新能源汽车电工电子与电力电子基础课件第章4-2024鲜版

设计原则 BMS系统的设计应遵循安全性、可靠性、实时性、可扩展 性等原则，同时还需要考虑成本、易用性等因素。
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数据采集、状态估计和均衡管理算法实现
01
数据采集
通过传感器采集电池的电压、电流、温度等数据，并对数据进行预处理
和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
02
状态估计
基于采集的数据和电池模型，对电池的荷电状态（SOC）、健康状态
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运营模式创新及政策支持力度
运营模式创新
鼓励企业开展多元化合作模式，如公私合营、 特许经营等，激发市场活力；推动充电设施 与互联网、物联网等技术的融合，实现智能 化、便捷化的运营管理。
政策支持力度
加大对充电设施建设和运营的政策扶持力度， 如给予财政补贴、税收优惠、土地政策等支 持；加强行业监管和标准制定，保障充电设 施建设和运营的规范有序进行。
电阻
电容
电感
二极管与三极管
限制电流的元件，用于 分压、分流或负载等。
Байду номын сангаас2024/3/28
储存电荷的元件，用于 滤波、耦合或旁路等。
储存磁能的元件，用于 扼流、滤波或振荡等。
半导体器件，用于整流、 放大或开关等电路。
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03
电力电子器件与变换技术
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电力二极管、晶闸管等器件特性分析
（SOH）等进行估计，以便对电池进行更精确的管理和控制。
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均衡管理算法实现
针对电池组中各单体电池之间的不一致性问题，设计均衡管理算法，通
过控制各单体电池的充放电过程，实现电池组的均衡运行，提高电池组
的整体性能和使用寿命。
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充电设施建设与运营模式探讨
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充电设施类型、特点及适用场景分析
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整流、逆变、斩波等变换技术原理及应用
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整流技术 将交流电转换为直流电的过程，包括单相和三相 整流电路。应用于直流电机驱动、电镀、电解等 领域。
逆变技术 将直流电转换为交流电的过程，包括电压型和电 流型逆变电路。应用于变频调速、不间断电源、 感应加热等领域。
斩波技术
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通过控制开关器件的通断，将直流电压或电流斩 成一系列脉冲的过程。应用于直流电机调速、开 关电源等领域。
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电机驱动系统组成及工作原理
控制器根据传感器反馈的信息和驾驶员的指令， 对电源输出的电能进行调节和控制。
同时，控制器还根据车辆行驶状态和电池状态等信息， 对电源进行管理和优化，以延长电池使用寿命和提高
能量利用效率。
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工作原理
调节后的电能通过电机转换为机械能，驱动车辆 行驶。
新能源汽车电工电子与电力电子基础 课件第章4
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contents
目录
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• 新能源汽车概述 • 电工电子基础知识 • 电力电子器件与变换技术 • 电机驱动系统与控制策略 • 锂离子电池管理系统设计 • 充电设施建设与运营模式探讨
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01
新能源汽车概述
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通过对控制策略中的参数进行调整和优化，提高控制精度和响应速 度。
算法优化
针对特定的应用场景和需求，设计更加高效和稳定的控制算法，提 高系统的整体性能。
硬件优化
通过对电机驱动系统的硬件进行改进和优化，如提高电源效率、减小 控制器体积等，提高系统的可靠性和经济性。
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05
锂离子电池管理系统设计
电力二极管特性
具有单向导电性，正向导通时压 降小，反向截止时承受高电压，
具有较高的耐压和耐流能力。
晶闸管特性
具有三个电极，可在高电压、大 电流条件下工作，具有可控的单 向导电性，触发角可调，可实现
整流、逆变等多种功能。
其他电力电子器件
如GTO、IGCT等，具有高耐压、 大电流、快速开关等特性，适用
于高压、大功率变换场合。
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电机驱动系统组成及工作原理
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电源
提供电能，可以是直流电源或交流电 源。
控制器
对电源输出的电能进行调节和控制， 以满足电机的驱动需求。
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电机驱动系统组成及工作原理
电机
将电能转换为机械能，驱动车辆行驶。
传感器
检测电机的运行状态和车辆行驶状态，为控制器提供反馈信息。
发展现状
新能源汽车产业在全球范围内快速发展，各国政府纷纷出台政 策扶持新能源汽车产业，同时，技术进步和消费者接受度的提 高也推动了新能源汽车的发展。
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发展趋势
未来，新能源汽车将朝着电动化、智能化、网联化、共享化的 方向发展。同时，随着电池技术的突破和充电设施的完善，新 能源汽车的续航里程和充电便利性将得到显著提升。
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电磁感应原理及应用
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电磁感应原理
01
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生感应电动势，从而产
生感应电流。
电磁感应的应用
02
发电机、电动机、变压器等电气设备都是利用电磁感应原理工
作的。
电磁感应与能源转换
03
电磁感应实现了机械能与电能之间的转换，是新能源汽车中的
关键技术之一。
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常用电子元器件介绍
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充电设施建设规划布局和选址原则
规划布局
根据城市发展规划、交通状况、电力基础设 施等因素，制定科学合理的充电设施建设规 划，形成覆盖广泛、布局合理的充电网络。
选址原则
优先选择交通便利、电力供应充足、停车方 便的区域进行充电设施建设，同时考虑与现 有公共设施、商业设施的整合，提高设施利 用率。
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新能源汽车产业链结构
上游产业
包括原材料供应、零部件制造等。如 电池原材料（锂、钴、镍等）的开采 和加工，以及电机、电控等核心零部 件的制造。
中游产业
下游产业
包括新能源汽车的销售、售后服务以 及充电设施建设等。此外，还包括新 能源汽车的回收利用和梯次利用等环 节。
包括新能源汽车整车制造。涉及车身 设计、生产工艺、质量检测等环节。
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02
电工电子基础知识
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直流电路与交流电路
直流电路
直流电源、电阻、电容、电感等 元件组成的电路，电流方向保持
不变。
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交流电路
交流电源、电阻、电容、电感等元 件组成的电路，电流方向随时间周 期性变化。
直流与交流的比较
直流电路稳定，适用于需要稳定电 源的场合；交流电路灵活，适用于 需要变换电源或传输能量的场合。
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PWM控制技术及其在新能源汽车中应用
PWM控制技术
通过改变脉冲宽度或频率来控制输出电压或电流的一种技术。具有控制精度高、响应速度快、效率高等优点。
在新能源汽车中应用
PWM控制技术广泛应用于新能源汽车的电机驱动、电池管理、充电控制等方面。如通过PWM控制电机驱动器的 输出电压和频率，实现电机的无级调速和高效运行；通过PWM控制电池管理系统的充电电流和电压，实现电池 的快速、安全充电。
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锂离子电池结构、性能参数及充放电特性
锂离子电池基本结构
包括正极、负极、电解液和隔膜等组成部分，以及电池的形状、 尺寸等物理特性。
性能参数
包括电池的电压、容量、内阻、自放电率等关键参数，以及这些 参数对电池性能的影响。
充放电特性
锂离子电池的充电和放电过程中的电压、电流和温度等特性，以 及过充、过放、短路等异常情况下的表现。
3
新能源汽车定义与分类
定义
采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车 载动力装置），根据车辆的动力控制和先进的驱动方式，生产出的有新技术、 新结构的汽车。
分类
包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发 动机汽车等。
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新能源汽车发展现状及趋势
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电机驱动系统与控制策略
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直流电机、交流异步电机和永磁同步电机原理及特点
原理
通过直流电源供电，利用电枢电流 和磁场的相互作用产生转矩。
特点
结构简单、调速性能好，但维护较 麻烦、效率相对较低。
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直流电机、交流异步电机和永磁同步电机原理及特点
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控制策略设计及优化方法
基于模型的控制策略
通过建立电机的数学模型，设计相应的控 制器和控制算法，实现对电机的精确控制。
VS
基于数据的控制策略
通过采集大量电机的运行数据，利用机器 学习等数据分析方法，挖掘数据中的潜在 规律，设计相应的控制策略。
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控制策略设计及优化方法
参数优化
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BMS系统架构、功能需求及设计原则
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BMS系统架构 包括硬件和软件两个方面，硬件包括传感器、执行器、控 制器等，软件则负责数据处理和控制逻辑的实现。
功能需求 BMS系统需要实现电池状态监测、电池状态估计、电池均 衡管理、热管理、安全管理等功能，以确保电池的安全、 可靠和高效运行。
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THANKS
感谢观看
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充电设施类型
主要包括交流充电桩、直流充电桩、无线充电等。
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各类充电设施特点
交流充电桩充电速度较慢，但成本低、适用于家庭及办公场所；直流充电桩充电速度快，但 成本高、适用于公共充电站；无线充电便捷度高，但效率相对较低，适用于特定场景如电动 公交、出租车等。
适用场景分析
根据不同类型的充电设施特点，结合实际需求，选择合适的充电设施类型进行布局建设。
原理
通过交流电源供电，利用定子电流产 生的旋转磁场与转子电流的相互作用 产生转矩。
特点
结构简单、维护方便、成本较低，但调 速性能相对较差。
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直流电机、交流异步电机和永磁同步电机原理及特点
原理
通过永磁体产生恒定磁场，与交流电源产生的旋转磁场相互作用产生转矩。
特点
高效率、高功率密度、良好的调速性能，但成本相对较高。