外文翻译

淮阴工学院毕业设计(论文)外文资料翻译学院：交通工程学院专业：车辆工程姓名：卜志全学号：3122117102外文出处：《IEEE Transactions on Power Electronics》, 2006, 21(3):567-577附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

指导教师评语：外文资料与毕业设计选题有一定相关度，译文翻译得较通顺、流畅，但专业性略欠缺，个别用词不准。

具备了阅读和翻译一般专业科技文献的能力。

签名：2016 年03 月16 日附件1：外文资料翻译译文先进电动，混合动力和燃料电池车辆动力系统的电力电子技术集约型解决方案A Emadi，SS Williamson，A Khaligh摘要：在汽车行业的一个明显趋势：为了满足日益增长的车辆负载的要求，车辆会使用更多的电气系统。

因此，在未来的 10～20 年，汽车电力系统必然会明显经历一次显著的变化。

目前，在汽车行业中的情况是这样的，对于较高的燃油经济性和更高的电子功率的需求正推动着先进车辆电力系统的电压迈向更高的水平。

例如，总的电力需求的预期增长估计是当前值的三到四倍。

这意味着，一个典型的先进车辆的未来总电力需求可能达到 10 千瓦之高。

为了满足巨大的车辆荷载，采用的方法是把电力电子技术集约型解决方案应用于先进的汽车动力系统。

鉴于这一事实，本文旨在介绍先进的电动，混合动力和燃料电池（电动汽车，混合动力电动汽车，燃料电池汽车）车辆电力系统的目前情况，对未来预期的研究和开发工作。

本文将首先介绍了推荐的混合动力汽车和燃料电池汽车的动力系统架构，然后将详尽地讨论 DC / DC 和 DC / AC 电力电子变换器在先进的汽车动力系统的具体应用。

关键词：电力推进，电动汽车（EV ），燃料电池汽车（燃料电池汽车），混合动力电动汽车（HEV ），内燃机，电机驱动器，电源转换器，半导体器件1 引言等到新一代汽车的商业化来到的时候，先进的电力电子和电机驱动器将已经确立了自己的先进的车辆驱动系统首要组成部分。

先进的电力电子变流器和牵引电机驱动器是车辆的能源消耗的主要组成部分。

截至目前，汽车市场在混合动力电动汽车（HEV）出现的情况下正在快速的发展。

市售的混合动力电动汽车、包括丰田 Prius 、丰田Highlander 混合动力车、丰田凯美瑞混合动力车、雷克萨斯 RX400 h、本田 Insight、本田混合动力思域、本田雅阁混合动力车、以及福特 Escape 混合动力车。

在未来的混合动力汽车的背景下，控制混合动力汽车电力系统电能的流动的电力电子转换器和相关联的电动机驱动器，是保证混合动力汽车的更高燃油效率和更低有害污染物排放的关键。

众所周知，在过去前半个世纪里，汽车的 6V 电气系统承担着点火，起动，和几个比较有用的照明负载的任务。

此后，车辆动力的需求不断增加。

为了提高性能和操作效率，性能负载正在越来越多地被电驱动系统取代，像电动转向，传统上是由机械、气动驱动、液压系统进行操作的。

此外，大功率负荷也在不断增加，对电力功率提出了更高的要求。

这里必须指出的是汽车负载增加的速率是假定为每年 4％左右。

因此，这样的负载需求已导致需要扩大板载车辆功率水平。

考虑到这些方面，几十年前，电压是从早期的 6 V 的水平提高到现今的 12V 的水平，现在有一个不断增长的需求预测到未来，有必要切换到多更高的 42V 电压水平， 300V 或更高，视情况而定。

由于所生产的混合动力汽车的高电压水平，所以它必须有 DC / DC 转换器，以供给车上所有的辅助负载。

虽然 DC / DC 转换器技术在低成本的低功耗应用上比较成熟，但是对于高功率应用还有许多工作需要去做。

要满足所有车辆的电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）以及可靠性和包装规格标准是一个巨大的挑战。

此外，电力电子变换器也决定燃料/电力何时如何在混合动力汽车使用。

合适的 DC / AC 逆变器消耗的直流功率是来自电池驱动的电气牵引电动机，而车轮消耗的功率也是来自该部分。

混合动力电动汽车的 DC / AC逆变器还具有再生制动时给电池充电的功能。

在这样的背景下，证明电力电子对 HEV 应用的关键性，本文将回顾电力电子的作用，并比较与混合动力汽车以及电动汽车（EV）和燃料电池汽车（FCV）应用相关的先进动力系统体系结构。

重点介绍电力电子集约型的混合动力汽车和燃料电池汽车动力系统的各种设计问以及目前和未来的趋势。

此外，对于推荐的 42V 电网也作重点说明，主要是对其主要功能和要求的说明。

还有，本文还将讨论轻度混合动力车辆，其中对汽车电力电子技术的重大机遇进行了概述。

最后，驱动的相关电力电子尺寸和成本函数的一些系统级的问题也将得到解决。

2 常规汽车动力系统和更多电动车辆的概念（MEV）在 20 世纪 50 年代中期，汽车工业决定选择 12V 的电源系统的车辆，因为当时流行的 6V 系统，因为不断增加的车辆负荷需求迅速成为了困扰。

在大约相同的能量等级，电池变为 6 对极板，而不是 3 对极板了。

由于安装了越来越多的电驱动装置，电气系统的需求已经从 1900 年代初期的 100Wof 升至到 20 世纪 90 年代的大约 1kw。

汽车上的传统电气系统基本上可以分为储能，发电，起动和分配的构成要素。

传统的 14V 电源系统的配电系统可以满足的车辆负载，例如，内部/外部照明，电动马达驱动风扇/泵/压缩机及仪器仪表子系统。

传统的电源系统装置具有一个单一的 14V 直流电压水平，对于车辆的负载由手动开关和继电器控制。

如前面提到的，在现在的汽车中，平均功率需求是约 1kw。

根据发电机的输出电流，电池寿命，充电状态以及各种其他次要因素，在 14 V 系统中电压实际上在电池端子是 9V 到 16 V 之间变化。

这导致在额定系统电压中高估的负载。

除了这些缺点，现在的 14V 系统不能处理介绍的未来汽车的多电力环境中的未来电力负载，因为它将是昂贵和低效的。

在更多的电动汽车（MEVs）中，有扩大电气负载和用更多的电气系统替换机械和液压系统的趋势。

这些载荷包括灯光，泵，风扇和电动马达的各种功能。

此外，它们还包括一些先进的电动助力车辆负载，如动力转向，空调/压缩机，机电阀门控制，主动悬架/车辆动力学和催化转化器。

此外，其他高级车辆荷载包括防抱死刹车，节气门驱动，行车高度调节，以及后轮转向，它们在未来都将用电驱动。

根据相关文献，未来大部分的先进的电负载都需要电力电子控制装置。

在先进的未来汽车中，电力电子预计将完成三大任务。

第一项任务是负载的简单开关，这个在传统的汽车中由机械开关和继电器进行开/关切换。

第二个任务是充当一个合适的电动牵引电机控制器。

最后，电力电子集约的动力系统，不仅可用于改变系统电压水平，而且还可使用DC / DC，DC / AC 以及 AC / DC 转换器将电力从一种形式到另一种形式。

如上面所提到的，由于日益增长的电气负载，汽车行业将选择更多的电力系统。

由于这个原因， MEVs 需要高度可靠，容错的电力系统，为电气负载从源头上提供高品质的电源。

电力分配的电压等级/形式的好与坏是非常重要的。

较高的电压将降低线束的重量和体积，还包括其他几个优点。

目前，所提出 MEVs 处于过渡阶段，涉及不同系统的电压水平。

预计未来 MEV 动力系统将最有可能由混合动力的规定（直流和交流），多电压级配电和智能能源和负荷管理的单一主电压总线（高电压）组成。

3 电动、混合动力和燃料电池汽车先进的驱动传动布置本节介绍纯电池电动汽车（EV），串/并联/串联--并联/复杂的混合动力汽车，纯燃料电池汽车/混合动力燃料电池汽车驱动系统的各种传动布置。

根据本节所做的综述，随后的部分将专注于这些先进的驱动传动系统布置的电力电子功率集约型系统架构。

3.1电池电动汽车（EV）的驱动传动系统拓扑纯电力驱动系统用一个全电气系统主要取代内燃机（ICE）和各种传输系统。

如众所周知的，可再充电化学电池是电动汽车的传统能量源。

但对于该电池的有限寿命，它们往往是太重和昂贵。

除了传统的电池像铅酸，镍金属氢化物（Ni-MH），镍镉（Ni-Cd）的，也有先进的技术，如锂聚合物（锂聚合物）和锂离子（Li-离子）电池。

尽管这些先进的电池已经获得了便携式电子应用的声望，但他们还没有在电动车使用中获得相同的荣誉。

最实用的电动车仍然使用铅酸电池，更尖端的汽车使用 Ni-MH 电池。

最近，汽车行业正在削减电动车的生产，并已宣布混合动力电动汽车和燃料电池汽车是先进汽车技术的未来。

由于目前该电动汽车的电池模块要生产非常小体积的电池的事实，纯电动汽车成本显著超过内燃机汽车。

较高的车辆价格被电池的电气燃油成本是汽油动力汽车约三分之一所部分抵消。

此外，纯电动汽车的运动部件比汽油车少，因此，只需要较少的维护。

电池电动汽车的未来是在这个时候不太确定，但其发展对推进混合动力车和燃料电池汽车都需要的先进电动驱动传动系统和存储技术做出了重要贡献。

如果电池技术出现进一步的突破，那么纯电动汽车仍是清洁交通的未来。

3.2串联式 HEV 驱动传动系统拓扑串联式混合动力汽车，基本上是一种用车载电池充电器的电动汽车。

ICE 通常在最佳效率点运行，以驱动发电机和充电推进。

当电池的充电状态（SOC）的状态是在预定的最低限度，在 ICE 开启给电池充电。

当电池达到一个理想的最大 SOC 时，ICE 再次关闭。

发动机/发电机组维持电池的电量约 65％-75％。

必须指出的是，在串联式混合动力汽车中，有在 ICE 和底盘之间没有机械连接。

串联混合动力汽车的配置的优点是， ICE 大部分在其速度和扭矩的最佳组合中运行，从而具有低燃料消耗和高效率。

然而，在能量的转化过程中有两个能量转换级，ICE 和车轮（ICE/发电机和发电机/电动机）之间。

在两级功率转换过程中有一些能量损失。

串联式混合动力汽车更适合在城市中行驶。

3.3并联混合动力汽车驱动传动系统拓扑平行配置的混合动力车辆具有 ICE 和牵引电动机机械地连接到变速器。

车辆可用ICE 单独驱动，也可用电动机驱动，或两者同时驱动，因此，它可以在任何给定时间选择自由组合满足所需扭矩。

并联混合动力汽车中，有许多方法来配置 ICE 和牵引电动机的使用。

最广泛使用的策略是低速时单独使用电机，因为它在低速时比 ICE 更有效，然后高速时单独使用 ICE。

当只有 ICE 在驱动时，牵引电动机可以用作发电机给电池充电。

并联式混合动力汽车也可以有无级变速器代替有极变速器（CVT）。

利用这种技术，在自由给定和不断变化的转矩需求的情况下，它是可以选择 ICE 的最有效的运行点。

因为内在的更有效的燃料使用量，结果是较低的燃料消耗。

能量也可由再生制动回收。

并联式混合动力汽车配置的优点在于，与串联式混合动力汽车相比它有较少的能量转换阶段，因此，能量也就相对较少的损失。