电动汽车电源管理系统概述(ppt 67页)
合集下载
新能源汽车能源管理系统课件
能源传递路线: 由蓄电池到车轮（行驶） 由车轮到蓄电池（能量回收）两条。
新能源汽车能源管理系统
• 混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车，能 量转换装置通常有发电装置（发动机/发电机或燃 料电池）、功率变换器、动力传递装置、能量储 存装置、充放电装置等。
• 能量传递路线： • 一是由发电装置到车轮， • 二是由蓄电池到车轮， • 三是由发电装置到能量储存装置， • 四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。
新能源汽车能源管理系统
二、纯电动汽车的能源管理系统
• 输入能源管理 系统电控单元 ECU的参数有 车辆运行状态 参数：行驶速 度、电动机功 率等；各电池 组的状态参数： 工作电压、放 电电流和电池 温度等；以及 车辆操纵状态： 制动、启动、 加速和减速等
新能源汽车能源管理系统
• 功能： • 能量管理系统采集从纯电动汽车各子系统通过传
和工作原理、特点、应用。 • 本章重点： • 电动汽车的能源管理系统 、充电器、电源变换装置和电动汽车
制动能量回收系统 • 本章难点：电动汽车的能源管理系统 • 教学内容要点：
新能源汽车能源管理系统
第一节 电动汽车的能源管理系统
• 定义： • 电动汽车能源管理系统是对动力系统能源转换装置的工作能量
新能源汽车能源管理系统
• 3、电池SOC的估计和故障诊断 • 动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能或
汽车在线可行驶里程显示功能，SOC的误差＜8%， 配备故障诊断专家系统，可以早期预报动力电池 组的故障和隐患。具有自检和诊断功能，以及高 抗干扰能力。
新能源汽车能源管理系统
• 1．电池管理系统 • 主要包括： • 动力电池组管理系统 • 热（温度）管理系统 • 高压电线线路管理系统
新能源汽车能源管理系统
• 混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车，能 量转换装置通常有发电装置（发动机/发电机或燃 料电池）、功率变换器、动力传递装置、能量储 存装置、充放电装置等。
• 能量传递路线： • 一是由发电装置到车轮， • 二是由蓄电池到车轮， • 三是由发电装置到能量储存装置， • 四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。
新能源汽车能源管理系统
二、纯电动汽车的能源管理系统
• 输入能源管理 系统电控单元 ECU的参数有 车辆运行状态 参数：行驶速 度、电动机功 率等；各电池 组的状态参数： 工作电压、放 电电流和电池 温度等；以及 车辆操纵状态： 制动、启动、 加速和减速等
新能源汽车能源管理系统
• 功能： • 能量管理系统采集从纯电动汽车各子系统通过传
和工作原理、特点、应用。 • 本章重点： • 电动汽车的能源管理系统 、充电器、电源变换装置和电动汽车
制动能量回收系统 • 本章难点：电动汽车的能源管理系统 • 教学内容要点：
新能源汽车能源管理系统
第一节 电动汽车的能源管理系统
• 定义： • 电动汽车能源管理系统是对动力系统能源转换装置的工作能量
新能源汽车能源管理系统
• 3、电池SOC的估计和故障诊断 • 动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能或
汽车在线可行驶里程显示功能，SOC的误差＜8%， 配备故障诊断专家系统，可以早期预报动力电池 组的故障和隐患。具有自检和诊断功能，以及高 抗干扰能力。
新能源汽车能源管理系统
• 1．电池管理系统 • 主要包括： • 动力电池组管理系统 • 热（温度）管理系统 • 高压电线线路管理系统
电动汽车结构与原理-第5章-电动汽车电气系统 ppt课件
图5-6 电动空调的应用示例
ppt课件
5.2.2 技术特点
① 可实现完全由空调自身独立实现制冷、制热功能。 ② 可根据车厢内热负荷的变化自动调节制冷量输出，达 到节能降耗的要求。 ③ 压缩机直接由电驱动，这对于电动客车而言，动力机 构不再布置在发动机舱内，整个系统可集成设计全部放 在车顶。
ppt课件
采用制冷能力更强的R407C制冷剂。 R407C的导热系数高，粘度系数小，在同等条件下，其换 热系数高。管道的阻力损失也小，这对提高系统能效比、减 小系统，减少车辆自重，节约成本有着不可低估的作用。 相比于传统的R134a制冷剂，其破坏臭氧层潜能(ODP)、全 球温室效应潜能(GWP)较小。
ppt课件
ppt课件
③ 采用电驱动，噪声较低、可靠性高、使用寿命长、故 障率低。 ④ 对于一体式电动压缩机，取消了发动机与压缩机之间 的传动带，没有了张紧件的质量，相对于传统结构减小 了整车质量。 ⑤ 可以在上车之前预先遥控起动电动空调，对车厢内的 空气进行预先调节，相比传统空调可增加乘客的舒适性。
ppt课件
图5-9 金属PTC管状加热器 1—法兰(不锈钢) 2—电热管 3—散热片 4—温度控制组
件 5—pp熔t课件断器组件
5.3 功率变换器
分类：直流/直流（DC/DC）变换 直流/交流（DC/AC）变换
电动汽 车采用
形式：降压、升压、双向 DC/DC：将一个固定的直流电压变换为可变的直 流电压，也称直流斩波器。
图5-3 常见低压电气原理
ppt课件
2、高压电气系统
（1）组成：动力电池、驱动电机和功率变换器等大功率、 高电压的电气设备。
（2）图5-4所示，动力电池的高压能量从正极出发，首先 通过位于驾驶员操控台的高压开关DK1，该开关受低压控 制，作为整车高压电源的总开关及充电开关。经线路2可 以进行充电操作，经线路3与主电机控制器（通过驱动电 机驱动车辆）、直流电源变换器（为低压电源充电）、转 向系统控制器（控制转向助力机构）、制动控制系统控制 器（控制和驱动气泵提供制动能量）及冷暖一体化空调， 最后经过分流器FL流回负极，分流器的作用是检测高压线 路中的电流值。
新能源汽车能源管理系统 ppt课件
图8-5 燃料电池汽车能源管理系统结构
• 2．混合动力汽车的能源管理系统 • （1）长安混合动力汽车的系统结构 • 该车的能源传递路线有四条: • 第1条路线为从四缸电喷发动机到轮胎； • 第2条路线为动力电池组到轮胎； • 第3条为从发电装置ISG到动力电池组； • 第4条路线为轮胎到动力电池组，在汽车下坡或制
• 能源管理策略主要包括功率分配策略、速比控
制和制动能量回馈策略三个组成部分。功率分配 是核心问题。只有三者紧密结合，才能降低燃料 消耗、延长燃料电池和蓄电池的使用寿命。
• 对于采用蓄电池的燃料电池汽车来说，能源管理 策略的主要任务为：
• ① 在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的 设计要求，保证统采集从纯电动汽车各子系统通过
传感器收集到的运行数据，完成下列功能：选择 电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态 （SOC）、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里 程、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生 制动能量为蓄电池充电等。其中，电池管理系统 （BMS）是能量管理系统（EMS）中的一个主要 子系统，它处理蓄电池的显示、测量、预测和全 面管理等问题。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
• 教学目的和要求： • 了解电动汽车能源管理系统与辅助装置分类，
掌握组成、构造和工作原理、特点、应用。 • 本章重点： • 电动汽车的能源管理系统 、充电器、电源变换
2．电池管理系统的功能
• 显示荷电状态 （SOC）、提供电 池温度信息、电池高 温报警、电池性能异 常早期警报、显示电 解液状态、提供电池 老化信息、记录电池 关键数据。
电动汽车充电系统课件
2021/4/18
9
第三章
非车载充电座
车载充电机
将220V交流电转换为动力电 池的直流电，实现电池电量 的补给。
2021/4/18
10
第三章
非车载充电座
车载充电机：接口定义
交流输入端 A 脚：电源负极 B 脚：电源正极 1 脚：L（交流电源） 2 脚：N（交流电源） 3 脚：PE（车身地（搭铁）） 4 脚：空 5 脚：CC（充电连接确认） 6 脚：CP（控制确认线
项目
参数
输入电压
220V±15% AC
输出电压
240~410V DC
效率
满载大于 90%
冷却方式
风冷
防护等级
IP66
2021/4/18
13
第四章
充电系统关键部件简介
高压部件介绍
DC/DC：将动力电池的高压直流电转换为整车低压12V直流电， 给整车低压用电系统供电及铅酸电池充电
2021/4/18
14
15
第四章
充电系统关键部件简介
DC/DC：变换器
DC/DC变换器（DCDCconverter），相当于传统车的发电机，将 动力电池的高压电转为低压电给蓄电池及低压系统供电。具有效 率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。
项目
参数
输入电压
240~410V DC
输出电压
14V DC
效率
峰值大于 88%
冷却方式
2、充电桩显示车辆未连接
解决方案： 检查车辆与充电桩两端枪是否 反接
3、动力电池继电器未闭合
解决方案： 检查连接器是否正常连接 检查充电机输出唤醒是否正常
2021/4/18
4、电池继电器正常闭合，但充电
电池管理系统BMS ppt课件
ppt课件
3
项目研发目标
热管理：实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控
制防止电池温度过高。
均衡控制：由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在
使用过程中不一致性会越来越严重，系统应能判断并自动进行均衡处理。
故障诊断：电动汽车电池的工作电压一般都比较高（90V-700V），系
统应监测供电短路，漏电等可能对人身和设备产生危害的状况。
ppt课件
13
显示单元
ppt课件
14
显示单元
显示单元选用7”带 触摸屏真彩显示，系统 采用SAM9263B为主芯 片的ARM9方案，重新 设计电源；CAN总线以 及与上位PC机之间通 讯用485总线系统采用 光耦隔离；主板和核心 板分开设计，以及采用 汽车级别的相关芯片， 系统稳定性高，保证该 系统能在汽车这样的恶 劣环境下工作。
屏蔽双绞线；
4）PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂
直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。
ppt课件
18
硬件设计特点
主控单元
与采集单元一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶 劣电磁环境下可靠运行；
ppt课件
2
项目研发目标
实时跟踪电池运行状态及参数检测：实时采集电池充放电状
态，采集数据有电池总电压，电池总电流，每个电池箱内电池测点 温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所 以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的 基础。
剩余电量估算：电池剩余能量相当于传统车的油量。荷电状态
由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰！从而影响信号在线检测
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。
电动汽车电池管理系统BMS学习资料69页PPT
电动汽车电池管理系统 BMS学习资料
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过
电动汽车电池管理系统BMSppt
电池能量管理算法还应考虑充电效率、充电时 间、电池安全性等因素，以实现最优的电池使 用效果。
05
电池管理系统优化与改进 建议
提通过智能充电和放电策略，避免电池过度 充电和过度放电，从而延长电池使用寿命 。
电池安全防护
采用先进的电池安全技术，如热管理、过 载保护和短路保护等，确保电池在使用过 程中不受损害。
电池热管理技术通过使用散热器、冷却系统等设备，控制电池的温度和散热效果。这有助于保证电池 的安全性和稳定性，避免电池因过热而发生燃烧或爆炸等危险。
03
电池管理系统硬件设计
硬件架构设计
01
分布式电池管理系 统
采用分布式架构，由主控制器和 多个子控制器组成，实现数据共 享和协同控制。
02
中央集中式电池管 理系统
电池能量管理技术
总结词
电池能量管理技术是优化电池使用效率和使用寿命的关键技术。
详细描述
电池能量管理技术通过控制电池的充电和放电过程，优化电池的使用效率和使用寿命。这包括避免电池过充和 过放，以及合理分配和管理电池的能量。
电池热管理技术
总结词
电池热管理技术是控制电池温度和保证电池安全的关键技术。
详细描述
采用中央控制器，对电池组进行 集中管理和控制，实现高效管理 和维护。
03
混合式电池管理系 统
结合分布式和中央集中式架构， 实现数据共享、协同控制和高效 管理。
传感器选型与设计
温度传感器
监测电池温度，确保电池在适宜的温度范 围内工作。
电流传感器
监测电池电流，计算电池的能量消耗和充 电状态。
电压传感器
BMS的主要功能包括监测电池状态、控制电池充电、管理电池放电、保护电池安 全等。
05
电池管理系统优化与改进 建议
提通过智能充电和放电策略，避免电池过度 充电和过度放电，从而延长电池使用寿命 。
电池安全防护
采用先进的电池安全技术，如热管理、过 载保护和短路保护等，确保电池在使用过 程中不受损害。
电池热管理技术通过使用散热器、冷却系统等设备，控制电池的温度和散热效果。这有助于保证电池 的安全性和稳定性，避免电池因过热而发生燃烧或爆炸等危险。
03
电池管理系统硬件设计
硬件架构设计
01
分布式电池管理系 统
采用分布式架构，由主控制器和 多个子控制器组成，实现数据共 享和协同控制。
02
中央集中式电池管 理系统
电池能量管理技术
总结词
电池能量管理技术是优化电池使用效率和使用寿命的关键技术。
详细描述
电池能量管理技术通过控制电池的充电和放电过程，优化电池的使用效率和使用寿命。这包括避免电池过充和 过放，以及合理分配和管理电池的能量。
电池热管理技术
总结词
电池热管理技术是控制电池温度和保证电池安全的关键技术。
详细描述
采用中央控制器，对电池组进行 集中管理和控制，实现高效管理 和维护。
03
混合式电池管理系 统
结合分布式和中央集中式架构， 实现数据共享、协同控制和高效 管理。
传感器选型与设计
温度传感器
监测电池温度，确保电池在适宜的温度范 围内工作。
电流传感器
监测电池电流，计算电池的能量消耗和充 电状态。
电压传感器
BMS的主要功能包括监测电池状态、控制电池充电、管理电池放电、保护电池安 全等。
新能源汽车电气技术(第2版)课件：新能源汽车电源系统的认知
按电池是否可充电分
分类情况
方型锂离子蓄电池和柱形锂离子 蓄电池 沽酸锂离子蓄电池或锰酸锂、磷 酸铁锂离子蓄电池、一次性二氧 化锰锂离子蓄电池 一次性锂离子蓄电池；高容量锂 离子蓄电池；高倍率锂离子蓄电 池；高温锂离子蓄电池；低温锂 离子蓄电池 不可充电电池的和可充电电池
九、锂离子蓄电池的工作原理
锂离子蓄电池在结构上可分为正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线五大块。锂离子 蓄电池内部的锂离子在电场的驱动下从正极经过电解质溶液嵌入到负极上完成充电。而放电的过 程则是锂离子由负极到正极运动过程，只是放电过程中锂离子运动路径是通过外电路回到负极的。
传统燃油汽车当发动机转速低时，如果同时使用空调、音响及车灯等，有时“电池的电量 会用尽”。即使发动机仍在运行，有些条件下（如用电器全开）也会出现电力不足现象。而 混合动力汽车和新能源汽车使用动力蓄电池和DC/DC变换器，便不存在这种情况。
混合动力汽车和新能源汽车理论上说也可以省去低压的蓄电池，但实际上还是保留了蓄电 池，如图所示。这样做有两个主要原因：一是保留低压的蓄电池更能够降低车辆的成本，二 是确保电源的冗余度。
五、新能源汽车常用动力蓄电池种类
3.锂离子蓄电池 锂离子蓄电池也是一种储能电池，具有能量密度大、自放电小、平均输出电压高 、无记忆效应、使用寿命长、工作温度范围宽、绿色环保等优点，单体电池电压更是 达到3V以上，因此在许多方面都得到应用，更被广泛应用于新能源汽车。相同质量的 电池组，新能源汽车可以携带数量更多的锂离子蓄电池，使其拥有更高的容量，行驶 更远的里程。但是锂离子蓄电池也存在一定的缺陷，其生产成本高，材料的稳定性较 差，使用时需要合理管理，以防危险事故的发生。 通过以上的分析比较，可以看出锂离子蓄电池的性能最优越，最符合新能源汽车 的动力需求。但锂离子蓄电池种类众多，最具代表性的当属最新研发的磷酸铁锂电其 性能优越、安全性能好、成本较低、价格也合适，是目前最为理想的动力蓄电池。
分类情况
方型锂离子蓄电池和柱形锂离子 蓄电池 沽酸锂离子蓄电池或锰酸锂、磷 酸铁锂离子蓄电池、一次性二氧 化锰锂离子蓄电池 一次性锂离子蓄电池；高容量锂 离子蓄电池；高倍率锂离子蓄电 池；高温锂离子蓄电池；低温锂 离子蓄电池 不可充电电池的和可充电电池
九、锂离子蓄电池的工作原理
锂离子蓄电池在结构上可分为正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线五大块。锂离子 蓄电池内部的锂离子在电场的驱动下从正极经过电解质溶液嵌入到负极上完成充电。而放电的过 程则是锂离子由负极到正极运动过程，只是放电过程中锂离子运动路径是通过外电路回到负极的。
传统燃油汽车当发动机转速低时，如果同时使用空调、音响及车灯等，有时“电池的电量 会用尽”。即使发动机仍在运行，有些条件下（如用电器全开）也会出现电力不足现象。而 混合动力汽车和新能源汽车使用动力蓄电池和DC/DC变换器，便不存在这种情况。
混合动力汽车和新能源汽车理论上说也可以省去低压的蓄电池，但实际上还是保留了蓄电 池，如图所示。这样做有两个主要原因：一是保留低压的蓄电池更能够降低车辆的成本，二 是确保电源的冗余度。
五、新能源汽车常用动力蓄电池种类
3.锂离子蓄电池 锂离子蓄电池也是一种储能电池，具有能量密度大、自放电小、平均输出电压高 、无记忆效应、使用寿命长、工作温度范围宽、绿色环保等优点，单体电池电压更是 达到3V以上，因此在许多方面都得到应用，更被广泛应用于新能源汽车。相同质量的 电池组，新能源汽车可以携带数量更多的锂离子蓄电池，使其拥有更高的容量，行驶 更远的里程。但是锂离子蓄电池也存在一定的缺陷，其生产成本高，材料的稳定性较 差，使用时需要合理管理，以防危险事故的发生。 通过以上的分析比较，可以看出锂离子蓄电池的性能最优越，最符合新能源汽车 的动力需求。但锂离子蓄电池种类众多，最具代表性的当属最新研发的磷酸铁锂电其 性能优越、安全性能好、成本较低、价格也合适，是目前最为理想的动力蓄电池。
电动汽车电源管理系统概述
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
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
电动汽车电源管理系统概述(ppt67页)
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
SOC估计常用的算法
❖ （5）卡尔曼滤波法 ❖ 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义
上的最优估算。 ❖ 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还
给出了SOC的估计误差。 ❖ 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越
复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现 ❖ 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量
❖ (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。
t
SOC
QM
idt
0
QM
SOC估计常用的算法
❖ (3)电池内阻法 ❖ 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻
之分，它们都与SOC有密切关系。准确测量电池 单体内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。在 某些电池管理系统中，内阻法与Ah计量法组合使 用来提高SOC估算的精度。
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
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
电动汽车电源管理系统概述(ppt67页)
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
SOC估计常用的算法
❖ （5）卡尔曼滤波法 ❖ 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义
上的最优估算。 ❖ 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还
给出了SOC的估计误差。 ❖ 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越
复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现 ❖ 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量
❖ (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。
t
SOC
QM
idt
0
QM
SOC估计常用的算法
❖ (3)电池内阻法 ❖ 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻
之分，它们都与SOC有密切关系。准确测量电池 单体内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。在 某些电池管理系统中，内阻法与Ah计量法组合使 用来提高SOC估算的精度。
新能源汽车电源管理系统_新能源汽车概论_[共7页]
![新能源汽车电源管理系统_新能源汽车概论_[共7页]](https://img.taocdn.com/s3/m/48f8212904a1b0717fd5dde9.png)
·189·图7.32 新能源汽车电动机控制系统的一般性描述电路结构第四节新能源汽车电源管理系统由于电动电池能量和端电压的限制，纯电动汽车需要采用多块电池的串、并联组合，但是动力电池特性是非线性和时变的，加之复杂的使用条件和苛刻的使用环境，故在纯电动汽车使用过程中，要使动力电池工作在合理的电压、电流、温度范围内，纯电动汽车上动力电池的使用都需要进行有效的管理。
对于镍氢电池和锂离子电池，有效的管理尤其重要，如果管理不善，不仅可能会显著缩短动力电池的使用寿命，还可能引起火灾等严重安全事故。
因此，动力蓄电池管理系统（Batter Management System，BMS）成为电动汽车的必要装置。
一、动力蓄电池管理任务动力蓄电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密联系，对动力电池的电压、电流、温度进行时刻监测，同时要完成漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒、计算剩余容量和放电功率等任务，提交电池荷电状态（State Of Charge，SOC）和性能状态（State Of Health，SOH），还要根据动力电池电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过CAN总线接口与车载控制器、电动机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通信。
常见动力电池管理系统如图7.33所示，其主要功能包括数据采集、数据通信、数据显示、状态估计、热管理、安全管理、能量管理和故障诊断等。
其中，前6项功能为动力电池管理系统的基本功能。
数据采集是动力电池管理系统所有功能的基础，需要采集的数据信息有电池组总电压、电流、电池模块电源和温度；电池状态估计包括SOC和SOH估计，SOC提供电池剩余电量信息，SOH提供电池健康状态的信息。
目前的动力电池管理系统都实现了SOC功能，SOH估计技术还有待完善。
热管理是指BMS根据热管理控制策略进行工作，以使电池组处于最佳工作温度范围。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 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。
t
SOC
▪ 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。
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
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
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
❖ 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
❖ (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
▪ 应用特点：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
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 -
1 掌握电池管理系统的功能 2 掌握单体电压采集方法 3 掌握电池温度采集方法 4 掌握电池电流采集方法 5 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：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。
直流、交流 隔离 -
高压测量，店 里系统常用
高 未普及
7.2 动力电池电量管理系统
1 掌握电池SOC估算精度的影响因素 2 掌握精确估计SOC的作用 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
▪ 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。
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
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
▪ 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。
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
▪ 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 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性
▪ 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。
t
SOC
▪ 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。
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
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
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
❖ 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
❖ (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
▪ 应用特点：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
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 -
1 掌握电池管理系统的功能 2 掌握单体电压采集方法 3 掌握电池温度采集方法 4 掌握电池电流采集方法 5 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：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。
直流、交流 隔离 -
高压测量，店 里系统常用
高 未普及
7.2 动力电池电量管理系统
1 掌握电池SOC估算精度的影响因素 2 掌握精确估计SOC的作用 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
▪ 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。
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
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
▪ 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。
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
▪ 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 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性