新能源汽车概论第七章 新能源汽车能量管理系统.pptx

第七章新能源汽车能量管理系统
新能源汽车概论(AR 增强现实版)
职业院校“十三五”汽车专业规划教材
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第一节新能源汽车能量管理系统概述
第二节电力电子元件与功率变换装置
第三节 新能源汽车电动机驱动控制装置
第四节新能源汽车电源管理系统
第五节 混合动力汽车机电能源管理系统应用
一、新能源汽车管理系统构成
不同种类的电动汽车其能源转换系统构成不同,因而其能源管理的软、硬件系统装置构成就不同。以混合动力汽车为例,新能源汽车管理系统可分为三级模块体系,。
二、整车控制决策的核心电子控制单元(VCU)
,共包括外壳、硬件电路、底层软件和应用层软件,硬件电路、底层软件和应用层软件是VCU的关键核心技术。
一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过监测车辆状态(车速、温度等)信息,由VCU判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令,同时控制车载附件电力系统的工作模式;VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
三、新能源汽车核心功率电子单元MCU
MCU由外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件组成,。
MCU是新能源汽车特有的核心功率电子单元,通过接收VCU的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时,MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能。
四、电池包
,包括电芯、模块、热管理系统、箱体和BMS。其中BMS能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。
电池包是新能源汽车核心能量源,为整车提供驱动电能,它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成,通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能,电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径;通过BMS实现对电芯的管理,以及与整车的通讯及信息交换。
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第一节新能源汽车能量管理系统概述
第三节 新能源汽车电动机驱动控制装置
第四节新能源汽车电源管理系统
第五节 混合动力汽车机电能源管理系统应用
第二节电力电子元件与功率变换装置
一、电动汽车的电力驱动系统
,其主要组成为发电机/电动机、逆变器、升压器型电源变换装置DC/DC、动力电源、辅助电源、动力电源管理装置、HEV管理装置等。
所示为丰田公司PRIUS混合动力汽车的电机驱动与电源变换的电路示意图。该混合动力汽车采用两种直流电源,一是高压动力200V直流电源,为车辆电驱动装置提供能量。另一个是低压电源,为随车负载提供电能。PRIUS混合动力汽车电驱动和发电系统均采用500V交流电,在对电机供电时要将200V直流电升压到500V交流电,这个任务由逆变器(DC/AC)完成。发电机对蓄电池充电时,要将发电机产生的500V交流电转换为200V直流电,这个任务由整流降压转换器(AC/DC)完成。而直流电压200V降为车用12V或42V直流电源的功能,则由直流转换器(DC/DC)完成。
二、电力电子器件的基本概念
电能变换和控制过程中使用的电子元件被称为电力电子器件,其主要特点是处理电功率的能力远大于处理信息的电子器件。
由于电力电子器件处理的电功率大,为了减小本身的损耗、提高效率,一般都工作在开关状态。
按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的度分为不控制件(电力二级管)、半控制器件(晶闸管)全控制器件(门极可关断晶体管、绝缘栅双极晶体管、电力场效应晶体管)三类。
名称
电气图形及等效电路
主要特点
电力二级管
不能用控制信号控制其通断,不需要驱动电路,只有两个端子。
晶闸管
半可控想器件,通过控制信号可控制其导通而不能控制其关断。
门极可关断晶闸管
全控型器件,很高的正反向阻断电压的额能力和电流导通能力,较短的导通和关断时间,较小的控制功率。
电力(大功率)晶体管(GTR)
全控型器件,与普通双极结型晶体管基本原理相同,主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。
电力场效应管(MOSFET)
开关时间短,导通电阻大。目前的容量水平50A/500V,频率100kHz。
绝缘双极晶体管(IBGT)
全控型器件,通过控制信号即可控制其导通与关断。GTR和MOSFET复合,结合二者的优点,具有良好的特性。目前的容量水平(1200~1600)/A~(1800~3330)V,频率40kHz。
三、直流变换器DC/DC