电动汽车动力电池 参赛课件
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3.电动汽车动力电池系统课件
一级故障
器立即（1s内）停止充 电或放电。如果其他控制器在
指定时间内未作出响应，电池管理系统将在2s后主动停
止充电或放电（即断开高压继电器）。
备注：其他控制器响应动力电池二级故障的延时时间建议少于60s，否则会引发动力电池上 报一级故障。
第二章
案例分析
第一章
锂离子电池基本知识
15
故障处理
三级故障
表明动力电池性能下降，电池管理系统降低最大允许充 /放电电流。 表明动力电池在此状态下功能已经丧失，请求其他控制
二级故障
器停止充电或者放电；其他控制器应在一定的延时时间 内响应动力电池停止充电或放电请求。 表明动力电池在此状态下功能已经丧失，请求其他控制
电 动 汽 车 培 训 之 三
天津市优耐特汽车电控技术服务有限公司
讲师：优耐特汽车电控·王征
01 锂离子电池基本知识
02 案例分析
第一章
锂离子电池基本知识
3
电池的基本组成
第一章
锂离子电池基本知识
4
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理：当对电池进行充电时， 电池的正极上有锂离子脱出，脱出的锂离子经过电解液运动到负极。 而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就 嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高，放电则 正好相反 从中我们不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从 正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻 为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动 健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一 个可爱的名字摇椅式电池。
第一章
锂离子电池基本知识
最新2019-电动汽车动力电池4ppt课件-PPT课件
随着电板电势不断升高，镉进一步氧化，生成 Cd(OH)3－进入溶液:
C d O H 2 O H C d ( O H ) 2 e 3 吸 附
当界面溶液中Cd(OH)3－过饱和时，Cd(OH)2 就沉积析出: 生成的Cd(OH)2附着在电极表面上，形成疏松 多孔的Cd(OH)2，有利于溶液中的OH－继续向 电极内部扩散，使内部的海绵状镉也通过溶解沉 积过程转化为Cd(OH)2实现内部活性物质的放 电。
C d ( O H ) C d ( O H ) O H 3 2
镍氢电池结构及储能原理
镍氢(MH-Ni)电池是在Ni-Cd电池的基础上发 展起来的，相对于镍镉电池，其最大的优点是环 境友好．不存在重金属污染。民用镍氢电池又是 以航天用高压镍氢电池为基础，由于高压镍氢电 池采用高压氢，而且还需要用贵金属作催化剂， 这就很难为民用所接受。自20世纪70年代中期 ，研究者开始探索民用的低压氢镍电池。镍氢电 池于1988年进入实用化阶段，1990年在日本 开始规模生产。
本章学习目标
1.掌握镍镉电池储能结构及原理 2.掌握镍氢电池储能结构及原理 3.掌握镍氢电池在电动汽车上的应用
第4章 碱性动力电池及其应用
1.碱性动力电池的储能原理与结构
2.碱性动力电池的性能及检测 3.碱性动力电池的应用
1.碱性动力电池的储能原理与结构
1
2
镍镉电池结构及储能原理 镍氢电池结构及储能原理
镍镉电池结构及储能原理
镍镉电池(Ni-Cd，Nickel—Cadmiun Battery)因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉 而得名。
图4-1镍镉电池结构示意图
镍镉蓄电池的正极材料为球形氢氧化镍，充电时 为NiOOH,放电时为Ni(OH)2。负极材料为海绵 状金属镉或氧化镉粉以及氧化铁粉，氧化铁粉的 作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，增加极板的 容量。电解液通常为氢氧化纳或氢氧化钾溶液， 为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解 液中加入少量的氢量的氢氧化锂（大约每升电解 液加15~20g）。
电动汽车动力电池及电源管理PPT(共 67张)
数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关
应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低
普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监控 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。
理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关
应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低
普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监控 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。
中职教育-《电动汽车》第三版课件：第二章 动力电池(胡骅、宋慧 主编 人民交通出版社).ppt
六、电池的“不一致性”对电池性能的影响
1.两个电池之间的“不一致”性在充电时的表现
由于以上多种原因，在用同一型号、同一批量的两个单体电池或两个电池模块，组成串联或 并联的电池组中，充电时可能出现性能“不一致”现象。（图1-2-4-6-1）为性能“不一致” 的两个电池在充电时，1号电池充电的可接受电流大于2号电池充电的可接受电流。如果将1号电 池和2号电池串联，以Ic的电流充电时间为t1时，Ic首先与2号电池可接受电流曲线相交，然后到 充电时间为t2时，才能与1号电池可接受电流曲线相交，1号电池处于正常充电状态。但在t1到t2 这段时间2号电池却处“过充”的充电状态，2号电池中的水被电解，产生大量的热量，当热量达 到足够大时，2号电池将发热以致损坏。如果要控制2号电池正常充电，则由于受到2号电池的影 响，1号电池处于“欠充电”状态，而不能达到额定的充电量。
冷却系统和冷却装置（风扇或液泵）检测及控制
单体电池采用串行通讯接口，整车管理系统采用CAN总线。
仪表、显示器 自动断电、报警
动力电池组实时电压、电流、SOC、剩余电量、温度等数 据显示和故障报警等
动力电池过充、过放、过压、过流、高温等危险状态自动 切断电源、报警等
二、电池的等效电路模型
1.Rint等效电路模型
2)制造工艺
3)使用条件
二、电池的电压 三、电池的有效容量
四、电池的比能量与比功率
第四节 动力电池的管理系统
一、电池管理系统的主要功能
关键技术项目 建立电池模型 数据检测及采集 能量管理 状态估算 热量管理 数据处理与通信 数据显示 安全管理
相关 置 电池管理模块
三、充电装备
1.充电桩
1）接触式充电桩
接触式充电桩相当于一个 独立的小型充电器，充电 时直接用插头插接在插座 上即可获得电能接。
电动汽车动力电池分析PPT课件
4
比亚迪唐
比亚迪秦的纯电动行驶里程为70km，磷酸铁锂电池组容量为13kWh。比 亚迪唐的电池容量肯定会大于13kWh。比亚迪唐的电池采用的是比亚迪拥有 自主知识产权的磷酸铁锂电池。与秦把电池组布置在尾箱不同，唐的电池组 布置在车身地板下方，这是得益于SUV较高的车身。
5
腾势电动车
腾势充分借鉴了比亚迪多年在电动车领域的经验，运用了多项创新技术，以 满足消费者的日常需 求。该车搭载容量为47.5千瓦时的磷酸锂铁（LFP）电池， 续航里程为300公里。
12
3.铁电池：
目前国内外研究的铁电池有高铁和锂铁两种，目前还没有厂家宣称 其产品可以大规模实用化。 高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐 （K2FeO4、BaFeO4等），可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度 大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池铁电池。 •特点：体积小、重量轻、寿命长、无污染 •缺点："铁电池"生产过程中对工艺要求非常高，如果把握不好，电池肯 定会出现很多小问题。并且铁电池的价格也不菲，国内生产的40Ah容量 磷酸铁锂电池组成本在3万元到4万元之间，如果是120Ah的磷酸铁锂电 池组，市场价大约要12万元。 •应用车型：比亚迪e6、比亚迪F3DM
17
Quant.e-Sportlimousine概念超跑
由列支敦士登能源公司NanoFlowcell AG开发的Quant.e-Sportlimousine概念超跑动力系统十 分强劲，最大功率680kW，最高350km/h。并且只需要2.8s就可以从0加速到100km/h，性能远 超特斯拉堪比McLaren P1。Quant e-Sportlimousine使用NanoFlowcell-AG公司开发的一种新型液 态电解质电池。这种电池采用盐水作为存储能量的介质。盐水会通过两个水箱之间的隔膜形 成电荷，电力被储存和分配给超级电容器。它的能量密度比特斯拉的锂电池大5倍。而且它更 稳定耐用，充电速度更快、同时也更加环保。
比亚迪唐
比亚迪秦的纯电动行驶里程为70km，磷酸铁锂电池组容量为13kWh。比 亚迪唐的电池容量肯定会大于13kWh。比亚迪唐的电池采用的是比亚迪拥有 自主知识产权的磷酸铁锂电池。与秦把电池组布置在尾箱不同，唐的电池组 布置在车身地板下方，这是得益于SUV较高的车身。
5
腾势电动车
腾势充分借鉴了比亚迪多年在电动车领域的经验，运用了多项创新技术，以 满足消费者的日常需 求。该车搭载容量为47.5千瓦时的磷酸锂铁（LFP）电池， 续航里程为300公里。
12
3.铁电池：
目前国内外研究的铁电池有高铁和锂铁两种，目前还没有厂家宣称 其产品可以大规模实用化。 高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐 （K2FeO4、BaFeO4等），可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度 大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池铁电池。 •特点：体积小、重量轻、寿命长、无污染 •缺点："铁电池"生产过程中对工艺要求非常高，如果把握不好，电池肯 定会出现很多小问题。并且铁电池的价格也不菲，国内生产的40Ah容量 磷酸铁锂电池组成本在3万元到4万元之间，如果是120Ah的磷酸铁锂电 池组，市场价大约要12万元。 •应用车型：比亚迪e6、比亚迪F3DM
17
Quant.e-Sportlimousine概念超跑
由列支敦士登能源公司NanoFlowcell AG开发的Quant.e-Sportlimousine概念超跑动力系统十 分强劲，最大功率680kW，最高350km/h。并且只需要2.8s就可以从0加速到100km/h，性能远 超特斯拉堪比McLaren P1。Quant e-Sportlimousine使用NanoFlowcell-AG公司开发的一种新型液 态电解质电池。这种电池采用盐水作为存储能量的介质。盐水会通过两个水箱之间的隔膜形 成电荷，电力被储存和分配给超级电容器。它的能量密度比特斯拉的锂电池大5倍。而且它更 稳定耐用，充电速度更快、同时也更加环保。
电动汽车动力电池及电源管理课程教学课件 第2章 电动汽车动力电池基本知识
No.10073
❖ 极化内阻是指化学电源的正极与负极在电化学反 应进行时由于极化所引起的内阻。它是电化学极 化和浓差极化所引起的电阻之和。极化内阻与活 性物质的本性、电极的结构、电池的制造工艺有 关，尤其是与电池的工作条件密切相关，放电电 流和温度对其影响很大。在大电流密度下放电时 ，电化学极化和浓差极化均增加，甚至可能引起 负极的钝化，极化内阻增加。低温对电化学极化 、离子的扩散均有不利影响，故在低温条件下电 池的极化内阻也增加。因此极化内阻并非是一个 常数，而是随放电率、温度等条件的改变而改变 。
No.10073
❖ 反应式可以分解为两个电化学反应步骤：
Cu 2 2e Cu
Zn Zn2 2e
❖ 在从电解液中提取铜的反应过程中，两个反应在 锌表面同时发生，然而,如果锌和铜处于独立的两 个元件中，那么上述反应式就必须在两个不同的 位置(电极)发生，而且只有在有电流连接两个电 极的情况下反应才能继续进行。该反应可以通过 控制正、负极的连接状态实现有效控制，使化学 能按需转化为有用的电能。
No.10073
❖（2）浓差极化 电流流过蓄电池时，为了维持正 常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能 及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生 成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速 度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化 。也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓 度分布不均匀。这种现象称为浓差极化。
❖ 放电终止电压也称为放电截止电压，是指电池放 电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电 压值。根据电池的不同类型及不同的放电条件， 对电池的容量和寿命的要求也不同，由此所规定 的放电终止电压也不同。一般而言，在低温或大 电流放电时，终止电压规定得低些；小电流长时 间或间歇放电时，终止电压值规定得高些。
电动汽车技术课件：动力电池
HEV用動力電池必須具有
性能 足夠高的能量密度和功率
電池成本必須低到
密度
使用時的花費能夠
彌補購置時的費用
成本
PHEV对 电池的
要求
寿命
電池要能 在SOC從
100%到
20%深放
數據採集、電池狀態估計、
能量管理、熱管理、安全管 可靠的管 理和通信功能，其他擴展功 理系统
能包括充電管理、數據顯示、 能量管理和故障診斷等。
5.3電動車輛對電池性能的要求
5.3.2 混鄭合殿動宇力電動汽車（HEV）對電池的要求 從HEV的使用特點可以看出，電池是一個功率輔助系統，大部分放電是以大電流進行的， 所以設計時應著重注意功率性能。HEV迴圈幾乎不要求電池完全充電或完全放電，所以 多支電池一起應用通常存在的問題較少。主要問題是電池的失效、整體的可靠性及電流 分佈，以及大電流長時間迴圈下的溫度控制。混合電動汽車對電源系統的總體要求如下：
荷电保持 能力强
當溫度為
（20±5）℃時， 在開路狀態下儲 存30天後，電池 常溫放電容量為 額定容量的85%
鋰離子電池優點
鋰離子電池
通常在-20對其放電容量影
響很大。
无记忆效 应
可反復充放電使用
环境污染 小
在鋰離子電池中 不含鎘、鉛、汞等
有害物質，對環境
8.荷電狀態
電池的放電深度（Depth of Discharge, DOD） 是電池已經放出的電量與電 池額定容量的比值，其數學運算式為
t
Ibatdt
DOD 100% SOC 100% SOC0 0 100% C
5.2動力電池基本術語
9.充電效率
在規定條件下，蓄電池放電期間給出的容量與恢復到放電前的狀態所需充電電量之比， 稱為充電效率。
电动汽车动力电池 ppt课件
45
PPT课件
图片小贴士
1959-1960 Henney Kilowatt电动汽车（量 产了100台）
46
PPT课件
Sebring-Vanguard制造的CitiCar（生产了 2000台）
47
PPT课件
20世纪70年代末期，德国戴姆勒－奔驰汽车公 司生产了一批LE306电动汽车，采用铅酸电池。 电压180V，容量180Ah，铅酸电池质量为 1000kg。有它激直流电动机，电动机最高转速 为6000r/min。有效载荷为1450kg，总质量 为4400kg。最高时速为50km/h，最大爬坡 度为16%，原地起步加速到50km/h的时间为 14s，续驶历程可达120km。
1.能够描述动力电池及电动车辆发展简史 2.能够分析制约动力电池和电动汽车发展的因素 3.能够分析推动动力电池与电动汽车发展需解决
的问题 4.能够描述当前应用在电动汽车上的动力电池类
型
3
PPT课件
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 1.电动汽车与动力电池发展历史 2.电动汽车与动力电池发展现状
19世纪末到1920年是电动车发展的一个高峰。
据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中， 有38%为电 动汽车，40%为蒸汽车，22%为 内燃机汽车。1900年，美国制造的汽车中，电 动汽车为15755辆，蒸汽机汽车为1684辆，而 汽油机汽车只有936辆。
到了 1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和 伦敦的街头 上运营。美国首先实现了早期电动车 的商业运营，成为发展最快、 应用最广的国家。
13
PPT课件
图片小贴士
法拉第及其发明的电动机
14
PPT课件
1827年，匈牙利物理学家安幼思·杰德利克（ ÁnyosJedlik）开始尝试用电磁线圈进行实验 。杰德利克解决一些技术问题后，称他的设备为 “电磁自转机”。虽然只用于教学目的，但第一 款杰德利克的设备已包含今日直流电动机的三个 主要组成部分：定子，转子和换向器。
第4章_2 电动汽车用动力电池
电动汽车技术 第 12 页
4.5.4燃料电池系统
➢ 7．控制系统 燃料电池控制系统主要包括电池系统的启动与停工； 维持电池系统稳定运行的各操作参数的控制；对电 池运行状态进行监测、判断等。
➢ 8．安全系统 由于氢是燃料电池的主要燃料。氢的安全十分重要， 由氢气探测器、数据处理系统以及灭火设备等构成 氢的安全系统。
CH 3OH H 2O CO 2 6H 6e
3O 2 12e 6H 2O 12OH 总的电化学反应为
CH 3OH 3/2O 2 CO 2 2H 2O
电动汽车技术 第 27 页
4.5.11 微生物燃料电池
微生物燃料电池是利用电池的阳极来代替氧或 硝酸盐等天然的电子受体，通过电子的不断转移来 产生电能。
直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC），它属于质子交换膜燃料电池 中的一类，是直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料 供给来源，而不需通过重整器重整甲醇、汽油及天 然气等再取出氢以供发电。
电动汽车技术 第 26 页
4.5.10 直接甲醇燃料电池
阳极和阴极发生的电化学应为
太阳能电池的特点 ： （1）重量轻 （2）成本低 （3）转换效率高
电动汽车技术 第 33 页
4.6.3 太阳能电池的发电原理
➢ 太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效 应将太阳辐射能直接转换为电能。
➢ 对不同材料的太阳能电池，尽管光谱响应的范围是 不同的，但光电转换的原理是一致的。
电动汽车技术 第 34 页
电动汽车技术 第 24 页
4.5.9 固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell， 简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温 下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环 境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
4.5.4燃料电池系统
➢ 7．控制系统 燃料电池控制系统主要包括电池系统的启动与停工； 维持电池系统稳定运行的各操作参数的控制；对电 池运行状态进行监测、判断等。
➢ 8．安全系统 由于氢是燃料电池的主要燃料。氢的安全十分重要， 由氢气探测器、数据处理系统以及灭火设备等构成 氢的安全系统。
CH 3OH H 2O CO 2 6H 6e
3O 2 12e 6H 2O 12OH 总的电化学反应为
CH 3OH 3/2O 2 CO 2 2H 2O
电动汽车技术 第 27 页
4.5.11 微生物燃料电池
微生物燃料电池是利用电池的阳极来代替氧或 硝酸盐等天然的电子受体，通过电子的不断转移来 产生电能。
直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC），它属于质子交换膜燃料电池 中的一类，是直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料 供给来源，而不需通过重整器重整甲醇、汽油及天 然气等再取出氢以供发电。
电动汽车技术 第 26 页
4.5.10 直接甲醇燃料电池
阳极和阴极发生的电化学应为
太阳能电池的特点 ： （1）重量轻 （2）成本低 （3）转换效率高
电动汽车技术 第 33 页
4.6.3 太阳能电池的发电原理
➢ 太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效 应将太阳辐射能直接转换为电能。
➢ 对不同材料的太阳能电池，尽管光谱响应的范围是 不同的，但光电转换的原理是一致的。
电动汽车技术 第 34 页
电动汽车技术 第 24 页
4.5.9 固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell， 简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温 下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环 境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
相关主题
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3
掌握电池SOC估计常用的算法
引入
电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于 整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测 和估计具有重要的意义 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受 到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方 法复杂，准确估计SOC比较困难。
电池SOC估算精度的影响因素
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源
第7章 电动汽车电源管理系统
本章学习目标
1.掌握动力电池管理系统的功能 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参 数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管 理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统
7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统
7.3 动力电池的均衡管理
7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
1
2
掌握电池管理系统的功能 掌握单体电压采集方法
3
4 5
掌握电池温度采集方法
单体电压采集方法
(4)压/频转换 电路采集法
组成：压/频转换 器、选择电路和 运算放大电路 应用特点：压控 振荡器中含有电 容器，而电容器 的相对误差一般 都比较大，而且 电容越大相对误 差也越大
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
电池温度采集方法
(2)热电偶采集法
原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
电池温度采集方法
(3)集成温度传感器采集法
布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性 使用场合
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离 小信号放大、 需控制处理 小电流、控制 测量 较低 普及
直流、交流 隔离 高压测量，店 里系统常用 高 未普及
价格
普及程度
较高
较普及
7.2 动力电池电量管
2
掌握精确估计SOC的作用
精确估计SOC的作用
1)保护蓄电池。
准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
2)提高整车性能。
SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
3)降低对动力电池的要求。
准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电 池性能的要求
4)提高经济性。
选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
（1）开路电压法 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低 。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电 压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压 的大小，插值估算出电池SOC的值
SOC估计常用的算法
(2)容量积分法 容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池 组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电 能够放出的电量，确定电池SOC的变化。
掌握电池电流采集方法 能够正确分析各种参数采集法优缺点
电池管理系统的功能
数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理 、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
(1)继电器阵列法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关 应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
(1)充放电电流
大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
(2)温度
不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
(3)电池容量衰减
电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
(4)自放电
自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
(5)一致性
电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
新能源汽车专业规 划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
参赛选手：*****
引入
电池管理系统( Battery Management System， BMS)是用来对蓄电池组进行安全监 控及有效管理，提高蓄电池使用效率的装置。对 于电动车辆而言，通过该系统对电池组充放电的 有效控制，可以达到增加续驶里程，延长使用寿 命，降低运行成本的目的，并保证动力电池组应 用的安全性和可靠性。动力电池管理系统已经成 为电动汽车不可缺少的核心部件之一。本章将重 点介绍动力电池管理系统的构成、功能和工作原 理。
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度 高，具有很好的实用性。
单体电压采集方法
(3)隔离运放采 集法
组成：隔离运算 放大器、多路选 择器等 应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏 电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度 可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数 字系统中使用。
AD590 18B20
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 分流器 有 互感器 无 开孔、导线传 入 交流 隔离 使用较简单 交流测量、电 网监控 低 普及 霍尔元件电流 传感器 无 开孔、导线传 入 直流、交流、 脉冲 隔离 使用简单 控制测量 光纤传感器 无
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。