2010秋电动汽车讲稿

电动汽车技术
2010-10-24
第一章电动汽车概述
分类与结构
第二章整车行驶工况与性能匹配
第三章驱动电机及其控制系统
第四章动力电池系统
第五章电动汽车电气系统
第六章纯电动车辆
第七章混合动力电动汽车
第八章整车控制与系统仿真
第九章充电装置与基础设施
第十章标准与法规
第一章电动汽车概述
1.1 背景与现状
1.2 电动汽车分类
1.3 电动汽车的特点
第二章整车行驶工况与性能匹配
第三章驱动电机及其控制系统
第四章动力电池系统
第五章电动汽车电气系统
第六章纯电动车辆
第七章混合动力电动汽车
第八章整车控制与系统仿真
第九章充电装置与基础设施
第十章标准与法规
2010-10-24
第一章电动汽车概述
1.1 背景与现状
1.2 电动汽车分类
1.3 电动汽车的特点
第一章电动汽车分类与结构
1.1 背景与现状
1.2 电动汽车分类
1.3 电动汽车的特点
知识点：电机能量转换方式电磁转换原理
今年晚些时候，欧洲首批面向普通消费者的电动汽车将集中上市。

到目前为止，在欧洲推电动车，汽车企业仍有些一厢情愿———消费者是否会买电动汽车的账？即使经历过“大风大浪”的跨国车企心里也没底。

人们常说接受新生事物需要过程，电动汽车要想被市场认可，恐怕不仅是时间问题。

即便汽车企业打破了电动车的技术和使用瓶颈，仍要解决消费者的“思想问题”。

分析人士普遍认为，电动汽车在欧洲集中上市初期，销量增长速度可能较缓慢。

在相当长的时间内，市场份额也会止步不前。

即将在欧洲推出量产电动车的企业面临很大挑战，他们将怎样帮助消费者建立对电动汽车的信心？
汇丰银行在一份调研报告中称，电动汽车能否大规模推广，取决于3个因素：消费者的意
识、基础设施和政府鼓励。

值得关注的是，汇丰银行认为消费者意识是影响电动汽车推广
的首要因素。

为了加深人们对电动汽车的了解，日产与某专业网站进行合作。

通过这个网站，日产持续更新关于电动汽车技术、使用注意事项等内容。

日产欧洲公司营销总监汤姆·史密斯说：“我们通过面对面交流、传媒宣传等形式，培育电动汽车消费群体，将提供更多试驾机会，让人们体验电动汽车。

”另据了解，在雪铁龙为C-Zero专门设立的网站，截至今年5月，有7500人报名参加试驾活动。

雷诺电动汽车项目负责人希耶利·科斯卡斯说：“目前欧洲亲眼见过电动汽车的消费者不多。

说起电动汽车，很多人想到的是高尔夫球车。

”为了改变这一状况，雷诺在明年推出两款电动汽车前，将在欧洲一些国家试运行这两款车。

对于人们关心的电动汽车价格问题，汽车企业也有回应。

以日产为例，该公司日前宣布，鉴于部分欧洲国家提供补贴，聆风电动车在欧洲的实际售价不超过3万欧元。

据悉，英国、葡萄牙、爱尔兰及荷兰的消费者本月起可预订聆风。

据了解，目前欧洲最畅销的油电混合动力
第二章整车行驶工况与性能匹配
电动汽车与传统的内燃机汽车相比，车与地面相互作用的力学过程无本质区别，且对满足行驶、乘坐的大多数装置都基本相同。

其主要差别就是采用了不同的动力源。

由于能源不同，当前的电动汽车在动力性、续驶里程、成本和可靠性等方面与传统的内燃机汽车有一定距离。

行驶工况对电动汽车的性能参数有决定性意义。

没有具体的行驶工况，电动汽车在实际行驶中的续驶里程就很难评价。

因此，行驶工况对设计各种电动汽车十分重要。

2．1 汽车行驶工况概述
20世纪70年代美国加州率先通过建立排放法规，推动汽车工业开发更高燃烧效率和更低排放的发动机，该法规需要能够比较不同发动机之间性能差异的测试程序，这种测试程序被称为行驶工况（Driving Cycle，DC）.
注意，最早提出行驶工况，即用来比较不同发动机之间性能差异的测试程序，是针对汽车发动机的。

但汽车技术的发展使其行驶工况的作用大大超过最迟的目的。

现代汽车设计都十分注重产品的环境适应性，但由于各个国家、各个城市在交通状况和路面质量等方面存在差异，使得汽车设计具有不同的针对性，汽车性能难以达到所有环境下的协调统一。

因此，各汽车生产厂都十分注意对汽车行驶状况的特点进行大量的试验与调查，使设计的产品尽可能适合具体的使用条件，从而达到安全、经济、排放和造型设计的完美统一。

而汽车行驶工况就是这些使用条件的凝结。

如今，由于评价目标和研究对象的不同，形成了种类繁多、用途各不相同的工况。

这些工况满足了从轻型车到重型车、汽油车到柴油车等各种系列车辆的性能测试。

行驶工况是汽车实际道路行驶状况的反映。

随着工况研究的深入和完善，行驶工况具有典型的道路实际驾驶特征，能够反映车辆真实的运行工况，可用于车辆的研究、认证和检查维护。

按照表现形式来分，行驶工况又可分为瞬态工况（Transient DC）和模态工况(Modal DC)。

瞬态工况的速度-时间曲线与车辆实际运行过程非常相似，更符合车辆实际行驶特征。

模态工况的速度-时间曲线主要由一些折线段组成，分别代表匀速、匀加速和匀减速等运行工况。

模态工况的优点是试验操作比较容易，但与车辆实际行驶特性有较大差距。

2．2 世界几种典型汽车行驶工况介绍
世界范围内车辆排放测试用典型行驶工况主要有三类：美国行驶工况（USDC）、欧洲行驶工况（EDC）和日本行驶工况（JDC）。

其中尤以美国FTP72为代表的瞬态工况和以欧洲NEDC为代表的模态工况为世界各国所采用。

2．2．1 美国行驶工况
美国行驶工况种类繁多，用途各异，大致包括认证用（FTP系）、研究用（WVU系）和短工况（I/M系）。

以FTP72为例说明。

发动机的排放，尤其在电喷技术发明前，与发动机的转速、负荷关系极大。

从而与汽车的行驶状况关系甚大。

为针对汽车行驶的实际情况来改善发动机的排放，上世纪六十年代美国经过调查研究，从一条具有代表性的汽车上下班路线上解析出车辆的速度-时间曲线，1972年被美国环保局用作认证的车辆排放的测试程序。

经修改过的FTP75由冷态过渡工况（0 ~ 505s）、稳态工况（506 ~ 1370s）、热浸车（1371 ~ 1970s）和热态过渡工况（1971 ~ 2475s）。

其中热态过渡工况就是重复了冷态过渡工况。

图为美国FTP75行驶工况。

2．2．2 欧洲行驶工况
用于在底盘测功机上认证轻型车排放的最新欧洲行驶工况NEDC是模态工况。

该工况里局部行驶速度是恒定的，是一种稳态工况。

它包括市内工况（ECE15）、市郊工况（EUDC）或市郊低功率工况（EUDCL）。

ECE15是一种包括4种代表市区驾驶状况的行驶工况，具有低速、低负荷和低排气温度的特性。

由于车辆城郊运行比例增加，在ECE15基础上增加一个EUDC或EUDCL，构成ECE15+ EUDC。

其持续时间为1180 s，平均速度32.1km/h，最大加速度m/s².
从速度-时间曲线中发现，欧洲工况中的稳定速度的比例太高；各种驾驶状况的发布不均，如平均驾驶工况的持续时间短而中心市区驾驶工况的持续时间长等，且平均加速度值也比真实的要低一些。

2．2．3 日本行驶工况
日本行驶工况也属于模态工况。

1976年以前，日本一直采用10工况来模拟市区行驶工况，重复6次，对后5次取样，即所谓热启动。

1991年11月，采用10-15工况，由3个10工况和一个15工况构成。

2．3 我国行驶工况的发展状况
目前我国乘用车的燃料消耗和排放测试工况等效采用欧洲ECE15工况。

载货汽车的燃料消耗测试采用6工况法。

城市客车燃料消耗测试采用4工况法。

2．4 行驶工况的特征分析
车辆在道路上的行驶状况可用车速、加/减速度、运行时间等参数来反映其运动特征。

在相同的控制条件（如环境温度、风速、滚动阻力系数等）下使被测车辆在底盘测功机上复现行驶工况，就可以对车辆的动力性、经济性以及排放性能进行测试和比较。

不同行驶工况下对同一辆车进行测试的结果不一样。

对行驶工况的统计分析需要引入一组统计特征值。

这些特征值主要有：时间（s）、距离（km）、平均车速（km/h）、最高车速（km/h）、最大加速度（m/s²）、平均加速度（m/s ²）、最大减速度（m/s²）、平均减速度（m/s²）、怠速时间比例（%）、匀速时间比例（%）、加速时间比例（%）、减速时间比例（%）和最大特定功率Kmax（m²/s³）等。

其中特定功率K（m²/s³）的定义为2va(v- 车速，m/s ;a-加速度，m/s²)，并取最大特定功率Kmax
为特征值。

表中给出了国内外一些典型行驶工况部分特征值的对比分析。

从表中的对比分析看到，当Kmax值较低而平均车速较高时，也就是以较低的功率维持较高的速度运行时，车辆运行处于一种比较理想的状态，工况比较理想。

例如高速公路上的行驶工况。

当v、a和Kmax值均较低时，工况是最适度的。

如FTP75、NEDC工况。

当评价车速处于20 km/h以下时，最能代表市区行驶。

2．5 行驶工况在整车性能分析和匹配研究中的应用
匹配一辆电动汽车的动力系统，首先要确定该车的运行工况。

在工况分析的基础上，提出整车的动力性能指标，然后根据动力性能指标对动力系统进行参数匹配，最后采用计算机仿真的手段对系统的参数匹配结果进行验证并提出优化方案。

2．5．1确定动力性能指标
由于受到成本和性能的制约，电动汽车在设计时必须按照目标行驶工况进行有针对性的设计，提出合理且恰当的整车动力性能指标。

以上海市区典型工况（瞬态工况）如图示，
其主要的特征参数如下表所示：
工况统计分析
时间T 2809.5s
行程S 10.384km
怠速比例T i31.708%
平均速度V m13.5km/h
最高速V max59.4km/h
最大加速度a max0.75m/s2
加速度平均值0.21175 m/s2
最大减速度a min-0.72m/s2
减速度平均值-0.2165 m/s2
T (百公里时间) 100公里=7.407h
T（怠速时间）T (百公里)*怠速比例T i= 2.348019h 怠速油耗 1 L/h
百公里怠速油耗T（怠速时间）*怠速油耗=2.348019 L 取消怠速后可节油比例（%） 2.348019L/9L=26%
根据上述统计分析结果，结合市区道路的特点可以提出上海市区电动公交汽车的动力性能指标：
最高车速V max ＞60km/h
0~ 50 km/h加速时间＜25s
最大爬坡度＞15%
2．5．2整车参数匹配与仿真
进行电动汽车的整车参数匹配，首先以运行工况为基础，根据动力性能指标和部件自身的技术发展水平初步确定电驱动系统的部件性能要求，再根据部件的性能对汽车的动力性能进行校核，从理论上初步评价该方案是否符合设计要求和目标，然后对前面的部件性能进行修正，重复以上过程，直至达到设计目标。

在上述工作的基础上再开展动力源匹配优化设计和仿真，从而完成整车系统参数匹配过程。

参数匹配过程大致可分为初步设计、性能校核和动力源匹配三个阶段。

初步设计首先确定电动机类型，然后根据电动机的特点确定变速器的传动比范围，进而确定变速器的档位数和传动比，最后得到驱动电动机和变速器（或减速器）的基本参数。

性能校核主要是根据动力性能指标要求对初步设计方案进行性能校核，常用的校核项目包括最高车速、最大爬坡度和最大加速度等。

如果校核不合格，则需要返回初步设计，重新改进电动机和变速器的参数。

如果校核合格，则根据动力源的动力分配策略进行动力源的参数匹配和优化。

在此阶段，往往需要建立整车和各部件的仿真模型，应用系统仿真的方法来细致、精确地评价动力系统的参数匹配效果。

系统性能仿真以行驶工况为输入，可以得到动力系统的基本性能和各个部件的基本运行状态，从而对电动汽车的各种指标参数进行预估和评价。

2．5．3整车能量消耗和排放试验
参考文献
第3章电动汽车驱动电机及其控制系统
3．1 概述
3．2 直流电机驱动系统
3．2．1 直流电机工作原理
3．2．2 直流电机数学方程
3．2．3 直流电机机械特性分析
3．2．4 直流电机控制器原理
3．2．5 直流电机驱动系统的特点
3．3 交流感应电机驱动系统
3．3．1 交流感应电机工作原理
3．3．2 基于感应电机稳态模型的变压变频调速
3．3．3 交流感应电机矢量控制算法
3．3．4 交流感应电机直接转矩控制算法
3．3．5 交流感应电机驱动系统特点
3．4 交流永磁电机驱动系统
3．4．1 交流同步电机工作原理
3．4．2 永磁同步电机数学模型及控制系统
3．4．3 无刷直流电机工作原理
3．4．4 无刷直流电机数学模型及控制系统
3．4．5 交流永磁电机驱动系统特点
3．5 开关磁阻电机
3．5．1 开关磁阻电机工作原理
3．5．2 开关磁阻电机的数学模型
3．5．3 电动汽车SR电机控制系统
3．5．4 开关磁阻电机驱动系统的特点
3．6 电机驱动系统总结
参考文献
第4章动力电池系统
4．1 概述
4．2 动力电池的基本术语
4．3 电动车辆对电池性能的要求
4．3．1 纯电动汽车电池的工作要求
4．3．2 混合动力汽车对电池的工作要求
4．3．3 可外接充电式混合动力汽车(PHEV)对电池的工作要求4．3．4 电动车用电池的具体指标要求举例
4．4 电动车用电池的主要种类及特点
4．4．1 铅酸电池
4．4．2 镍氢电池
4．4．3 锂离子电池
4．4．4 ZEBRA电池
4．5 电池测试方法
4．5．1 单体、模块与电池组
4．5．2 电动汽车动力电池国内标准
4．5．3 国外动力电池的试验方法
4．6 电池管理系统
4．6．1 电池管理系统概述
4．6．2 电动汽车电池管理系统举例
4．7 电动车用电池管理的关键技术
4．7．1 电池模型应用
4．7．2 SOC估计
4．7．3 电池组热管理
4．8 动力电池技术前景展望
参考文献
第5章超级电容与飞轮储能装置
5．1 超级电容的研究现状
5．2 超级电容的储能机理及分类
5．2．1 超级电容的储能机理
5．2．2 超级电容的分类
5．3 碳镍体系超级电容
5．3．1 充电过程
5．3．2 放电过程
5．4 超级电容的模型
5．4．1 超级电容的理论模型
5．4．2 超级电容等效电路模型
5．5 超级电容在电动汽车上的应用
5．5．1 超级电容与动力电池的比较
5．5．2 超级电容组的电压均衡问题
5．5．3 超级电容在车辆上的应用
5．6 飞轮储能装置
5．6．1 飞轮储能装置的结构及原理
5．6．2 飞轮储能装置与其他储能装置的比较5．6．3 飞轮储能装置发展现状
5．6．4 飞轮储能装置关键技术
参考文献
第6章质子交换膜燃料电池
6．1 燃料电池概述
6．1．1 燃料电池的分类
6．1．2 车用燃料电池及其关键技术
6．1．3 燃料电池的性能指标
6．2 质子交换膜燃料电池的工作原理
6．3 膜电极
6．3．1 聚合物电解质膜
6．3．2 电催化剂
6．4 双极板
6．5 燃料电池的水管理和热管理
6．5．1 燃料电池的水管理
6．5．2 燃料电池的热管理
6．6 增压式燃料电池和常压式燃料电池6．6．1 增压式燃料电池
6．6．2 常压式燃料电池
6．7 燃料电池的相关计算
6．7．1 燃料电池单体的电压及效率的计算6．7．2 空气流量计算
6．7．3 氢气流量
6．7．4 水的生成量计算
参考文献
第7章电动转向、制动及其他电动化辅助系统7．1 电动助力转向系统
7．1．1 电动助力转向系统概述
7．1．2 电动助力转向系统的分类
7．2 用于电动车辆的气压制动系统
7．2．1 电动车辆的空气压缩机控制回路7．2．2 电动制动空气压缩机
7．3 电动制动器(EMB)
参考文献
第8章电动汽车的电气系统
8．1 电气系统概述
8．1．1 低压电气的控制逻辑
8．1．2 高压电气系统
8．2 电源变换器
8．2．1 电动汽车中的电源变换器
8．2．2 降压变换器
8．2．3 升压变换器
8．2．4 双向电源变换器
8．3 电气系统的电磁兼容性..
8．3．1 电磁兼容概述
8．3．2 电磁噪声的分析
8．3．3 电磁噪声的传播
8．3．4 减少电磁干扰的主要措施
8．4 电动汽车的电气安全技术
8．4．1 电气绝缘检测的一般方法
8．4．2 电动汽车电气绝缘性能的描述8．4．3 绝缘电阻检测原理
参考文献
第9章纯电动车辆
9．1 纯电动车辆概述
9．2 美国的电动汽车计划和通用汽车公司的纯电动轿车EV-1 9．3 美国TESLA Motors公司的纯电动跑车Tesla Roadster 9．4 法国的电动汽车发展历程和标致—雪铁龙集团的纯电动轿车9．5 日本的纯电动汽车研发概况
9．6 中国的纯电动汽车和电动汽车示范基地
9．7 小型电动车和电动工程车
9．7．1 小型电动车介绍
9．7．2 小型电动车的一般结构
9．7．3 四轮小电动车的安全设计标准
参考文献
第10章混合动力电动汽车
10．1 混合动力电动汽车概述
lo．2 传统内燃机车辆的能量利用情况
10．3 混合动力驱动系统的节能潜力
10．4 混合动力汽车的排放问题
10．5 混合动力电动车的分类
10．5．1 串联混合动力系统
10．5．2 并联混合动力系统
10．5．3 混联式混合动力电动车
10．6 混合动力电动车的能量管理与控制策略
10．6．1 串联式混合动力系统的工作模式
10．6．2 并联式混合动力系统的工作模式
10．6．3 混合动力系统的能量管理策略
10．7 可外接充电式混合动力汽车(PHEV)
10．7．1 PHEV的发展背景
10．7．2 PHEV的工作模式
10．7．3 PHEV的研发现状
10．7．4 当前PHEV研究的主要问题
10．8 不同类型混合动力车与传统汽油车总效率的比较
参考文献
第11．章燃料电池汽车
11．1 燃料电池汽车的基本结构
11．2 燃料电池汽车动力系统的参数匹配方法
11．2．1 理想的动力驱动系统的参数优化匹配方法
11．2．2 实用的动力驱动系统的参数优化匹配方法
11．2．3 整车参数、动力性指标与目标工况
11．3 燃料电池汽车燃料经济性的计算
11．3．1 燃料电池系统氢气消耗量的计量方法
11．3．2 蓄电池等效氢气消耗量的折算
11．4 燃料电池汽车动力驱动系统的参数匹配举例
11．4．1 车辆行驶需求功率及功率谱分析
11．4. 2 驱动电机参数的选择
11．5 传动系速比的选择
11．5．1 传动系最小传动比的选择
11．5．2 传动系最大传动比的选择
11．5．3 固定速比齿轮传动系的传动比选择
11．6 动力源参数匹配与系统构型分析
11．6．1 双动力源之间的基本能量分配策略
11．6．2 “FC+B_DC／DC(功率混合型)”构型的能量分配策略11．6．3 “FC_DC／DC+B(能量混合型)”构型的能量分配策略11．6．4 燃料电池系统的特性参数
11．6．5 蓄电池系统的参数选择
11．7 国外燃料电池汽车的研究进展
11．7．1 美国通用汽车公司
11．7．2 美国福特汽车公司
11．7．3 加拿大巴拉德动力系统
11．7．4 戴姆勒-奔驰汽车公司
11．7．5 日本丰田汽车公司
11．7．6 日本本田汽车公司
参考文献
第12章整车控制与系统仿真
12．1 整车控制系统及其功能分析
12．1．1 控制对象
12．1．2 整车控制系统结构
12．1．3 整车控制器功能
12．2 整车控制器开发
12．2．1 开发模式
12．2．2 硬件在环开发系统
12．2．3 仿真模型
12．2．4 快速控制器原型
12．3 能量管理策略及其优化
12．3．1 混联式混合动力系统
12．3．2 燃料电池串联式系统
12．4 整车通信系统
12．4．1 CAN总线及其应用
12．4．2 TTCAN协议及通信实时性分析
12．4．3 FlexRay总线及其应用
12．5 整车容错控制系统
12．5．1 容错单元及容错控制系统
12．5．2 容错的CAN通信系统
参考文献
第13章充电装置与氢系统基础设施
13．1 充电装置与电动汽车
13．1. 1 充电装置与电动汽车及电池系统的安全性13．1．2 充电装置与电池组使用寿命和电动汽车的运行成本13．1．3 充电装置和纯电动汽车的能耗指标
13．1．4 充电设备与运行管理成本
13．2 电动汽车充电装置的分类
13．3 电动汽车充电技术和充电装置研究的进展
13．3．1 电动汽车充电技术研究取得的成果
13．3．2 电动汽车充电装置系统集成技术新进展
13．3．3 非接触电力传输充电装置研究的最新进展
13．4 电动汽车充电站的构架方案
13．5 电动汽车充电装置的展望
13．6 燃料电池汽车和氢燃料
13．6．1 燃料电池和氢燃料
13．6．2 氢的基本性质
13．7 氢燃料的制取
13．7．1 电解水制氢
13．7．2 天然气蒸汽重整制氢
13．7．3 来自焦化厂、氯碱工厂或石油精炼厂的副产品氢13．7．4 集中与分布制氢的氢成本比较
13．8 加氢站构成与系统方案
13．8．1 加氢站组成
13．8．2 加氢站系统类型
13．8．3 加氢机
13．8．4 加氢站建设成本
13．8．5 全球主要燃料电池大客车示范项目的加氢站
13．9 氢安全
参考文献
第14章标准与法规
14．1 我国电动汽车标准法规的现状
14．2 国外电动车辆标准化组织及所制定的标准简介14．2．1 国际标准化组织
14．2．2 国际电工委员会
14．2．3 欧洲标准化技术委员会／电驱动道路车辆技术委员会
14．2．4 联合国世界车辆法规协调论坛
14．2．5 美国汽车工程师学会
14．2．6 美国电动运输协会标准
14．2．7 日本电动车辆协会
参考文献...
直流有刷电机按励磁方式可分为两类，永磁式和电励磁式。

电励磁式是在磁极上的励磁绕组中通以直流电流，来产生电磁场。

根据励磁绕组和电枢绕组间的连接关系，励磁直流电机又可细分为：
他励电机励磁绕组与电枢绕组的电源分开；
并励电机励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上；
串励电机励磁绕组与电枢绕组串联到同一电源上；
复励电机励磁绕组与电枢绕组的连接有串有并，接在同一电源上。

四象限斩波器电路
具晶体管开关的四象限斩波器示于图1中，各晶体管上跨接一隋性二极管，并有制止电路以限制电压的上升速率，图1中并无制止电路。

负载为电阻、电感和感应电动势所构成，电源为直流且跨接一电容来维持定电压，晶体管的基极电路为独立而晶体管的输出为放大的控制讯号，为了简单起见，假设切换组件为理想，所以可用基极驱动讯号来描述负载电压。

图1 四象限斩波器电路
第一象限运转对应于正输出电压和正输出电流，亦即将图2中的T1和T2同时触发导通，此时负载电压等于源电压，将T1或T2截止负载电压就为零。

假设T1为截止，在功率切换组件及电感中的电流势必减小，此时在电感上会感应极性与负载感应电动势相反的电压（大小与电流的下降速率成正比），使二极管D4变为顺偏因而提供电枢电流得以继续流通的路径，此时的电路如图3所示，负载为短路使得负载电压为零。

连续电流导通和不连续电流导通的电流及电压波形示于图4中。

图2 负载正电压及正向电流
图3 负载电压为零的第一象限运转
图4 第一象限运转的电压和电流波形
注意，在不连续电流导通模式，负载的感应电动势于电流为零时跨于负载上，故负载电压的波形为步级。

这种运转即顺时针方向的电动机作用，称为顺向电动机作用（forward motoring），平均输出电压在0
至Vs之间变化而责任周期的范围在0到1之间。

另有其它的切换策略可改变输出电压，假设电枢电流为连续，不必在截止时间内使负载电压为零，而将T1和T2同时截止来使D3和D4导通，跨于负载的电压就等于负的电源电压，平均输出电压就可降低，这种策略的缺点为：
(1) 切换损失加倍，因为有两功率组件同时截止。

(2) 跨于负载上电压的变化率为另一种策略的两倍。

若负载为直流机，则在绝缘的介电损失变大而降低寿命。

注意，电介体为串联的电容与电阻。

(3) 负载电流的变化率大，使得直流机的电枢振动。

(4) 在每一切换周期中部分能量在负载与电源间流动，所以切换谐波电流大，在负载及连接电源和换流器的缆线形成额外的损失。

第二象限运转对应于正负载电流和负的负载电压，假设负载的电动势为负，考虑T1或T2于某一时间为导通，将导通的晶体管截止，电感中的电流继续流通直到能量消耗殆尽，D3和D4现在接手以维持负载电流于同一方向，但此时负载电压为负，见图5所示的电路，电压和电流波形则示于图6中。

当D3和D4导通时电源接收来自负载的功率，若电流无法吸收功率，就要安排其它方式来消耗功率，此时可控制与电阻器串联之晶体管的on 时间，定期将滤波电容器的过量电荷倾倒于与电源并联的电阻器，这种能量回收方式称为再生制动（常见于小马力电动机驱动，因为节省的能量并不可观），负载电流下降时T2导通，于是负载经T2和D4短路，使负载电流上升，T2的截止产生电流脉波经由D3和D4 流至电源，这种运转注入电流且电感可由负载的电动势取得能量，于是能量可由负载转移至电源，甚至E 的大小值小于Vs时能量仍能由负载转移至电源，这种特点有时称为直流至直流供电的增大运转（boost operation），使用T1亦可注入负载电流。

第三象限运转为负电流与负电压，在负载中假设负电动势－E，T3和T4的导通使负载电流增加，两者之一截止时将负载短路使负载电流减小，如此一来可控制负载电流在设定的范围内，在切换瞬间的电路如图7所示，连续电流导通模式及不连续电流导通模式的电压和电流波形则示于图8中，与第一象限运转的波形类似但极性相反。

图5负载电压为负而电流为正的第二象限运转。