【电动汽车技术】第5章 电动汽车电气系统
新能源汽车电气系统的基本组成
新能源汽车电气系统的基本组成一、引言随着环保意识的不断提高，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而新能源汽车电气系统是新能源汽车中非常重要的组成部分。
本文将从以下几个方面详细介绍新能源汽车电气系统的基本组成。
二、电池管理系统电池管理系统是新能源汽车电气系统中最核心的部分之一。
它主要负责对电池进行管理和控制，确保电池的安全、稳定运行。
具体来说，电池管理系统包括以下几个方面：1. 电池状态估计：通过对电池内部参数进行监测和计算，估计出当前电池的状态，如剩余容量、SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）等。
2. 电池均衡：由于各个单体之间存在差异，容易导致某些单体充放电不均衡，从而影响整个电池组的性能。
因此，需要通过均衡措施来保证每个单体充放电平衡。
3. 温度控制：温度是影响锂离子电池寿命和安全性的重要因素之一。
因此，在使用过程中需要对温度进行控制，保持电池在适宜的温度范围内运行。
4. 充放电控制：充放电控制是电池管理系统最基本的功能之一。
通过对充放电过程进行控制，可以保证电池的安全、稳定运行。
三、电机驱动系统电机驱动系统是新能源汽车中另一个非常重要的组成部分。
它主要负责将电池提供的能量转换为机械能，驱动汽车行驶。
具体来说，电机驱动系统包括以下几个方面：1. 电机：电机是整个驱动系统中最核心的部分。
根据不同的需求和应用场景，可以选择不同类型、不同功率的电机。
2. 变速器：变速器主要负责将电机输出的转矩和转速转换为适合车辆行驶的转矩和转速。
同时，还可以根据不同道路条件和车速调整变速比例。
3. 控制器：控制器是整个驱动系统中最关键、最复杂的部分之一。
它主要负责对电机进行控制和调节，确保其输出符合预期，并且在各种工况下都能够稳定运行。
四、充电系统充电系统是新能源汽车电气系统中非常重要的组成部分。
它主要负责对电池进行充电，为车辆提供能量。
具体来说，充电系统包括以下几个方面：1. 充电桩：充电桩是新能源汽车充电的重要设备之一。
第5章 新能源汽车的能量管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 串联式混合动力汽车的发电机与汽车行驶工况没有直接关系，
系统从外界获取能量的途径主要有三条： ①由燃料化学能转换来的能量； ②由电网充入蓄电池的能量； ③回收的制动及减速能量。
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
第5章新能源汽车的能源管理系统52纯电动汽车能源管理系统523电池管理系统bms表51蓄电池管理系统的主要任务任务测试方式测试装置page11防止过充电电压电流温度测试仪充电器防止过放电电压电流温度测试仪电动机控制温度控制及平衡温度测试仪加热及制冷装置温度平衡单元能源系统信息提示电压电流及温度充电状态剩余容量测试仪显示器电池状态测试及显示电压电流温度测试仪显示器pc总线分析软件第5章新能源汽车的能源管理系统52纯电动汽车能源管理系统523电池管理系统bms1
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.1 能源管理系统的作用
4.混合动力燃料电池和混合动力电动汽车 （1）组成：发电装置（如发动机/发电机或燃料电池），能
量储存装置（蓄电池、超级电容等），功率变换模块，动 力传递装置，充放电装置等。 （2）能源传递路线：
电动汽车的电气系统
电池的充电与维护
1 2 3
充电方式
电动汽车充电方式包括快充和慢充，快充适用于 应急充电，慢充则适用于长时间停车或夜间充电。
充电设施
电动汽车充电设施包括充电桩、充电站等，随着 电动汽车普及，城市规划中应考虑充电设施的布 局和建设。
电池维护
定期对电池进行检查和维护，包括清洁、紧固、 检查电缆连接等，以确保电池安全可靠运行。
电动汽车电气系统的组成与功能
组成
电动汽车电气系统主要由电池组、电 动机、控制器、充电设备、电力电子 设备等组成。
功能
电气系统的主要功能是提供动力、控 制车辆运行、充电以及能量回收等。
电动汽车电气系统的发展趋势
高效能电池技术
随着电池技术的不断发展，电动 汽车的续航里程和充电速度将得 到显著提升。
集成化与智能化
运行的影响。
接地处理
03
正确接地可以降低电磁干扰的影响，提高电气系统的稳定性和
可靠性。
故障诊断与处理系统
故障检测
实时监测电气系统的各项参数，及时 发现潜在的故障隐患。
故障诊断
根据监测数据和故障现象，对故障进 行准确诊断，为后续处理提供依据。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的处理 措施，如切断故障部位电源、修复受 损元件等。
未来电动汽车电气系统将更加集 成化、智能化，实现更高效、更 安全、更便捷的驾驶体验。
充电设施建设
随着充电设施的不断完善，电动 汽车的使用将更加便利，推动电 动汽车的普及。
02
电池系统
电池的种类与特性
锂离子电池
具有高能量密度、长寿命和快速充电能力，是目前电 动汽车主流电池类型。
铅酸电池
成本低、可靠性高，但能量密度较低，充电速度较慢， 主要用于低端电动汽车。
新能源汽车技术概论课件第5章 混合动力电动汽车
混合动力电动汽车（HEV）
•5.1混合动力电动汽车概述
• 5.1.1 混合动力汽车的主要组成
• 混合动力汽车的主要由发动机、驱动电动机、辅助电源、联轴器、 耦合器等机械部分和整流器和功率转化器等控制部分等组成。 • 1．发动机 • 发动机是混合动力电动机的主要动力源，可以广泛地采用四冲 程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和 柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。
• 5.2.5 不同类型混合动力汽车比较与特点
• 不同类型的混合动力汽车在燃油经济性、尾气排放和控制难易程度 等方面比较
• 不同类型的混合动力汽车在驱动模式、传动效率、整车布置、适 用条件等方面比较
•5.3 混合动力电动汽车的电驱动系统
• 由于混合动力电动汽车的组成部件、布置方式以及控制策略不同 有多种分类，下面分别介绍串联、并联以及混联三种混合动力电动 汽车的电驱动系统。
• 5.2.2 按混合程度分类
• 按照电动机相对于燃油发动机的功率比大小可以将混合动力汽车分为以下4类。
• 1.微混合型混合动力电动汽车( MICRO HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 微混合，也称为“起-停混合”( Micro Hybrids)。。
• 2.轻度混合（弱混合）型混合动力电动汽车( MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 5.3.1串联式混合动力电驱动系统
• 串联式混合动力电驱动系统是一个由两个能源向单个动力机械 (电动机)供电，以推进车辆的驱动系。最一般的串联式混合动力电 驱动系统的组成如图所示。
• 1.串联式混合动力电驱动系统蕴含以下的运行模式 • （1）纯粹的电模式 • （2）纯粹的发动机模式 • （3）混合模式 • （4）发动机牵引和蓄电池组充电模式 • （5）再生制动模式 • （6）蓄电池组充电模式 • （7）混合式蓄电池充电模式
新能源汽车电气系统的组成
新能源汽车电气系统的组成随着现代汽车工业的发展，新能源汽车已经成为了一个趋势。
新能源汽车包括了电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。
其中，电动汽车是最主要的一类。
而这些车辆的核心是电气系统。
电气系统是新能源汽车动力系统的重要组成部分，它包括了电动机、电池、控制器、传感器、充电系统等。
1. 电动机汽车电气系统的核心是电动机。
电动机是将电能转换为机械能的装置。
电动汽车中的电动机通常采用交流异步电动机或直流电机，而燃料电池汽车中则采用氢气和氧气化合产生电能直接驱动电动机。
电动机的控制是电气系统的核心，电动汽车和混合动力汽车的电动机控制系统仿佛一个大脑，它根据车辆驾驶状态、能量需求和车速等信息，动态地控制电机的运转参数，提供电机的最佳工作点，以达到最佳的动力输出和能量消耗效率。
2. 电池电池是电动汽车的能量存储装置，它是电气系统的重要组成部分。
电池包括锂离子电池、钠离子电池、镍氢电池、铅酸电池等多种类型。
电池存储着汽车的能量，可以在需要时释放出来，供电动机驱动、车载系统等使用。
然而电池的能量密度有限，是电动汽车当前面临的技术难题之一，为了解决这个问题，现在许多电动汽车和混合动力汽车都采用了多电池组合的方式，以提高电池的能量密度和储能量。
3. 控制器电动汽车控制器是电气系统中重要的组成部分。
控制器是电动汽车电气系统的大脑，负责对电池储存的电能进行变换、控制和分配，在车辆加速、制动等操作中，调节驱动力和制动力的输出、实现能量回馈等功能，保证整个系统的高效运行和电能的最优利用。
目前市场上的电动汽车控制器主要采用电扇冷却，采用内部嵌入式系统，或运用模块化设计等，满足更高性能、更精密、更安全、更可靠的要求，这些技术的应用不仅可以提高电动汽车的驾驶体验，更方便车主对电动汽车进行管理和控制。
4. 传感器传感器是电动汽车电气系统的感知模块，位于汽车不同的位置。
传感器可以感知各种动态状态信息，包括速度、加速度、制动力、转向信号、电压等等。
【新能源汽车技术】第五章 电动汽车驱动电机及控制系统
4. 不同类型的电机
2.交流三相感应电动机
U1 V2
W2
W1
V1
U2
笼型三相异步电动机的结构 3. 永磁无刷直流电动机 永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。具有直流电动机特性的
无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又 称为矩形波同步电动机。 它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定 子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无 线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。 它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可 以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有 更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。
比拟的优良控制特性。
由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步 提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。
由于损耗存在于转子上，使得散热困难， 限制了电机转矩质量比的进一步提高。 鉴于直流电动机存在以上缺陷， 在新研制的电动汽车上已基本不采用 直流电动机。
4. 不同类型的电机
的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环 、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较 短，没有相间跨接线，维护修理容易。 开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复 杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理 的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好 的抑制。
8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。
9.电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温 和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。
电动汽车结构与原理电动汽车电气系统教学课件
车辆清洁
保持车辆外观整洁，定期清洗车身， 避免污垢和腐蚀。
检查轮胎
每日检查轮胎气压、磨损情况及是否 有裂纹等，确保行车安全。
检查电量
每日启动车辆后，检查电池电量，确 保正常行驶。
检查灯光
每日出车前检查灯光是否正常，包括 前大灯、转向灯、刹车灯等。
定期保养
更换滤清器
检查刹车系统
根据保养手册建议，定期更换空气滤清器 和空调滤清器，保证进气质量和车内空气 质量。
控制器具有过流、过压、欠压等保护 功能，确保电机和电池的安全运行。
算法
采用先进的控制算法，如PID控制和 模糊控制等，实现精确的电机控制。
充电系统工作原理
充电接口
符合国际标准的充电接口，支持 快速充电和慢速充电。
充电站
提供充电服务，包括快充站和换 电站等。
充电协议
充电系统与电池管理系统之间的 通信协议，实现电池的智能充电
故障排除流程
遵循故障排除流程，从易到难逐一排查故障 原因，修复故障。
常见故障处理
掌握常见故障的处理方法，如电池故障、电 机故障、电气线路故障等。
预防性维护
通过预防性维护，提前发现潜在问题，降低 故障发生概率。
感谢您的观看
THANKS
控制车辆的电气系统，实现车 辆的启动、停止、加速、减速
等操作。
03
电动汽车工作原理
电池工作原理
电池组
由多个单体电池串联而成 ，为电动汽车提供动力。
充电与放电
通过充电系统和放电系统 实现电池的充放电过程， 保证电动汽车的正常运行 。
能量回收
在刹车或减速时，电机转 化为发电机，将机械能转 化为电能并储存于电池中 。
电池管理系统
电动汽车的电气系统
（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。
（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。
•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。
•采用CAN总线的电气系统更加简洁，布置更加 简单。
电动汽车技术与原理 第 5 页
基于CAN总线的电气系统结构原理图
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。
单独控制系统 由一个电子控制单元控制一个工作装置或系统的电子控制系 统，如发动机控制系统、自动变速器等。
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。
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。
电动汽车技术与原理 第 38 页
CAN的发展背景及应用
现代汽车电子控制系统分类
电动汽车技术与原理 第 30 页
2. 2 能源管理系统
电动汽车电气系统简析
电动汽车电气系统简析01电动汽车电气系统架构电动汽车电气系统主要包括高压电气系统和低压电气系统两部分。
高压电气系统主要由动力电池系统（数百伏特）、驱动电机和电机控制系统、DC-DC 电压转换器、高功率变换器、车载充电机、电动压缩机和PTC 等高压电气设备组成。
其主要功用是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动机的能量变换与传输过程。
在传统的燃油汽车中，电动助力转向系统、制动系统等主要由低压电气系统供电，而在电动汽车中，为了节约能源，对于功率较大的子系统，如制动气泵电动机、电动助力转向系统和电动空调等一般也采用高压供电。
高压动力电池系统通过车载充电器进行充电,车载充电机由电网供电，将220 V 交流电经整流滤波变成300 多V直流电为动力电池补充电能。
低压电气系统采用12V 蓄电池直流电源，一方面为灯光、仪表和雨刷等常规低压电器供电，另一方面为整车控制器、电机控制系统IC、电池管理系统IC以及高压电气设备的控制器IC和冷却电动水泵等辅助部件供电。
12V低压电气系统由高压动力电池通过DC-DC变换器为其充电。
CAN 通讯网络系统为整车控制器与汽车其他控制单元进行信息通讯。
电动汽车电气系统简要架构框图如下所示:02电动汽车高低压电气系统的绝缘隔离值得注意的是，在电动汽车电气系统中，存在多处高压系统与低压系统有交集的模块或子系统。
例如：电池管理系统中，需要采集各节电池的电压电流温度等信息发送给监控芯片,然而监控芯片工作所需电源来源于12V直流蓄电池，且一般须经过降压，出于安全考虑，给监控芯片须采用隔离降压电路供电。
下图示出的即电池管理系统(BMS)最常用的动力电池监控芯片Linear LTC6804的隔离降压供电电路。
又例如，电机控制器部分，IGBT的驱动控制由12V直流蓄电池通过Flyback或推挽电路提供正负偏压，此驱动控制电路须与IGBT的主电路进行隔离。
此外，车载充电机ECU、制动气泵电动机ECU、助理转向电动机ECU和电动空调ECU等的供电和通讯电路也都须采用隔离方式，与车载充电机及各自对应的高功率变换器实现电气隔离。
电动汽车的电气驱动技术及其发展分析
电动汽车的电气驱动技术及其发展分析一、电动汽车的电气驱动技术电动汽车的电气驱动系统主要由电动机、电池组、控制器与能量管理系统等组成。
电动机是电动汽车的动力源，它将电能转换为机械能，驱使汽车行驶。
而电池组则是电动汽车的能源储存装置，提供电动机所需的电能。
控制器是电动汽车的大脑，负责控制电动机的工作状态和功率输出。
能量管理系统则是对电池组进行有效管理，延长电池寿命，提高电池能量利用率。
电动汽车的电动机种类繁多，根据不同的应用场景和需求，可以选择不同类型的电动机，如永磁同步电动机、感应电动机、直流电动机等。
现阶段，永磁同步电动机在电动汽车领域应用较为广泛，其具有高效率、高功率密度和轻量化等优点，能够满足电动汽车对动力输出的要求。
电动汽车的电池技术是电动汽车的关键技术之一。
随着充电技术、电池材料技术和电池管理系统技术等的不断进步，电池能量密度和循环寿命得到了显著提高，让电动汽车能够实现更长的续航里程和更短的充电时间，为电动汽车的发展提供了重要支撑。
1. 提高电动汽车的动力性能随着电动汽车市场的不断扩大，用户对电动汽车的动力性能要求也在不断提高。
未来，电动汽车的电动机将朝着高速、高效率、轻量化、小型化和智能化的方向发展，以满足用户对动力输出的需求。
2. 发展更先进的电池技术电池技术一直是制约电动汽车发展的重要瓶颈之一。
未来，随着能源化学、电池材料、充电技术的不断进步，电池能量密度将持续提高，电池的成本将继续下降，电池的充电速度和续航里程也会得到进一步提升。
3. 智能化电气驱动系统未来的电动汽车电气驱动系统将朝着智能化发展，包括智能电池管理系统、智能动力控制系统、智能充电系统等。
通过人工智能、大数据和云计算等技术的应用，使电动汽车的电气驱动系统能够实时监测车辆状态、智能调控电池能量的使用和充放电，提高电动汽车的能效和使用便利性。
4. 发展新型电气驱动技术随着科技的不断发展，还会有更多的新型电气驱动技术出现，比如无刷电机技术、超级电容技术、能量回收技术等，这些新技术将为电动汽车的电气驱动系统带来更多的可能性和发展空间。
纯电动汽车高压电气系统原理
纯电动汽车高压电气系统原理一、概述纯电动汽车（BEV）高压电气系统是现代电动汽车的核心部分。
它由电池组、电动机、电控系统和其他辅助设备组成，负责储存和输出电能，驱动电动汽车的运行。
本文将深入探讨纯电动汽车高压电气系统的原理。
二、电池组电池组是纯电动汽车高压电气系统的核心组件，负责储存电能。
通常采用锂离子电池作为电池组，因其高能量密度、长寿命和快速充电特性。
电池组由多个电池单体串联而成，以提供所需的高压输出。
2.1 电池单体电池单体是电池组的基本单元，通常由正极、负极、隔膜和电解液组成。
正极材料通常采用锂铁磷酸盐（LiFePO4）或锂镍锰钴氧化物（NMC），负极材料通常采用石墨。
隔膜用于阻止正负极直接接触，电解液则用于传递离子。
2.2 电池管理系统（BMS）电池管理系统（BMS）是电池组的大脑，负责监测和管理电池的状态。
BMS可以实时监测电池的电压、温度和电流等参数，并根据这些信息进行动态调整，以确保电池组的安全运行和最佳性能。
2.3 充电和放电电池组可以通过外部充电器进行充电，也可以通过电动机进行回馈充电。
在车辆行驶过程中，电池组会向电动机输出电能，驱动车辆运行。
充电和放电过程中，BMS 会根据电池的状态进行控制和保护，以确保电池的安全和寿命。
三、电动机电动机是纯电动汽车高压电气系统的动力来源，负责将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
电动机通常采用交流异步电机或永磁同步电机。
3.1 交流异步电机交流异步电机是最常用的电动机类型之一，具有结构简单、制造成本低和可靠性高的优点。
它通过电磁感应的原理将电能转化为机械能。
交流异步电机通常需要与变频器配合使用，以实现电机的调速和控制。
3.2 永磁同步电机永磁同步电机具有高效率、高功率密度和响应快的特点，是高性能电动汽车常用的电机类型。
它通过电磁场与永磁体之间的相互作用将电能转化为机械能。
永磁同步电机通常不需要变频器，可以直接由电池组提供电能。
3.3 电机控制系统电机控制系统负责控制电动机的启动、停止和调速等操作。
新能源汽车技术 课件 第5章_电动汽车驱动电机
a) 稳定运行 b) 不稳定运行 c) 上扬特性
5.3 电动机的结构和分类
1. 电动机的基本结构 电动机一般主要 由两部分组成: 固 定 部 分 称 为 定 子 , 旋 转 部 分 称 为 转 子 。另 外 , 还 有 端 盖、 风扇、 罩壳、 机座、 接线盒等, 如图 5-7 所示。
1) 高电压。 在允许的范围内, 尽可能采用高电压, 可以减小电动机的尺寸和导线等的尺 寸, 特别是 可以降低逆变器的成本 。 工作电压 由 THS 的 274V 提 高 到 THS B 的 500V 时, 在 尺 寸不 变 的 条 件 下, 最 高 功 率 可 由 33kW 提 高 到 50kW、 最 大 转 矩 可 由 350N · m 提 高 到 4 0 0 0 N ·m 。 可见, 应用高电压 系统对汽车动力性能的提高极为有利。 2 ) 转速高。 电动汽车所采 用 的 感 应 电 动 机 的 转 速 可 以 达 到 8000 ~12000r /min, 高 转 速 电 动机的体积较 小、质量较小, 有利于降低整车的装备质量。
图 5 -7 电 动 机 的 结 构
电动机的定子由定子铁心、 定子绕组和机座 3 部分组成。 定子绕组镶嵌在定子铁心中, 通 过电流 时产生感应电动势, 实现电能量转换。 电动机的转子由转子铁心、 转子绕组和转轴组 成。 转子铁心 也作为电动机磁路的一部分。 转子绕组的作用是感应电动势, 通过电流时产生电 磁转矩。 转轴是支撑 转子的重量、传递转矩、输出机械功率的 主 要 部 件 。
37
1. 质量小、 体积小。 可通过采用铝合金外壳等途径减小电动机的质量, 各种控制装置和 冷却系统的材料等 也尽可能选用轻质材料。 电动汽车驱动电机要求有高的比功率 ( 电动机单 位质量的输出功率) 和在较 宽 的 转 速 和 转 矩 范 围 内 都 有 较 高 的 效 率 , 以 实 现 减 轻 车 重 、延 长 续驶里程的目的 。
电动汽车的电气系统
CAN 总线
CAN（Controller Area Network）总线：最初出 现于20世纪80年代末，由德国Bosch公司最先提出。 采用双线串行通信方式，总线信号通过差分电压 进行传送，两条信号线分别为CANH和CANL。所 有节点通过CAN收发器连接CANH和CANL，总 线末端有抑制反射的负载电阻（120Ω),作用是避 免信号传输至终端反射回来产生反射波而使数据 遭到破坏。 当网络上的节点发送信息时，信息从发送节点向 传输线的两端发送，每个节点都会检查数据，各 节点根据网络协议可通过滤波仅接收需要的报文， 通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。
升压功率变换器
如果V1周期性地导通与截止，开关周期为T，其 中导通时间为ton，截止时间为T-ton 输出电压与输入电压的关系： Uo= Uin T/(T-ton) 当T不变，改变ton，即可改变输出电压（升压）。
升压功率变换器
2.全桥逆变式升压功率变换器
升压功率变换器
当V1和V4同时导通、V2和V3同时截止，输入电压 Uin通过V1和V4加到变压器Tr的一次绕组上，即一 次电压UTr=Uin； 当V1和V4同时截止、V2和V3同时导通，输入电压 Uin通过V2和V3反方向加到变压器Tr的一次绕组上， 一次电压UTr = -Uin； 当V1-V4同时截止：UTr = 0； 通过开关管V1-V4的交替导通与截止，将输入的直 流电压转换成交流电压加到变压器上，其二次电 压通过VD1和VD2整流，输出为直流电压。
电动汽车的电气系统
1.电气系统的组成
电气系统是电动汽车的神经，承担着能量与信息 传递的功能，对纯电动汽车的动力性、经济性、 安全性等有很大的影响，是电动汽车的重要组成 部分。 组成：低压电气系统、高压电气系统、整车网络 化控制系统
电动汽车高压电气系统介绍
电动汽车高压电气系统介绍纯电动汽车是以动力电池为能源，其电气系统包括高压电气系统、低压电气系统及 CAN 通讯信息网络系统。
本文粗浅的介绍高压电气系统的组成及其发展趋势。
一、高压电气系统的组成在纯电动汽车上，高压电气系统主要是负责启动、行驶、充放电、空调动力等。
主要包括电池系统、动力总成、高压电控系统、充电系统、高压设备，及其线束系统。
1、电池系统动力电池PACK总成：电动汽车的“心脏”，为整车所有系统提供能源。
当电量消耗后，也需要给他进行充电。
动力电池为高压直流电，其工作电压一般为100~400V，输出电流可达到300A。
三元锂电池是目前的主流。
一般来说，电动汽车动力电池PACK由以下几个部分构成：动力电池模组，结构系统，电气系统、热管理系统，电池管理系统（BMS）。
2、动力总成电动汽车的动力总成主要由驱动电机与电机控制器（MCU）共同组成。
电机控制器MCU：将高压直流电转为交流电，并与整车控制器及其他模块进行信号交互，实现对驱动电机的有效控制。
驱动电机：按照电机控制器的指令，将电能转化为机械能，输出给车辆的传动系统。
同时，也可以将行驶中产生的机械能（如制动效能），转化为电能，通过车载充电器输送给动力电池。
当前主流驱动电机是永磁同步电机和三相交流异步电机（特斯拉）。
3、高压电控系统高压配电盒（PDU）：整车高压电的一个电源分配的装置，类似于低压电路系统中的电器保险盒。
维修开关：介于动力电池和PDU之间，当维修动力电池时，使用它可以进行整车高压电的切断，确保维修安全。
通常也会集成在PDU 上。
电压转换器（DC/DC）：将动力电池的高压直流电转化为整车用电器需要的低压直流电，供给蓄电池，以能够保持整车用电平衡。
车载充电器（OBC）：将交流电转为直流电的装置。
受整车布置的影响，越来越多车型趋向于将DC/DC与OBC整合为控制器，甚至将PDU、DC/DC与OBC整合为三合一控制器。
4、充电系统快充口：输入高压直流电，可以直接通过PDU给动力电池充电。
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5.1 电气系统概述
图5-2所示，动力电池的高压能量从正极出发，首先通过位于驾驶员操控台的高压开 关DK1，该开关受低压控制，作为整车高压电源的总开关及充电开关。经线路2可以 进行充电操作，经线路3与主电机控制器（通过驱动电机驱动车辆）、直流电源变换 器（为低压电源充电）、转向系统控制器（控制转向助力机构）、制动控制系统控 制器（控制和驱动气泵提供制动能量）及冷暖一体化空调，最后经过分流器FL流回负 极，分流器的作用是检测高压线路中的电流值。
5.2.3 电动汽车空调的关键部件及控制技术
(1)全封闭柔性涡旋压缩机 (2)高效率的制冷剂 (3)高效传热和散热机构 (4)全焊接、高集成 (5)变频器技术 (6)智能化模糊控制 (7)独特的控制系统
(1)全封闭柔性涡旋压缩机
在空调系统中使用全封闭柔性涡旋压缩机。效率高、体积小、质 量轻、噪声低、结构简单、运行平稳是它的主要特点。另外它有 内置AC380V－3P、50Hz（60Hz）电机可以直接由电驱动，没有开 放式活塞压缩机的缺点。装车的安装方式，运行的可靠性和性能 是设计和测试的关键。
第5章 电动汽车电气系统
5.1 电气系统概述 5.2 电动汽车空调系统 5.3 功率变换器 5.4 电动汽车高压安全 5.5 电气系统的电磁兼容性
(1)低压电气系统 (2)高压电气系统
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5.1 电气系统概述
5.1 电气系统概述
电动汽车低压电气系统主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若干低压电器设备 组成。如图5-3所示，电动汽车的低压电器设备主要包括灯光系统、仪表系统和娱乐 系统等。燃油汽车的辅助蓄电池与发动机相连由发电机来充电，而电动汽车的辅助 蓄电池则由动力电池通过DC/DC变换器来充电。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
⑤ 可以在上车之前预先遥控起动电动空调，对车厢内的空气进 行预先调节，相比传统空调可增加乘客的舒适性。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
图5-6 电动空调的应用示例
5.2.2 电动汽车空调的技术特点
① 可在车用空调中，实现完全由空调自身独立实现制冷、制热 功能。 ② 可根据车厢内热负荷的变化自动调节制冷量输出，达到节能 降耗的要求。 ③ 压缩机直接由电驱动，这对于电动客车而言，动力机构不再 布置在发动机舱内，整个系统可集成设计全部放在车顶。 ④ 采用制冷能力更强的R407C制冷剂(传统燃油汽车普遍采用R 134a制冷剂)，减少产品尺寸，减少能源消耗。 ⑤ 电动空调系统采用变频调速的电动一体化压缩机取代了传统 的机械传动方式的压缩机；由于取消了冷却系统，将采用电加 热器进行冬天供暖。
(6)智能化模糊控制
随着人们对客车空调系统功能要求的提高，一种基于智能化、人 性化的控制器逐步运用于电车空调系统。他不仅能够完成传统空 调的功能，而且能够根据车内负荷大小自动调节压缩机的转速， 从而使空调达到最佳节能效果。
(7)独特的控制系统
① 电流保护设计。 ② 电压保护设计。 ③ 采用IGBT、IPM智能模块。 ④ 具备软起动特性，使机组可以正常起动。 ⑤ 防液激保护设计。 ⑥ 系统压力保护设计。 ⑦ 压缩机单机运行保护设计。
(5)变频器技术
随着电动压缩机技术的成熟，一种基于电动压缩机控制的变频器 孕育而生。此变频器专用于车载空调交流异步电机的启动和运行， 采用脉宽调制方式，变频变压，主电路专门针对电车电网设计， 能在频繁的浪涌电压、电流下可靠工作。主开关器件使用IGBT， 体积小，效率高，能实现交流电机的柔性快速启动和变速运行。
(1)制冷系统 (2)暖风系统
5.2.4 工作原理
(1)制冷系统
半导体制冷又称为热电制冷，是固态制冷技术，不用制冷剂，没 有运行件。其热电堆起着压缩式制冷压缩机的作用，冷端及其热 交换器则相当于压缩式制冷蒸发器，而热端及其热交换器相当于 冷凝器。通电时自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆 的冷端向热端移动，相当于制冷剂在压缩机中的压缩过程。在电 热堆的冷端，通过热交换器的吸热，同时产生电子-空穴对，相当 于制冷剂在蒸发器内的吸热和蒸发。在电热堆的热端，发生电子空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器 中的发热和凝结。
5.2.1 电动汽车空调的发展现状
① 电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的HFC134a(目前汽 车空调主要用制冷剂)系统及制冷剂回收技术，整体的高度密封 性可以减小正常运行以及修理维护时制冷剂的泄漏损失，从而 减少了对环境的污染。 ② 电动空调的压缩机靠电机驱动，因此可以通过精确的控制以 及在常见热负荷工况下的高效率运行来降低空调系统的能耗， 从而提高整车的经济性。 ③ 采用电驱动，噪声较低、可靠性高、使用寿命长、故障率低。 ④ 对于一体式电动压缩机，取消了发动机与压缩机之间的传动 带，没有了张紧件的质量，相对于传统结构减小了整车质量。
图5-2 典型的电动汽车高低压电路原理
(1)低压电气系统
图5-3 常见低压电气原理
(2)高压电气系统
图5-4 整车高压电气系统原理
(2)高压电气系统
图5-5 高压电器组成部件设计图与实物图
5.2 电动汽车空调系统
5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4
电动汽车空调的发展现状 电动汽车空调的技术特点 电动汽车空调的关键部件及控制技术 工作原理
(3)高效传热和散热机构
传统管片式两器传热管为9.52mm，为市场使用主流。相比之 下，7mm传热管有着重量轻、传热效率高、制冷剂使用少的优点。
管片式冷凝器一般采用铜管铝片式，但存在换热效率不足的 缺陷，全铜翅片的应用使得在有限的空间内将芯体的制冷能力发 挥到极致。
(4)全焊接、高集成
由于是电动压缩机，安装不再受发动机位置的限制，因此将两器、 压缩机、系统管路、电器控制单元集成为一体。这种结构使得安 装与维修变得非常的简单。整个系统采用全焊接形式，实现制冷 剂的零泄漏。技术难点在于：压缩机、冷凝风扇体积较大，壳体 内有两套单独系统，因此零部件较多，所以整个零部件的布置和 产品造型是很大的难点。
(2)高效率的制冷剂
采用制冷能力更强的R407C制冷剂。R407C的导热系数高，粘度系 数小，在同等条件下，其换热系数高。管道的阻力损失也小，这 对提高系统能效比、减小系统，减少车辆自重，节约成本有着不 可低估的作用。相比于传统的R134a制冷剂，其破坏臭氧层潜能 (ODP)、全球温室效应潜能(GWP)较小。