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新能源汽车动力系统控制原理及应用

发布时间:2021-03-03 06:30:29

1、新能源汽车控制原理过程怎样的?

由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件版(如图1所示权)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。

2、新能源汽车发动机工作原理

新能源汽车的工作原理:

电力驱动控制系统是电动车的神经中枢,它将电动机,电池和其他辅助系统互为连接并且加以控制。电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。

利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下,在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。

电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

(2)新能源汽车动力系统控制原理及应用扩展资料:

优点:

1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,发动机相对较小,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

2、因为有了电池, 可以十分方便地回收下坡时的动能。

3、在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。

4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5、可以利用现有的加油站加油,不必再投资。

6、可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命。

3、新能源汽车传动原理

随着时代的发展,新能源汽车渐渐的进入了我们的生活,在二十一世纪的今天,电动汽车又将会成为未来新能源的最终解决方案。毫无疑问,电动汽车最大的优势便是无排放污染。其次电动汽车还具有噪音低,结构简单,使用维修方便等特点。那么新能源汽车原理是什么呢?

新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏:电动机

新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏:电动机

纯电动汽车是完全用电动机来取代发动机驱动的,不少人认为电动机的动力没有发动机好,然而在先进的交流电机的驱动下,现代电动汽车的动力性甚至远远超过了不少大排量内燃机。

电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩,这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆

事实上,电动机驱动与发动机相比有两大技术优势:首先,发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内(即经济运行区),因此需要变速器适应这一特性。而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩,这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。其次,由于高度电气化的控制系统引入,电动机实现动力输出的快速响应能力远高于发动机,这意味着电动机的响应比发动机更加灵敏。

新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”:电池组

新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”:电池组

制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高,充电时间长,续驶里程较短。近年来,不少汽车公司和研究机构的最新研究正在逐渐弥补电动汽车的这些先天缺陷。目前镍氢电池和锂电池为不少电动车和混合动力车所使用,其中镍氢电池可快速充电,循环寿命长,同时它不存在重金属污染,也被称为“绿色电池”,但是比能量没有锂电池高。锂电池有很多种类,例如锂离子电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池,其具备较高的能量密度,等比功率大、比能量高,非常适合作为电动车车载电池。近年来,锂电池的研究使其在寿命和稳定性方面有大幅提升,因此锂电池是未来电动车的主力电池类型。

新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢:电控系统

新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢:电控系统

电力驱动控制系统是电动车的神经中枢,它将电动机,电池和其他辅助系统互为连接并且加以控制。电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。

中央控
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4、新能源电动汽车工作原理

从新能源电动汽车的名字我们就可以看出新能源电动汽车与传统的汽车不同这处在于新能源电动这五个字,也就说是新能源电动汽车的动力来源不是传统的柴油各汽油而是新型能源——电能。 新能源电动汽的组成可以分为:电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成:
①、电源
电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。有别于老式的电网电车,新能源电动汽车电源主要是高能蓄电池,这样新能源电动汽车行车范围就不会局限于电车电网,也不用担心电网停电,这就使的新能源电动汽车行车的范围与传统汽车一样了。
②. 驱动电动机
驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。三相异步交流电动机相比其它的类型的电动机的优势:制造工艺相对简单成熟、制造成本相对低、输出功率大、稳定性好、维护成本较低。我所在的实习单位采用的是自家生产的三相异步交流电机。
③. 电机控制器
该装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制驱动电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。采用交流电动机及变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。
④. 传动装置
电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当采用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
⑤. 行驶装置
行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力,驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的,由车轮、轮胎和悬架等组成
⑥. 转向装置
专项装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力,通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向,工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
⑦. 制动装置
电动汽车的制动装置同其他汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。
⑧. 工作装置
工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的,如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

5、新能源汽车什么工作原理?

中国已探明的石油储量只能供给10来年,而已探明的煤炭储量至少能供给200年。你说那个稀缺?
燃煤发电污染大是因为燃煤发电厂没有安装脱硫、除尘装备。装上之后就不会有了!
现在来回答为什么大力提倡新能源汽车。
1、上面已经说了,中国石油储量非常短缺!这是能源安全问题!如果有一天美国看你不顺眼,要求中东及非洲原油出口国停止向中国出口石油,你想会是什么样的结果?不怕一万就怕万一,你有把柄在人家手里就得听别人的话!
2、提高燃煤利用的问题。由于燃煤发电我不在行,我只能说我从电视上了解到的。由于存在用电的峰值峰谷问题,白天用电量大,晚上用电量小。当晚上不用电时,很多人会想当然的说:“发电厂可以马上停掉发电机,关闭燃煤锅炉就行”。而实际上并非如此。一台大型燃煤锅炉从完全熄火状态到能够完全启动至少需要8小时时间。而且在引燃的过程中要消耗大量的柴油。而让整个发电系统从停机到运行运行正常,所用的时间更长。据说是2-3天,这个我不清楚。因此燃煤发电厂一般情况下是不会让燃煤锅炉熄火的,除非是大修。即使是对方不需要电点,发电厂仍然让燃煤锅炉以较小的燃烧速度烧煤,而发电系统也要低速运转。因为一熄火之后,再启动成本可是非常高的,比起让其低速运转的成本高出许多!电视上曾经采访一家60万千瓦的火力发电厂,如果60万千瓦满负荷运行的话一年要用掉约45万吨煤,而电网公司大多数时间只能接纳30万千瓦,而且存在严重的错峰问题。普通人一拍大腿就认为这家发电厂每年只需要22.5万吨煤,可实际上这家电厂每年用煤量为29万吨。多用掉的6.5万吨煤就是让系统低速运行的,而且这6.5万吨煤发不出一度电!如果使用新能源汽车在晚上用电低峰时进行充电,那么这6.5万吨煤就可以被利用起来,不会是一度电都发不出来!

6、新能源汽车控制器的概念及整车控制器的工作原理

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点,其是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件(如图1所示)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。


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一、整车控制器控制系统结构

公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车网关及网络管理功能,其结构原理如图2所示。


下面对每个模块功能进行简要的说明:

1、开关量调理模块

开关量调理模块,用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接;

2、继电器驱动模块

继电器驱动模块,用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接;    

3、高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块,用于提供高速CAN总线接口,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与系统高速CAN总线相接;

4、电源模块

电源模块,可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源,并对蓄电池电压进行监控,与微控制器相连;

5、模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块,可采集0~5V模拟信号,并可输出0~4.095V的模拟电压信号。

6、脉冲信号输入和输出模块

可采集脉冲信号并调理,范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V;输出PWM信号

范围1HZ—10KHZ,幅度0—14V。

7、故障和数据存储模块

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码,车辆特征参数等,容量32K。

二、整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能:

1. 对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大,动力电机的输出功率越大。因此,整车控制器要合理解释驾驶员操作;接收整车各子系统的反馈信息,为驾驶员提供决策反馈;对整车各子系统的发送控制指令,以实现车辆的正常行驶。

2. 整车的网络化管理

在现代汽车中,有众多电子控制单元和测量仪器,它们之间存在着数据交换,如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题,为了解决这个问题,德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网(CAN)。在电动汽车中,电子控制单元比传统燃油车更多更复杂,因此,CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中,整车控制器是信息控制的中心,负责信息的组织与传输,网络状态的监控,网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3. 制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能,此时电动机作为发电机,利用电动汽车的制动能量发电,同时将此能量存储在储能装置中,当满足充电条件时,将能量反充给动力电池组。在这一过程中,整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈,如果可以进行,整车控制器向电机控制器发出制动指令,回收能部分能量。

4. 整车能量管理和优化

在纯电动汽车中,电池除了给动力电机供电以外,还要给电动附件供电,因此,为了获得最大的续驶里程,整车控制器将负责整车的能量管理,以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候,整车控制器将对某些电动附件发出指令,限制电动附件的输出功率,来增加续驶里程。

5. 车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测,并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统,其过程是通过传感器和CAN总线,检测车辆状态及其各子系统状态信息,驱动显示仪表,将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括:电机的转速、车速,电池的电量,故障信息等。

6. 故障诊断与处理

连续监视整车电控系统,进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

7. 外接充电管理

实现充电的连接,监控充电过程,报告充电状态,充电结束。

8. 诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯,实现UDS诊断服务,包括数据流读取,故障码的读和清除,控制端口的调试。

7、新能源汽车动力系统如何测试?

目前新能源汽车动力系统一般都是变频电机驱动系统,由动力电池、变频器、电机组成。对此系统进行仿真测试,需要额外用负载给电机加载,模拟汽车实际运行中的状态。

整个动力系统主要分为两部分做测试:控制部分和传动部分。控制部分需要对整个动力系统中连接各设备的CAN总线网络进行监控、报文解码和分析,一般使用CAN总线分析仪来进行总线网络报文分析。传动部分需要对其的电力情况进行测量分析,一般使用功率分析仪来对电池输出、变频器输出和电机输出进行同步测量,了解汽车动力部分在实际运行时动力设备的运行情况和工作效率,以下是致远电子给的示例图,进攻参考:

8、新能源汽车动力系统的组成主要有哪些?

新能源汽车动力系统的组成:新能源汽车动力系统是由驱动电机、动力电池、转向电机、车载充电器、PEU总成组成的。


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