汽车电力电子技术

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新能源汽车电力电子技术课程标准

新能源汽车电力电子技术课程标准

新能源汽车电力电子技术课程标准课程名称:新能源汽车电力电子技术适用专业:新能源汽车专业、汽车检测与维修专业、汽车服务专业一、课程性质与任务以学生就业为导向;以全面提高学生综合素质为基础;以具有新能源汽车维修技能为本位;加强学生动手能力为前提;努力造就汽车行业迫切需要的高素质技能型、德才兼备的企业需要人才为目的;兼顾教学相长的综合方向;来设计本课程建设方案..本课程是新能源汽车专业的专业核心课程之一..是本专业学生必修的理论实践一体化课程..新能源汽车电力电子技术包含八个任务;目的是使学生掌握新能源汽车电力电子技术..新能源汽车电力电子技术专业核心模块包含九大学习项目:任务一、新能源汽车电力电子检修基础;任务二、整流电路的检修;任务三、逆变电路检修;任务四、直流-直流变流电路检修;任务五、交流-交流变流电路检修;任务六、PWM控制技术;任务七、软开关技术;任务八、电力电子技术的应用..通过本课程的学习和典型工作任务的训练;使学生对新能源汽车电力电子有较全面的认识;为学生在学习后续新能源汽车维修类课程打下基础;培养具有一定理论基础和熟练维修作业能力的社会企业所需要的急需人才..二、课程教学目标本课程的主要目的是通过对课程的学习;训练学生新能源汽车电力电子技术的安全操作规程;具备使用各种维修工具和选择合适的专业工具独立进行新能源汽车电力电子零部件维修的能力..职业能力目标:1.知识目标1会查阅新能源汽车电力电子技术资料..2了解新能源汽车电力电子各零部件结构、分类、原理等..3熟悉新能源汽车电力电子功能要求及工艺流程..2.能力目标1能按正确规范的工艺流程独立完成新能源汽车电力电子零部件检修工作..2掌握新能源汽车电力电子的合理使用方法..3具有对新能源汽车电力电子使用性能、日常合理使用、使用安全进行一般评价的能力..3.素质目标1具有良好的工作作风和精益求精的工作态度..2具有文明生产的习惯..3能够按照企业5S要求和安全生产规范进行操作..4培养科学严谨、操作规范的工作作风及成本控制意识..5培养学生的安全意识和环保理念..三、参考学时48学时四、课程学分5学分五、课程内容和要求六、教学建议1. 教学方法1本课程在教学过程中;应立足于加强学生实际操作动手能力的培养;采取项目教学;以任务驱动型项目提高学生学习兴趣..2本课程的教学关键是现场教学;“教”与“学”互动;教师演示示范;学生操作;学生提问;教师现场解答;再指导..3在教学过程中;要创设工作环境;强化实际操作训练..4在教学过程中;要尽可能采用实物教学、多媒体教学、实习教学模式..5采用小班化教学..6教师应从学生的实际出发;因材施教;注重培养学生的学习兴趣和应变能力;从而提高学生学习的主动性和积极性..7教师应具有双师型教师的工作能力..能够进行实际操作和演示、讲解的能力..2.评价方法1改革考核手段和方法;加强实践性教学环节的考核;采用过程考核和结果考核相结合的考核方法..2结合课堂提问;学生作业、课堂检测、实训过程、个人对抗赛、分组竞赛和考试情况;综合评价学生的学业成绩..3一定要注重对学生动手能力和在实践中分析问题和解决问题的能力的考核;对在学习和应用上有创新意识的同学应给予表扬鼓励;综合评价学生的能力..3.教学条件采用多媒体教学、现场教学等多种生动教学模式;利用图形、视频、资料、教具、教学设备等给学生直观感受;加深记忆;结合校企合作;带领学生参观、实践企业工作环境及工作项目..4.教材选编1教材的选编应符合本课程标准的内容和要求..紧密结合汽车行业岗位需求;引入所必需的理论知识;增加理实一体化、任务驱动式教学内容;培养学生的兴趣;提高学习的主动性;充分体现职业教育特色..2教材内容表达必须精炼、准确、科学;体现先进性、通用性、实用性;合理吸收本专业新技术、新工艺、新设备;内容组织以适度够用、安全规范为原则;以便采用多种教学方法灵活组织教学..3教材形式应图文并茂;语言生动;版式活泼;符合中职学生的学习特点..5.数字化教学资源开发1注重实验实训指导书和实验实训标准的开发和运用..2常用课程资源的开发和利用..利用挂图、幻灯片、投影片、多媒体软件、电子教案、汽车和总成实物以及示教台架等课程资源、创设形象生动的工作情景;激发学生的学习兴趣;促进对知识的理解和掌握..建议加强常用课程资源的开发;建立多媒体课程资源的数据库;努力实现跨学校多媒体资源的共享;以提高资源利用效率..3积极开发和利用网络教程资源..充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网络信息资源;使教学媒体从单一媒体向多种媒体转变;使学生从独立的学习向合作学习转变..4合作开放实验实训课程资源..充分利用各汽车维修企业的资源;进行校企合作;建立学习实训基地;工学结合;满足学生的实习实训需求;在此过程中进行实验实训课程资源的开发;同时为学生提供就业机会;开辟就业渠道..5开放式实验实训中心的利用..最大程度的利用开放式实训基地;进行实验实训、现场教学;满足学生综合职业能力培养的需求..。

电力电子技术在电动汽车中的应用

电力电子技术在电动汽车中的应用

电力电子技术在电动汽车中的应用随着环保意识的提升和能源危机的威胁,电动汽车作为一种可持续发展的交通工具,已经逐渐成为人们关注的焦点。

电力电子技术作为电动汽车中的关键技术之一,对于电动汽车的性能和使用体验有着重要的影响。

本文将探讨电力电子技术在电动汽车中的应用,以及其对电动汽车发展的推动和未来潜力。

一、电力电子技术在电动汽车中的基本原理和应用电力电子技术是将电力系统与电子技术相结合的一门学科,其主要目的是控制和变换电能。

在电动汽车中,电力电子技术的应用主要包括电力传递、能量转换和电能存储三个方面。

1. 电力传递在电动汽车中,电力传递主要是指将电能从电池传递到电动机,实现汽车的驱动。

电力电子技术可以通过逆变器将直流电能转换为交流电能,然后通过电机驱动轮胎转动。

此外,电力电子技术还可以实现电能的双向流动,即将电动机制动时产生的电能反馈到电池中,实现能量的回收和再利用。

2. 能量转换能量转换是指将电动汽车中不同形式的电能进行转换,以满足各个部件的需求。

电动汽车中包含了多种形式的电能,如直流电能、交流电能和高压、低压等不同电能级别。

电力电子技术可以通过变频器、变压器等技术,将这些电能进行调节和转换,以满足电动汽车不同部件的工作需求。

3. 电能存储电能存储是指将多余的电能进行存储,以备不时之需。

电动汽车中的电池是电能存储的主要手段,而电力电子技术则负责对电池的充电和放电进行控制和管理。

通过电力电子技术,可以将电能快速充放电,并对电池进行充电均衡,延长电池的使用寿命。

二、电力电子技术在电动汽车中的优势和挑战电力电子技术在电动汽车中的应用带来了许多优势,也面临着一些挑战。

1. 优势首先,电力电子技术可以实现电能的高效转换和控制。

通过电力电子技术,可以将电池储存的能量高效地转换为电动机的运动能量,提高了电动汽车的能量利用率。

其次,电力电子技术可以实现电能双向流动和能量回收利用,提高了电动汽车的续航里程。

此外,电力电子技术还可以实现对电池的智能管理和控制,延长了电池的寿命,提高了电动汽车的可靠性和安全性。

电力电子在电动汽车中的应用

电力电子在电动汽车中的应用

电力电子在电动汽车中的应用电力电子是现代电动汽车中不可或缺的核心技术之一。

本文将从电力电子在电动汽车中的应用方面进行探讨,分析其作用和优势,以及对电动汽车性能和可持续发展的影响。

一、电力电子技术概述电力电子技术广泛应用于电动汽车的各个环节,包括能量转换、传输和控制等方面。

其主要功能是将电能转换为适合电动汽车使用的形式,并对电动汽车的供电系统进行调控和保护。

1. 电能转换:电力电子技术可以实现电能的直流与交流之间的相互转换,其中最重要的是通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电供电给电动机。

2. 能量传输:在电动汽车中,电力电子技术可以通过控制充电桩和电动汽车之间的直流或交流电能传输,实现电动汽车的充电和放电。

3. 系统控制:电力电子技术可以对电动汽车的供电系统进行控制和保护,例如通过控制器对电池的充放电进行管理,保证电池的使用寿命和安全性。

二、电力电子在电动汽车中的应用1. 电能转换系统电动汽车的核心部件之一是电动机,它需要将电能转换为机械能驱动车辆。

电力电子技术通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电,供给电动机使用。

逆变器中的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)功率器件能够实现高效的电能转换,提高电动汽车的整体能效。

2. 充电系统电力电子技术在电动汽车的充电系统中起到重要作用。

充电桩通过充电机和电力电子变流器对电网的交流电进行变换和调节,将适合电动汽车充电的电能输出。

同时,电力电子调节和控制充电过程,实现对电动汽车充电速度和充电方式的灵活控制。

3. 驱动控制系统电力电子技术还在电动汽车的驱动控制系统中发挥作用。

电动汽车的驱动控制系统包括电池管理系统(BMS)、电机控制系统和车辆控制系统。

BMS利用电力电子技术对电池进行监测和管理,确保电池的安全和寿命。

电机控制系统通过电力电子技术对电机的转速、转矩进行控制,实现对电动汽车的动力输出和行驶特性的调节。

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用1. 引言1.1 概述电力电子技术电力电子技术是一种利用电力器件将电能转换、控制和调整的技术。

它通过将电力器件如变流器、逆变器、整流器等集成电路应用于电力系统中,实现电能的高效转换和控制。

在汽车领域,电力电子技术的应用日益广泛,不仅可以提升汽车动力系统的性能和效率,还可以改善车辆的安全性、舒适性和节能减排性能。

电力电子技术在汽车领域的应用可以分为多个方面,包括在汽车动力系统中的作用、照明系统中的应用、辅助系统中的应用、安全系统中的应用以及节能减排系统中的应用。

这些应用使得汽车更加智能化、高效化和环保化,提升了汽车的整体性能和用户体验。

随着科技的不断进步和汽车行业的不断发展,电力电子技术在汽车领域的应用也将不断推陈出新。

在未来,电力电子技术有望在汽车行业中发挥更加重要的作用,为汽车的智能化、电动化和节能减排等方面提供更多创新解决方案。

电力电子技术在汽车领域的未来发展趋势将会更加多样化和个性化,为汽车行业注入更多活力和动力。

1.2 介绍汽车领域的应用在汽车领域,电力电子技术的应用已经变得非常广泛。

从汽车的动力系统到照明、辅助、安全以及节能减排系统,电力电子技术都有着不可替代的角色。

在汽车动力系统中,电力电子技术通过控制发电机、电池和电动机的工作,实现能量的高效转换和利用,提高汽车的动力输出和驾驶性能。

在照明系统中,LED灯具和亮度可调光源等技术的应用,使汽车照明更加节能高效且光线更加明亮均匀,提升了行车安全和驾驶舒适性。

在辅助系统中,电力电子技术广泛应用于空调、电动窗户、电动座椅等设备的控制和驱动,提升了汽车的舒适性和便利性。

在安全系统中,电力电子技术通过电子稳定控制系统、防抱死制动系统等装置的协调工作,提升了汽车的稳定性和防护性。

在节能减排系统中,电力电子技术的应用使汽车动力系统更加高效,实现了汽车的节能减排目标,降低了对环境的影响。

电力电子技术在汽车领域的应用已经成为汽车制造的一个重要组成部分,对汽车行业的发展起着至关重要的作用。

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用随着汽车电子化水平的不断提高,电力电子技术在汽车领域的应用也日益广泛。

电力电子技术是指以半导体器件为基础,通过对电能的控制和转换,实现电能的高效利用和精确控制的一门技术。

在汽车领域,电力电子技术不仅可以提升汽车的性能和驾驶体验,还可以实现节能减排和提升安全性能。

本文将从汽车电力电子技术的基本原理、应用和发展趋势三个方面进行浅析。

一、汽车电力电子技术的基本原理汽车电力电子技术的基本原理是通过控制电流、电压和功率来实现对电能的有效控制和利用。

电力电子器件是实现这一目标的核心。

主要包括功率半导体器件(如功率晶体管、功率二极管)、电感、电容等。

和传统的机械控制方式相比,电力电子技术具有响应速度快、效率高、精度高等优点,可以更好地满足汽车动力系统对于精确控制和动态响应的需求。

二、汽车电力电子技术的应用1.发动机控制在汽车发动机控制方面,电力电子技术可以通过控制点火、喷油和气门等部件,实现对发动机的精确控制和优化。

电子节气门可以更加精确地控制进气量,从而提升发动机的燃烧效率和动力输出。

电动汽车的兴起也离不开电力电子技术的支持,电动汽车的电动机控制和驱动系统都离不开电力电子器件的帮助。

2.能量回收能量回收技术是电力电子技术在汽车领域的又一重要应用。

在汽车行驶过程中,通过电力电子技术可以将车辆制动和行驶时产生的能量进行回收和存储,然后转化为电能存储在电池中,再利用电力电子技术将电能释放,用于辅助驱动汽车或提供动力。

这种能量回收技术有效地提升了汽车的能效和续航里程。

3.动力系统在汽车动力系统中,电力电子技术还可以实现对电动机的驱动和控制。

电力电子技术可以实现对电动汽车的电动机转矩和转速的精确控制,从而提供更为平顺和高效的驱动性能。

电力电子技术还可以实现混合动力系统的动力分配和协同工作,提升汽车的燃油经济性和环境友好性。

4.舒适性和安全性除了对汽车的动力系统进行改进,电力电子技术在汽车舒适性和安全性方面也有着广泛的应用。

新能源汽车中的电力电子技术

新能源汽车中的电力电子技术

新能源汽车中的电力电子技术大家好,今天我们要聊一下关于新能源汽车中的电力电子技术。

新能源汽车正逐渐成为人们关注的焦点,而电力电子技术则是支撑新能源汽车高效运行的重要一环。

让我们一起来探讨这个吸引人的话题吧!电力电子技术的重要性电力电子技术在新能源汽车中扮演着至关重要的角色。

它涉及到电能的调节、转换和控制,可以有效地提高能源利用率、降低能源消耗。

通过电力电子技术,新能源汽车可以更高效地利用电能,延长电池寿命,提高整车性能,实现智能控制等诸多优点。

电力电子技术在新能源汽车中的应用在新能源汽车中,电力电子技术应用广泛。

比如,电池管理系统利用电力电子技术对电池充放电进行管理,确保电池安全稳定运行;充电桩控制系统利用电力电子技术实现对充电设备的控制和管理,提高充电效率;电动驱动系统借助电力电子技术控制电机转速和扭矩,提升车辆动力性能;再生制动系统利用电力电子技术实现能量回收,提高车辆能效等等。

电力电子技术的发展趋势随着新能源汽车市场的不断扩大和技术的不断创新,电力电子技术也在不断发展。

未来,随着功率器件技术的进步,电力电子器件将更小型化、高效化、可靠化;控制算法也将更加智能化、优化化,提高新能源汽车的整体性能和驾驶体验。

通过以上的介绍,我们可以看到,电力电子技术在新能源汽车领域的作用不可替代。

它的发展将推动新能源汽车行业蓬勃发展,为环保出行和可持续发展提供强有力的支持。

让我们期待电力电子技术在新能源汽车中发挥更大的作用,共同致力于打造更加智能、高效、环保的出行方式!新能源汽车中的电力电子技术是新能源汽车发展的关键一环,将持续发挥着重要作用,推动新能源汽车行业的不断创新与发展。

让我们共同期待电力电子技术的进一步突破,助力新能源汽车行业迈向更加美好的未来!。

新能源汽车电力电子技术-课程标准

新能源汽车电力电子技术-课程标准

《新能源汽车电力电子技术》课程标准
的教学模式和行动导向的教学方法;
2.教学场所中应设置理论教学区和实操教学区,最好在理论教学区中还能设置学习讨论区,配备课程中各学习任务所需的挂图、电子元器件手册、电工手册、计算机查询系统等;
3.为保证教学安全和实践效果,建议每位指导教师负责组织和指导15-20个学生,学生分
组控制在4-8人/组;
4.教师在讲授或演示教学中,尽量使用多媒体教学设备,配备丰富的课件、解剖总成或零部件等教学辅助设备;
5.评价方式以学生自评为主,学生互评为辅,教师在评价过程中起引导调控作用。

教师评价内容:要观察学生的学习过程,根据学生自我评价和小组评价情况,给出总体评价和改善意见。

6.教学内容在实际教学过程中,要以实际的行业技术进展、师资、学生、场地和设备等条件进行调整,并结合本地区企业生产实际、具体学习任务对教学时间和教学内容进行不断修改和完善。

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用电力电子技术是指将电力与电子工程相结合的技术领域,它主要涉及电力和电子等物理、化学及数学等多学科知识。

随着汽车工业的发展和电子技术的不断进步,电力电子技术在汽车领域的应用也愈加广泛。

本文将从汽车领域的需求出发,浅析电力电子技术在汽车领域的应用。

1. 电力电子技术在汽车动力系统中的应用汽车的动力系统是汽车的核心部件,它负责提供汽车的动力和驱动力。

在传统的汽车动力系统中,发动机是主要的动力提供者,而电力电子技术的应用则可以将传统汽车动力系统进行优化和升级。

在混合动力汽车中,电力电子技术可以实现发动机和电动机的协同工作,将车辆的能量利用率提高至极致。

电力电子技术还可以提升汽车的燃料效率,减少尾气排放,实现汽车动力系统的绿色化和环保化。

随着电动汽车的兴起,电力电子技术在汽车充电系统中也有着重要的应用。

电动汽车的充电系统需要将交流电能转换为直流电能,同时还需要对电池进行充电管理和保护。

这些功能都需要依靠电力电子技术来实现。

电力电子技术还可以实现快速充电技术,大大缩短了电动汽车的充电时间,提升了电动汽车的使用便利性和用户体验。

汽车的照明系统是汽车的重要安全装置,而电力电子技术在汽车照明系统中也有着不可替代的作用。

传统的汽车照明系统主要依靠传统的灯泡和电路进行驱动,而电力电子技术可以实现对照明系统的智能化和可调光功能。

LED大灯就是利用了电力电子技术,它具有节能、耐用和亮度可控等特点,大大提升了汽车照明系统的性能和使用寿命。

电力电子技术在汽车领域的应用可以大大提升汽车的性能和功能,同时还可以实现汽车的节能和环保。

随着新能源汽车的兴起和汽车智能化技术的不断发展,电力电子技术在汽车领域的应用潜力还将进一步释放,为汽车工业的发展注入新的动力和活力。

电力电子技术在汽车领域的应用将会持续深化和拓展,为汽车行业的发展带来更多新的机遇和挑战。

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汽车电力电子技术摘要:介绍汽车电力电子技术产生的背景,详细阐述汽车电力电子技术的研究对象及其在汽车各个层面的主要研究课题。

汽车电力电子技术是各类电动汽车深入发展的技术理论基础,推动了电动汽车的飞速发展。

一、前言汽车电力电子技术产生的背景20世纪90年代以前,在汽车领域中的电力传动,主要是直流电力传动,只用于重型矿用自卸汽车。

1990年美国加利福尼亚州为严格控制大气污染,颁布零排放汽车ZEV(Zero Emission Vehicle)法规,并规定了7家主要汽车制造公司(都是在加州有汽车销售的公司)从1998年起的销售义务:1998年所销售的汽车中,ZEV车必须占2%;2003年必须达到10%。

从此美、日汽车制造公司便掀起一场制造纯电动汽车的竞争热潮,并很快在开发高性能铅酸蓄电池、交流电动机、交流传动和逆变器(Converter)等方面取得了进展。

虽然在行驶性能方面,初期的纯电动汽车要比传统的往复式汽油机汽车还优秀,可是却由于它在每次充电后的续行距离、充电设施以及整车制造和使用成本等方面存在严重问题而无法普及。

于是各公司开始将精力转到混合动力汽车HEV(Hybrid Electrical Vehicle)和燃料电池汽车FCV(Fuel Cell Vehicle)的研发。

1997年,丰田公司率先推出实现了批量生产的第一代普锐斯(Prius)牌(NHW10型)混合动力汽车。

从此,交流电力传动被正式引入到乘用汽车传动中,于是电力技术领域中有关电能的产生、变换、传输、存储等过程的技术以及控制这些过程的技术与装置也就随之进入汽车技术领域。

与传统的往复式内燃机汽车不同,电动汽车电路已不再是只含有几个功率1kW左右直流电机的12V/14V单一电压的“弱电”电路,而是发展为含有2~6个电压为500~650V、功率高达20~60kW、转速高达15000r/min的永磁式交流同步伺服电机的电动轮或驱动电动机,高压动力蓄电池组(201.6V)以及逆变器组成的(500~650)V/201.6V两种电压的“强电”电力电路,再加上以下6个控制系统。

a.电源控制系统包括驱动电动机/发电机、蓄电装置、整流与逆变装置的控制系统。

b.与发动机、底盘各总成有关的控制系统具有高数据传送率(传送速率具有百数十kb/s~1Mb/s)的控制器局域网CAN(Controller Area Network)、本地互联网LIN(Local Interconnect Network)总线系统。

c.与车身总成各控制系统有关的控制系统具有低数据传送率(传送速率只有十数~100kb/s)的CAN、LIN总线控制系统。

d.与通讯系统相关的控制系统MOST(数据传送速率为24Mb/s)或IEEE1394(数据传送速率分别为100Mb/s、200Mb/s、400Mb/s)的光纤通讯控制系统。

e.第二代车载诊断系统(OBDⅡ)。

f.自适应ACC(Adaptive Cruise Control)系统。

上述6个系统通过网关(Gate Way)联系在一起,构成12V/14V单一电压的“弱电”串行车载控制网络(In-Vehicle Network)。

于是一门跨汽车、电力、电子和自动控制4个学科的新兴技术——汽车电力电子技术便应运而生。

二、汽车电力电子技术的研究对象和主要课题(一)研究对象汽车电力电子技术是以混合动力汽车HEV、燃料电池汽车FCV和纯电动汽车(Pure)EV为对象,运用电力电子学理论,通过对车载电力传动系统的交流化、高压化和对车载电力系统的精细控制,研究如何对它们进行特有的高效控制;如何使整车的起动力矩加大,而又不使能耗和排放变坏;遇到障碍物时,如何加大制动力矩;如何控制电动机/电动轮的再生制动,使其与液压机械盘式制动器匹配;如何进行高比率的急加、减速;当转矩频繁变动时,如何控制扭转振动;又如何控制蓄电池组的充放电等等。

(二)主要课题1.传动系统层面汽车电力电子技术在传动系统层面,最具代表性的研究课题就是研究如何使由电动机/发电机/电动轮(或称轮毂电动机)-蓄电池-逆变器和DC/DC直流变压器构成的交流电力传动系统,在电能的产生、输送和使用等方面都有很高的效率,在汽车的各种不同工况下,都能得到所期望的最佳能量供应形式和最佳的控制;在各类混合动力汽车的情况下,怎样才能使交流电力传动系统都能与内燃机驱动系统形成最佳的混合动力传动系统[按电力传动功率在混合动力汽车行驶中所占的比例,可将混合动力汽车分为4类:微少混合动力(Micro Hybrid)、低等混合动力(Mild Hybrid)、中等混合动力(Medium Hybrid)和完全混合动力(Full Hybrid)。

2.控制子系统层面在控制子系统层面,要研究电动机-逆变器的子控制系统。

基于车辆控制指令,由高速至低速,如何在非常宽阔的速度范围内进行高速精细调节转矩;对混合动力汽车,还要研究当减速或制动时,功率分流装置如何分流出多余的功率,用以驱动发电机再生发电,对动力蓄电池组充电;还要研究动力蓄电池组控制子系统,如何对蓄电池组进行常时监控,把动力蓄电池组的残存容量SOC(State of Charge)、容许放电电流和劣化指数等信息传送给车辆控制器,使混和动力汽车中的发电机输出功率、驱动电动机牵引机械输出功率、再生发电输出功率,或纯电动汽车中各电动轮的牵引机械输出功率均根据动力蓄电池组的状态进行控制;在电动汽车中,通常要对串联起来的数个单体蓄电池(Cell)设置单体蓄电池控制器(CC),在监视各单体蓄电池有无过放电、过充电的同时,还能在某个单体蓄电池的电压高于其他单体蓄电池的电压时,对其电压进行调整,进行平衡补偿。

系统中CC的上一级控制器(BC)可推断出蓄电池模块的全电压和电流,以及与温度相关的残存容量SOC;由于镍氢蓄电池存在“记忆效应”,为使混合动力汽车中的镍氢蓄电池组能长时间地充放电,如何使它总是能处于希望的“中间状态”,即当电动机牵引的频度增多时,SOC可到20%,并且直到由于SOC的剩余不足而抑制牵引;同样,当再生发电的频度增多时,一旦SOC达到80%,便会抑制再生发电;在混合动力汽车的实际控制系统中,要研究车辆控制器如何对蓄电池组和电动机-逆变器-发电机进行效率良好的控制,以期对动力蓄电池组的残存容量SOC进行协调控制。

3.电路层面在电路层面,要重点研究、开发电动汽车上专用的相控整流电路、有源逆变与相控变流电路、硬脉冲宽度调制(PWM)开关和软PWM开关条件下的各类变换电路:如DC/DC,DC/AC,AC/AC,AC/DC等变换电路;要依据上述各电路的基本原理、电路特点、波形分析,研究在车辆各种工况下对它们的工作影响和进行初步设计计算;还要研究开发用于电动汽车的谐振电路、交流调压电路与交交变频电路等其他各种电路的结构和控制方法。

4.元器件层面在元器件层面,要研究驱动电动机/电动轮如何才能具有小型、轻量、结构简单、高效率、高功率输出;如何改善目前广泛使用的永磁式同步电动机性能:如何设置永久磁铁的位置和辅助磁极(辅助凸极),改变磁力线通过方式,使永久磁铁形成的转矩和辅助磁极形成的转矩两者的合成力矩,能弥补常规永磁式同步电动机在高速区域运行时转矩会因感应电压而减小的缺点,从而使驱动电动机/电动轮能有高效率;还要研究、开发车载电力系统中的全控型电力电子器件和装置:包括可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)、绝缘栅两极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、功率金属氧化物场效应晶体管(Power MOSFET)、MOS控制晶闸管MCT44、集成门极换流晶闸管IGCT45、静电感应晶闸管SITH48以及智能功率模块IPM49等大功率开关器件,以及各种采用了高新技术(包括纳米技术)的高能量密度的锂离子蓄电池、锂离子电力电容器和镍氢蓄电池;要研究各种电力电子元器件的特性和使用方法及使用中的保护措施。

5.整车层面在整车层面,各类电动汽车的可靠性、电磁兼容(EMC)性和生产成本也是汽车电力电子技术的重要研究课题。

各类电动汽车的电力电子系统必须能在-40~105℃的环境温度变化范围内,以及在潮湿、多雨、多风沙、沿海盐雾地区、高海拔地区等极为恶劣的气象和温度的环境下使用可靠。

功率半导体模块和电解电容必须克服在上述气象、温度、海拔和各种苛刻工况条件下所释放出的大量热能。

另外,对于电路中的连接器,在设计时还要考虑车辆行驶过程中可能产生的强烈振动,必须抗振、防振;电力、电子系统还要有能克服盐雾和水的封装要求。

各类电动汽车的电力传动系统的主电压目前普遍高达500V以上,因此绝缘安全和屏蔽成为必须解决的问题。

特别是系统中的IGBT、逆变器和DC/DC变换器,它们的快速整流特性和变频、变流特性所造成的电磁干扰影响很难根除。

如果对电压和电流的快速暂态变化所造成的电磁辐射和噪声处理不当,很可能会对距离这些设备较近的电子设备和车载网络产生严重影响甚至造成故障。

有报道说,快速整流还有可能导致混合动力汽车中的发动机内线圈失效。

因此,在各类电动汽车中,不仅交流电力传动系统中的各子系统必须具有屏蔽绝缘措施,而且连接其各器件间的线束(Harness)和主线束以及插接件(Connector)也必须是耐高压绝缘、屏蔽的。

为此,必须研发新一代高压绝缘屏蔽线束,必须在现有金属编织网屏蔽线束的基础上,采取进一步措施,并在屏蔽线与其插接件之间采取屏蔽措施。

迄今为止,汽车电力电子技术尚处于初期阶段,对于电磁干扰(对车内各种装置和车外环境的电磁兼容性EMC),尚需进行很多的研究和开发。

进而使电动汽车的设计能满足严格的汽车电磁干扰标准。

各类电动汽车的电力电子系统制造成本是它们能否被消费者接受的最大的问题。

只有在性价比大大优于传统内燃机汽车情况下,才能得以推广普及。

据测算,第二代纯电动汽车——锂离子蓄电池-电动轮汽车,在生产规模超过20万辆/年的情况下,有可能使生产成本降至当前水平的1/4,与传统内燃机汽车的生产成本相差无几,甚至还要低很多。

若想迅速达到这种理想结果,必须由政府引导,“官产学研”或“产学研”结合,整车生产商或综合电力、电机企业牵头,汽车、电机、电子、冶金、化工各相关行业密切配合,才能完成上述非常艰巨的任务。

三、汽车电力电子技术推动电动汽车的发展汽车电力电子技术是各类电动汽车深入发展的技术理论基础。

基于汽车电力电子技术的最新成就,通过电力传动系统的交流化、高压化和对电力系统的精确控制,以及非混合动力系统的轻量化[包括采用超轻钢制车身(ULSAB-AVC)技术]、线控系统(X-by wire)等诸多技术,使各类电动汽车近年来获得飞速发展。

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