新能源汽車技術(shù)C2e20140917課件

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新能源汽車結(jié)構(gòu)組成電動(dòng)車工作原理

駕駛員上車啟動(dòng)后，整車自檢，電池管理系統(tǒng)檢測(cè)動(dòng)力電池狀態(tài)，無誤后向電機(jī)控制器發(fā)信號(hào)，控制器接受報(bào)文，判斷檔位，如在D檔位置，則向電機(jī)輸出電流，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)。車停后，當(dāng)充電器（車載）檢測(cè)到有充電口插入的信號(hào)，向電池管理系統(tǒng)發(fā)報(bào)文，若管理系統(tǒng)反饋動(dòng)力電池正常，車載充電器將為動(dòng)力電池充電?；旌蟿?dòng)力車基本組成1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成混合動(dòng)力車動(dòng)力輸出模式一串聯(lián)1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成混合動(dòng)力車動(dòng)力輸出模式三混聯(lián)1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成

電池管理器主要功用：（1）電池包電量預(yù)測(cè)計(jì)算；（2）溫度、電壓、濕度檢測(cè)；（3）漏電、異常情況報(bào)警；（4）充放電控制、預(yù)充控制；（5）電池一致性檢測(cè)；（6）系統(tǒng)自檢等。動(dòng)力電池及電池管理器

內(nèi)部設(shè)置動(dòng)力電池及其管理器和溫度、電壓傳感器。

因電池有溫度和電壓的限制要求，需溫度和電壓傳感器對(duì)其進(jìn)行采集，將數(shù)據(jù)傳給動(dòng)力電池管理器進(jìn)行判斷。1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成電機(jī)+變速箱通過控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使整車行駛。

動(dòng)力總成包括電機(jī)、變速箱、旋變傳感器。

旋變傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)等傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器進(jìn)行判斷。動(dòng)力總成1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成（1）為動(dòng)力電池進(jìn)行充電；（2）具有通訊功能，收到允許充電信號(hào)后，再將輸入220V交流電，經(jīng)過濾波整流后，通過升壓電路和降壓電路，為動(dòng)力電池充電。車載充電器1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成車載充電器（一）1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成(1)將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電；(2)整車所用電是蓄電池提供的12V低壓電，整車啟動(dòng)以后動(dòng)力電池代替蓄電池，通過DCDC為整車提供低壓電。直流變換器DC/DC1

新能源汽車結(jié)構(gòu)組成電力電子技術(shù)概念

電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。

電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同,電力電子技術(shù)主要用于電力變換。2

新能源汽車中電力電子技術(shù)2

新能源汽車中電力電子技術(shù)電力電子及其特性電力電子器件被廣泛用于處理電能的主電路中，是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、變換或控制的電子器件。電力電子器件所具有的主要特征為：①電力電子器件處理的電功率的大小是其主要的特征參數(shù)。②電力電子器件往往工作在開關(guān)狀態(tài)；③在實(shí)際應(yīng)用中因此需要驅(qū)動(dòng)電路對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行放大。

（2）半控型器件：可通過控制極控制器件導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷的器件。晶閘管及其大部分派生器件，器件的關(guān)斷一般依靠其在電路中承受反向電壓或減小通態(tài)電流使其恢復(fù)阻斷。電力電子器件的分類

按可控性分類2

新能源汽車中電力電子技術(shù)（3）全控型器件：既可控制其導(dǎo)通，又可控制其關(guān)斷的器件。功率晶體管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-MOS)等。電力電子器件的分類

按可控性分類2

新能源汽車中電力電子技術(shù)幾種典型的電力電子器件不可控器件――電力二極管半控型器件――晶閘管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管――電力MOSFET絕緣柵雙極型晶體管――IGBT2

新能源汽車中電力電子技術(shù)1、AC—DC變換電路

交流——直流變換器

（AC―DCConverter）

功能：

將交流電變換成直流電，又稱為整流器。2

新能源汽車中電力電子技術(shù)單相橋式單相半波二極管整流整流器2

新能源汽車中電力電子技術(shù)單相半橋整流器單相全橋整流器PWM整流整流器2

新能源汽車中電力電子技術(shù)Buck變換器是一種降壓型DC－DC變換電路，輸出電壓小于或等于輸入電壓，輸入電流斷續(xù)。輸出電壓Uo=DyUin，占空比Dy=ton/Ts＝0～1(下同)。

Boost變換器是一種升壓型DC－DC變換電路，輸出電壓大于輸入電壓，VT的占空比Dy必須小于1，輸入電流連續(xù)。輸出電壓Uo=Uin/(1－Dy)。

直流變換器2

新能源汽車中電力電子技術(shù)3、DC－AC變換電路

將直流電變換為交流電的過程稱為逆變換或DC－AC變換，實(shí)現(xiàn)逆變的主電路稱為DC－AC變換電路。通常將DC－AC變換電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路組成的DC－AC逆變電源稱為逆變器（Inverter）。2

新能源汽車中電力電子技術(shù)單相全控AC-AC變換電路電路特點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗳匦碗妷嚎刂破?，是最基本的交流調(diào)壓電路。圖中2只普通晶閘管（T1、T2）可由一只雙向晶閘管取代，但有效電流定額需擴(kuò)大約70%。2

新能源汽車中電力電子技術(shù)5、多極復(fù)合形式的變換電路

以上四種最基本變換電路的復(fù)合運(yùn)用。

在新能源發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，常將兩個(gè)以上的基本變換電路組合在一起，構(gòu)成多級(jí)復(fù)合形式的變換電路。2

新能源汽車中電力電子技術(shù)

AC－DC－DC－AC變換電路

降壓型電路2

新能源汽車中電力電子技術(shù)

電力電子功率器件的驅(qū)動(dòng)電路

實(shí)際變換器由主電路、驅(qū)動(dòng)器及保護(hù)電路、控制電路、檢測(cè)與顯示電路等多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。

驅(qū)動(dòng)電路接受控制器輸出的控制信號(hào)（弱電），經(jīng)功率放大和隔離后，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷，是連接功率器件與控制器的橋梁。

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新能源汽車中電力電子技術(shù)

晶閘管SCR觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器

采用變壓器隔離的SCR驅(qū)動(dòng)器

采用光耦隔離的SCR驅(qū)動(dòng)器2

新能源汽車中電力電子技術(shù)功率MOSFET和IGBT器件驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用實(shí)例

1．TLP250功率驅(qū)動(dòng)電路及應(yīng)用

TLP250組成的驅(qū)動(dòng)電路2

新能源汽車中電力電子技術(shù)2．IR2110驅(qū)動(dòng)電路IR2110驅(qū)動(dòng)電路2

新能源汽車中電力電子技術(shù)

電力電子功率器件的保護(hù)電路1．過電流保護(hù)電路過電流保護(hù)直接影響到裝置的可靠性。過流允許值一般為2倍的電流額定值，允許過流時(shí)間一般≤20μs?？紤]到過電流發(fā)生和硬件保護(hù)電路需要一定的時(shí)間，因此要求過電流檢測(cè)的電流傳感器（一般用霍爾傳感器）響應(yīng)速度要快。除在驅(qū)動(dòng)電路中加過流保護(hù)功能外，還在整流電路輸出、逆變電路輸入、負(fù)載回路加過流檢測(cè)進(jìn)行過流保護(hù)。

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新能源汽車中電力電子技術(shù)電流傳感器安裝位置：①與直流母線串聯(lián)，可檢測(cè)母線后的逆變電路或負(fù)載回路的過流。②與負(fù)載串聯(lián)，可檢測(cè)負(fù)載回路過流。③與每個(gè)IGBT串聯(lián)，可檢測(cè)IGBT的過流，但使用電流傳感器多，成本高。

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新能源汽車中電力電子技術(shù)過流保護(hù)電路實(shí)例及電流傳感器安裝位置

2．過電壓保護(hù)電路

過壓抑制方法常用電容對(duì)電壓沖擊的緩沖作用，設(shè)計(jì)合適的緩沖電路吸收du/dt或采用軟開關(guān)技術(shù)。

采用性能良好的緩沖電路，可使功率MOSFET或IGBT工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性、安