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1、规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 第7章 电动汽车电气系统 7. 1电动汽车电气系统的组成 7. 2电动汽车整车网络化控制系统 7. 3整车网络化控制系统设计实例 7. 4车辆高低压电气系统 电动汽车技术与原理 第 1 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 1 电动汽车电气系统的组成 7. 1. 1一般电动汽车电气系统的
2、组成 7. 1. 2基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 7. 1. 3电动汽车控制系统工作流程 电动汽车技术与原理 第 2 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 包括低压电气系统、高压电气系统和整车网络化控制系统。 高压电气系统 l由动力电池/燃料电池、驱动电机和功率转换器等大功率、高 电压电气设备组成； l 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 电机的能量变换与传输过程。 低压电气系统 l采用直流12V或24V电源，一方面为灯光、刮水
3、器等车辆的 常规低压电器供电； l另一方面为整车控制器、高压电气设备的控制电路和辅助部 件供电。 各种电气设备的工作统一由整车控制系统协调控制。 7. 1. 1 一般电动汽车电气系统的组成 电动汽车技术与原理 第 3 页 一般电动汽车电气系统结构原理图 电动汽车技术与原理 第 4 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 1. 2 基于CAN总线技术的电动汽车电气系统的组成 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，
4、 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 电动汽车技术与原理 第 6 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程 启动过程 l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。 l当钥匙达到“ON”挡位时，此时需要对车辆的部分系统进行 供电，此时多数车辆低压辅助系统全部工作，为高压启动 进行准备工作
5、。 l当钥匙打到“ST”挡时，车辆高压启动系统开始工作，进行 一系列预充电和自检后将主接触器接通，启动高压系统。 l为了保证车辆安全，还要进行一系列绝缘监测、电池系统 检测以及主电机控制器等检测，这些检测通过之后，车辆 方能进入可行驶状态。 电动汽车技术与原理 第 7 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程 行驶过程 l为了保障安全，车辆在行驶中需要随时监测各种参数，如 电量参数、温度参数、电压参数、绝缘性能、车辆其它关
6、 键辅助系统的参数等，这些参数将影响车辆的行驶功能、 行驶距离和行驶安全。 l电动汽车尤其注重安全性能。为了安全行驶，电量参数、 温度参数、电压参数及绝缘性能均设有两级报警。 u电量参数控制 u温度参数控制 u绝缘性能控制 电动汽车技术与原理 第 8 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 1. 3 电动汽车控制系统工作流程 充电过程 l在充电时需要对电量参数、温度参数、电压参数及 绝缘性能进行检测。 l一旦有部分系统参数出现故障，就会提示断开充电 系统，
7、停止充电，避免出现安全隐患。 电动汽车技术与原理 第 9 页 电动汽车控制系统工作流程图 返回 电动汽车技术与原理 第 10 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2 电动汽车整车网络化控制系统 7. 2. 1整车控制器 7. 2. 2能源管理系统 7. 2. 3通信系统 电动汽车技术与原理 第 11 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERI
8、NG 汽车工程学院 组成 l控制器主芯片，Flash存储器和RAM储存器及相关电路 l控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相 连。 l通过CAN总线接口连接到整车的CAN网络上与整车其余控 制节点进行信息交换和协调控制。 l控制器硬件 微处理器、CAN通信模块、BOM调试模块、 串口通信模块、电源及保护电路模块等 7. 2. 1整车控制器 电动汽车技术与原理 第 12 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 功能 l（1）接受、处理驾驶员的驾
9、驶操作指令，并向各个部件控 制器发送控制指令，使车辆按驾驶期望状态行驶。 l（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。 l（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。 l（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。 l（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。 l（6）协调管理车上其它电器设备。 7. 2. 1整车控制器 电动汽车技术与原理 第 13 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF
10、TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 原理 l整车控制器是一个多输入、多输出、模数电路共存的复杂 系统，其各个功能电路相对独立。 l按照模块化思想设计硬件系统的各个模块 最小应用系统模块、电源模块 CAN通信模块、串口通信模块、数/模输入输出模块 lMCU是整车控制器的核心，它负责数据采集和处理、逻辑 运算以及控制的实现等，MCU的选取是整个硬件设计过程 中最重要的任务。 7. 2. 1整车控制器 电动汽车技术与原理 第 14 页 丰田公司整车控制器原理图 电动汽车技术与原理 第 15 页 天津大学设计的整车控制器原理图 电动汽车技
11、术与原理 第 16 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 能源管理系统的功用 l对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、 分配和控制的软、硬件系统统称为能源管理系统。 l能源管理系统的硬件由一系列传感器、控制单元ECU和执 行元件等组成，软件系统的功能主要是对传感器的信号进 行分析处理，对能源转换装置的工作能量进行优化分析， 并向执行元件发出指令。 l在满足汽车基本技术性能和成本等要求的前提下，根据各 部件的特性及汽车的
12、运行工况，实现能量在能源转换装置 之间按最佳路线流动，使整车的能源利用效率达到最高。 电动汽车技术与原理 第 17 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 纯电动汽车的能源管理系统 组成 电动汽车技术与原理 第 18 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 纯电动汽车的能
13、源管理系统 电池荷（充）电状态指示器 u电动汽车蓄电池中储存多少电能，是电动汽车行驶中必 须知道的重要参数，满足这一需要的仪表即电池荷（充） 电状态指示器。 u电池充、放电时呈现明显的非线性和非常小的动态内阻 ，并且随着充电次数的增加，各特性参数均有变化。电池 能够放出电量的多少与充电状态、放电方式等有关。 u计算静态剩余电量时，应考虑电池放电电流、温度、电 池老化和自放电等对容量的影响。剩余电量的预测可采用 检测电压和内阻，进一步计算电量的方法。 电动汽车技术与原理 第 19 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF A
14、UTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 纯电动汽车的能源管理系统 电池管理系统 （1）防止蓄电池过充电。 （2）防止蓄电池过放电。 （3）温度控制及平衡。 （4）能源系统信息显示。 （5）电池状态测试及显示。 电动汽车技术与原理 第 20 页 一种标准的电池管理系统 电动汽车技术与原理 第 21 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 Ki K3 Ki+1 绝 对 值 电 路 R3 R4 R1 R2 UAB K1
15、K2 Kn+1 E1E2E3 Ei En A B 单号开关的一端依次接奇数号电池的负极 另一端接检测总线A点； 双号开关的一端依次接偶数电池的负极， 另一端接检测总线B点 单体电池电压测量 电动汽车技术与原理 第 22 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 开关阵每次导通两个，次序为： K1K2、K2K3、KiKi+1、Kn-1Kn、KnKn+1 当第i和i+1开关导通时，A、B上的电压分别为： 继电器切换提取电压 电动汽车技术与原理 第 23 页 规格严格
16、功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 制动能量回馈系统 1.制动能量回馈系统组成 电动汽车技术与原理 第 24 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽车工程学院 7. 2. 2 能源管理系统 制动能量回馈系统 2.制动能量回馈发电系统的基本原理 u一般而言，制动能量回馈发电系统发电电压总是低于蓄 电池电压。 u因此为了使制动能量回馈发电系统发出的电能充入蓄电 池，必须采用专门的控制系统，使电动机工作于再生制动 模式。 u工作时，将电动机电枢驱动电流断开，电枢两端接入一 个开关电路。 电动汽车技术与原理 第 25 页 规格严格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE
