新能源汽车能源管理系统概述

电动汽车的能源管理系统与辅助装置

第一节电动汽车的能源管理系统

第二节充电器

第三节电源变换装置第四节电动汽车制动能量回收系统

第五节燃料电池汽车氢安全系统

第六节电动汽车的基础设施教学目的和要求：了解电动汽车能源管理系统与辅助装置分类，掌握组成、构造和工作原理、特点、应用。本章重点：电动汽车的能源管理系统

、充电器、电源变换装置和电动汽车制动能量回收系统本章难点：电动汽车的能源管理系统

教学内容要点：

第一节电动汽车的能源管理系统

定义：

电动汽车能源管理系统是对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。

一、概述

组成：

硬件：传感器、ECU控制单元和执行元件。软件系统主要是对传感器输送来的信号进行计算处理，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，控制其动作。

电动汽车能源管理系统的功用：是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运行工况，使能量在各个能源转换装置之间按最佳路线流动，从而达到最高的整车能源利用效率。

各能源转换装置为:

发动机、储能装置、电动机动力传递装置、功率变换模块、发电机和燃料电池等。纯电动汽车，能源转换装置组成:

由蓄电池、电动机/发电机、功率变换器及动力传递装置等。能源传递路线:

由蓄电池到车轮（行驶）由车轮到蓄电池（能量回收）两条。混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车，能量转换装置通常有发电装置（发动机/发电机或燃料电池）、功率变换器、动力传递装置、能量储存装置、充放电装置等。能量传递路线：一是由发电装置到车轮，二是由蓄电池到车轮，三是由发电装置到能量储存装置，四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。二、纯电动汽车的能源管理系统输入能源管理系统电控单元ECU的参数有车辆运行状态参数：行驶速度、电动机功率等；各电池组的状态参数：工作电压、放电电流和电池温度等；以及车辆操纵状态：制动、启动、加速和减速等

功能：

能量管理系统采集从纯电动汽车各子系统通过传感器收集到的运行数据，完成下列功能：选择电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态（SOC）、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里程、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等。其中，电池管理系统（BMS）是能量管理系统（EMS）中的一个主要子系统，它处理蓄电池的显示、测量、预测和全面管理等问题。1．电池管理系统主要包括：动力电池组管理系统热（温度）管理系统高压电线线路管理系统

（1）动力电池组组成:

需要多节单体电池或多个蓄电池串联起来，

总电压:200~400V。动力电池组管理系统一般采用微处理器通过标准通信接口、CAN总线和控制模块等对动力电池组进行管理。（2）功能1）动力电池组管理

监控动力电池组充电和放电时的电压和电流、动力电池组的温度变化等。通过显示装置来动态显示蓄电池在充电和放电工作过程中的SOC的变化，避免动力电池组过充或过放，保护蓄电池不受损害，保持电池组的最佳工作状态。2）单节电池管理

对单节电池动态电压和温升的变化进行实时测量，对电池组中各个电池的不一致性进行监控和管理，能够及时地发现和剔除有性能缺陷的单体蓄电池。2．电池管理系统的功能

显示荷电状态（SOC）、提供电池温度信息、电池高温报警、电池性能异常早期警报、显示电解液状态、提供电池老化信息、记录电池关键数据。图8-2电动汽车电池管理系统功能示意图

（1）数据采集电池管理系统的所有算法都以采集的数据作为输入，采样速率、精度和前置滤波特性是影响电池管理系统性能的重要指标。电动汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于200HZ（50ms）。

（2）电池状态估计电池状态估计包括SOC（stateofcharge）和SOH（stateofhealth）两个方面。SOC告诉驾驶员电池的荷电量，以此可以估计汽车还能行驶的里程；SOH告诉驾驶员电池的寿命还有多久。SOC和SOH是进行能量管理的重要参数。最常用的SOC估计方法是Ah计量结合效率补偿的方法。

（3）能量管理在能量管理中，SOC、SOH、电流、电压、温度等参数作为输入用来完成下列功能：①用SOC，SOH和温度限制电池放电电流；②控制充电过程，包括均衡充电。充放电过程的监控和限制与电池种类、电池工艺关系很大。

（4）热管理热管理的功能是使电池单体温度保持在合理的范围内并且要求均衡，对高温电池实施冷却，在低温条件下对电池进行加热等。对于大功率放电和高温条件下使用的电池，电池的热管理功能更为重要。

（5）通信功能电池管理系统与车载设备或非车载设备的通信也是重要功能之一。根据应用需要，数据交换可采用不同的通信接口，如：模拟信号、PWM信号、CAN总线或I2C串行接口。

（6）安全管理具体功能为：防止电池过热而发生热失控；监测电池的电压、电流是否超过限制；防止电池过度放电，尤其是防止个别电池单体过度放电。3、电池SOC的估计和故障诊断

动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能或汽车在线可行驶里程显示功能，SOC的误差＜8%，配备故障诊断专家系统，可以早期预报动力电池组的故障和隐患。具有自检和诊断功能，以及高抗干扰能力。4、电池的热管理系统功能：电池组温度过高时有效散热、低温条件下快速加热、保证所有电池单体较好的温度一致性以及有害气体产生时的有效通风。5、安全防护

动力电池组的总电压可以达到200~400V，高电压应采取有效的隔离措施。一般要求将动力电池组与乘坐区分离。汽车停止使用时，自动切断电源，电动汽车发生碰撞或倾覆时，电池管理系统应能立即切断电源并报警，不会发生电解液对人体的伤害或引起火灾。6、典型壶的电动封汽车电廉池管理假系统（1）美国通标用汽车公凭司EV1电动汽车梁的电池管特理系统电动汽车蠢由27个铅酸台电池供卡电，电莲池寿命炉为450个深放电增周期，可蚀放电深度80％，一次注充电市内不行驶里程113嘉km，高速公照路行驶里妹程145k包m。（2）德国拆柏林大纲学研制朵的电池演管理系辨统主要功能溪包括：防止电住池过充猴过放、椅电池模机块加平乖衡器实磨现均衡扒充电、射基于模升糊专家暮系统的却剩余电匹量估计浊、电池芽组热管冷理、用资神经元眯网络辨弊识电池镜老化信晋息、电苹池故障替诊断，斥并且能东及时调仅整模糊禁专家系萄统的参搜数、数蛙据记录选和存储陕，存储音是为了荐电池诊详断和维普护工作看保存历推史数据愉。该电乡丰池管理垃系统是罩目前国陡际上功知能比较饼齐全、步技术含服量比较墙高的先处进的电禁动汽车绝用电池栋管理系芹统。图8-3柏林大丢学设计命的电池异管理系果统总体划结构在电动汽蜻车上实现践能源管理译的难点，三在于如何森根据所采悄集的每块恭电池的电滴压、温度匪和充放电贫电流的历蛙史数据，裂来建立一摆个确定每香块电池还圣剩余多少堪能量的较宜精确的数疑学模型。鱼在电动汽完车上，除赢了有必要洋使用电池圈能量管理营系统外，秋在选用电何池组中的滑电池时，花应尽量选岭用各种特邻性参数接桌近的电池姻，这对提于高电池组致中各电池估的使用寿六命也是非虑常重要的害。三、燃料估电池汽车酒和混合动存力汽车的觉能源管倦理系统1．燃料饶电池汽毯车的能丽源管理代系统能源一灿般有三画个：燃慕料的化撇学能、扶储能装遇置储存钉的能量波和回收滴的汽车讨动能。体用燃料骡电池替例代了内擦燃机。能源管歉理策略寄的任务残就是控疮制汽车酱动力系义统的能醋量传输槽和转换惜过程，专从而达卡到期望纹的系统脊响应。绞具体地欠说，就紫是在不霸影响汽暮车性能做和部件蚁寿命的饼前提下发，均衡标各部件急的工作痛负荷，拉从而降定低能量妙损失，新提高燃派料经济柄性。能源管理晌策略主要麦包括功率分孩配策略霞、速比已控制和乎制动能码量回馈熄策略三个组成克部分。功尼率分配是宅核心问题狡。只有三呆者紧密结爹合，才能司降低燃料蔑消耗、延焦长燃料电锁池和蓄电慌池的使用茎寿命。对于采用排蓄电池的御燃料电池盲汽车来说族，能源管弹理策略的众主要任务代为：①在既不损害副蓄电池挥的情况吐下，满宇足汽车霜动力性布的设计桌要求，抽保证可棚接受的括驾驶性杀。②确顾定燃料膨电池系柜统的运奴行状态此（开启茫或关闭削）从而千获得最末大的燃戏料经济结性。③根据时驾驶员转胜矩需求和腐子系统的嫩限制条件际来确定车蒜轮转矩命棚令。④确批定动力形系统的淡驱动模许式和各它模式之兰间的转毒换机制厨，确定紧传动系替的速比磨。其中，蓄炎电池工作鹿状态的控男制是能量骗管理策略困所要解决醒的基本问雨题。主要仿考虑以下筝因素：①蓄煤电池效够率是SOC的函数，罪并与内阻忘密切相关驱。必须选疮择一个蓄粘电池的最滋佳工作区衰域，降低钉充放电损挠失，同时第保留额外阁的吸收峰桶值功率的讯空间。②控败制蓄电骡池的充睁放电深唉度，放致电深度挡和频率笔会影响束到电池幸的循环击寿命。③电娱池所存暖储的能丢量在整粘个循环贼工况下筑要达到阔平衡。能源管理浆系统的结彼构根据当前车讲速、电袭池SOC等，以浓及驾驶滑员的转唇矩需求出信号，决定当前汽车虾的最佳档婆位。如果沟转矩需求价为负值，敏即为制动潮状态，就爆需要根据隙预先设定巡寿的制动能腐量回馈策装略来确定究电机的回策馈转矩。胜在确定了束所有负载鸣的功率需屈求后，可伏以根据功皱率分配豆策略计算出钳对燃料够电池系菜统的需兵求功率榜，来保幼证在满拉足当前过动力需絮求的前泳提下获薪得较好芒的整车损能量效缘瑞率。图8-5燃料电池等汽车能源疤管理系统弯结构2．混合渠动力汽坐车的能双源管理累系统（1）长安混群合动力汽竖车的系统网结构该车的能卧源传递路从线有四条:第1条路线贫为从四念缸电喷座发动机腾到轮胎砍；第2条路线揉为动力仆电池组禁到轮胎嗓；第3条为从发虏电装置ISG到动力电耐池组；第4条路线处为轮胎何到动力邻电池组绵，在汽局车下坡全或制动匆工况时伐，由发躺电机/电动机ISG将汽车生的再生壮或制动叛的能量霜存储到呀动力电环池。电控单位元ECU和电子磨油门对胶发动机叨进行控框制。ISG通过ISG控制器和位驱动器进即行控制，厉电池能量品管理系统负对电池组颂的荷电状默态进行控贞制。通过CAN（Cont迁roll练erA楚rea阵Netw爷ork）总线毙，混合蛮动力系孔统中所夹有控制冬子系统茄向多能方源动力外总成管道理系统框发送子枕系统运灵行信息饺，并且解接受多帽能源总比成管理哄系统的蚊控制命兆令，通偿过多能锄源动力浇总成管朵理系统魂来实现披混合动铸力系统奔的控制半协调。图8-6长安混搞合动力邮汽车的添系统结棒构（2）开关型霉控制策略蹲由系统初邮始化模块转、数据采代集模块、菜数据处理给模块和数思据显示模德块组成主转要的系统锋软件。图8-7开关型控帐制策略系竿统控制流蔬程图蓄电池的旗充电状态婆的最小值成和最大值榆分别设定印为60％和80％。系统军主要功能汉包括控制判发电机控新制器，监谢控和管理奥电动机控啊制器；监眉控电池组粥工作状况责；根据电规池组电量液自动启动筐或关闭发术电机组，喷对电池组才进行充电迟或停止充竹电。开关型年控制策早略的优推点:是保证发筑动机工作灰于效率最迷高点，所他以其热效秆率高，有秃害排放少汇。缺点主棚要是蓄电周池充放电厘频繁，加眉上发动机蓝启动、停误止时的动碰态损耗，丽系统总的顷损失功率器增大。（3）“功率鸽跟踪型”财控制策略“功率冷跟踪型护”控制模策略是浑由发动汗机全程腊跟踪汽帮车功率沙需求，幻玉只有在匹蓄电池袄的充电拥状态为歇最大值键、并且急蓄电池床提供的洲功率能糠满足汽孩车需求唐时，发胳动机才残停机或致怠速运贯行。此精策略的冤优点是泰蓄电池谜充放电谦次数减飞少，因分而系统签内部损乐失减少渐；另外棋可以采痰用小容谢量的蓄欢电池，羽从而减莫轻汽车侦质量，芝减小行景驶阻力蛇。其主智要不足容是发动忧机必须颜在较大麦的工况吸范围运复行，平享均热效破率较低况，有害钢排放较士多。第二节社充电府器目前的析电动汽肌车蓄电植池仍以纱铅酸蓄皂电池为蝇主，正壤确使用叨蓄电池泽，及时蜜进行充慕电可有况效降低编汽车的靠使用成莲本。一、蓄砍电池的扩充电方刘法1．恒压姻充电2．恒流充碌电3．快速充孕电4．智能弄充电5．均衡充徒电1．恒压瓶充电恒压充俘电是是破保持蓄促电池充日电压一掏定的充孝电方法护，对每冈个单体补蓄电池拢均以某薄一恒定晕电压进狼行充电恢。优点：充电速葡度较快麻，且随镇着充电趟的进行茧，充电尽电流会霉逐渐减匙小，电突压设定喇适当时丹，充足歇电时会纱自动停歼充。缺点：不能保殊证蓄电腊池彻底法充足电销，如果脚蓄电池倍放电深野度过深妇，充电斯的电流迟会很大泼，不仅嫂会危及喷充电器用的安全虫，而且地可能对仁蓄电池剑造成损叮害。若呈充电电轻压选择派过低，材后期充匆电电流早过小，首又会导足致充电恩时间延路长。2．恒流充双电恒流充电控是保持蓄纳电池的充冒电电流不庙变的充电筐方法。恒共定电流用丛调整充电垃器的电流革来控制，纺在一般的刃硅整流器冬充电器中樱即可实现蜜，充电操尖作简单方耐便。但要岂求采用小模电流、长委时间的充窄电模式，孙恒流充电剑一般需要15h以上。第一阶段刚的充电电貌流取额定哥容量的1/1堡0。第二阶段棚的充电电默流减小一配半，即取菜额定容量铁的1/2诵0。蓄电池费充足电僻的标志啄是：单格蓄电沾池的充电腰电压达到遮约2.7选V；电解道液中有洪大量气讲泡产生务；电解溜液的密船度上升差到最大协值。优点：可以保鹿证蓄电牛池彻底燥充足电声，延长柳蓄电池旋的使用役寿命，蜻减少蓄桶电池“竖硫化”蜻故障产架生的倾孤向。缺点：充电时间挥比较长。蝴到目前为染止。恒流两响阶段充甲电法是蜓铅酸蓄信电池充地电中最势常用的猴方法。3．快速抚充电快速充电僚过程中遵款循的原则教是，在可步能的情况米下，向蓄艘电池施以跟尽量大的麻充电电流兆，又不使笨蓄电池的栋析气量过贡大，同时纲还要防止甜蓄电池过或充电。对铅酸嫁蓄电池岁的充电刊可以缩糟短到2~3仇h。使电流以骡脉冲的方宿式输送给班蓄电池，粘对电池充宜电，然后挖让电池短笛时间、大显脉冲放电则，在整个苹充电过程惊中使电池猛反复充、请放电。4．智能充窑电智能充电赞应用dU/dt的技术接，跟踪荒检测蓄怎电池端穿电压在子单位时隐间内的践变化量啄，尤其嘉在蓄电侄池充电芬的后期矮，各种毛蓄电池鞠在充电愁后期呈谣现不同雀的变化狱规律；第并且要沿动态跟渡踪蓄电随池可接辩受的充千电电流黄，使充鞠电电流错始终处软于蓄电血池可接馒受的充巡寿电电流克曲线附证近。dU/dt的值只助要得到握确定，颈蓄电池闪的充电件深度就宰基本确递定，并拾可以判猎断终止纱的条件典。5．均衡充锹电均衡充电逗是以小电腊流进行l~置3h的过充踏电过程肥，一般像来说，虏均衡充砖电不能初频繁进放行。在电动滚汽车上映根据发保动机-发电机务的发电闹情况和佳动力电平池组的镇情况，严选择不症同的充煤电方法誓，各种尽充电方渔法可以捆兼用。二、充电耕器的类型1．充电站犯、停车场颂和维修站句用大中型您充电器充电站助、停车兽场和维良修站用通大中型钟充电器错通常采究用380辫V三相交衡流充电沟器。要职求体积皮小、质扛量轻、拳操作简讲便、工厦作可靠仪、能够奶自动控迟制和有秘自检系答统等。锦可供多括辆汽车使在夜间界停驶时咳进行充侍电，充班电时间供一般5~1殿0h。2．家庭顾用小型萌充电器家庭用睛小型充轿电器一拼般采用扯单相交稍流充电阔器或单萌相/三相交流乓充电器。元一般要求衬体积小、漏质量轻、吹便于安装浸和移动、决操作简便纤、工作可佩靠、显示蜻准确和能颜够自动控杠制等。可供私束家汽车线在夜间角停驶时录进行充样电，功观率3~5k详W，充电钢时间5~1孝0h。也可苦以用于牢快速充址电。美删国福特监汽车公津司研制时的Pos肆ich荒arg兰e快速充忍电器，称只用10~2累0mi英n时间即可和完成电动慈汽车的充赢电，每次顿充电可以井供电动汽品车行驶约90km。3．车载晒小型充圣电器车载小型劳充电器一理般为单相喉交流充电拳器或单相/三相交流星充电器，遭要求体积稳小、质量鞋轻、可靠崖性好、便涉于在汽车指上安装、王使用方便阿等。通常帮以感应式婚为主要形失式，能够坡全天候地辜进行充电末和快速充够电。三、电动枪汽车的蓄左电池充电朋器汽车蓄咽电池充格电器的尿基本功薄能有三如个：一是由市歼电进行电着力变换提冬供直流电欲，二是供给释与蓄电池司额定条件假相对应的稀电力，三是当疯蓄电池乐充满后坦自动停择止充电叉。根据充电谦器是否安戏装在车内足，充电器陆可分为车载和非澡车载两种。根据充扎电时的维能量转叙换方式葵的不同堂，充电退器分为接触式和右感应式两类。车载充烂电器一般设出计为小充电丹率，充电时读间长，一齿般为5~修8h，要求谎其尽可喜能体积渣小、质竿量轻（赛一般小酿于5kg）。由于充电守器和电池括管理系统掀都装在车脖上，所以摇它们相互焰之间容易脂利用电动就汽车的内供部线路网养络进行通钢讯，而且茄蓄电池的哭充电方式顿是预先定外义好的。非车载信充电器没有质劳量和体程积的限嗓制，一味般设计裁为大充电率。由于非沟车载充电蛾器和电池馒管理系统植是分开的匙，它们之胡间必须通径过某种方末式进行通樱讯。根据爷电池管理套系统提供汪的关于电差池的类型疫、荷电状有态、电压皮和温度等积信息，非谨车载充电来器选择一眠种合适的酿充电方式炎为蓄电池舌充电，以究避免蓄电抽池的过充平和过热。接触式是将带插察头的交流纽奉动力电缆芦线插到电岂动汽车的埋插座中给煤电池充电伐。适合于户尼内充电。感应式则通过电智磁感应耦熟合的方式邀进行能量华转换给电朋池充电。适合于股户外充活电。车载和研非车载慰充电器没都可以芒是接触聚式或感凯应式的咳。1．接触式崭充电器采用插届头与插驻座金属扒接触的子方式来累导电，缩慧优点是灭工艺简盛单、技户术成熟毕和成本郊低廉。组成：一个是脸将输入狐的交流蒙电转换咳为直流流电的整担流器；寻另一个透是调节粉直流电敢功率的振功率转庭换器。图8-1剧1非车载接上触式充电欣器的布置吧方案把电线姑的插头烤插入电话动汽车柳上相对结应的插急座中，绪直流电霉能就输耗入蓄电知池对其呆充电。根据非车之载充电器耐和车上电倒池管理系复统相互之雕间的通讯蚀，功率转夺换器能在摧线调节直判流充电功烟率，而且咸非车载充谊电器能显加示充电电恭流、电压够、充电的道电能、所庄需的充电免费用等。2．感应命式充电堂器感应充电问器将电能沟从充电器转感应到电蔽动汽车上绞来给蓄电术池充电。仿感应充电缺器是利用秩高频变压竟器原理，护高频变压脖器的一边父绕组装在柄离车的充竖电器上，副另一边绕两组嵌在电拨动汽车上赚。图8-12感应式充复电器的充蛛电原理充电器里将50~6第0Hz的市电母转换成80~籍300衬Hz的高频鸡电，然治后再感拐应到电惑动汽车朋一方。腾整流电屿路将高依频交流膏电变换早为能够诸为蓄电举池充电宪的直流脚电。特点：任何天洽气条件李下，包期括雨雪仪天或者嫂是暴风化雨，安烦全的进婶行充电岛，其不顶足之处闭是充电班时不可门避免地精有感应搬损耗，段而且投货资成本容高。第三节储电源变换忠装置一、电动哭汽车电子长设备对电塘源的要求各功能块京对电源的劈燕要求：如数所需的电故压和电流笨的大小、啊功率等级招、电磁兼殿容性、安耐全可靠性返等指标也当各不相同罩。功率变换仍器可分为DC/D运C、DC/牛AC、AC/感DC三种类型上。它们各自呆有不同的岭适用范围乒，使用最药多的是前士两种。二、DC/D离C功率变挑换器（一）倍电动汽滚车的DC/D代C变换器仔的主要淋功用：将宽范逢围变化进的直流请电压变考换成稳蛇定性能呆良好的背直流电仿压。（二）DC/雁DC的种类从开关北控制方晶式来分，DC/D隶C功率变椅换电路尼有：脉宽调制朵式PWM（Puls鉴e–Wi颂dth愈Mod泛ulat仅ion）、脉冲频率宴调制式PFM（Puls社eFr诞eque授ncy黎Muni旺tion）、脉宽和麦频率混洽合调制思式“硬穷开关电侮路”、零电压摄或零电很流“软泪开关”PWM电路、谐振式、准谐振式骑变换器。从拓扑胆结构来刃分，DC/左DC功率变换那电路有：升压型、降压型、升/降压型、正激型馆、反激型股、反相型、全桥式醉正激型警、半桥式射正激型扫、推挽式秆正激型额等。辅助子轿系统能雹量供给为的DC/D附C变换器非绝缘且型：负日极与车斯身相连辆，结构浸简单、成本低；绝缘型毫：负极与落车身绝缘体，主电源偷的高等级电压与书辅助电源茶的低等级但电压隔离开念来。共性：工作效率边都很高，途一般为85％~95％，并拳且适于攻商用。（三）DC/D闲C变换器的雕电路举例以控制雁电路的基驱动信动号为基筑础，功蝴率回路醋打开或半者关闭砖晶闸管侄，输入直流电，供给迹变压器呈交流电敲压。在鹿变压器破中变压渴之后得阅到的交流电压，经过圆整流二贯极管的狠整流作框用，得压到断续直傅流电压，再经盐平滑电脾路平滑愤后对辅家助电池部充电。咐控制回帅路还具浴有输入朋过电压犁保护、坊输出限径流、过榴热保护葬和警报呆功能。（四）燃国料电池汽驱车的DC/D侄C功率变换廉器1．燃料电级池汽车DC/D柔C变换器国的作用要使汽典车电子彻设备正肃常工作性，必须炉使用一逮个DC/翼DC功率变姑换模块博，将宽帅范围变谨化的直垮流电压桨变换成闯稳定性虏能良好溉的直流么电压。（l）燃料纵电池的纽奉特性：实现燃料卡电池输出个电压与动膛力总线电恐压匹配。（2）混合动踪蝶力型燃料椅电池汽车住的特点燃料电池益系统的输废出电压通洗常在240偿V～430页V，而且燃朋料电池的夕外特性（凯电压随电雹流的变化店）曲线斜嘴率较大。蓄电池圣组的标端称电压太一般设稼计在380V以上，尿而且由帐于蓄电虎池的充颂放电特惧性及其毅使用安随全性的说要求，散蓄电池仁的端电室压应在较栋小的范蠢围内变返化。在燃料平电池的盟输出端鉴串接一竖个对燃悠料电池草的输出窜电压进鞠行升压榨变换及永稳压调呀节的DC/委DC变换器视，使DC/D对C变换器的添输出电压弓和蓄电池零工作电压削相匹配，炭并且控制钟燃料电池鹿的最大输搂出电流和比功率，起好到保护燃漏料电池系早统的目的惧。燃料电议池或发男动机-发电机组爹只提供电温能，电流掠的方向只劲是单向流动走。而蓄电坏池和超越级电容属器在充锐放电时蛾，电流预的方向伪是可逆性凭流动。各种电源家的电压和协电流受工揭况变化影纲响而不稳魂定，但驱壁动电动机泄不能适应控其变化，输所以在电杯源与驱动膀电动机之宾间需要装讲置DC/扁DC变换器蒸。在电源与屋驱动电动掌机之间需宪要装置DC/D逆C变换器斜。在燃料电步池或发动躺机-发电机焰组与电杜动机之撕间需要业装置单谈向DC/迟DC变换器。在蓄电耕池和超灾级电容低器与电衰动机之腊间需要焦装置双迟向DC/匠DC变换器。2．DC/D厅C变换器风的工作控原理（1）双向DC/塔DC变换器组成：充电工逝况时，导通开胡关Q1切断、Q2导通，充电暑时的电策流或者智储存制屋动反馈绍时的电龄流，经毙动力总枕线向蓄脱电池或郊超级电坐容器充侦电。变附换器处宿于降压算（Buck）状态咱。放电工奖况时，导通馅开关Q1导通，Q2切断，蓄电池枕或超级雹电容器简放电，绑电容C中储存的澡电荷也同舒时放电，陡电流由超榆级电容器泻向动力总置线流动，旨双向DC/D堡C变换器破对外放狐电处于洒升压（Boos障t）状态。（2）单向DC/乓DC变换器根据整车蚀动力系统逼的设计要瓶求，确定DC/华DC变换器的氧输出电压某给定值。奏当燃料电勺池电流逐眉渐增大时回，电压基静本保持平吉稳，通过勉对输出电浑压的闭环亲控制，实测现变换器聚的恒压输娃出。AB段：垮当燃料速电池电工流逐渐窄增大时夹，电压揭基本保涉持平稳测，通过堵对输出践电压的弓闭环控呼制，实睬现变换跟器的恒举压输出。BC段：派随着燃康料电池肿电流的粘继续增筋大，燃栽料电池弯输出电篇压下降洋，DC/D嫁C变换器实榨时检测燃吃料电池的剧输出电压腿，当该电件压下降葛到下限旱值时，DC/D惨C就根据燃滔料电池的预输出功率爱进行恒功扯率输出。CD段：当DC/茶DC变换器达绩到最大电蹦流输出时鸭，电压迅厨速下降，都其电流值然决定DC/免DC变换器的饼最大输出铺电流。恒杆电流段。1）Boos破t功率变邮换器2)全桥式DC/歌DC功率变肠换器三、DC/何AC功率变换弟器1．DC/A美C功率变换碗器的作用DC/A板C功率变换而器是将直承流电变换迟为交流电姜的装置，忌也称为逆骄变器（电叹源模块）冲。在使用节交流电原动机的锤电动汽嫁车上，葛必须通携过DC/免AC功率变伍换器将戚蓄电池恐或燃料萌电池的素直流电筑变换为用交流电具，才能没驱动交藏流电动储机工作湿。2．DC/它AC功率变上换器的堤种类及避原理有源逆翻变：是把直德流电逆纽奉变成与截交流电映源同频伙率的交决流电馈送到电飘网中去的逆颂变器。无源逆坑变：在逆变固状态下刊，变换氧电路的澡交流侧期直接与睛负载连错接，将窑直流电锁逆变成桨某一频路率或可葬调频率剩的交流悠电直接供给负病载。特点：DC/A凉C无源逆变炼电路模块闲具有体积肿小、质量费轻、噪声咸低、稳定秃性好、工采作可靠的侄特点，而围且转换效票率高，谐都波失真小附，有自动答稳频稳压证性能，保顾护功能完狸善。应用：电动汽创车中使爸用的DC/A数C多为无源逆变夏器，除电动故汽车外，DC/A迅C无源逆变稼电路模块贿主要用于泊航天、航软海及通讯因系统等设逆备。四、AC/难DC功率变换规器AC/勺DC功率变换纸器的作用横是将交流电晃压转换成厅电子设灶备所需滩要的稳矛定直流件电压。电动汽车脱中AC/D由C的功能素主要是洁将交流禾发电机到发出的位交流电吃转换成度直流电血提供给退用电器末或储能呈设备储蜘存。AC/阿DC组成：输入滤瞎波电路纲、全波整流欲和滤波电狮路、DC/D漏C变换电岩路、过电压和包过电流保值护电路、控制电恰路和输谦出整流非电路。整流电路盘的作用是将交流榆电压变为米直流脉动伯电压；输入滤溉波电路迹的作用是使整规流后的映电压更卖加平滑撕，并将赤电网中改的杂波互滤除以夜免对模锁块产生污干扰。DC/D匀C变换电桥路和控悲制电路座作用是实现直圾流电压的柜转换和稳简压。保护电绿路的作治用是在模雾块输入璃电压或弹电流过然大时使单模块关辆断，起慌到保护弹作用。为了解召决整流拘后谐波财畸变所泥导致的涨低功率估因数问财题，使呜模块效监率进一办步提高固，越来颗越多的名模块制凡造厂商驰在全波梳整流电辰路和DC/魔DC变换电宇路之间孩加入功岭率因数份校正电灯路。第四节漫电动汽车旦制动能量嫌回收系统电动汽杰车制动隔能量回棍收系统从能充分她发挥电坟动汽车岭的优点海，把刹友车制动误、高速挪运行、密减速运杀行、下钥坡滑行羊等状态台下的部翻分能量衬转化为信电能反纯充给蓄到电池，贿从而有催效地利扁用能源污，提高员了电动哄汽车的标续程里虫程，这惊是传统夏的燃油盏汽车所深不能相筋比的。一、制掀动能量茫回收系想统的基谁本原理1．泵能原兴理泵能，降即为由卧低压向亦高压充剖电。当U＜Uc时，对送电容的卖充电电瓣流为ic，电感腥电流为iL。因为U＜Uc，所以iL＞0，低压向悲高压的壮充电过竖程可以实现。2．能量愚回收系松统工作或原理组成：两个IGBT元件V1和V2、电阻R、电动机M、电感L等（1）续流废阶段电此时电动汽嫌车开始戏减速，控制V1、V2关断，电蜻流通过VD2续流，氧此时电什流通过CDFG生C回路转化钳为热能消宝耗（电动级机电感中似的电能经L-VD2团-R消耗一砌部分）图8-2冠3制动能缎量回收令过程a）V1、V2关断b）V1关断、V2导通c）V1导通、V2关断（2）电流反界向阶段引由于电岩动汽车的纽奉惯性，电朋动机发电采状态继续缝同向运转姜，电流反深向为GFD，V1关断，V2导通，电吼流流过V2构成回躺路。图8-2盖3制动能量毁回收过程a）V1、V2关断b）V1关断、V2导通c）V1导通、V2关断（3）回收馈幅能阶段沿控制V2关断，逆由于L的续流作抚用，电流贫通过VD1向电池岁充电，仿回路变赔为EDC轨BAE。图8-23制动能量颂回收过程a）V1、V2关断b）V1关断、V2导通c）V1导通、V2关断电动机呆反复工瓜作于第局二、二都阶段，丢直至驾苏驶员踩钉下加速棍踏板或作电动汽悲车停止兴行走为晒止。二、电动舞汽车的制羽动能量回肌收系统制动能量肃回收系统德是电动汽摸车所独有缴的，将减级速制动（阻刹车或者版下坡）时修汽车的部分动圣能转化芒为电能，并且鞋把转化岁的电能储存在各抵种储能器中，如各疼种蓄电池项、液压储竭能器、超糕级电容和稿超高速飞倚轮等，最肿终达到增加电动汽车厚行驶里程酷和降低运行成歪本的目砍的。如狮果储能造器已经减被完全浆充满，挪制动能洁量回收怒就不能税起到制呜动作用修，所需刺的制动馆力就只畜能由常规的芽液压制脸动系统来提供迹。一般应该填考虑满足孝以下四方权面的要求窃：（1）液压记制动力泥矩应该凳可以根神据制动匪能量回婚收力矩社的变化雁进行控命制，使携驾驶员勇在制动松时有平膛顺感，仿最终获截得所希闭望的总罢力矩。辨并且液朝压制动序的控制未不应引号起制动荣踏板的鼻冲击，橡以免引仔起驾驶氧员产生逼不正常秧的感觉敞。（2）前后单车轮上蓬的制动史力必须令很好地拼进行平案衡分配辞，以使伶汽车能形够实现嚼稳定地弹制动。（3）为了榆防止汽冠车发生父滑移，启加在前尚后轮上钉的最大固制动力相应该低喝于允许窝的最大榜值（主卖要由滚老动阻力双系数决贵定）。（4）由于在顿电动汽车残上没有发暖动机驱动认的液压泵纲，所以需踢要一个电胁动泵来提艇高液压。当驾驶员择踩下制动抱踏板，电犁动泵使制须动液增压博产生制动旧力。制动干控制子系战统与电动元机控制子更系统协调上工作，确员定汽车前蹲后轮上的紧液压制动屈力。回收错制动能量罚时，制动帮能量回收能控制系统妻回收制动范能量，并时且反充到矩蓄电池中搞。电动汽贫车上的ABS及其控制渐阀与传统隆燃油车上衡的相同，舟其作用是登产生最大鉴的制动力贞。电动汽车哄上的总制说动力矩是狸制动能量疫回收力矩阿与液压制恐动力矩之鼓和。其目的名是保持匠最大制安动能量竹回收力躁矩的同仔时，为枯驾驶员事提供与璃燃油车轻相同的泻制动感倾。当制动踏素板力较小倚时，只有做制动能量肾回收力矩兰施加在驱恐动轮上，允并且与制颠动踏板力在成正比；欲而非驱动膏轮上的制炒动力由液饶压制动提另供，液压苗制动力也末与制动踏求板力成正秆比。当敬制动踏板洽力超过一速定值时，欠最大制动圈能量回收秋力矩和液飞压制动力爬矩全部加赞在驱动轮苦上，以获贱得所需的梅制动力矩次。因而最槐大制动能瘦量回收力参矩可以保针持不变，混以便能完准全回收汽群车的动能丸。第五节存燃料画电池汽漆车氢安梯全系统一、氢安异全系统1．燃料电钉池汽车氢泛安全控制值系统燃料电说池汽车鼓整车氢匹安全控赛制系统鸦主要包社括氢泄撕漏监测弱及报警分处理系袭统。在镇燃料电辞池汽车同内安装处的氢泄势漏监测却系统由4个氢传感摔器和安装右在车体下惠部的一套翼监控器组恳成，4个氢传感有器分别安撑装在车顶军部的储氢蓄瓶舱、燃件料电池发禽动机舱、沫乘客舱以诞及发动机挽水箱附近德，实时检乡丰测车内氢域的体积分喷数。当任公何一个传晋感器检测澡到氢的体返积分数超迷过规定的刷范围时，顷监控器会沿发出声光俯报警信号幼，并通知涨安全报警毁处理系统愉。安全报震警处理系内统接收到庄报警信号谢时，启动礼声光报警虹系统，驾岁驶员则关贤闭燃料电分池发动机叹和氢气瓶浆组出口的陶电磁阀，足并采取相治应的处理运措施。燃料电池蛾汽车上的昂氢安全处退理系统中麻所用的继巴电器采用连防爆固态袍继电器，不氢检测传沉感器则采拒用防爆型合的。为了皮确保安全馋，当氢安怀全系统报爱警时，汽历车上严禁娇使用可能然引起电弧赛的用电装系置。燃料解电池汽车泛存有氢气物时，车内贸严禁进行丛可能引起遇火花、电塘弧的操作胞。为了保证径行车安全悄，燃料电欺池汽车车刑体底部设委有接地导秀线，可以抽将加氢时培及汽车行归驶过程中茅产生的静促电泄放回课大地。2．燃料私电池汽闷车车库至的氢安增全系统（l）车库氢稠安全控制古系统（2）氢安逃全操作嘉规程（l）车库氢嗽安全控制狂系统车库氢安刚全控制系霞统主要包民括氢泄漏洋监测及报块警处理系怜统以及能围自动送、壤排风的设全施等。燃誓料电池汽摧车车库内辩的氢泄漏丝式监测系统深由安装在屋车库顶部裁的多个氢鹅传感器和糊安装在控警制室的一达套监控器焰组成。（2）氢安劣全操作突规程必须制定暖严格的氢买安全操作访规程，并怒在燃料电拜池汽车进咱、出库及长调试过程昌中严格遵那守，以确百保安全。盏操作规程潮主要有：般发动机启挎动前，对修管路必须极进行气密语性检查；微严禁在车堡库内对燃堵料电池汽紫车进行大眉规模的加挖氢操作；边雷雨天气雁禁止做氢典气系统调捆试及实验谅等。二、燃料钩电池电动缠轿车的安叶全系统实厕例1．氢气周监测系摆统整车共者有4只氢传泥感器，分别用冬于监测车签内、氢气瓶、葬燃料电池看组等处的氢价气泄漏友情况。扭当任何一个沃氢传感器平检测到氢气泄石漏时，会涝立即向控制单喂元发出报班警信号。2．撞车保枕护装置为了使推燃料电概池电动狭轿车在损发生撞拳车事故迷时能及爱时切断晒气源和步高压电俭源，燃究料电池凡汽车通鹿常还要抹安装碰置撞传感热器特点是化从侧面礼碰撞时战，地板菜梁可吸标收能量猛，减少静驾驶室裳变形和桐对燃料混电池系都统的影纽奉响；从勤前面碰韵撞时，训前纵梁角可吸收嘱能量，绝减少驾颠驶室变模形，从殊而降低狭事故的蹲危险性技。采用车载福高压氢气偶储存技术恢的燃料电夹池汽车带闹有高压氢管气瓶，高版压