纯电动汽车电气系统详解与分析.

升压功率变换器
1. Boost型升压功率变换器 并联开关变换器：由开关管V1、二极管VD1、储 能电感L1和输出滤波电容C1组成。 当V1导通：能量从输入端AO流入并储存于电感L1 中，由于V1导通期间正向饱和管压降很小，二极 管VD1反偏，变换器输出由滤波电容C1提供能量。 当V1截止：电感L1中电流不能突变，所产生的感 应电势阻止电流减小，感应电势的极性为右正左 负，二极管导通，电感中储存的能量经二极管流 入电容，并供给输出端BO。
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
1.电气系统的组成
电动汽车电气系统组成图
1.电气系统的组成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 降压功率变换器
1.直流斩波（Buck）降压功率变换器
降压功率变换器
Uin是输入电压，L、C为电感与电容，对输出电 压和电流进行滤波，Q为功率开关，VD为续流二 极管。 当Q导通：输出电压Uo= Uin；当Q关断：Uo=0； 通过Q的交替导通与关断获得给定可调的输出电 压，达到降压的目的。 输出电压与输入电压的关系： Uo= UinD D：开关占空比（0≤D≤1），Duty Cycle。指高电 平所占周期时间与整个周期时间的比值。 广泛应用于车载小功率高压直流电机的调速。
高压电气系统：动力电池、驱动电机、功率变换 器等高压电气设备组成； 低压电气系统：直流12V或24V的电源，一方面为 灯光、雨刮等常规低压电器供电，另一方面为整 车控制器、辅助部件、高压电气设备的控制电路 供电。主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池和若 干低压电气设备组成。
2.电动汽车的整车网络化控制系统
CAN 总线
CAN 总线
CAN网络系统节点由节点微控制器MCU、CAN 协议控制器和收发器组成。 CAN协议控制器作用是接收MCU发出的数据，处 理数据并传给MCU。 收发器将CAN控制器提供的数据转换成电信号发 送至总线，同时监测总线状态并返回给CAN控制 器。
功率变换器
分类：DC/DC变换器 和 DC/AC变换器 电气系统中的功率变换器主要是DC/DC变换器 ，分为降压、 升压和双向 三种形式。用于实现电气系统电能变换和传输 的重要电气设备。 主要功能： （1）不同电源之间的特性匹配。（例如：用DC/DC变换器 实现燃料电池和动力电池之间的特性匹配） （2）驱动辅助系统的直流电机。在小功率（低于5KW）的 直流电机驱动的转向、制动等辅助系统中，一般直接采用 DC/DC变换器 供电。 （3）给低压辅助电池充电：需要高压电源通过降压变换器 给辅助电池充电。
驱动电机控制系统、电池管理系统、车载充电系 统、电动辅助系统、高/低压电气系统等，需协调 控制。 主要组成：整车控制器、电机控制器、电池管理 系统、信息显示系统和通信系统等。 电动汽车的总线通信系统:目前各大汽车制造商采 用的车载网络通信协议有CAN、LIN、TTCAN、 FlexRay、VAN、ABUS、SAEJ1850等。 线控系统（X-by-Wire）： FlexRay、 TTCAN
降压功率变换器
2.单端正激式降压功率变换器
降压功率变换器
增加了变压器Tr。 在Tr的原边，通过开关管Q的交替导通与关断， 在一次绕组N1上产生占空比可调的电压脉冲，通 过变压器的电磁耦合作用，变压器二次绕组N2的 输出经过整流与滤波后输出直流电压Uo。 输出与输入电压的关系： Uo= UinD N2/N1 N2/N1为二次绕组与一次绕组的匝数比。通过选择 合适的匝数比，可以得到输出平稳的电压。 广泛应用于车载24V辅助电池的充电电源。
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
若开关管的开关周期为2T，导通时间为ton，匝数 比为n，则输出电压Uo与输入电压Uin的关系： n>1 ;当T不变，改变ton，即可改变输出电压。
Uo= Uin n ton/T
双向功率变换器
在混合动力电动汽车中，动力电池组通过双向功 率变换器连接到直流母线上，以实现动力电池和 燃料电池组或发电机组的功率混合。 当燃料电池组对动力电池进行充电时，功率变换 器起到降压作用； 当动力电池通过总线释放能量时，功率变换器起 到升压作用。