電動汽車的電氣系統(tǒng)課件

第7章電動汽車電氣系統(tǒng)7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設計實例7.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁第7章電動汽車電氣系統(tǒng)7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成電動7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程電動汽車技術與原理

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頁7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.1一般電動汽車電包括低壓電氣系統(tǒng)、高壓電氣系統(tǒng)和整車網絡化控制系統(tǒng)。高壓電氣系統(tǒng)由動力電池/燃料電池、驅動電機和功率轉換器等大功率、高電壓電氣設備組成；根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機的能量變換與傳輸過程。低壓電氣系統(tǒng)采用直流12V或24V電源，一方面為燈光、刮水器等車輛的常規(guī)低壓電器供電；另一方面為整車控制器、高壓電氣設備的控制電路和輔助部件供電。各種電氣設備的工作統(tǒng)一由整車控制系統(tǒng)協(xié)調控制。7.1.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成電動汽車技術與原理

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頁包括低壓電氣系統(tǒng)、高壓電氣系統(tǒng)和整車網絡化控制系統(tǒng)。7.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理

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頁一般電動汽車電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理第7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成如果電動汽車采用CAN總線控制技術，則可以將各個分系統(tǒng)（模塊）通過通信方式連接，從而實現整車控制。采用CAN總線的電氣系統(tǒng)更加簡潔，布置更加簡單。電動汽車技術與原理

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頁7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成如基于CAN總線的電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理

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頁基于CAN總線的電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程啟動過程當鑰匙打到“ACC”擋位時，車輛部分電器如音響系統(tǒng)，視頻系統(tǒng)等娛樂系統(tǒng)啟動。當鑰匙達到“ON”擋位時，此時需要對車輛的部分系統(tǒng)進行供電，此時多數車輛低壓輔助系統(tǒng)全部工作，為高壓啟動進行準備工作。當鑰匙打到“ST”擋時，車輛高壓啟動系統(tǒng)開始工作，進行一系列預充電和自檢后將主接觸器接通，啟動高壓系統(tǒng)。為了保證車輛安全，還要進行一系列絕緣監(jiān)測、電池系統(tǒng)檢測以及主電機控制器等檢測，這些檢測通過之后，車輛方能進入可行駛狀態(tài)。電動汽車技術與原理

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程啟動過程電動汽車技術7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程行駛過程為了保障安全，車輛在行駛中需要隨時監(jiān)測各種參數，如電量參數、溫度參數、電壓參數、絕緣性能、車輛其它關鍵輔助系統(tǒng)的參數等，這些參數將影響車輛的行駛功能、行駛距離和行駛安全。電動汽車尤其注重安全性能。為了安全行駛，電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能均設有兩級報警。

電量參數控制溫度參數控制絕緣性能控制

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程行駛過程電動汽車技術7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程充電過程在充電時需要對電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能進行檢測。一旦有部分系統(tǒng)參數出現故障，就會提示斷開充電系統(tǒng)，停止充電，避免出現安全隱患。電動汽車技術與原理

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程充電過程電動汽車技術電動汽車控制系統(tǒng)工作流程圖返回電動汽車技術與原理

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頁電動汽車控制系統(tǒng)工作流程圖返回電動汽車技術與原理第7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.2.1整車控制器7.2.2能源管理系統(tǒng)7.2.3通信系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.2.1整車控制器組成控制器主芯片，Flash存儲器和RAM儲存器及相關電路控制器主芯片的輸出與Flash存儲器和RAM存儲器的輸入相連。通過CAN總線接口連接到整車的CAN網絡上與整車其余控制節(jié)點進行信息交換和協(xié)調控制?？刂破饔布?/p>

微處理器、CAN通信模塊、BOM調試模塊、串口通信模塊、電源及保護電路模塊等7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁組成7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1功能（1）接受、處理駕駛員的駕駛操作指令，并向各個部件控制器發(fā)送控制指令，使車輛按駕駛期望狀態(tài)行駛。（2）與電機、DC/DC、蓄電池組等進行可靠通信，通過CAN總線進行狀態(tài)的采集輸入及控制指令的輸出。（3）接收并處理各個零部件信息，結合能源管理單元提供當前的能源狀況信息。（4）系統(tǒng)故障的判斷和存儲，動態(tài)檢查系統(tǒng)信息，記錄出現的故障。（5）對整車具有保護功能，視故障的類別對整車進行分級保護，緊急情況下可以關掉發(fā)電機及切斷母線高壓系統(tǒng)。（6）協(xié)調管理車上其它電器設備。7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁功能7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1原理整車控制器是一個多輸入、多輸出、模數電路共存的復雜系統(tǒng)，其各個功能電路相對獨立。按照模塊化思想設計硬件系統(tǒng)的各個模塊

最小應用系統(tǒng)模塊、電源模塊CAN通信模塊、串口通信模塊、數/模輸入輸出模塊MCU是整車控制器的核心，它負責數據采集和處理、邏輯運算以及控制的實現等，MCU的選取是整個硬件設計過程中最重要的任務。7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁原理7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1豐田公司整車控制器原理圖電動汽車技術與原理

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頁豐田公司整車控制器原理圖電動汽車技術與原理第15天津大學設計的整車控制器原理圖電動汽車技術與原理

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頁天津大學設計的整車控制器原理圖電動汽車技術與原理第7.2.2能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的功用對電動汽車動力系統(tǒng)能源轉換裝置的工作能量進行協(xié)調、分配和控制的軟、硬件系統(tǒng)統(tǒng)稱為能源管理系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)的硬件由一系列傳感器、控制單元ECU和執(zhí)行元件等組成，軟件系統(tǒng)的功能主要是對傳感器的信號進行分析處理，對能源轉換裝置的工作能量進行優(yōu)化分析，并向執(zhí)行元件發(fā)出指令。在滿足汽車基本技術性能和成本等要求的前提下，根據各部件的特性及汽車的運行工況，實現能量在能源轉換裝置之間按最佳路線流動，使整車的能源利用效率達到最高。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的功用電動汽車技術與7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)組成電動7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池荷（充）電狀態(tài)指示器電動汽車蓄電池中儲存多少電能，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數，滿足這一需要的儀表即電池荷（充）電狀態(tài)指示器。電池充、放電時呈現明顯的非線性和非常小的動態(tài)內阻，并且隨著充電次數的增加，各特性參數均有變化。電池能夠放出電量的多少與充電狀態(tài)、放電方式等有關。計算靜態(tài)剩余電量時，應考慮電池放電電流、溫度、電池老化和自放電等對容量的影響。剩余電量的預測可采用檢測電壓和內阻，進一步計算電量的方法。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池荷（7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（1）防止蓄電池過充電。（2）防止蓄電池過放電。（3）溫度控制及平衡。（4）能源系統(tǒng)信息顯示。（5）電池狀態(tài)測試及顯示。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池管理一種標準的電池管理系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁一種標準的電池管理系統(tǒng)電動汽車技術與原理第21頁KiK3Ki+1絕對值電路R3R4R1R2UABK1K2Kn+1E1E2E3EiEnAB單號開關的一端依次接奇數號電池的負極另一端接檢測總線A點；雙號開關的一端依次接偶數電池的負極，另一端接檢測總線B點

單體電池電壓測量

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頁KiK3Ki+1絕R3R4R1R2UABK1K2Kn+1E1開關陣每次導通兩個，次序為：K1K2、K2K3、…KiKi+1、…Kn-1Kn、KnKn+1當第i和i+1開關導通時，A、B上的電壓分別為：

繼電器切換提取電壓電動汽車技術與原理

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頁開關陣每次導通兩個，次序為：繼電器切換提取電壓電動汽車技術與7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)1.制動能量回饋系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)1.制動能量回饋7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理一般而言，制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電電壓總是低于蓄電池電壓。因此為了使制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能充入蓄電池，必須采用專門的控制系統(tǒng)，使電動機工作于再生制動模式。工作時，將電動機電樞驅動電流斷開，電樞兩端接入一個開關電路。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋再生制動、能量回饋系統(tǒng)原理圖再生制動能量回饋電動汽車技術與原理

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頁再生制動、能量回饋系統(tǒng)原理圖再生制動能量回饋電動汽車技術7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理當開關閉合時，電動機感應電勢引起的感應電流經開關K形成回路，感應電流

當開關K斷開時，則回饋電流為制動電流

于是，電機再生制動過程的電能便充入蓄電池儲存起來。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋制動能量回饋的具體過程可分為三個階段電動汽車技術與原理

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頁制動能量回饋的具體過程可分為三個階段電動汽車技術與原理7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理三個階段（1）續(xù)流階段（2）電流反向階段（3）回饋能階段充電電能電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)制動能量回饋發(fā)電7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動能量回（收）饋系統(tǒng)由于制動能量回收系統(tǒng)是和液壓制動系統(tǒng)一起工作的，因此經常把此二者合稱為制動能量回收液壓制動系統(tǒng)。當儲能器被完全充滿時，制動能量回收則不能起到制動作用，制動力就只能由常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)來提供。制動能量回收液壓制動系統(tǒng)的功用是節(jié)約制動能源、回收部分制動動能。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動能量回（收）饋系統(tǒng)制動能量回收液壓制動系統(tǒng)一般應滿足四方面的要求（1）液壓制動力矩應該可以根據制動能量回收力矩的變化進行控制，最終使駕駛員獲得所希望的總力矩。（2）為了使車輛能夠穩(wěn)定的制動，前后輪上的制動力必須很好的平衡分配。（3）由于在電動汽車上沒有發(fā)動機驅動的液壓泵，所以需要有個電動泵來提高液壓。（4）為了防止汽車發(fā)生滑移，加在前后輪上的最大制動力應低于允許的最大值。電動汽車技術與原理

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頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成單軸驅動電動汽車技術與原理

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頁制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成單軸驅動電動汽車技術與原理制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成雙軸驅動電動汽車技術與原理

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頁制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成雙軸驅動電動汽車技術與原理電動汽車制動力矩的分配比例電動汽車技術與原理

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頁電動汽車制動力矩的分配比例電動汽車技術與原理第3制動能量回收時所損失的能量

電動汽車技術與原理

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頁制動能量回收時所損失的能量電動汽車技術與原理第3制動能量回收制動系統(tǒng)的協(xié)調系統(tǒng)

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頁制動能量回收制動系統(tǒng)的協(xié)調系統(tǒng)電動汽車技術與原理第7.2.3通信系統(tǒng)1．CAN總線

CAN(ControllerAreaNetwork)控制器局域網絡。CAN最初由德國BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設計?，F代汽車越來越多采用電子控制裝置，需檢測及交換大量數據，采用總線技術是必然途徑。電動汽車技術與原理

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頁7.2.3通信系統(tǒng)1．CAN總線CAN(Co現代汽車電子控制技術發(fā)展趨勢汽車電子技術的發(fā)展汽車上電子裝置越來越多汽車的整體布置空間縮??；傳統(tǒng)電器設備多為點到點通信導致了龐大的線束；大量的連接器導致可靠性降低；存在冗余的傳感器。CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技術與原理

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頁現代汽車電子控制技術發(fā)展趨勢CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技

現代汽車電子控制系統(tǒng)分類單獨控制系統(tǒng)由一個電子控制單元控制一個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如發(fā)動機控制系統(tǒng)、自動變速器等。集中控制系統(tǒng)

由一個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如汽車底盤控制系統(tǒng)?？刂破骶钟蚓W絡系統(tǒng)

由多個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)，各控制單元的共用信息通過總線互相傳遞。CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技術與原理

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頁現代汽車電子控制系統(tǒng)分類CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理第40從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理第41通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之間的信息共享；減少了線束，可更好地控制和協(xié)調汽車的各個系統(tǒng)，使汽車性能達到最佳。車用網絡電動汽車技術與原理

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頁通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之CANbus的發(fā)展1997年,大眾公司PASSAT舒適系統(tǒng)采用CANbus，62.5Kbit/s98年PASSAT和GOLF驅動系統(tǒng)增加CANbus，500Kbit/s2000年，PASSAT和GOLF采用了帶有網關的第二代CANbus2001年，大眾舒適系統(tǒng)CANbus提高到100Kbit/s，驅動系統(tǒng)500Kbit/s2002年，PQ24平臺使用帶有車載網絡控制單元的第三代CANbus2003年，PQ35平臺使用五重結構的CANbus系統(tǒng)，出現了單線的LINbus電動汽車技術與原理

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頁CANbus的發(fā)展1997年,大眾公司PASSAT舒適系統(tǒng)

主要采用2條CAN。一條用于驅動系統(tǒng)高速CAN，速率500kb/s。實時性要求較高的控制單元，如發(fā)動機、電動機等一條用于車身系統(tǒng)低速CAN，速率100kb/s。針對車身控制，如車燈、車門、車窗等信號采集及反饋。特征是信號多但實時性要求低，實現成本要求低。

汽車上的網絡連接方式電動汽車技術與原理

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頁主要采用2條CAN。汽車上的網絡連接方式電動汽車技術與原理基于CAN總線的汽車電器網絡結構電動汽車技術與原理

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頁基于CAN總線的汽車電器網絡結構電動汽車技術與原理第奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理

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頁奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理第奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理

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頁奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理第驅動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷

驅動系統(tǒng)500Kbit/s

舒適系統(tǒng)100Kbit/s

信息系統(tǒng)100Kbit/s

診斷系統(tǒng)500Kbit/s

儀表系統(tǒng)100Kbit/sCAN儀表CAN驅動CAN信息CAN舒適

CAN診斷五條CAN總線電動汽車技術與原理

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頁驅動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷

驅動系統(tǒng)+1V-1V干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消~0V數據傳輸線數據傳輸終端數據傳輸終端CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器CAN-BUS系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁+1V-1V干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消~CANbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和總線相連?？刂茊卧谀骋粫r間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。邏輯“1”：所有控制器開關斷開；總線電平為5V；Canbus未通訊。邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏；Canbus進行通訊。CANbus收發(fā)器

電動汽車技術與原理

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頁CANbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示，CAN-High線是黃色，CAN-Low線是綠色數據傳輸線CAN-HighCAN-Low電動汽車技術與原理

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頁為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示，CAN-High線不同區(qū)域CANbus總線速率和識別代號不同，一個信號要從一個總線進入另一個總線，必須把識別信號和速率進行改變，這個任務由網關(Gateway)完成。網關還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負加速度傳感器信號，信號優(yōu)先級在驅動系統(tǒng)非常高，但轉到舒適系統(tǒng)后，網關調低了它的優(yōu)先級。網關

2002年PoloGateway電動汽車技術與原理

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頁不同區(qū)域CANbus總線速率和識別代號不同，一個信號要從一CAN數據總線上的信號變化電動汽車技術與原理

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頁CAN數據總線上的信號變化電動汽車技術與原理第53CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉換差動信號放大器處理來自CAN-High線和CAN-Low線信號，將轉換后的信號傳至控制單元的CAN接收區(qū)。差動信號放大器用CAN-High線上的電壓減去CAN-Low線上的電壓就得出了輸出電壓，用這種方法可以消除靜電平（對于CAN驅動數據總線來說是2.5V）或其它任何重疊的電壓。電動汽車技術與原理

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頁CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉換差動信號放電動汽車技術與原理

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頁電動汽車技術與原理第55頁CAN數據總線差動信號放大器內的干擾過濾由于CAN-High線和CAN-Low線是扭絞在一起的，干擾脈沖X就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓（3.5V-X)減去CAN-Low線上的電壓(1.5V-X)，因此在經過處理后,差動信號中就不再有干擾脈沖了.(3,5V-X)-(1,5V-X)=2V電動汽車技術與原理

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頁CAN數據總線差動信號放大器內的干擾過濾(3,5V-X)CAN總線上控制單元的作用就像是CAN上一個負載電阻（因為裝有電子元件）。取決于聯(lián)接的控制單元數量和其電阻。CAN導線負載電阻電動汽車技術與原理

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頁CAN總線上控制單元的作用就像是CAN上一個負載電阻（因為裝CAN總線拓撲結構圖電動汽車技術與原理

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頁CAN總線拓撲結構圖電動汽車技術與原理第58頁應用層（Application）數據鏈路層（Datelink）物理層（Physical）物理層（Physical）數據鏈路層（Datelink）應用層（Application）物理介質發(fā)送端接收端CANISO/OSI的三層模型MCUCAN控制器CAN收發(fā)器電動汽車技術與原理

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頁應用層數據鏈路層物理層物理層數據鏈路層應用層物理介質發(fā)送端接CAN通訊接口CAN控制器耦合器CAN驅動器電動汽車技術與原理

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頁CAN通訊接口CAN控制器耦合器CAN驅動器電動汽車技術與原Canbus的數據結構數據包有7個數據段:開始區(qū)（1位），優(yōu)先級別區(qū)（11位），檢驗區(qū)（6位）數據區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認區(qū)（2位）和結束區(qū)（7位）開始區(qū)優(yōu)先級別區(qū)未使用數據區(qū)確認區(qū)檢驗區(qū)－數據量16位冗余校驗碼結束區(qū)電動汽車技術與原理

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頁Canbus的數據結構開始區(qū)優(yōu)先級別區(qū)未使用數據區(qū)確認區(qū)檢CAN總線主要特點（1）CAN采用多主機工作方式，網絡上任一節(jié)點都可以在任何時刻主動向網絡請求發(fā)送報文。（2）采用非破壞性的總線仲裁技術。（3）通過報文濾波即可實現點對點、一點對多點甚至全局廣播的通信，不必專門“調度”。（4）采用短幀結構，減小傳輸時間。差分方式的數據傳輸，具有較強的抗干擾能力。（5）節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉的功能。（6）節(jié)點數取決于總線驅動電路，最多可達110個，報文標識符可達2032種（CAN2.0A）。電動汽車技術與原理

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頁CAN總線主要特點（1）CAN采用多主機工作方式，網絡上任一2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)LocalInterconnectNetwork基于（UART）串行通信的格式，降低了硬件成本，在軟件和系統(tǒng)設計上也能更容易地兼容其它網絡協(xié)議。LIN的目標是為現有汽車網絡(如CAN總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網絡UARTUniversalAsynchronousReceivertransmitter通用異步收發(fā)器電動汽車技術與原理

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頁2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)LocalInte2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點（1）低成本。（2）極少的信號線即可實現國際標準ISO9141規(guī)定。（3）傳輸速率最高可達20kbit/s。（4）單主控器/多從設備模式，無需仲裁機制。（5）從節(jié)點不需要晶振或陶瓷振蕩器就能實現自同步。（6）保證信號傳輸的延遲時間。（7）不需要改變LIN從節(jié)點硬件和軟件就可增加節(jié)點。（8）一個LIN網絡上節(jié)點數目小于12個，共有64個標識符。電動汽車技術與原理

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頁2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動汽車技術3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)TTCAN（Time-TriggerControllerAreaNetwork）TTCAN基于自己的時間控制器發(fā)送包含有全局時間參考幀，網絡中的其它節(jié)點都要求與此全局時間同步。每兩個參考幀之間的時間段稱為一個基本循環(huán)，它包含有多個時間窗口。獨占時間窗里只允許某個特定的消息發(fā)送;仲裁時間窗允許多個消息幀在這段時間內傳送;空閑時間窗用于以后系統(tǒng)的擴展。電動汽車技術與原理

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頁3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)TTCAN（T3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點

帶寬利用率高、通信延遲低以及消息傳輸可管理與可預測等特點。對于解決分布式實時控制系統(tǒng)中的消息延遲與容錯具有重要的意義。電動汽車技術與原理

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頁3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動汽4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)FlexRay是繼CAN和LIN之后的最新研究成果，非常適用于線控系統(tǒng)。FlexRay兩個信道上數據速率最大可達到10Mbit/s，總數據速率可達到20Mbit/s，網絡寬帶是CAN的20多倍。FlexRay還能夠提供很多CAN網絡所不具有的可靠性特點。FlexRay可以進行同步（實時）和異步的數據傳輸，來滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求。電動汽車技術與原理

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頁4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)FlexRa4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點（1）支持靜態(tài)時間和動態(tài)時間驅動的兩種信息機制。（2）高的數據傳輸傳輸率和網絡使用率。（3）靈活的容錯能力，支持單通道和雙通道操作。（4）可靠的錯誤檢錯功能。（5）滿足汽車環(huán)境要求和質量要求的控制器和物理層。（6）可采用多種網絡拓撲結構。電動汽車技術與原理

第68

頁4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動電動汽車技術與原理

第69

頁電動汽車技術與原理第69頁車載網絡的應用等級圖返回電動汽車技術與原理

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頁車載網絡的應用等級圖返回電動汽車技術與原理第70整車網絡化控制系統(tǒng)實現的功能（1）實現系統(tǒng)協(xié)調控制。根據電池管理系統(tǒng)提供的能量信息，保證車輛在正常模式行駛、安全模式（能量低時提前報警）和強制停車。（2）對整車各個系統(tǒng)進行監(jiān)控。檢測整車各個系統(tǒng)信息，并進行報警。（3）整車信息顯示及故障報警。對全車信息進行顯示并對故障進行分析、報警。（4）實現對車身包括燈光、車門、殘疾人踏板等控制。7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設計實例電動汽車技術與原理

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頁整車網絡化控制系統(tǒng)實現的功能7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設整車網絡化控制系統(tǒng)原理返回電動汽車技術與原理

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頁整車網絡化控制系統(tǒng)原理返回電動汽車技術與原理第77.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成7.4.2高壓電氣系統(tǒng)的安全性 7.4.3電磁兼容設計的必要性和常用方法電動汽車技術與原理

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頁7.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)電動汽車技術與原理第7高壓電氣系統(tǒng)主要功用是：根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機能量變換與傳輸過程。在傳統(tǒng)燃油汽車中，電動助力轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等主要由低壓電氣系統(tǒng)供電;在電動汽車中，對于功率較大子系統(tǒng)如制動氣泵電機、電動助力轉向系統(tǒng)和電動空調等一般采用高壓供電。燃油汽車與電動汽車低壓電氣系統(tǒng)二者主要區(qū)別:燃油汽車輔助蓄電池由與發(fā)動機相連發(fā)電機充電;電動汽車輔助蓄電池由動力電池通過DC/DC變換器充電。7.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)電動汽車技術與原理

第74

頁高壓電氣系統(tǒng)主要功用是：根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池組成動力電池/燃料電池驅動電機功率轉換器

7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁組成7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理整車高壓電氣系統(tǒng)原理

電動汽車技術與原理

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頁整車高壓電氣系統(tǒng)原理電動汽車技術與原理第76頁功率轉換器功率轉換器可分為直流/直流（DC/DC）變換和直流/交流（DC/AC）變換兩類。電動汽車電氣系統(tǒng)中的功率轉換器主要是DC/DC變換器，它是實現電氣系統(tǒng)電能變換和傳輸的重要電氣設備。電動汽車的DC/DC變換器主要功能給車燈、ECU、小型電器等車輛附屬設備供給電力；向附屬設備電源充電。7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

第77

頁功率轉換器7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與直流電源DC-DC主電路負載控制電路DC/DC變換器一般結構電動汽車技術與原理

第78

頁直流電源DC-DC主電路負載控制電路DC/DC變換器一般結構功率轉換器DC/DC功率變換電路主要類型正激型反激型升壓型降壓型升/降壓型反相型推挽式正激型半橋式正激型全橋式正激型7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

第79

頁功率轉換器7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與絕緣型DC/DC變換器負極與車身絕緣電動汽車技術與原理

第80

頁絕緣型DC/DC變換器負極與車身絕緣電動汽車技術與原理非絕緣型DC/DC變換器

負極與車身相連電動汽車技術與原理

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頁非絕緣型DC/DC變換器負極與車身相連電動汽車技術與原理Buck降壓變換器電動汽車技術與原理

第82

頁Buck降壓變換器電動汽車技術與原理第82頁開關管導通,電感激磁,電流線性上升開關管關斷,電感去磁,電流線性下降Buck降壓變換器電動汽車技術與原理

第83

頁開關管導通,電感激磁,電流線性上升開關管關斷,電感去磁,電Boost升壓變換器Boost升壓變換器電動汽車技術與原理

第84

頁Boost升壓變換器Boost升壓變換器電動汽車技術與原理Boost升壓變換器開關管關斷,電源功率和儲存在L中的能量通過二極管D輸送給負載和濾波電容C開關管導通,輸入電壓加到儲能電感L兩端電動汽車技術與原理

第85

頁Boost升壓變換器開關管關斷,電源功率和儲存在L中的能量功率轉換器電路原理全橋逆變式升壓變換器電動汽車技術與原理

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頁功率轉換器電路原理全橋逆變式升壓變換器電動汽車技術與原理DC/DC功率變換模塊的穩(wěn)壓精度檢測方法首先，用直流可變電源向DC/DC變換設備輸入電壓

額定直流電壓、允許的最小電壓和允許變化的最大電壓；其次，調整可變直流負載

使可變直流負載的電流依次為穩(wěn)定值0%、50%、100%，測各個條件下的輸出電壓值。最后根據所測電壓變化的極限值（最大值和最小值）U和額定電壓U0，由下式計算不同輸入電壓條件下的穩(wěn)壓精度。7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁DC/DC功率變換模塊的穩(wěn)壓精度檢測方法7.4.1高低DC/DC變換器穩(wěn)定壓精度測試記錄表

輸入電壓輸出電壓測量值/V空載50%額定負載100%額定負載額定輸入電壓值允許的最小值輸入電壓允許的最大值輸入電壓電動汽車技術與原理

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頁DC/DC變換器穩(wěn)定壓精度測試記錄表輸入電壓輸出電壓測量值DC/DC變換效率的測量在輸入直流電壓、輸出直流電壓和電流均為額定值時，輸入功率和輸出功率之比的百分數稱之為DC/DC的變換效率η，其計算公式為：

7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成將輸入直流電壓、輸出直流電壓、輸出直流電流均調至額定值，從輸入端和輸出端的電壓表、電流表上分別讀出電壓和電流值，用上式即可計算出效率η。

電動汽車技術與原理

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頁DC/DC變換效率的測量7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成將DC/DC變化器的構成示意圖電動汽車技術與原理

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頁DC/DC變化器的構成示意圖電動汽車技術與原理第電動汽車動力系統(tǒng)的一個重要特點就是具有高電壓、大電流的動力回路。在設計和規(guī)劃高壓電氣系統(tǒng)時不僅應充分滿足整車動力驅動要求，還必須確保車輛運行安全、駕乘人員安全和車輛運行環(huán)境安全。國際標準化組織和美國、歐洲、日本等先后發(fā)布了若干電動汽車的技術標準，它們對電動汽車的高壓電安全及控制制定了較為嚴格的標準和要求，并規(guī)定了高壓系統(tǒng)必須具備高壓電自動切斷裝置。高壓電氣系統(tǒng)相對車輛底盤的電氣絕緣性能的實時檢測也是電動汽車電氣安全技術的核心內容。7.4.2高壓電氣系統(tǒng)的安全性電動汽車技術與原理

第91

頁電動汽車動力系統(tǒng)的一個重要特點就是具有高電壓、大電流的動力回為了提高電子設備的電磁兼容能力，必須從開始設計時就重視其電磁兼容性。電磁兼容的設計內容包括：（1）分析電磁系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境；（2）精心選擇產品使用的工作頻率；（3）制定電磁兼容性要求與控制計劃；（4）對設備及模塊、電路合理的電磁干擾抑制和防護。抑制電磁干擾的技術措施：屏蔽、濾波、接地7.4.3電磁兼容設計的必要性和常用方法電動汽車技術與原理

第92

頁為了提高電子設備的電磁兼容能力，必須從開始設計時就重視其電磁進行電動汽車電磁兼容性設計還應該注意：（1）合理規(guī)劃線束。（2）元器件選擇和電路設計。（3）電磁兼容設計主要參數：限額值、安全裕度、費效比7.4.3電磁兼容設計的必要性和常用方法返回電動汽車技術與原理

第93

頁進行電動汽車電磁兼容性設計還應該注意：7.4.3電磁習題7-1簡述一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成有哪些?各起到什么作用?7-2簡述電動汽車電氣系統(tǒng)在工作中主要的監(jiān)測量，并說明原因。7-3簡述整車控制器的主要功能及其組成。7-4制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理。電動汽車技術與原理

第94

頁習題7-1簡述一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成有哪些?各電第7章電動汽車電氣系統(tǒng)7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設計實例7.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁第7章電動汽車電氣系統(tǒng)7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成電動7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程電動汽車技術與原理

第96

頁7.1電動汽車電氣系統(tǒng)的組成7.1.1一般電動汽車電包括低壓電氣系統(tǒng)、高壓電氣系統(tǒng)和整車網絡化控制系統(tǒng)。高壓電氣系統(tǒng)由動力電池/燃料電池、驅動電機和功率轉換器等大功率、高電壓電氣設備組成；根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機的能量變換與傳輸過程。低壓電氣系統(tǒng)采用直流12V或24V電源，一方面為燈光、刮水器等車輛的常規(guī)低壓電器供電；另一方面為整車控制器、高壓電氣設備的控制電路和輔助部件供電。各種電氣設備的工作統(tǒng)一由整車控制系統(tǒng)協(xié)調控制。7.1.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)的組成電動汽車技術與原理

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頁包括低壓電氣系統(tǒng)、高壓電氣系統(tǒng)和整車網絡化控制系統(tǒng)。7.1一般電動汽車電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理

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頁一般電動汽車電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理第7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成如果電動汽車采用CAN總線控制技術，則可以將各個分系統(tǒng)（模塊）通過通信方式連接，從而實現整車控制。采用CAN總線的電氣系統(tǒng)更加簡潔，布置更加簡單。電動汽車技術與原理

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頁7.1.2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統(tǒng)的組成如基于CAN總線的電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理

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頁基于CAN總線的電氣系統(tǒng)結構原理圖電動汽車技術與原理7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程啟動過程當鑰匙打到“ACC”擋位時，車輛部分電器如音響系統(tǒng)，視頻系統(tǒng)等娛樂系統(tǒng)啟動。當鑰匙達到“ON”擋位時，此時需要對車輛的部分系統(tǒng)進行供電，此時多數車輛低壓輔助系統(tǒng)全部工作，為高壓啟動進行準備工作。當鑰匙打到“ST”擋時，車輛高壓啟動系統(tǒng)開始工作，進行一系列預充電和自檢后將主接觸器接通，啟動高壓系統(tǒng)。為了保證車輛安全，還要進行一系列絕緣監(jiān)測、電池系統(tǒng)檢測以及主電機控制器等檢測，這些檢測通過之后，車輛方能進入可行駛狀態(tài)。電動汽車技術與原理

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程啟動過程電動汽車技術7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程行駛過程為了保障安全，車輛在行駛中需要隨時監(jiān)測各種參數，如電量參數、溫度參數、電壓參數、絕緣性能、車輛其它關鍵輔助系統(tǒng)的參數等，這些參數將影響車輛的行駛功能、行駛距離和行駛安全。電動汽車尤其注重安全性能。為了安全行駛，電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能均設有兩級報警。

電量參數控制溫度參數控制絕緣性能控制

電動汽車技術與原理

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程行駛過程電動汽車技術7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程充電過程在充電時需要對電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能進行檢測。一旦有部分系統(tǒng)參數出現故障，就會提示斷開充電系統(tǒng)，停止充電，避免出現安全隱患。電動汽車技術與原理

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頁7.1.3電動汽車控制系統(tǒng)工作流程充電過程電動汽車技術電動汽車控制系統(tǒng)工作流程圖返回電動汽車技術與原理

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頁電動汽車控制系統(tǒng)工作流程圖返回電動汽車技術與原理第7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.2.1整車控制器7.2.2能源管理系統(tǒng)7.2.3通信系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁7.2電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)7.2.1整車控制器組成控制器主芯片，Flash存儲器和RAM儲存器及相關電路控制器主芯片的輸出與Flash存儲器和RAM存儲器的輸入相連。通過CAN總線接口連接到整車的CAN網絡上與整車其余控制節(jié)點進行信息交換和協(xié)調控制?？刂破饔布?/p>

微處理器、CAN通信模塊、BOM調試模塊、串口通信模塊、電源及保護電路模塊等7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁組成7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1功能（1）接受、處理駕駛員的駕駛操作指令，并向各個部件控制器發(fā)送控制指令，使車輛按駕駛期望狀態(tài)行駛。（2）與電機、DC/DC、蓄電池組等進行可靠通信，通過CAN總線進行狀態(tài)的采集輸入及控制指令的輸出。（3）接收并處理各個零部件信息，結合能源管理單元提供當前的能源狀況信息。（4）系統(tǒng)故障的判斷和存儲，動態(tài)檢查系統(tǒng)信息，記錄出現的故障。（5）對整車具有保護功能，視故障的類別對整車進行分級保護，緊急情況下可以關掉發(fā)電機及切斷母線高壓系統(tǒng)。（6）協(xié)調管理車上其它電器設備。7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁功能7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1原理整車控制器是一個多輸入、多輸出、模數電路共存的復雜系統(tǒng)，其各個功能電路相對獨立。按照模塊化思想設計硬件系統(tǒng)的各個模塊

最小應用系統(tǒng)模塊、電源模塊CAN通信模塊、串口通信模塊、數/模輸入輸出模塊MCU是整車控制器的核心，它負責數據采集和處理、邏輯運算以及控制的實現等，MCU的選取是整個硬件設計過程中最重要的任務。7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理

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頁原理7.2.1整車控制器電動汽車技術與原理第1豐田公司整車控制器原理圖電動汽車技術與原理

第109

頁豐田公司整車控制器原理圖電動汽車技術與原理第15天津大學設計的整車控制器原理圖電動汽車技術與原理

第110

頁天津大學設計的整車控制器原理圖電動汽車技術與原理第7.2.2能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的功用對電動汽車動力系統(tǒng)能源轉換裝置的工作能量進行協(xié)調、分配和控制的軟、硬件系統(tǒng)統(tǒng)稱為能源管理系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)的硬件由一系列傳感器、控制單元ECU和執(zhí)行元件等組成，軟件系統(tǒng)的功能主要是對傳感器的信號進行分析處理，對能源轉換裝置的工作能量進行優(yōu)化分析，并向執(zhí)行元件發(fā)出指令。在滿足汽車基本技術性能和成本等要求的前提下，根據各部件的特性及汽車的運行工況，實現能量在能源轉換裝置之間按最佳路線流動，使整車的能源利用效率達到最高。電動汽車技術與原理

第111

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的功用電動汽車技術與7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

第112

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)組成電動7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池荷（充）電狀態(tài)指示器電動汽車蓄電池中儲存多少電能，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數，滿足這一需要的儀表即電池荷（充）電狀態(tài)指示器。電池充、放電時呈現明顯的非線性和非常小的動態(tài)內阻，并且隨著充電次數的增加，各特性參數均有變化。電池能夠放出電量的多少與充電狀態(tài)、放電方式等有關。計算靜態(tài)剩余電量時，應考慮電池放電電流、溫度、電池老化和自放電等對容量的影響。剩余電量的預測可采用檢測電壓和內阻，進一步計算電量的方法。電動汽車技術與原理

第113

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池荷（7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（1）防止蓄電池過充電。（2）防止蓄電池過放電。（3）溫度控制及平衡。（4）能源系統(tǒng)信息顯示。（5）電池狀態(tài)測試及顯示。電動汽車技術與原理

第114

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)純電動汽車的能源管理系統(tǒng)電池管理一種標準的電池管理系統(tǒng)電動汽車技術與原理

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頁一種標準的電池管理系統(tǒng)電動汽車技術與原理第21頁KiK3Ki+1絕對值電路R3R4R1R2UABK1K2Kn+1E1E2E3EiEnAB單號開關的一端依次接奇數號電池的負極另一端接檢測總線A點；雙號開關的一端依次接偶數電池的負極，另一端接檢測總線B點

單體電池電壓測量

電動汽車技術與原理

第116

頁KiK3Ki+1絕R3R4R1R2UABK1K2Kn+1E1開關陣每次導通兩個，次序為：K1K2、K2K3、…KiKi+1、…Kn-1Kn、KnKn+1當第i和i+1開關導通時，A、B上的電壓分別為：

繼電器切換提取電壓電動汽車技術與原理

第117

頁開關陣每次導通兩個，次序為：繼電器切換提取電壓電動汽車技術與7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)1.制動能量回饋系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

第118

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)1.制動能量回饋7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理一般而言，制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電電壓總是低于蓄電池電壓。因此為了使制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能充入蓄電池，必須采用專門的控制系統(tǒng)，使電動機工作于再生制動模式。工作時，將電動機電樞驅動電流斷開，電樞兩端接入一個開關電路。電動汽車技術與原理

第119

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋再生制動、能量回饋系統(tǒng)原理圖再生制動能量回饋電動汽車技術與原理

第120

頁再生制動、能量回饋系統(tǒng)原理圖再生制動能量回饋電動汽車技術7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理當開關閉合時，電動機感應電勢引起的感應電流經開關K形成回路，感應電流

當開關K斷開時，則回饋電流為制動電流

于是，電機再生制動過程的電能便充入蓄電池儲存起來。電動汽車技術與原理

第121

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)2.制動能量回饋制動能量回饋的具體過程可分為三個階段電動汽車技術與原理

第122

頁制動能量回饋的具體過程可分為三個階段電動汽車技術與原理7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)制動能量回饋發(fā)電系統(tǒng)的基本原理三個階段（1）續(xù)流階段（2）電流反向階段（3）回饋能階段充電電能電動汽車技術與原理

第123

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)制動能量回饋發(fā)電7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動能量回（收）饋系統(tǒng)由于制動能量回收系統(tǒng)是和液壓制動系統(tǒng)一起工作的，因此經常把此二者合稱為制動能量回收液壓制動系統(tǒng)。當儲能器被完全充滿時，制動能量回收則不能起到制動作用，制動力就只能由常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)來提供。制動能量回收液壓制動系統(tǒng)的功用是節(jié)約制動能源、回收部分制動動能。電動汽車技術與原理

第124

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動能量回（收）饋系統(tǒng)制動能量回收液壓制動系統(tǒng)一般應滿足四方面的要求（1）液壓制動力矩應該可以根據制動能量回收力矩的變化進行控制，最終使駕駛員獲得所希望的總力矩。（2）為了使車輛能夠穩(wěn)定的制動，前后輪上的制動力必須很好的平衡分配。（3）由于在電動汽車上沒有發(fā)動機驅動的液壓泵，所以需要有個電動泵來提高液壓。（4）為了防止汽車發(fā)生滑移，加在前后輪上的最大制動力應低于允許的最大值。電動汽車技術與原理

第125

頁7.2.2能源管理系統(tǒng)制動能量回饋系統(tǒng)3.電動汽車制動制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成單軸驅動電動汽車技術與原理

第126

頁制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成單軸驅動電動汽車技術與原理制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成雙軸驅動電動汽車技術與原理

第127

頁制動能量回收-液壓制動系統(tǒng)組成雙軸驅動電動汽車技術與原理電動汽車制動力矩的分配比例電動汽車技術與原理

第128

頁電動汽車制動力矩的分配比例電動汽車技術與原理第3制動能量回收時所損失的能量

電動汽車技術與原理

第129

頁制動能量回收時所損失的能量電動汽車技術與原理第3制動能量回收制動系統(tǒng)的協(xié)調系統(tǒng)

電動汽車技術與原理

第130

頁制動能量回收制動系統(tǒng)的協(xié)調系統(tǒng)電動汽車技術與原理第7.2.3通信系統(tǒng)1．CAN總線

CAN(ControllerAreaNetwork)控制器局域網絡。CAN最初由德國BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設計?，F代汽車越來越多采用電子控制裝置，需檢測及交換大量數據，采用總線技術是必然途徑。電動汽車技術與原理

第131

頁7.2.3通信系統(tǒng)1．CAN總線CAN(Co現代汽車電子控制技術發(fā)展趨勢汽車電子技術的發(fā)展汽車上電子裝置越來越多汽車的整體布置空間縮??；傳統(tǒng)電器設備多為點到點通信導致了龐大的線束；大量的連接器導致可靠性降低；存在冗余的傳感器。CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技術與原理

第132

頁現代汽車電子控制技術發(fā)展趨勢CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技

現代汽車電子控制系統(tǒng)分類單獨控制系統(tǒng)由一個電子控制單元控制一個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如發(fā)動機控制系統(tǒng)、自動變速器等。集中控制系統(tǒng)

由一個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如汽車底盤控制系統(tǒng)。控制器局域網絡系統(tǒng)

由多個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)，各控制單元的共用信息通過總線互相傳遞。CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技術與原理

第133

頁現代汽車電子控制系統(tǒng)分類CAN的發(fā)展背景及應用電動汽車技從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理

第134

頁從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理第40從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理

第135

頁從中央控制單元到網絡系統(tǒng)電動汽車技術與原理第41通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之間的信息共享；減少了線束，可更好地控制和協(xié)調汽車的各個系統(tǒng)，使汽車性能達到最佳。車用網絡電動汽車技術與原理

第136

頁通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之CANbus的發(fā)展1997年,大眾公司PASSAT舒適系統(tǒng)采用CANbus，62.5Kbit/s98年PASSAT和GOLF驅動系統(tǒng)增加CANbus，500Kbit/s2000年，PASSAT和GOLF采用了帶有網關的第二代CANbus2001年，大眾舒適系統(tǒng)CANbus提高到100Kbit/s，驅動系統(tǒng)500Kbit/s2002年，PQ24平臺使用帶有車載網絡控制單元的第三代CANbus2003年，PQ35平臺使用五重結構的CANbus系統(tǒng)，出現了單線的LINbus電動汽車技術與原理

第137

頁CANbus的發(fā)展1997年,大眾公司PASSAT舒適系統(tǒng)

主要采用2條CAN。一條用于驅動系統(tǒng)高速CAN，速率500kb/s。實時性要求較高的控制單元，如發(fā)動機、電動機等一條用于車身系統(tǒng)低速CAN，速率100kb/s。針對車身控制，如車燈、車門、車窗等信號采集及反饋。特征是信號多但實時性要求低，實現成本要求低。

汽車上的網絡連接方式電動汽車技術與原理

第138

頁主要采用2條CAN。汽車上的網絡連接方式電動汽車技術與原理基于CAN總線的汽車電器網絡結構電動汽車技術與原理

第139

頁基于CAN總線的汽車電器網絡結構電動汽車技術與原理第奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理

第140

頁奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理第奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理

第141

頁奧迪A42001CAN結構電動汽車技術與原理第驅動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷

驅動系統(tǒng)500Kbit/s

舒適系統(tǒng)100Kbit/s

信息系統(tǒng)100Kbit/s

診斷系統(tǒng)500Kbit/s

儀表系統(tǒng)100Kbit/sCAN儀表CAN驅動CAN信息CAN舒適

CAN診斷五條CAN總線電動汽車技術與原理

第142

頁驅動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷

驅動系統(tǒng)+1V-1V干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消~0V數據傳輸線數據傳輸終端數據傳輸終端CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器CAN-BUS系統(tǒng)組成電動汽車技術與原理

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頁+1V-1V干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消~CANbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和總線相連?？刂茊卧谀骋粫r間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。邏輯“1”：所有控制器開關斷開；總線電平為5V；Canbus未通訊。邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏；Canbus進行通訊。CANbus收發(fā)器

電動汽車技術與原理

第144

頁CANbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示，CAN-High線是黃色，CAN-Low線是綠色數據傳輸線CAN-HighCAN-Low電動汽車技術與原理

第145

頁為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示，CAN-High線不同區(qū)域CANbus總線速率和識別代號不同，一個信號要從一個總線進入另一個總線，必須把識別信號和速率進行改變，這個任務由網關(Gateway)完成。網關還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負加速度傳感器信號，信號優(yōu)先級在驅動系統(tǒng)非常高，但轉到舒適系統(tǒng)后，網關調低了它的優(yōu)先級。網關

2002年PoloGateway電動汽車技術與原理

第146

頁不同區(qū)域CANbus總線速率和識別代號不同，一個信號要從一CAN數據總線上的信號變化電動汽車技術與原理

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頁CAN數據總線上的信號變化電動汽車技術與原理第53CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉換差動信號放大器處理來自CAN-High線和CAN-Low線信號，將轉換后的信號傳至控制單元的CAN接收區(qū)。差動信號放大器用CAN-High線上的電壓減去CAN-Low線上的電壓就得出了輸出電壓，用這種方法可以消除靜電平（對于CAN驅動數據總線來說是2.5V）或其它任何重疊的電壓。電動汽車技術與原理

第148

頁CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉換差動信號放電動汽車技術與原理

第149

頁電動汽車技術與原理第55頁CAN數據總線差動信號放大器內的干擾過濾由于CAN-High線和CAN-Low線是扭絞在一起的，干擾脈沖X就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓（3.5V-X)減去CAN-Low線上的電壓(1.5V-X)，因此在經過處理后,差動信號中就不再有干擾脈沖了.(3,5V-X)-(1,5V-X)=2V電動汽車技術與原理

第150

頁CAN數據總線差動信號放大器內的干擾過濾(3,5V-X)CAN總線上控制單元的作用就像是CAN上一個負載電阻（因為裝有電子元件）。取決于聯(lián)接的控制單元數量和其電阻。CAN導線負載電阻電動汽車技術與原理

第151

頁CAN總線上控制單元的作用就像是CAN上一個負載電阻（因為裝CAN總線拓撲結構圖電動汽車技術與原理

第152

頁CAN總線拓撲結構圖電動汽車技術與原理第58頁應用層（Application）數據鏈路層（Datelink）物理層（Physical）物理層（Physical）數據鏈路層（Datelink）應用層（Application）物理介質發(fā)送端接收端CANISO/OSI的三層模型MCUCAN控制器CAN收發(fā)器電動汽車技術與原理

第153

頁應用層數據鏈路層物理層物理層數據鏈路層應用層物理介質發(fā)送端接CAN通訊接口CAN控制器耦合器CAN驅動器電動汽車技術與原理

第154

頁CAN通訊接口CAN控制器耦合器CAN驅動器電動汽車技術與原Canbus的數據結構數據包有7個數據段:開始區(qū)（1位），優(yōu)先級別區(qū)（11位），檢驗區(qū)（6位）數據區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認區(qū)（2位）和結束區(qū)（7位）開始區(qū)優(yōu)先級別區(qū)未使用數據區(qū)確認區(qū)檢驗區(qū)－數據量16位冗余校驗碼結束區(qū)電動汽車技術與原理

第155

頁Canbus的數據結構開始區(qū)優(yōu)先級別區(qū)未使用數據區(qū)確認區(qū)檢CAN總線主要特點（1）CAN采用多主機工作方式，網絡上任一節(jié)點都可以在任何時刻主動向網絡請求發(fā)送報文。（2）采用非破壞性的總線仲裁技術。（3）通過報文濾波即可實現點對點、一點對多點甚至全局廣播的通信，不必專門“調度”。（4）采用短幀結構，減小傳輸時間。差分方式的數據傳輸，具有較強的抗干擾能力。（5）節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉的功能。（6）節(jié)點數取決于總線驅動電路，最多可達110個，報文標識符可達2032種（CAN2.0A）。電動汽車技術與原理

第156

頁CAN總線主要特點（1）CAN采用多主機工作方式，網絡上任一2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)LocalInterconnectNetwork基于（UART）串行通信的格式，降低了硬件成本，在軟件和系統(tǒng)設計上也能更容易地兼容其它網絡協(xié)議。LIN的目標是為現有汽車網絡(如CAN總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網絡UARTUniversalAsynchronousReceivertransmitter通用異步收發(fā)器電動汽車技術與原理

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頁2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)LocalInte2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點（1）低成本。（2）極少的信號線即可實現國際標準ISO9141規(guī)定。（3）傳輸速率最高可達20kbit/s。（4）單主控器/多從設備模式，無需仲裁機制。（5）從節(jié)點不需要晶振或陶瓷振蕩器就能實現自同步。（6）保證信號傳輸的延遲時間。（7）不需要改變LIN從節(jié)點硬件和軟件就可增加節(jié)點。（8）一個LIN網絡上節(jié)點數目小于12個，共有64個標識符。電動汽車技術與原理

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頁2．LIN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動汽車技術3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)TTCAN（Time-TriggerControllerAreaNetwork）TTCAN基于自己的時間控制器發(fā)送包含有全局時間參考幀，網絡中的其它節(jié)點都要求與此全局時間同步。每兩個參考幀之間的時間段稱為一個基本循環(huán)，它包含有多個時間窗口。獨占時間窗里只允許某個特定的消息發(fā)送;仲裁時間窗允許多個消息幀在這段時間內傳送;空閑時間窗用于以后系統(tǒng)的擴展。電動汽車技術與原理

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頁3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)TTCAN（T3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點

帶寬利用率高、通信延遲低以及消息傳輸可管理與可預測等特點。對于解決分布式實時控制系統(tǒng)中的消息延遲與容錯具有重要的意義。電動汽車技術與原理

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頁3．TTCAN總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動汽4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)FlexRay是繼CAN和LIN之后的最新研究成果，非常適用于線控系統(tǒng)。FlexRay兩個信道上數據速率最大可達到10Mbit/s，總數據速率可達到20Mbit/s，網絡寬帶是CAN的20多倍。FlexRay還能夠提供很多CAN網絡所不具有的可靠性特點。FlexRay可以進行同步（實時）和異步的數據傳輸，來滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求。電動汽車技術與原理

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頁4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)FlexRa4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點（1）支持靜態(tài)時間和動態(tài)時間驅動的兩種信息機制。（2）高的數據傳輸傳輸率和網絡使用率。（3）靈活的容錯能力，支持單通道和雙通道操作。（4）可靠的錯誤檢錯功能。（5）滿足汽車環(huán)境要求和質量要求的控制器和物理層。（6）可采用多種網絡拓撲結構。電動汽車技術與原理

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頁4．FlexRay總線7.2.3通信系統(tǒng)主要特點電動電動汽車技術與原理

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頁電動汽車技術與原理第69頁車載網絡的應用等級圖返回電動汽車技術與原理

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頁車載網絡的應用等級圖返回電動汽車技術與原理第70整車網絡化控制系統(tǒng)實現的功能（1）實現系統(tǒng)協(xié)調控制。根據電池管理系統(tǒng)提供的能量信息，保證車輛在正常模式行駛、安全模式（能量低時提前報警）和強制停車。（2）對整車各個系統(tǒng)進行監(jiān)控。檢測整車各個系統(tǒng)信息，并進行報警。（3）整車信息顯示及故障報警。對全車信息進行顯示并對故障進行分析、報警。（4）實現對車身包括燈光、車門、殘疾人踏板等控制。7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設計實例電動汽車技術與原理

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頁整車網絡化控制系統(tǒng)實現的功能7.3整車網絡化控制系統(tǒng)設整車網絡化控制系統(tǒng)原理返回電動汽車技術與原理

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頁整車網絡化控制系統(tǒng)原理返回電動汽車技術與原理第77.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)7.4.1高低壓電氣系統(tǒng)組成7.4.2高壓電氣系統(tǒng)的安全性 7.4.3電磁兼容設計的必要性和常用方法電動汽車技術與原理

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頁7.4車輛高低壓電氣系統(tǒng)電動汽車技術與原理第7高壓電氣系統(tǒng)主要功用是：根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機能量變換與傳輸過程。在傳統(tǒng)燃油汽車中，電動助力轉