新能源汽车电力电子技术 课件 第10章 新能源汽车技术应用基础.ppt

10.2.1电动汽车驱动电机2.驱动电机的作用驱动电机的在电动汽车上的具体任务是:在驾驶人操纵控制下,将内燃机-发电机系统、动力电池组的电能转化为车轮的动能驱动车辆,并在车辆制动时把车辆的动能再生为电能反馈到动力电池中以实现车辆的再生制动。近90%的电动机由旋转场设备组成,其主要优势在于可通过旋转场从定子向转子进行非接触式能量传输。这样就不需要直流电机换向器等磨损件。因此,这类设备磨损低,所需维护少。10.2.1电动汽车驱动电机3.驱动电机主要性能指标10.2.1电动汽车驱动电机4.电动汽车对驱动电机的要求10.2.2电动汽车电机驱动技术1.电机驱动系统基本组成电机驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车的关键子系统。它由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器和电源(蓄电池组)组成,其任务是在驾驶人的控制下,高效地将蓄电池的电能转化为车轮的动能,或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。电机驱动系统的基本组成如图10-13所示。图10-13电机驱动系统的基本组成框图10.2.2电动汽车电机驱动技术2.电机驱动系统的特点10.2.3驱动电机控制技术1.直流变换技术直流变换器(DC/DC)是将一个直流电源变换为另一个直流电源的电力电子电路。通过PWM技术控制功率半导体器件的导通和关断时间,连续调节DC/DC变换器输出的直流电压,可实现输入/输出电压之间的下降或上升。(1)DC/DC升降压变换器（双向）图10-14所示的直流功率变换器是双向直流功率变换器,实现动力电池组和电机逆变器两个高压母线电压之间的双向功率转换。图10-14某典型混合动力电动汽车的驱动系统结构10.2.3驱动电机控制技术1.直流变换技术(2)DC/DC降压变换器（单向）与传统汽车一样,车灯、音响、刮水器等低压电器对新能源汽车来说同样重要。这样,就需要DC/DC变换器,将动力电池组提供的几百伏高电压降为安全电压的12V或24V,为低压铅蓄电池补充电能,满足车载低压电器的功率和能量需求。如图10-15所示，低压DC/DC变换器采用隔离变压器的DC/DC技术,常用全桥式的功率电路拓扑。图10-15高电压直流母线与12V直流母线的电能转换电路框图10.2.3驱动电机控制技术2.逆变技术逆变器是一个将直流电能变换成交流电能的电路系统,它能够输出频率、幅值和相位可调的正弦波。根据输入电源类型,逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。电压型逆变器的特点是:1)直流侧为电压源或并联大电容。2)交流侧输出脉冲波电压,交流电流波形由负载决定。电压型逆变器的基本电路结构如图10-16所示。图10-16电压型逆变器的基本结构10.2.3驱动电机控制技术2.逆变技术(1)三相电压源逆变器工作原理三相电压源逆变器的标准电路拓扑如图10-17所示。它由直流输入滤波电容和三个两开关串联的桥臂组成。每个功率半导体开关并联了一个用于感性负载续流的反向二极管,而且使逆变器具备了再生能量回馈的功能。图10-17全桥式三相电压源逆变器电路10.2.3驱动电机控制技术2.逆变技术(2)三相电压源逆变器应用举例三相交流电机控制电路由直流链路、功率电子电路和电子控制单元三个部分组成,如图10-18所示。该控制器采用一个电压源型逆变器,动力电池组经过一个直流接触器与直流链路连接,对新能源汽车的安全行驶和日常维护具有保护作用。图10-18三相交流驱动电机控制电路10.2.3驱动电机控制技术3.整流技术图10-19A/D功率转换模块电路原理10.2.3驱动电机控制技术3.整流技术(2)整流技术应用举例再生制动系统的结构如图10-20所示,由驱动轮、主减速器、变速器、电动机、AC/DC变换器、DC/DC变换器、传感器以及再生制动控制器组成。新能源汽车减速或制动过程中，由于惯性的作用，车轮通过传动机构使电动机的转子受力转动，切割磁感线，从而产生三相交流电。由于动力电池的充电电流是直流电，所以需要三相整流电路进行整流后才能完成能量回收。图10-20再生制动系统的结构10.3整车控制技术9.3.1整车控制器（VCU）结构9.3.2整车控制器（VCU）功能作用10.3.1整车控制器（VCU）结构电动汽车整车控制器VCU的逻辑控制框图如图10-21所示。从该图中可以看到,VCU相当于电动汽车的大脑，可根据驾驶人意图及整车状态通过CANBUS总线传输信号,协调动力系统及电源系统对车速、转矩与功率进行管理和控制。图10-21电动汽车整车控制单元逻辑控制框图10.3.2整车控制器（VCU）功能作用1.整车控制器（VCU）主要作用10.3.2整车控制器（VCU）功能作用