统的协调系统
37
2. 3 通信系统
26
再生制动、 能量回馈系统原理图
再生制动
能量回馈
27
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