新能源汽車電力電子技術 課件 第9章 數字電路、第10章 新能源汽車技術應用基礎

第9章數字電路9.1數字電路基本概念9.1.1模擬信號與數字信號9.1.2數字信號與數字電路9.1.1模擬信號與數字信號圖9-1模擬信號與數字信號對比9.1.2數字信號與數字電路1.數字信號數字信號是脈沖信號,其持續(xù)作用的時間可短至幾微秒,甚至幾納秒。圖8-2為常見脈沖信號波形。在工業(yè)檢測與控制的數字電路中最常用的是矩形脈沖信號,它一般是電壓波形,可用電位的高低來表示,分別稱為高電平和低電平。高電平和低電平是數字信號的兩種狀態(tài),一般高電平是指高電位,低電平是指低電位。通常情下數字電路設計3.5V～５V是高電平,而０V～1.5V為低電平。圖9-2常見的幾種脈沖信號波形8.1.2數字信號與數字電路1.數字信號

圖9-3實際的往矩形脈沖波形9.1.2數字信號與數字電路2.數字電路9.1.2數字信號與數字電路2.數字電路9.2邏輯門電路9.2.1基本邏輯門電路9.2.2集成邏輯門電路9.2.1基本邏輯門電路

為了詳細描述邏輯關系，常把“條件”和“結果”的各種可能性列成表格對應表示出來，下表為與邏輯關系表。如果用二值邏輯變量來表示上述關系，假設開關接通和燈亮均用

表示；開關不通(斷)和燈不亮(滅)均用

表示，則可得到用邏輯變量的取值反映邏輯關系的表格稱為邏輯真值表，簡稱真值表。在邏輯代數中，把邏輯變量之間邏輯與關系稱作與運算，也叫邏輯乘運算，并用符號“?”表示與。因此，、

和

的與邏輯關系可寫成1.與門(邏輯與)開關A開關B燈YABY斷開

斷開滅000斷開

閉合滅010閉合

斷開滅100閉合

閉合亮111下圖給出了指示燈的兩開關串聯(lián)控制電路。由圖可知，只有

和

兩個開關全都接通時，指示燈

才會亮；如果有一個開關不接通，或兩個開關均不接通，則指示燈不亮。由此例我們可以得到這樣的邏輯關系：只有決定事物結果(燈亮)的幾個條件(開關

和

接通)同時滿足時，結果才會發(fā)生。這種因果關系稱為邏輯與，也叫與邏輯關系。與邏輯舉例電路與邏輯符號、和的與邏輯關系可寫成9.2.1基本邏輯門電路1.與門(邏輯與)下圖給出了指示燈的兩開關并聯(lián)控制電路，只要任何一個開關(或)接通或兩個均接通，指示燈

都會亮；如果兩個開關均不接通，則燈不亮，這種因果關系稱為邏輯或，也叫或邏輯關系，或邏輯關系也可以用邏輯符號表示。用二值邏輯變量不難列出或邏輯關系的真值表，如下表所示。

或邏輯舉例電路或邏符號或輯真值表邏輯變量之間邏輯或關系，也稱為或運算，也有叫做邏輯加法運算，因此，

、

和

的邏輯關系表達式為ABY0000111011119.2.1基本邏輯門電路2.或門(邏輯或)由圖所示電路可知，當開關A接通時，指示燈Y不亮；而當開關A不接通時，指示燈Y亮,它所反映因果關系稱為邏輯非，也叫非邏輯關系。假設開關接通和燈亮均用1表示，開關不通和燈不亮均用

0表示，則可得到邏輯非的真值表。電路舉例圖非邏輯符號非邏輯真值表在邏輯代數中，邏輯非稱為非運算，也稱作求反運算。通常在變量上方加一短線表示非運算，所以邏輯表達式可寫為Y=AY01109.2.1基本邏輯門電路3.非門(邏輯非)與、或、非三種邏輯運算是最基本的邏輯函數。利用三種基本的與、或、非運算，可以組合成幾種常用的復合邏輯運算，以實現(xiàn)各種預期的邏輯功能。下表給出了幾種常用的復合邏輯運算的名稱、邏輯符號和邏輯函數式。與非或非異或同或與或非Y=A⊙B4.常用的復合邏輯門9.2.1基本邏輯門電路9.2.2集成邏輯門電路(a)74LS00的引腳排列圖

(b)74LS20的引腳排列圖圖9-7兩種常見的74系列TTL與非門外引線排列圖9.3組合邏電路9.3.1加法器9.3.2編碼器9.3.3譯碼器和數字顯示電路9.3.1加法器加法器是數字系統(tǒng)中最基本的運算單元。1.半加器不考慮低位的進位，只求本位的兩個二進制數相加，稱為半加。設兩個一位二進制數A、B相加，S表示

和

兩個數半加和，C為進位,列出半加器的真值表.半加器真值表ABSC0000011010101111根據上面分析，半加器可用一個異或門和一個與門實現(xiàn)。半加器的邏輯電路和邏輯符號如圖所示。半加器的邏輯電路和邏輯符號9.3.1加法器2.全加器全加器除了最低位是加數和被加數兩個二進制數相加，而對于其他位而言，不僅要考慮該位的被加數

，加數

，而且還要考慮來自低位的進位

。這三個數相加，得到本位和數

，和進位

，實現(xiàn)這種加法運算功能的電路稱為全加器。全加器真值表00000001010100101110100011011011010111119.3.1加法器由真值表可以看出,和函數

就是奇數電路，即輸入變量為奇數個1時為1，否則為0。進位函數就是一個三變量的多數表決器。兩者湊起來，就組成一個全加器，但這不是最佳方案。采用異或門電路或者用與非門電路較簡。全加器邏輯電路圖及其邏輯符號9.3.1加法器9.3.2編碼器

1.二進制編碼器1位二進制數可表示“1”和“0”兩種狀態(tài)，n位二進制數則有種狀態(tài)。種狀態(tài)能表示個數據和信息。編碼就是對種狀態(tài)進行人為的數值指定，給每一種狀態(tài)指定一個具體的數值。三位二進制編碼器符號及編碼電路

2.二－十進制編碼器將十進制的十個數碼0、1、2、3、4、5、6、7、8、9編成二進制代碼的電路稱二－十進制編碼器。(1)確定二進制代碼的位數編碼的輸入信號～共十個數碼，可知輸出為四位二進制代碼。(2)列編碼表四位二進制代碼共有十六種狀態(tài)，其中任何十種都可以表示0～9十個數碼，編碼方案很多，最常用的是8421按

編碼方式編碼，見下表。9.3.2編碼器輸

入

信

號輸出信號I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y0100000000001000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000110000111100001100110001010101018421編碼表9.3.2編碼器邏輯圖如圖所示。計算機的鍵盤輸入電路就是由編碼器組成的。按下某一個按鍵就輸入相應的一個十進制數碼。8421編碼器邏輯圖9.3.2編碼器9.3.3譯碼器和數字顯示電路1.二進制譯碼器二進制譯碼器就是要把用二進制編碼的信號還原出來。CT74LS139就是一個雙2

線-4線譯碼器。除此以外，還有2線-4線譯碼器、3線-8線譯碼器等。下圖為是常用的

3線-8線譯碼器

的外引線排列圖。3線-8線譯碼器的外引線圖3線-8線譯碼器的功能表使能控制輸

入

輸

出S××01111111110×0000000001×00000000××000001111××001110011××01001010111101111111111101111111111101111111111101111111111101111111111101111111111101111111111109.3.3譯碼器和數字顯示電路2.顯示譯碼器（1）半導體數碼管顯示器半導體數碼管是當前使用最廣泛的顯示器件之一，它將十進制數碼分成七個字段，每個字段為一發(fā)光二極管，排列成圖所示的字形結構封裝而成。

半導體數碼管的結構9.3.3譯碼器和數字顯示電路半導體數碼管內部的七個發(fā)光二極管有共陰極和共陽極兩種接法，如圖所示。對于共陰極接法的數碼管，陰極接地，當任一字段接高電平時，該字段發(fā)光；而共陽極接法的數碼管，陽極接高電平，只有當某一字段接低電平時，該字段才發(fā)光。

共陰極接法共陽極接法數碼管的兩種接法9.3.3譯碼器和數字顯示電路(2)液晶顯示器液晶即液態(tài)晶體，它既具有液體的流動性和連續(xù)性，又具有晶體的某些光學特性。其透明度和顏色受外加電場的控制，利用這一特點制成七段液晶數碼顯示器。當無電場作用時，液晶分子排列整齊，入射的光線絕大部分被反射回來，液晶呈透明狀態(tài)，不顯示數字；當相應的字段加外電場時，破壞了液晶分子的整齊排列，使入射光線被散射，透明的液體變渾濁，從而顯示出相應的字型來。當外加電場消失時，液晶又恢復到整齊排列狀態(tài)，顯示的數字也隨之消失。9.3.3譯碼器和數字顯示電路顯示譯碼器

七段顯示譯碼器就是將8421代碼譯成對應的七個字段信號，驅動顯示器顯示出相應的十進制數碼,下圖為74LS247顯示譯碼器功能示意圖。A、B、C、D四個輸入端，輸入為碼。～七個輸出端(低電平有效)，為消隱控制端，當時，七個字段全滅，顯示器不顯示數字。為試燈輸入端，檢查工作是否正常，，時，七個字段全亮，顯示8。為滅0輸入端，，，輸入均為0時，滅0。74LS247顯示譯碼器功能示意圖

9.3.3譯碼器和數字顯示電路9.4

時序邏輯電路9.4.1觸發(fā)器9.4.2寄存器9.4.3計數器9.4.1觸發(fā)器1.基本

觸發(fā)器基本

觸發(fā)器是構成各種功能觸發(fā)器的最基本單元，用兩個與非門構成基本

觸發(fā)器的邏輯圖如圖所示。基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表基本RS邏輯圖基本RS邏輯符號SR1010011001

不定2.同步

觸發(fā)器在上述RS觸發(fā)器中增加與非門

、

構成的引導電路，構成同步RS觸發(fā)器。這里，時鐘信號

作為CP,、

與非門的一個輸入信號。同步RS觸發(fā)器的邏輯電路和符號如圖所示。同步RS邏輯圖

同步RS邏輯符號9.4.1觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器利用輸入R、S端的高電平實現(xiàn)置0

和置1，而基本RS

觸發(fā)器是利用輸入

、

端的低電平實現(xiàn)置0和置1。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)表CPSR01111×0101×001110不定9.4.1觸發(fā)器3.主JK從型

觸發(fā)器如圖所示的是

觸發(fā)器的邏輯圖及它的邏輯符號。它由兩個同步RS觸發(fā)器組成，兩者分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器

主從JK觸發(fā)器的邏輯電路主從JK觸發(fā)器圖形符號9.4.1觸發(fā)器列出JK型主從觸發(fā)器的邏輯功能，見下表。由于主從型觸發(fā)器輸出狀態(tài)的改變都是發(fā)生在CP從1下跳為0時，故稱為下降沿觸發(fā)。JK型主從觸發(fā)器不會產生空翻現(xiàn)象。主從型JK觸發(fā)器的邏輯功能JK00110101（不變）0（與J同）1（與J同）（翻轉）9.4.1觸發(fā)器4.觸發(fā)器邏輯功能的轉換(1)JK觸發(fā)器轉換成D觸發(fā)器將JK觸發(fā)器的輸入端連接一個反相器。(2)JK觸發(fā)器轉換成T觸發(fā)器將JK

觸發(fā)器的輸入端連在一起，稱為T端。JK觸發(fā)器轉換成D觸發(fā)器JK觸發(fā)器轉換成T觸發(fā)器9.4.1觸發(fā)器9.4.2寄存器1.數碼寄存器具有接收數碼和清除原有數碼功能的寄存器稱為數碼寄存器。下圖為由四個D觸發(fā)器構成的4位數碼寄存器的邏輯圖。當清零端為0時，4個觸發(fā)器

～

同時被置

。寄存器工作時，清零端應為高電平1。由4個D觸發(fā)器構成的4位數碼寄存器2.移位寄存器(1)單向移位寄存器下圖為由D觸發(fā)器構成的單向右移位寄存器(由低位向高位)。由第一個觸發(fā)器接收數據，每個觸發(fā)器的輸出依次作為下一個觸發(fā)器的輸入。設輸入數碼為1101，那么在移位脈沖作用下，輸入數碼移入觸發(fā)器。由D觸發(fā)器構成的單向移位寄存器9.4.2寄存器移位寄存器中數碼移動的情況見下表。從表中可以看出，當過來四個CP移位脈沖

后，數碼1011就由端

并行輸出，如果想得到串行輸出信號，則只需要再輸入4個脈沖，這時1011

便由

端依次輸出。同理，我們也可以構成左向移位寄存器(由高位向低位)。右向移位寄存器的狀態(tài)表

移位脈沖CP

輸入數據移位寄薦器中的數碼012341011010110010100010000019.4.2寄存器(2)雙向移位寄存器如果通過適當的控制電路，將左移和右移的寄存器結合到一起，便構成雙向移位寄存器。下圖為集成雙向移位寄存器CT74LS194

的邏輯功能示意圖。圖中

為置0端，

～

為并行數碼輸入端，為右移串行數碼輸入端，為左移數碼串行輸入端，

、

為工作方式控制端，

～

為并行數碼輸出端，CP為移位脈CT74LS194的邏輯功能示意圖沖輸入端。9.4.2寄存器9.4.3計數器

1.二進制計數器二進制只有0和1兩個代碼，其加法規(guī)則是“逢二進一”由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有0和1兩種穩(wěn)態(tài)，因此，可以考慮用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的四位二進制加法計數器狀態(tài)表輸出來表示二進制的每一位代碼，

n位二進制計數器電路需要n個觸發(fā)器。CPQ3Q2Q1Q0十進制數CPQ3Q2Q1Q0十進制數012345670000000100100011010001010110011101234567891011121314151000100110101011110011011110111189101112131415(1)異步二進制加法計數器初始時計數器置0，每來一個計數脈沖CP，相應的二進制數加一，計滿16個CP時，計數器又回到全0狀態(tài)，開始新的循環(huán)，故四位二進制加法計數器又稱為十六進制計數器。但應當注意的是，四位二進制加法計數器能記的十進制數的范圍是0～15

，在16

時已經溢出。異步4位二進制加法計數器9.4.3計數器(2)同步二進制加法計數器同步計數方式將計數脈沖同時加到各觸發(fā)器

端，那么當計數脈沖到來時，各觸發(fā)器實現(xiàn)同時工作，故稱為同步觸發(fā)器。同步二進制加法計數器的邏輯圖9.4.3計數器(3)集成二進制計數器下圖所示為集成四位二進制同步加法計數器

74LS161的邏輯功能示意圖。

為同步置數控制端，為異步置

控制端，

和

為計數控制端，

～

為并行數據輸入端，

～

為輸出端，

為進位輸出端。集成計數器74LS161邏輯功能示意圖9.4.3計數器2.十進制計數器十進制計數器是在二進制計數器的基礎之上得到的。十進制計數器只有10

種狀態(tài)。（1）異步十進制計數器下圖為異步十進制加法計數器的工作波形，當第十個脈沖輸入時，計數器從

1001直接跳到

0000，實現(xiàn)十進制計數異步十進制計數器工作波形9.4.3計數器利用4個JK觸發(fā)器組成十進制加法計數器,可畫出異步十進制加法計數器的邏輯圖，如下圖所示。異步十進制計數器9.4.3計數器（2）集成十進制同步計數器集成十進制同步計數器74LS160的邏輯功能示意圖和功能表與74LS161相同。但因為74LS160是十進制計數器，所以

9.4.3計數器9.5

555集成定時器9.5.1555定時器的結構9.5.2555定時器的功能9.5.1

555定時器的結構1.電路組成如圖所示為雙極型5G555定時器內部結構邏輯圖及符號圖5G555定時器2.基本功能定時器的邏輯功能見下表。555定時器的邏輯功能表9.5.2555定時器的功能9.6模擬信號與數字信號的轉換9.6.1A/D轉換器9.6.2D/A轉換器8.6.1A/D轉換器1.集成A/D轉換器ADC0808圖9-25ADC0808內部框圖8.6.1A/D轉換器1.集成A/D轉換器ADC0808地址碼選通通道CBA000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7表9-17ADC0808的地址碼與選通通道對應情況

8.6.1A/D轉換器集成A/D轉換器ADC0808

ADC0808的外引線管腳分布圖如圖9-26所示，部分引腳功能說明如下：：電壓輸入端GND：接地端和：分別為基準電壓的高電平端和低電平端，提供D/A轉換器權電阻的標準電平。CLK：時鐘脈沖輸入端。ADC0808只有在時鐘脈沖信號的同步下才能進行A/D轉換。時鐘頻率越高，轉換速度越快。START：啟動脈沖輸入端。在此端應該加一個完整的正脈沖信號，脈沖的上跳沿將使內部寄存器清，下跳沿啟動A/D轉換開始。EOC：轉換結束信號。A/D轉換期間，(低電平)，表示轉換正在進行，輸出數據不可信；A/D轉換完成后，(高電平)，表示轉換結束，輸出數據可信。圖8-26ADC0808外引線管腳圖

8.6.2D/A轉換器集成D/A轉換器

(a)CC7520集成芯片的管腳排列圖(b)CC7520的應用電路圖9-27CC720A/D轉換器

9.7數字電路在汽車電路中的應用舉例9.7.1汽車前照燈電子變光器9.7.2555轉向閃光訊響器電路9.7.3制動燈故障監(jiān)測器

9.6.1汽車前照燈電子變光器下圖是由一塊CMOS雙D觸發(fā)器CDZ1013構成的汽車大燈變光電子開關。圖9-28汽車大燈光電子開關9.6.1汽車前照燈電子變光器9.6.2轉向閃光訊響器電路

閃光訊響器是由555集成電路、轉向燈開關Κ、指示信號燈ZD以及訊響器Y等組成。圖9-29轉向閃光訊響電路9.6.2轉向閃光訊響器電路9.6.3制動燈故障監(jiān)測器制動燈故障監(jiān)測器電路用一塊CMOS與非門數字集成電路

接成非門的形式，用來自動監(jiān)測氣車制動燈泡的工作狀況

圖9-30制動燈故障檢測器9.6.3制動燈故障監(jiān)測器謝謝大家！第10章新能源汽車技術應用基礎10.1動力電池及其管理充電技術10.1.1

動力電池10.1.2

動力電池管理技術10.1.3

動力電池充電技術10.1.1動力電池1.鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池已有90多年的歷史,廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。它也是成熟的電動汽車蓄電池,可靠性好、原材料易得、價格便宜、使用安全、再生率高，比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但是由于鉛酸蓄電池的比能量低、循環(huán)壽命短、供電不穩(wěn)定、使用壽命短等缺點，目前鉛酸蓄電池已不做為動力電池使用。10.1.1動力電池2.鎳氫電池鎳氫電池是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池,因具有能量高、使用壽命長、無污染等特點而成為世界各國競相發(fā)展的高科技產品之一。鎳氫電池具有高比能量、高功率、適合大電流放電、可循環(huán)充放電、無污染等優(yōu)點,被譽為“綠色電池”。(1)鎳氫電池的性能優(yōu)點①功率性能好。②低溫性能好。③循環(huán)壽命長。④耐過充、過放。⑤應用比較成熟。⑥管理系統(tǒng)相對簡單。⑦具有較高的回收價值。(2)鎳氫電池的缺點①電池的熱效應。②蓄電池比能量較低。③標稱電壓低。④高溫充電性能差⑤自放電大⑥材料成本高。

10.1.1動力電池3.鋰離子電池鋰離子蓄電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池，是一種在電極材料中使用了鋰元素作為主要活性物質的一類電池,鋰離子電池作為高電壓、高能量密度的可充電電池,其突出的特點是:重量輕、儲能大、無污染、無記憶效應、使用壽命長、、開發(fā)前景非常光明。同時它是一種真正的綠色環(huán)保電池,不會對環(huán)境造成污染,是目前最佳的能應用到電動車上的電池。(1)鋰商子電池的分類根據材料的不同,鋰電池可分為磷酸鐵鋰電池、鉆酸鋰電池與三元聚合物鋰電池。10.1.1動力電池3.鋰離子電池(2)鋰商子電池的結構鋰離子電池一般使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料,使用非水電解質,鋰離子蓄電池根據正極材料的不同,分為磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鉆酸鋰電池以及三元材料鋰離子電池等。鋰離子電池由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和導電材料等組成,如圖10-1所示,其中正、負極材料的選擇和質量直接次定鋰離子蓄電池的性能與價格。圖10-1鋰離子電池的結構構10.1.1動力電池3.鋰離子電池

10.1.1動力電池4.燃料電池燃料電池是將外部供應的燃料和氧化劑中的化學能通過電化學反應直接轉化為電能、熱能和其他反應產物的發(fā)電裝置。燃料電池電動汽車是以燃料電池系統(tǒng)作為動力源或主動力源的車輛。燃料電池構造原理如10-2所示。主要由三部分組成,電極、電解質和外部電路。燃料主要是氫氣、甲醇等碳氫化合物。圖10-2燃料電池構造、原理10.1.1動力電池4.燃料電池(1)燃料電池的性能①優(yōu)點A.熱效率高。B.零污染或超低污染。C.在寬廣的范圍內保持高效率且過載能力強。D.配置靈活及機動性大。②缺點A.輔助設備復雜。B.輔助設備重而體積大。C.起動時間長并需提高系統(tǒng)的耐振能力。(2)燃料電池與普通電池的區(qū)別①燃料電池通過電化學反應轉化為電能的活性物質是從外部輸入,不是在內部的。②燃料電池放電過程中所消耗的活性物質無需通過充電來還原,只需向電池內部不斷輸入燃料及氧化劑,并將反應產物及時排出即可持續(xù)提供電能。10.1.1動力電池5.超級電容器超級電容電池又稱為雙電層電容,是一種通過極化電解質來儲能的新型儲能裝置,它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。

超級電容器的突出優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。相對于傳統(tǒng)的電池產品,超級電容能存儲的電量并不多。(1)充電速度快,只要充電幾十秒到幾分鐘就可達到其額定容量的95%以上。(2)循環(huán)使用壽命長,深度充放電循環(huán)使用次數可達50萬次。(3)大電流放電能力超強,能量轉換效率高,過程損失小,大電流能量循環(huán)效率≥90%。(4)功率密度高,可達300～5000W/kg,相當于普通電池的數十倍。(5)產品原材料構成、生產、使用、儲存及拆解過程均沒有污染,是理想的環(huán)保電源。(6)充放電電路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數高,長期使用免維護。(7)超低溫特性好,使用環(huán)境溫度范圍寬達40～70℃。(8)檢測方便,剩余電量可直接讀出。(9)單體容量范圍通常為及其0.1～3400F。10.1.1動力電池6.飛輪電池飛輪電池是20世紀90年代才提出的新概念電池,它突破了化學電池的局限,用物理方法實現(xiàn)儲能。輪電池內部結構如圖10-3所示。飛輪電池兼顧化學電池、燃料電池和超導電池等儲能裝置的優(yōu)點,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)能量密度高。(2)能量轉換效率高。(3)體積小、重量輕。(4)工作溫度范圍寬。(5)使用壽命長。(6)低損耗、低維護。

圖

10-3飛輪電池內部結構10.1.1動力電池7.動力電池性能指標10.1.1動力電池7.動力電池性能指標10.1.1動力電池7.動力電池性能指標10.1.1動力電池

8.電動汽車對動力蓄電池的要求10.1.2動力電池管理技術電池管理系統(tǒng)BMS與電池緊密結合在一起，通過對對電池組和電池單元（電芯）的電壓、電流、溫度等參數采集、計算,進而監(jiān)控和管理動力電池的充放電過程,實現(xiàn)對電池的保護,提升電池組綜合性能，使電池工作在最佳狀。1.BMS的基本結構電池管理系統(tǒng)基本結構如圖10-4所示。主要包括數據采集、電池狀態(tài)計算、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機接口等功能模塊組成。圖10-4電池管理系統(tǒng)基本結構10.1.2動力電池管理技術

2.BMS的工作原理數據采集單元采集電池狀態(tài)信息(電壓、電流、溫度等)數據后,通過CAN總線將數據傳送給電控單元進行數據處理和分析,然后電池管理系統(tǒng)根據分析結果對系統(tǒng)內的相關功能模塊發(fā)出控制指令,并向外界傳遞電池狀態(tài)信息,同時電池管理系統(tǒng)通過CAN總線與組合儀表及車載充電機等進行通信,實現(xiàn)電池狀態(tài)信息顯示、電池充電監(jiān)控等功能。10.1.2動力電池管理技術3.BMS的功能BMS是電池保護和管理的核心部件,它不僅要保證電池安全可靠地使用,而且要充分發(fā)揮電池的性能和延長其使用壽命。在動力電池系統(tǒng)中,它的作用就相當于人的大腦。BMS作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁,通過控制接觸器進而控制動力電池組的充放電,并向VCU傳送動力電池系統(tǒng)的基本參數及故障信息。BMS的的主要功能包括數據采集、狀態(tài)分析、均衡控制、安全保護、熱管理、數據通信等。均衡控制示例如圖10-5所示。

（a）被動均衡(b)被動均衡圖10-5均衡控制示例10.1.2動力電池管理技術3.BMS的功能動力電池數據通如圖10-6所示。通過電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)蓄電池參數和信息與車載設備或非車載設備的通信,為充、放電控制和整車控制提供數據依據是電池管理系統(tǒng)的重要功能之一。圖10-6動力電池數據通信示意圖10.1.3動力電池充電技術10.1.3動力電池充電技術1.電動汽車充電概述(1)充電設施①充電樁。充電樁如圖10-7所示。充電樁分為交流充電樁(慢充)、直流充電樁(快充)兩種。②充電機。充電機作通過接口與電動汽車進行連接,為電動汽車提供一定規(guī)格的電源。，圖10-7充電樁10.1.3動力電池充電技術1.電動汽車充電概述③充電站。充電站基本構成如圖10-8所示,基本構成包括充電機、監(jiān)控系統(tǒng)、安全防護設施和其他配套設施等。圖10-8充電站基本構成10.1.3動力電池充電技術1.電動汽車充電概述充電站布局圖如圖10-9所示。目前,電動汽車充換電設施接入配電網的典型方式主要有:a.充電樁:就近接入380V低壓配電網。b.充/換電站:采用專用變壓器接入或專線接入9kV中壓配電網。圖10-9充電站布局圖10.1.3動力電池充電技術1.電動汽車充電概述(2)動力電池充電的類型按照不同的分類要求，對動力電池的充電進行分類：①按照充電方法的不同，可分為恒壓充電、恒流充電、脈沖充電、智能充電、補充充電、②按照充電方法的不同,可分為傳導式充電、感應式充電、遠程無線充電。10.1.3動力電池充電技術1.電動汽車充電概述(3)電動汽車充電的基本要求電動汽車對充電系統(tǒng)的基本要求如下:①安全性。包括駕乘人員和操作人員的人身安全和動力電池的安全。(2)易用性。操作簡單便捷,具有較高的智能性,操作人員不需要過多地干預充電過程。②高效性。能夠高效率地完成充電過程是對純電動汽車充電系統(tǒng)最為重要的要求之一。③經濟性。價格低廉、性能優(yōu)異的充電設備有助于降低純電動汽車的整體成本,增強純電動汽車的市場競爭力。10.1.3動力電池充電技術2.快速充電系統(tǒng)快速充電系統(tǒng)如圖10-10所示。主要由直流充電樁、直流充電槍、快充接口、高壓配電盒等組成。其作用在于從公共電網獲取電能并為動力蓄電池進行充電。(a)示意圖(b)基本組成圖10-10快速充電系統(tǒng)10.1.3動力電池充電技術3.慢速充電系統(tǒng)電動汽車常規(guī)慢充充電是通過慢速充電線束(家用慢速充電線束或充電樁慢速充電線束)與220V家用交流插座或交流充電樁相連對整車進行充電的交流慢充方式，以實現(xiàn)對動力電池的電能補給。慢充充電示意圖如圖10-11所示。圖10-11慢充充電示意圖10.1.3動力電池充電技術3.慢速充電系統(tǒng)慢充充電樁原理拓撲圖如圖10-12所示。是一種利用專用充電接口為具有車載充電機的電動汽車提供交流電能,并提供友好的人機操作界面,具有相應的控制、計費和通信等功能的電動汽車專用交流供電裝置。慢充充電方式對電網沒有特殊要求,只要能夠滿足照明要求的供電質量就能夠使用。圖10-12慢充充電樁原理拓撲圖10.2電機及其驅動控制技術10.2.1電動汽車驅動電機10.2.2

電動汽車電機驅動技術10.2.3驅動電機控制技術10.2.1電動汽車驅動電機1.電機的基本概念電機是指依據電磁感應定律實現(xiàn)電能轉換或傳遞的電磁裝置。它的主要作用是產生驅動轉矩,作為車用電器或各種機械的動力源。電機通常指電動機與發(fā)電機。電動汽車的驅動電機有有刷或無刷直流電機、永磁或電磁直流電機、交流異步電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等,它們的選用也與整車配置、用途和檔次有關。另外,驅動電機的調速控制可分為有級調速和無級調速,有采用電子調速控制器和不用調速控制器之分。10.2.1電動汽車驅動電機2.驅動電機的作用驅動電機的在電動汽車上的具體任務是:在駕駛人操縱控制下,將內燃機-發(fā)電機系統(tǒng)、動力電池組的電能轉化為車輪的動能驅動車輛,并在車輛制動時把車輛的動能再生為電能反饋到動力電池中以實現(xiàn)車輛的再生制動。近90%的電動機由旋轉場設備組成,其主要優(yōu)勢在于可通過旋轉場從定子向轉子進行非接觸式能量傳輸。這樣就不需要直流電機換向器等磨損件。因此,這類設備磨損低,所需維護少。10.2.1電動汽車驅動電機3.驅動電機主要性能指標10.2.1電動汽車驅動電機4.電動汽車對驅動電機的要求10.2.2電動汽車電機驅動技術

1.電機驅動系統(tǒng)基本組成電機驅動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，也是電動汽車的關鍵子系統(tǒng)。它由電機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器和電源(蓄電池組)組成,其任務是在駕駛人的控制下,高效地將蓄電池的電能轉化為車輪的動能,或者將車輪的動能反饋到蓄電池中。電機驅動系統(tǒng)的基本組成如圖10-13所示。圖10-13電機驅動