电动汽车动力电池系统技术发展

系统集成技术
电池管理系统(BMS)
单体电池选型与容量设计事例
方案P1 单体电池容量选型或 设计 单体电池并联方案 系统容量 157Ah单体 电池 1并 157Ah
方案P2 79Ah单体 电池 2并 158Ah
方案P3 52Ah单体 电池 3并 159Ah
方案P4 39Ah单体 电池 4并 158Ah
5%~10%
10%~20%
20%~35%
50%以上
100%
微混系统
启停系统的原理：当车辆处于停止状态<非驻车状态>，发动机处在暂停工作<非 传统怠速工作>。在暂停同时，发动机内部的润滑油还持续运转，使发动机内部 保持润滑。当松开制动踏板之后，发动机将再次启动，为车辆提供动力。 早期的微混，都是采用12V电池当作启停。但是，这样的应用在高速路况或是郊 区是没有任何帮助的，所以目前渐由48V启停电池取代。
1. 要尽可能的在有限的空间内，布置更多的电量，这样才能达到更大的续航 里程，减少充电的频次。 2. 要充分考虑电池包的位置对整车安全性能的影响，尤其是在发生碰撞、翻 滚、跌落等。 3. 要充分考虑电池包的重量和形状对整车结构寿命的影响，因为电池包的重 量通常达到数百公斤，给整车的底盘和悬挂带来很大的静态载荷和动态载 荷，在长时间的振动、冲击条件下，很容易引起整车机械部分的疲劳损伤， 降低寿命。 4. 要充分考虑电池包的散热条件，尤其是在高温工作条件和高电气载荷工作 条件下，电池包会产生大量的热量，如果散热条件不理想，或者靠近热源， 会引起电池包的寿命加速衰减。 5. 电池包在整车的安装位置，还会影响到整车的轴荷分配和重心，进而影响 到整车的驾乘体验和舒适性。
方案P5 3.1Ah单体 电池 51并 158.1Ah
方案P6 2.8Ah单体 电池 56并 156.8Ah
新能源汽车的发展阶段
新能源汽车的发展阶段，从2009年开始算起，到2020年，可以大致划分为4个阶段： 1. 第一个阶段：2009年~2013年。这个阶段，是技术、产品、用户、市场的积累 期，这个阶段的特点是核心技术、产品形态、用户使用习惯等基本上都是空白， 到底该怎么搞，大家都不知道。 2. 第二个阶段：2014年~2015年。经过第一个阶段的探索，核心技术有了一定的 突破，产品形态呈现多种多样的局面，用户也慢慢的接受了新能源汽车这个新鲜 事物，最重要的是，由于中央财政补贴和地方财政补贴的双重刺激，吸引了众多 的企业和资本进入了这个产业，从而造成了2014年和2015年的井喷式发展。 3. 第三个阶段：2016年~2017年（进行中）。我们把这个阶段叫做窗口期，或者 摇摆期，是因为这个阶段是政策逐步让位于市场的阶段，但是由于政府对于监管 的加强，以及消化前期政策所遗留的额问题需要一定的时间，客观上加剧了产业 发展的波动，使得行业的发展在一年当中会出现大起大落的情况。 4. 第四个阶段：2018年~2020年（预测）。我们把这个阶段称作突破期，政府建 立新能源汽车产业发展的长效机制，补贴政策逐步退出，技术和产品取得重大突 破，新能源汽车的市场化运作机制初步建立，从而一举奠定中国新能源汽车产业 在全球的领先地位。
对比项 电/油混合式 功能 最大节油 效果 微（弱）混
5% 启动 加速助力 制动能量回收
轻混
5%~25% 启动 辅助助力 制动能量回收
强混
25%~50% 启动 辅助助力 制动能量回收 纯电动行驶
插电式（含增程 式）
50%以上 辅助助力 制动能量回收 纯电动行驶 外部充电
纯电动
100% 制动能量回收 纯电动行驶 外部充电
1972年
1973年
• 原油价格从每桶3.011美元上涨至10.651美元，全球爆发经济危机。
但是，这个时期的汽车都还是采用铅酸电池，大而笨重，并且高效率的 电机技术也没有明显进步，所以在动力与续驶里程方面始终无法与内燃 机汽车抗衡。市场仅靠环保的春风与短暂的石油危机推动，根本无法撼 动燃油车的市场地位。
早期的动力电池安装位置
一体式（滑板式）电池包安装
PACK 的关键技术
系统集成技术
电池包（PACK)产品的开发与应用，最为核心的是机、电、热、化这四个方面。 机<机械> ：产品需要有足够的强度与刚度，在震动、冲击等有机械载荷下不 发生型变与功能异常，在碰撞、挤压、翻滚、跌落等事故状态下有足够的安 全防护。 电<电子和电气> : 电动汽车是靠电池驱动车辆行驶，所以瞬间功率可能高达 几百千瓦，电压范围也从几十伏特到几百伏特，电流也可以达到几百安培。 并且整车的电池包是由非常多的电池单体组成，所以每个细节上都有严格的 标准的。 热<电池包热管理> ：这里有两层意义，一个是对外部环境的热管理要求，一 个是电池内部的热管理要求。 为了让电池长寿与正常使用，所以必须要为电 池加装一个”空调”。 化<电化学> ： 就是电池的化学机理，就是如何选择或是调配最佳配方去适 合当前电动汽车应用环境。
电动汽车发展史
电动车第三个黄金时代
绿色低碳成为能源发展的主要方向，这对能源供给/消费/技术等方面带 来巨大影响。
• 美国通过<洁净空气法案修正案>与<能源法案>，又一次激起车厂对于电动汽车的
1992年
热情。
• 丰田汽车推出第一代<普锐斯>车型，并在2000年向全球市场投产。从1997年到 2015年，丰田汽车共推出4代<普锐斯>车型，累计销量超出1000万辆。 1997年 • 特斯拉推出Tesla Roadster 双座电动跑车，Roadster一共卖出2250辆，这是世 界第一款大规模量产的电动跑车。 2008年 • 中国电动汽车市场呈现产销两旺的情形，中国新能源车的销量达到50.7万辆，保 有量已经突破100万辆。 2016年
2020年的技术挑战
450km的综合工况续航里程，已经完全可以满足运营市场的需求，达到每天只充 一次电的目标，也可以满足个人用户长途驾驶的需要，接近传统燃油车的满油续 航里程。车辆使用温度范围广泛，可以适应国内90%以上的国土区域。在快充状 态下，可以做到15分钟充满80%的电量，大大缩短充电时间。整车的整备质量小 于1.5吨，百公里能耗在15度电以下，进一步提升电动汽车的能量转换效率。
轻混及强混系统
混合动力结构串联式
轻混及强混系统
混合动力结构并联式
轻混及强混系统
混合动力结构混联式
轻混及强混系统
插电式混合动力汽车
增程式混合动力汽车
燃料电池电动汽车
纯电池电动汽车
安装位置的要求
电动汽车所增加的动力电池系统，由于体积大，重量重，很难在整车上 找到非常完美的安装空间，在电池包的布置上，需要考虑以下几个方面：
电动汽车动力电池系统技术发展
Tino Pan FAE Manager
电动汽车发展史
电动车第一个黄金时代
• 英国人Robert Davidson在马车的基础上制作出一辆电动三车。
1873年
• 美国诞生第一台电动四轮汽车，时速高达23Km/h，成为当时时速最 快的汽车。 1890年 • 美国的电动汽车年产量高达5000辆，保有量达到5万辆。
轻混及强混系统
HEV<Hybrid electric vehicle>，即混合动力汽车，是指配备2个以上的驱动装置<动力源> 的车辆。简单的解释是指由燃油和电池提供能源，燃油发动机和电动机提供动力。

这种车型一般电池容量较小<1KWh~5KWh>，不提供充电接口，电池的能量通过汽车运行 过程中的能量回收进行充电。 该车型的电动机功率也不大，在起步，和加速等场景辅助燃油发动机提供动力。因为有了电 动机的辅助，充分发挥电动机的大扭矩优势，在起步和加速过程中的整体效率得到提升，并 使车辆整体油耗显著下降。因为依赖燃油提供能量，没有里程焦虑。
48V微混系统主要的部件有48V储能电池<容量在1KWh以下>、48V/12V双向 DCDC、48V BSG/ISG、电压增压器<可选>、电池管理系统。 48V微混系统具有启停、能量回收、动力辅助、纯电机驱动<短暂>滑行。
混合动力汽车
混合动力汽车就是由发动机或电动机驱动的车辆，因此它免不了需要加油， 它通常能够行驶在纯电动模式、纯油模式以及油电混合模式下，可以通俗的 理解为双人自行车。
1915年
• 美国的汽车保有量中，40%为蒸汽汽车，38%为电动汽车，其馀22% 为内燃机动力的汽车。 1920年
电动汽车发展史
电动车第二个黄金时代
百度文库
二次世界大战之后，全球经济进入高速发展，带动了全球不可再生资源 消耗，导致了全球性的三大危机 ： 资源短缺 / 环境污染 / 生态破坏
1952年
• 美国发生光化学烟雾污染，造成严重的空气污染，导致多人死亡。 • 美国电动汽车制造商推出CitiCar，这款车型最高时速为71km/h,续航 里程为64~96km。
纯电动汽车为什么是未来趋势？
电动汽车真的省钱吗？
1度电<1KWh>的能量有3.6*10^6 J, 1升的93汽油的能量约为3.4*10^7 J
电动汽车的电池
动力汽车的电池真的好吗？
主流的动力汽车电池
动力电池系统的功能分类
动力电池系统在整车上的功能是多样的，主要有发动机启停、发动机熄火滑 行、制动能量回收、转炬助力、动力辅助、油电混合驱动、电力直接驱动等。