新能源汽车技术C2e20140917课件

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新能源汽车结构组成电动车工作原理

驾驶员上车启动后，整车自检，电池管理系统检测动力电池状态，无误后向电机控制器发信号，控制器接受报文，判断档位，如在D档位置，则向电机输出电流，控制电机转速，实现车辆运转。车停后，当充电器（车载）检测到有充电口插入的信号，向电池管理系统发报文，若管理系统反馈动力电池正常，车载充电器将为动力电池充电。混合动力车基本组成1

新能源汽车结构组成混合动力车动力输出模式一串联1

新能源汽车结构组成混合动力车动力输出模式三混联1

新能源汽车结构组成

电池管理器主要功用：（1）电池包电量预测计算；（2）温度、电压、湿度检测；（3）漏电、异常情况报警；（4）充放电控制、预充控制；（5）电池一致性检测；（6）系统自检等。动力电池及电池管理器

内部设置动力电池及其管理器和温度、电压传感器。

因电池有温度和电压的限制要求，需温度和电压传感器对其进行采集，将数据传给动力电池管理器进行判断。1

新能源汽车结构组成电机+变速箱通过控制器驱动电机将电能转化为机械能，使整车行驶。

动力总成包括电机、变速箱、旋变传感器。

旋变传感器将电机的转速信号等传递给驱动电机控制器进行判断。动力总成1

新能源汽车结构组成电机驱动控制器1

新能源汽车结构组成（1）为动力电池进行充电；（2）具有通讯功能，收到允许充电信号后，再将输入220V交流电，经过滤波整流后，通过升压电路和降压电路，为动力电池充电。车载充电器1

新能源汽车结构组成车载充电器（一）1

新能源汽车结构组成(1)将高压直流电转换为低压直流电；(2)整车所用电是蓄电池提供的12V低压电，整车启动以后动力电池代替蓄电池，通过DCDC为整车提供低压电。直流变换器DC/DC1

新能源汽车结构组成电力电子技术概念

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。

电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同,电力电子技术主要用于电力变换。2

新能源汽车中电力电子技术2

新能源汽车中电力电子技术电力电子及其特性电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器件。电力电子器件所具有的主要特征为：①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数。②电力电子器件往往工作在开关状态；③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。

（2）半控型器件：可通过控制极控制器件导通，但不能控制其关断的器件。晶闸管及其大部分派生器件，器件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减小通态电流使其恢复阻断。电力电子器件的分类

按可控性分类2

新能源汽车中电力电子技术（3）全控型器件：既可控制其导通，又可控制其关断的器件。功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门极可关断晶闸管（GTO）和电力场效应晶体管(P-MOS)等。电力电子器件的分类

按可控性分类2

新能源汽车中电力电子技术几种典型的电力电子器件不可控器件――电力二极管半控型器件――晶闸管电力场效应晶体管――电力MOSFET绝缘栅双极型晶体管――IGBT2

新能源汽车中电力电子技术1、AC—DC变换电路

交流——直流变换器

（AC―DCConverter）

功能：

将交流电变换成直流电，又称为整流器。2

新能源汽车中电力电子技术单相桥式单相半波二极管整流整流器2

新能源汽车中电力电子技术单相半桥整流器单相全桥整流器PWM整流整流器2

新能源汽车中电力电子技术Buck变换器是一种降压型DC－DC变换电路，输出电压小于或等于输入电压，输入电流断续。输出电压Uo=DyUin，占空比Dy=ton/Ts＝0～1(下同)。

Boost变换器是一种升压型DC－DC变换电路，输出电压大于输入电压，VT的占空比Dy必须小于1，输入电流连续。输出电压Uo=Uin/(1－Dy)。

直流变换器2

新能源汽车中电力电子技术3、DC－AC变换电路

将直流电变换为交流电的过程称为逆变换或DC－AC变换，实现逆变的主电路称为DC－AC变换电路。通常将DC－AC变换电路、控制电路、驱动及保护电路组成的DC－AC逆变电源称为逆变器（Inverter）。2

新能源汽车中电力电子技术单相全控AC-AC变换电路电路特点：单相全控型电压控制器，是最基本的交流调压电路。图中2只普通晶闸管（T1、T2）可由一只双向晶闸管取代，但有效电流定额需扩大约70%。2

新能源汽车中电力电子技术5、多极复合形式的变换电路

以上四种最基本变换电路的复合运用。

在新能源发电技术的实际应用中，常将两个以上的基本变换电路组合在一起，构成多级复合形式的变换电路。2

新能源汽车中电力电子技术

AC－DC－DC－AC变换电路

降压型电路2

新能源汽车中电力电子技术

电力电子功率器件的驱动电路

实际变换器由主电路、驱动器及保护电路、控制电路、检测与显示电路等多个子系统构成。

驱动电路接受控制器输出的控制信号（弱电），经功率放大和隔离后，驱动功率开关的导通、关断，是连接功率器件与控制器的桥梁。

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新能源汽车中电力电子技术

晶闸管SCR触发驱动器

采用变压器隔离的SCR驱动器

采用光耦隔离的SCR驱动器2

新能源汽车中电力电子技术功率MOSFET和IGBT器件驱动器应用实例

1．TLP250功率驱动电路及应用

TLP250组成的驱动电路2

新能源汽车中电力电子技术2．IR2110驱动电路IR2110驱动电路2

新能源汽车中电力电子技术

电力电子功率器件的保护电路1．过电流保护电路过电流保护直接影响到装置的可靠性。过流允许值一般为2倍的电流额定值，允许过流时间一般≤20μs。考虑到过电流发生和硬件保护电路需要一定的时间，因此要求过电流检测的电流传感器（一般用霍尔传感器）响应速度要快。除在驱动电路中加过流保护功能外，还在整流电路输出、逆变电路输入、负载回路加过流检测进行过流保护。

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新能源汽车中电力电子技术电流传感器安装位置：①与直流母线串联，可检测母线后的逆变电路或负载回路的过流。②与负载串联，可检测负载回路过流。③与每个IGBT串联，可检测IGBT的过流，但使用电流传感器多，成本高。

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新能源汽车中电力电子技术过流保护电路实例及电流传感器安装位置

2．过电压保护电路

过压抑制方法常用电容对电压冲击的缓冲作用，设计合适的缓冲电路吸收du/dt或采用软开关技术。

采用性能良好的缓冲电路，可使功率MOSFET或IGBT工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率、可靠性、安