《汽車電器與電子控制技術(shù)》課件 13.純電動(dòng)汽車電子控制技術(shù)

第13章純電動(dòng)汽車電子控制技術(shù)汽車電器與電子控制技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)純電動(dòng)汽車電子控制技術(shù)概述了解電動(dòng)汽車的定義、分類；掌握純電動(dòng)汽車的定義，了解其特點(diǎn)電動(dòng)汽車的定義、分類純電動(dòng)汽車的定義、特點(diǎn)純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)掌握純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法掌握電池組電壓均衡器的基本形式、控制方法了解典型車型的電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的概念及要求、組成及控制方法，電池組電壓均衡器，典型純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)了解純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的組成掌握驅(qū)動(dòng)電機(jī)常用的控制技術(shù)了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)智能控制算法掌握驅(qū)動(dòng)電機(jī)的匹配原則、參數(shù)匹配掌握電機(jī)控制器的組成、工作原理純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)智能控制算法，驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配，電機(jī)控制器的功能、組成、工作原理【本章教學(xué)要點(diǎn)】知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)純電動(dòng)汽車充電技術(shù)了解純電動(dòng)汽車充電設(shè)施及充電模式熟練分析充電接口形式純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施、充電模式、充電接口純電動(dòng)汽車整車控制器熟悉整車控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理純電動(dòng)汽車整車控制器的功能、技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)與工作原理【本章教學(xué)要點(diǎn)】

電動(dòng)汽車(ElectricVehicle，EV)是指以車載動(dòng)力電池為能量源，全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，符合道路交通、安全法規(guī)等各項(xiàng)要求的汽車。

電動(dòng)汽車又可分為：

純電動(dòng)汽車(BatteryElectricVehicle，BEV)、

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HybridElectricVehicle，HEV)

燃料電池電動(dòng)汽車(FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV)比亞迪純電動(dòng)e6上市發(fā)售-資料片.mp4

純電動(dòng)汽車是指驅(qū)動(dòng)能量完全由電能提供的、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。它利用動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，能量由電纜傳遞，它是涉及機(jī)械、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、電機(jī)學(xué)、微電子與計(jì)算機(jī)控制等多種學(xué)科的高科技產(chǎn)品。

純電動(dòng)汽車的電子控制技術(shù)主要由以下幾個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)組成：(1)純電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)及控制技術(shù)(2)純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)(3)純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.4純電動(dòng)汽車整車控制器13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1.2電池組電壓均衡器13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)1.電池管理系統(tǒng)的概念及要求(1)電池管理系統(tǒng)的定義

電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)是指監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)(溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)等)，可以為蓄電池提供通信、安全、電芯均衡及管理控制，并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口的系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)在電動(dòng)汽車上的位置如圖13-1所示。電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)BMS.mp413.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)1.電池管理系統(tǒng)的概念及要求(2)電池管理系統(tǒng)的要求電池管理系統(tǒng)應(yīng)可實(shí)現(xiàn)以下的要求：1)電池參數(shù)檢測(cè)2)電池狀態(tài)估計(jì)3)在線故障診斷4)電池安全控制與報(bào)警5)充電控制13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)1.電池管理系統(tǒng)的概念及要求(2)電池管理系統(tǒng)的要求電池管理系統(tǒng)應(yīng)可實(shí)現(xiàn)以下的要求：6)電池均衡7)熱管理8)網(wǎng)絡(luò)通信9)信息存儲(chǔ)10)電磁兼容13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(1)基本組成及功能現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)除能完成數(shù)據(jù)測(cè)量和預(yù)警功能外，還可通過數(shù)據(jù)總線直接參與車輛狀態(tài)的控制。

電池管理系統(tǒng)的工作原理：數(shù)據(jù)采集，即電路采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，然后電池管理系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞參數(shù)信息。圖13-2為電池管理系統(tǒng)工作原理示意圖。在結(jié)構(gòu)上，電池管理系統(tǒng)一般由一些傳感器(用于測(cè)量電壓、電流和溫度等)、一個(gè)帶微處理器的控制單元和一些輸入/輸出接口組成。2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(1)基本組成及功能

BMS最基本的作用是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度，預(yù)測(cè)動(dòng)力電池的SOC和相應(yīng)的剩余行駛里程)，管理電池的工作情況(避免出現(xiàn)過度放電、過度充電、溫度過高和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象)。在功能要求上，電池管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)估計(jì)、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口等組成。13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(2)數(shù)據(jù)采集方法

1)單體電壓檢測(cè)方法電池單體電壓采集模塊是動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)中的重要一環(huán)，其性能好壞或精度高低決定了系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)信息判斷的準(zhǔn)確程度，并進(jìn)一步影響了后續(xù)的控制策略能否有效實(shí)施。

常用的單體電壓檢測(cè)方法有以下五種：①繼電器陣列法②恒流源法③隔離運(yùn)算放大器采集法④壓頻轉(zhuǎn)換電路采集法⑤線性光耦合放大電路采集法13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(2)數(shù)據(jù)采集方法

2)電池溫度檢測(cè)方法①熱敏電阻采集法②熱電偶采集法③集成溫度傳感器采集法13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(2)數(shù)據(jù)采集方法3)電池工作電流采集方法

常用的電流檢測(cè)方法有分流器檢測(cè)、互感器檢測(cè)、霍爾元件電流傳感器檢測(cè)和光纖傳感器檢測(cè)等四種。

目前，在電動(dòng)車輛動(dòng)力電池管理系統(tǒng)電流采集與監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用較多的是分流器和霍爾傳感器。13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(3)電池狀態(tài)的估計(jì)方法對(duì)于整個(gè)電池狀態(tài)的控制、電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè)和估計(jì)具有重要的意義。

SOC估計(jì)的常用算法如下：1)開路電壓法2)容量積分法3)電池內(nèi)阻法4)模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法5)卡爾曼濾波法13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(4)電池均衡控制方法為克服電池不一致帶來的嚴(yán)重影響，使用中，人們強(qiáng)烈提出對(duì)電池進(jìn)行均衡的要求。為此，許多電池管理系統(tǒng)(BMS)研發(fā)者采用各種各樣的方法來對(duì)電池進(jìn)行均衡。1)分流法(旁路法)2)切斷法3)并聯(lián)法13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電池管理系統(tǒng)的組成及控制方法(6)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要涉及電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信及電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機(jī)等設(shè)備間的通信等。CAN通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的主流，RS232、RS485總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信中也有應(yīng)用。圖13-10所示為車載運(yùn)行模式下電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在應(yīng)急充電模式下，電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖13-11所示13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1.2電池組電壓均衡器13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.1.2電池組電壓均衡器13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)電池組電壓均衡器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)功率電子控制器，均衡每個(gè)電池中的電壓。在每個(gè)電池的充電和放電期間，即使在容量和內(nèi)部電阻高度分散的條件下仍有相同的SOC。如果所有的電池具有相同SOC利用率，就可在整個(gè)電池組的平均水平同步退化。如果可以這樣的話，那么所有的電池將在電池組整個(gè)壽命期間具有相同容量,就能避免只要一個(gè)電池到達(dá)壽命，導(dǎo)致整個(gè)電池組循環(huán)壽命過早結(jié)束。13.1.2電池組電壓均衡器13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)

1.電阻式均衡器在較高電壓的電池中電阻式均衡器能夠輕松地清除多余的電能，如圖13-12所示。由于結(jié)構(gòu)的原因，所有的均衡電流均被轉(zhuǎn)換成熱能，這樣的均衡器結(jié)構(gòu)不推薦用于高可靠性的動(dòng)力電池組。13.1.2電池組電壓均衡器13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電容式均衡器如圖13-13所示，電容式均衡器使用投切電容器，從較高電壓電池轉(zhuǎn)移能量至較低電壓的電池。13.1.2電池組電壓均衡器13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)3.電感式均衡器如圖13-15所示，電感式均衡器或以變壓器為基礎(chǔ)的均衡器使用電感器，從高電壓電池將能量轉(zhuǎn)移到較低電壓電池。13.1.2電池組電壓均衡器13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)

4.Cuk均衡器Cuk均衡器正如其名稱所示，這是一個(gè)電感-電容式均衡器，主要基于Cuk變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Cuk均衡器擁有幾乎所有的積極特性，外加一個(gè)非常小的紋波電流。然而，它需要在電力電容器和雙級(jí)開關(guān)(更高的電壓和電流處理)花費(fèi)額外費(fèi)用。

圖13-15所示為一個(gè)典型Cuk均衡器的示意圖。13.1.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1.2電池組電壓均衡器13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)眾泰E30EV純電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)主要由電池管理系統(tǒng)BMS、維修開關(guān)及動(dòng)力電池等組成。眾泰E30EV純電動(dòng)汽車將電池管理系統(tǒng)控制單元與動(dòng)力電池統(tǒng)一集成安裝在動(dòng)力電池包中。如圖13-16所示，眾泰E30EV純電動(dòng)汽車的EV-BMS由1個(gè)電池管理主控單元(BCU)和1個(gè)電池管理從控單元(BMI21S)構(gòu)成。13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)眾泰E30EV的電池管理系統(tǒng)BMS主要有如下功能：(1)電池單體電壓及電池組總電壓檢測(cè)(40個(gè)單體電壓及總電壓);(2)電池組溫度檢測(cè)及熱管理(10個(gè)外部溫度點(diǎn)檢測(cè)及2路內(nèi)部溫度檢測(cè)，加熱控制電路);(3)電池組充放電電流的檢測(cè)(分流器);(4)3路CAN通訊(整車CAN，內(nèi)部CAN，預(yù)留快充CAN);(5)管理系統(tǒng)供電電源檢測(cè)，系統(tǒng)上電控制(ACC&ON&慢充)，延時(shí)掉電等功能;

13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)眾泰E30EV的電池管理系統(tǒng)BMS主要有如下功能：(6)電池組高壓模塊的管理(總正&慢充，總負(fù)，預(yù)充，加熱)；(7)電池組故障診斷(包含但不限于過壓、欠壓、過流、過溫、絕緣、SOC過低CAN通訊、預(yù)充電失敗、繼電器故障等)；(8)電池組SOC估算；(9)在線軟件升級(jí)功能；(10)外部控制信號(hào)的檢測(cè)(高壓接插件狀態(tài)，喚醒信號(hào)等)；13.1.3眾泰E30EV純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)眾泰E30EV的電池管理系統(tǒng)BMS主要有如下功能：(11)電池組漏電檢測(cè)；(12)慢充及快充檢測(cè)接口(國標(biāo))；(13)BMS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；(14)單體電芯均衡功能；(15)充電管理(交流充電和直流充電)；(16)實(shí)時(shí)最大允許充放電功率或電流估算。13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.4純電動(dòng)汽車整車控制器13.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)隨著新能源汽車的迅速發(fā)展，電機(jī)已經(jīng)成為汽車的重要?jiǎng)恿ρb置之一，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車所用的直流電機(jī)(DCMotor)、交流感應(yīng)電機(jī)(ACInductionMotor，AIM)、永磁電機(jī)(PermanentMagnetMotor，PMM)和開關(guān)磁阻電機(jī)(SwitchedReluctanceMotor，SRM)等，如表13-1所列，其中永磁電機(jī)還包括永磁同步電機(jī)(PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM)和永磁無刷直流電機(jī)(BrushlessDCmotor，BLDCM)。永磁同步電機(jī)工作原理.mp413.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主要任務(wù)是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，使汽車能克服空氣阻力、滾動(dòng)阻力和加速阻力而前進(jìn)，同時(shí)電機(jī)還可以發(fā)電，回收機(jī)械能。

電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求主要包括：(1)電動(dòng)汽車用電機(jī)應(yīng)具有瞬時(shí)功率大、加速性能好、過載能力強(qiáng)(過載3-4倍)、使用壽命長等的特點(diǎn)。電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求主要包括：(2)電動(dòng)汽車用電機(jī)調(diào)速范圍寬，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。要求在低速運(yùn)行時(shí)可以輸出恒定大轉(zhuǎn)矩，來適應(yīng)快速起動(dòng)、加速、負(fù)荷爬坡等要求；高速時(shí)能夠輸出恒定功率，有較大的調(diào)速范圍，以適應(yīng)平坦的路面、超車等高速行駛要求。(3)在汽車減速時(shí)，電動(dòng)汽車用電機(jī)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回電池使得電動(dòng)汽車具有最佳的能量利用率。(4)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電動(dòng)汽車用電機(jī)應(yīng)使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率達(dá)到最優(yōu)化，以降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。13.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)組成純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)(DriveMotorSystem)的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，將蓄電池的能量高效轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到蓄電池中。

從驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型來看分直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)組成

從功能的角度看，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由電氣和機(jī)械兩大系統(tǒng)組成，其中，電氣系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器三個(gè)子系統(tǒng)組成；而機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖13-17所示。13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

2.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)

(1)直流電機(jī)控制13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

2.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)

(2)交流感應(yīng)電機(jī)控制13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

2.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)

(3)永磁電機(jī)控制直流無刷電機(jī).mp413.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)智能控制算法

(1)常用智能控制算法介紹為了提高電機(jī)控制性能和精度，減小對(duì)模型依賴程度，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、AI等智能控制算法開始應(yīng)用于電機(jī)的控制。采用智能控制的電機(jī)控制系統(tǒng)，智能控制器處于外環(huán)充當(dāng)速度控制器，而內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制仍采用PⅠ控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)

3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)智能控制算法

(2)直流電機(jī)的PID閉環(huán)控制13.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的匹配原則2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)匹配(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速(2)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩(4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電壓13.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)概述13.2.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)13.2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)1.電機(jī)控制器的功能要求(1)把直流電變成交流電(2)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)(3)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出(4)控制能量回收(5)實(shí)現(xiàn)CAN通信(6)主動(dòng)放電功能(7)安全保護(hù)功能13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)2.電機(jī)控制器的組成電機(jī)控制器由電子控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、功率變換模塊和各種傳感器組成。

如圖13-35所示為比亞迪e6純電動(dòng)汽車用電機(jī)控制器。13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)3.電機(jī)控制器的工作原理13.2.4電機(jī)控制器13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電機(jī)控制器的匹配13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.4純電動(dòng)汽車整車控制器13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的特點(diǎn)：(1)電動(dòng)汽車的充電設(shè)備可以是公共的也可以是家用的，用戶可以在公共充電站充電也可以在自家車庫為電動(dòng)汽車充電，只要將電動(dòng)汽車車載充電器的插頭插到電源插座上即可。(2)電動(dòng)汽車用戶可選擇利用夜間低谷充電，這樣電價(jià)較為優(yōu)惠。(3)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)會(huì)給電力系統(tǒng)帶來一些不利的影響，如諧波污染、低功率因數(shù)和高電流需求等。13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(1)車外充電裝置車外充電裝置主要由充電樁(或家用220V、16A插座)，以及充電線組成，其核心部件是充電樁。1)按不同安裝方式，充電樁分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。2)按不同安裝地點(diǎn)，分公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁。3)按不同充電接口數(shù)，分一樁一充充電樁和一樁兩充充電樁。4)按不同充電方式，分為直流充電樁、交流充電樁和交直流一體充電樁。13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(2)車內(nèi)充電裝置車內(nèi)充電裝置主要有：車載充電器、充電口、高壓控制盒、動(dòng)力電池、DC/DC變換器、低壓蓄電池等。13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)目前國內(nèi)電動(dòng)汽車一般采用快充、慢充和更換電池充電三種模式。(1)快充(直流快充)模式快充，即快速充電，又稱為應(yīng)急充電?？斐?直流快充)主要是通過充電站的充電樁將直流高壓電直接通過直流充電口給新能源汽車的動(dòng)力電池充電。直流充電樁俗稱“快充”?？斐涫且暂^大直流電流在電動(dòng)汽車停車的20分鐘~2小時(shí)的短時(shí)間內(nèi)為其提供充電服務(wù)，一般充電電流為150~400安。13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(2)慢充(交流快充)模式慢充，即慢速充電，又稱為常規(guī)充電。慢充(交流慢充)主要是通過家用電源插頭和交流充電樁接入交流充電口，通過車載充電器將220伏交流電轉(zhuǎn)為330伏直流電(以比亞迪e5為例)給動(dòng)力電池進(jìn)行充電。交流充電樁俗稱“慢充”。慢充通常采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時(shí)間為5-8小時(shí)，甚至10~20小時(shí)。這種充電方式是利用車載充電器，接220伏交流電即可。13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(3)更換電池充電模式更換電池充電模式是將電池從電動(dòng)汽車上卸下，然后安裝上已充滿電的電池，車輛可隨即離開繼續(xù)行駛。在充電站，充電人員將卸下已放完電的電池通過充電架平臺(tái)與充電機(jī)進(jìn)行連接，并與單箱或整組的電池管理單元通信，自動(dòng)完成電池的充電。13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(3)更換電池充電模式13.3.1純電動(dòng)汽車的充電設(shè)施13.3.2電動(dòng)汽車的充電模式13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(1)充電接口要求充電接口是指用于連接活動(dòng)電纜和電動(dòng)汽車的充電部件，由充電插座和充電插頭兩部分構(gòu)成。

由于是連接電纜使用，充電插口是傳導(dǎo)式充電機(jī)的必備設(shè)備。充電插頭在充電過方程中與充電插座結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)電能傳輸。13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(1)充電接口要求充電接口應(yīng)該滿足以下幾面的要求：1)能夠?qū)崿F(xiàn)較大電流的傳輸和傳導(dǎo)，避免因電流過大而引起插座發(fā)熱和故障。2)插頭能夠與插座充分耦合，接觸電阻小，避免因接觸不良而引起火花塞燒蝕或虛接。3)能夠?qū)崿F(xiàn)必要的通信功能，便于電動(dòng)汽車CAN通信或者電池管理系統(tǒng)與電機(jī)對(duì)接。13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(1)充電接口要求充電接口應(yīng)該滿足以下幾面的要求：4)具備防誤插功能：由于電動(dòng)汽車使用的充電設(shè)備或者電池的型號(hào)和性能不同，因而所需要的電源就不一樣；同時(shí)，由于各插頭的性能不同，故插頭的電極不能插錯(cuò)，這就需要對(duì)不同的電源插頭要有一定的識(shí)別能力。5)具備合理的外形，便于執(zhí)行插拔作業(yè)。13.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(2)充電接口標(biāo)準(zhǔn)目前全球主要采用的傳導(dǎo)式充電接口系統(tǒng)有以下幾種：1)IEC62196-1，22)IEC62196-33)SAEJ17724)CHAdemo5)GB/T20234.1，2，313.3.3電動(dòng)汽車的充電接口13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)

(3)充電接口形式13.1純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及控制技術(shù)13.2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制技術(shù)13.3純電動(dòng)汽車充電技術(shù)13.4純電動(dòng)汽車整車控制器13.4.1整車控制器的功能及技術(shù)要求13.4.2整車控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理13.4純電動(dòng)汽車整車控制器13.4.1整車控制器的功能及技術(shù)要求13.4純電動(dòng)汽車整車控制器

(1)設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，應(yīng)該充分考慮汽車惡劣的行駛環(huán)境，注重電磁兼容性，提高抗干擾能力。(2)整車控制器需要有足夠多的I/O接口，能夠快速準(zhǔn)確地采集各種輸入信息，至少具備兩路A/D轉(zhuǎn)換通道用于采集加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)，應(yīng)該具有多個(gè)開關(guān)量輸入通道，用于采集汽車檔位信號(hào)，同時(shí)應(yīng)該具有多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)車載繼電器的功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出通道。13.4.1整車控制器的功能及技術(shù)要求13.4純電動(dòng)汽車整車控制器

(3)整車控制器應(yīng)該具備多種通信接口，CAN通信接口用于與電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)和車載儀表通信，RS232通信接口用于與上位機(jī)通信，同時(shí)預(yù)留了一個(gè)RS485/422通信接口，