版新能源汽车概论5
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2024版新能源汽车概论(全套51PPT课件)
2024/1/28
重度混合动力系统
重度混合动力系统采用了大功率电动机和大容量电池组，使得车辆能够在纯电动模式下行驶 较长的距离。该系统节油效果显著，但成本也最高。
13
优缺点分析及适用场景
2024/1/28
燃油经济性高
通过电动机的辅助驱动和能量回收， 混合动力汽车能够显著提高燃油经 济性，减少燃油消耗。
28
中游零部件制造和整车组装能力提升
零部件制造技术
提升电机、电池、电控等核心零部件的制造技术 水平，降低成本、提高性能。
整车组装工艺
优化整车组装工艺流程，提高生产效率和产品质 量。
智能制造应用
引入智能制造技术，实现生产过程的自动化、信 息化和智能化。
2024/1/28
29
下游市场拓展和消费者需求挖掘
系统使两种动力源协同工作，以提高燃油经济性和减少尾气排放。
02
混合动力系统组成
混合动力系统主要由内燃机、电动机、电池组、控制系统等部分组成。
内燃机作为主要动力源，电动机辅助驱动，电池组负责储存和释放电能。
2024/1/28
03
工作原理
在行驶过程中，混合动力汽车根据驾驶需求和车辆状态，自动切换不同
的工作模式，如纯电动模式、混合驱动模式、发动机直驱模式等，以实
电池管理系统
介绍电池管理系统的功能、架构和 关键技术，包括电池的荷电状态估 计、健康状态监测、热管理等。
8
电机驱动系统原理及选型
电机类型
介绍适用于电动汽车的各类电机，如 永磁同步电机、异步电机、开关磁阻 电机等，并分析各类电机的特点和应 用场景。
电机驱动原理
电机驱动系统选型
分析电机驱动系统的选型依据，如电 机的功率、转速范围、效率等，以及 驱动器的类型、控制策略等。
新能源汽车概论-绪论
初级混合动力车辆，混合动力系统在传统内燃机上的起动电机（一般为12V）上加 装了皮带驱动起动电机。该电机为发电启动一体式电动机，电机功率为 2 至 3 kW，用 来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗。由于电机功率和 电压较小，因此限制了制动和滑行阶段中能量回收利用的效率。
二、新能源汽车类型与特点
三、电动汽车结构
第一章 绪论
25
9. 空调
（ 电3动）汽全车混空合调动驱力动系能统量初来源于蓄电池，有别于传统 级燃混油合汽动车力。车由辆于作为驱动能量来源的蓄电池能量有限， 空调系统的能耗对电动汽车的续驶里程有较大影响。所 以和传统燃油汽车相比，对电动汽车空调系统节能高效 提出了更高要求。目前电动汽车采用电动压缩机，如图 1.7所示。
二、我国新能源汽车发展情况
第一章 绪论
4
三纵 三横
1.纯电动汽车 2.混合动力汽车 3.燃料电池汽车 1.多能源动力总成控制系统、 2.驱动电机及其控制系统、 3.动力蓄电池及其管理系统
二、我国新能源汽车纯电动公交客车
纯电动轿车
纯电动市政用车
取得的进展:基本掌握整车动力系统 匹配与集成设计、整车控制技术
动力汽车的研究。
二、我国新能源汽车发展情况
第一章 绪论
7
3.燃料电池汽车
（1）汽车总布置设计 “十五”期间，我国将燃料电池汽车及其关键技术列入863计划进行攻关。 “十一五”期间，我国燃料电池汽车在整车集成技术、动力平台的成熟性、整车
的可靠性方面有了新的提高，主要技术指标与国际先进水平相当。
二、我国新能源汽车发展情况
二、新能源汽车类型与特点
第一章 绪论
20
4.燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，如 图1.4所示，在车身、动力传动系统、控制系统等方面， 燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别 在于动力电池的工作原理不同。
二、新能源汽车类型与特点
三、电动汽车结构
第一章 绪论
25
9. 空调
（ 电3动）汽全车混空合调动驱力动系能统量初来源于蓄电池，有别于传统 级燃混油合汽动车力。车由辆于作为驱动能量来源的蓄电池能量有限， 空调系统的能耗对电动汽车的续驶里程有较大影响。所 以和传统燃油汽车相比，对电动汽车空调系统节能高效 提出了更高要求。目前电动汽车采用电动压缩机，如图 1.7所示。
二、我国新能源汽车发展情况
第一章 绪论
4
三纵 三横
1.纯电动汽车 2.混合动力汽车 3.燃料电池汽车 1.多能源动力总成控制系统、 2.驱动电机及其控制系统、 3.动力蓄电池及其管理系统
二、我国新能源汽车纯电动公交客车
纯电动轿车
纯电动市政用车
取得的进展:基本掌握整车动力系统 匹配与集成设计、整车控制技术
动力汽车的研究。
二、我国新能源汽车发展情况
第一章 绪论
7
3.燃料电池汽车
（1）汽车总布置设计 “十五”期间，我国将燃料电池汽车及其关键技术列入863计划进行攻关。 “十一五”期间，我国燃料电池汽车在整车集成技术、动力平台的成熟性、整车
的可靠性方面有了新的提高，主要技术指标与国际先进水平相当。
二、我国新能源汽车发展情况
二、新能源汽车类型与特点
第一章 绪论
20
4.燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，如 图1.4所示，在车身、动力传动系统、控制系统等方面， 燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别 在于动力电池的工作原理不同。
新能源汽车技术概论课件第5章 混合动力电动汽车
第5章
混合动力电动汽车（HEV）
•5.1混合动力电动汽车概述
• 5.1.1 混合动力汽车的主要组成
• 混合动力汽车的主要由发动机、驱动电动机、辅助电源、联轴器、 耦合器等机械部分和整流器和功率转化器等控制部分等组成。 • 1．发动机 • 发动机是混合动力电动机的主要动力源，可以广泛地采用四冲 程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和 柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。
• 5.2.5 不同类型混合动力汽车比较与特点
• 不同类型的混合动力汽车在燃油经济性、尾气排放和控制难易程度 等方面比较
• 不同类型的混合动力汽车在驱动模式、传动效率、整车布置、适 用条件等方面比较
•5.3 混合动力电动汽车的电驱动系统
• 由于混合动力电动汽车的组成部件、布置方式以及控制策略不同 有多种分类，下面分别介绍串联、并联以及混联三种混合动力电动 汽车的电驱动系统。
• 5.2.2 按混合程度分类
• 按照电动机相对于燃油发动机的功率比大小可以将混合动力汽车分为以下4类。
• 1.微混合型混合动力电动汽车( MICRO HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 微混合，也称为“起-停混合”( Micro Hybrids)。。
• 2.轻度混合（弱混合）型混合动力电动汽车( MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 5.3.1串联式混合动力电驱动系统
• 串联式混合动力电驱动系统是一个由两个能源向单个动力机械 (电动机)供电，以推进车辆的驱动系。最一般的串联式混合动力电 驱动系统的组成如图所示。
• 1.串联式混合动力电驱动系统蕴含以下的运行模式 • （1）纯粹的电模式 • （2）纯粹的发动机模式 • （3）混合模式 • （4）发动机牵引和蓄电池组充电模式 • （5）再生制动模式 • （6）蓄电池组充电模式 • （7）混合式蓄电池充电模式
混合动力电动汽车（HEV）
•5.1混合动力电动汽车概述
• 5.1.1 混合动力汽车的主要组成
• 混合动力汽车的主要由发动机、驱动电动机、辅助电源、联轴器、 耦合器等机械部分和整流器和功率转化器等控制部分等组成。 • 1．发动机 • 发动机是混合动力电动机的主要动力源，可以广泛地采用四冲 程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和 柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。
• 5.2.5 不同类型混合动力汽车比较与特点
• 不同类型的混合动力汽车在燃油经济性、尾气排放和控制难易程度 等方面比较
• 不同类型的混合动力汽车在驱动模式、传动效率、整车布置、适 用条件等方面比较
•5.3 混合动力电动汽车的电驱动系统
• 由于混合动力电动汽车的组成部件、布置方式以及控制策略不同 有多种分类，下面分别介绍串联、并联以及混联三种混合动力电动 汽车的电驱动系统。
• 5.2.2 按混合程度分类
• 按照电动机相对于燃油发动机的功率比大小可以将混合动力汽车分为以下4类。
• 1.微混合型混合动力电动汽车( MICRO HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 微混合，也称为“起-停混合”( Micro Hybrids)。。
• 2.轻度混合（弱混合）型混合动力电动汽车( MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE)
• 5.3.1串联式混合动力电驱动系统
• 串联式混合动力电驱动系统是一个由两个能源向单个动力机械 (电动机)供电，以推进车辆的驱动系。最一般的串联式混合动力电 驱动系统的组成如图所示。
• 1.串联式混合动力电驱动系统蕴含以下的运行模式 • （1）纯粹的电模式 • （2）纯粹的发动机模式 • （3）混合模式 • （4）发动机牵引和蓄电池组充电模式 • （5）再生制动模式 • （6）蓄电池组充电模式 • （7）混合式蓄电池充电模式
新能源汽车概论全套课件
2. 3 我国新能源汽车发展路线
新能源汽车尤其是电动汽车实质性的发展,
是近十年的事情。 但实际上, 在此之前的 “八五”
“九五” 期间, 我国就已经开始了相关方面的研
04
究工作。
任务 ３ 国外新能源汽车发展
项目 2
任务 ３ 国外新能源汽车发展
3. 1 美国新能源汽车政策和产业发展
美国政府非常重视新能源技术 的开发和应用。
2. 1 纯电动汽车
任务 ２ 新能源汽车基本构造原理
2. 2 混合动力汽车
2. 2. 1 混合动力汽车定义 混 合 动 力 汽车 车(Hybrid Electric Vehicle, 简称 HEV) 采用两种不同类型 的存储能量来推进车辆。 许多混合动 力汽车的驱动系统融合了电动汽车 (通常是采用动力电池包供电) 和内燃 机汽车 (如: 采用汽油或柴油发动机) 两种元素。
1. 2 新能源汽车维修高压安全防护
1. 2. 2 新能源汽车维修高压安全防护 人体是导体, 在通过身体电流过大或通
电时间过长时就会产生触电甚至致死事故。
任务 ２ 新能源汽车基本 构造原理
项目 1
任务 ２ 新能源汽车基本构造原理
2. 1 纯电动汽车
2. 1. 1 纯电动汽车的定义 纯电动汽车 (Battery Electric Vehicle , 简称 BEV), 是指完全使用电力 驱动的汽车。 尽管有许多不同种类的 电动汽车, 本书中是指使用化学能 (储 存在电池中) 以及使用电能 (存储在电 容中) 的电动轿车。 所存储的能量被 用来带动一个或多个电动机, 从而驱 动车辆的行驶。
任务 ２ 新能源汽车基本构造原理
2. 3 燃料电池汽车
2. 3. 1 燃料电池电动汽车定义 燃 料 电 池 电 动 汽车 车(Fuel Cell Electric Vehicle, 简称 FCEV), 也被称为燃 料电池混合动力汽车 (FuelCell Hybrid Vehicle, 简称 FCHV), 通过一台电机进行 驱动的汽车
《新能源汽车概论》课件
03
02
零部件制造
包括电池、电机、电控系统等核心 零部件的制造。
销售与服务
包括新能源汽车的销售、充电设施 的建设与运营等。
04
新能源汽车产业链的发展趋势
技术创新
随着电池技术、电机技术等关键技术的 不断突破，新能源汽车的性能和续航里
程将得到大幅提升。
跨界合作
新能源汽车产业链将更加开放，跨界 合作将成为常态，推动产业链各环节
氢气储存技术
氢气储存技术是氢燃料电池汽车的重要技术之一 ，需要解决氢气的安全储存和运输问题。
ABCD
燃料电池技术
燃料电池是氢燃料电池汽车的核心部件，能够将 氢气和氧气反应产生电能。
环保性
氢燃料电池汽车在使用过程中只产生水，具有零 排放的环保性。
太阳能汽车技术
太阳能汽车技术概述
太阳能汽车是指使用太阳能作为动力源的汽 车。
21世纪初
随着电池技术的突破和环保意识的提高，纯电动汽车 和燃料电池汽车逐渐受到关注。
新能源汽车的优势与挑战
优势
环保、节能、低噪音、智能化等。
挑战
续航里程、充电设施不足、成本较高等。
02
新能源汽车技术
电动汽车技术
电动汽车技术概述
电动汽车是指使用电能作为动力源， 通过电动机驱动的汽车。
电池技术
电动汽车的电池是核心部件，目前主 要有锂离子电池、铅酸电池和镍氢电 池等。
03
冷链物流
快递公司使用新能源汽车，可降 低运输成本，减少对环境的污染 。
新能源汽车在冷链物流领域的应 用，可确保食品新鲜、安全，满 足消费者需求。
新能源汽车在全球范围内的推广与前景
政策支持
各国政府对新能源汽车的推广和扶持政策，促进 新能源汽车的发展。
02
零部件制造
包括电池、电机、电控系统等核心 零部件的制造。
销售与服务
包括新能源汽车的销售、充电设施 的建设与运营等。
04
新能源汽车产业链的发展趋势
技术创新
随着电池技术、电机技术等关键技术的 不断突破，新能源汽车的性能和续航里
程将得到大幅提升。
跨界合作
新能源汽车产业链将更加开放，跨界 合作将成为常态，推动产业链各环节
氢气储存技术
氢气储存技术是氢燃料电池汽车的重要技术之一 ，需要解决氢气的安全储存和运输问题。
ABCD
燃料电池技术
燃料电池是氢燃料电池汽车的核心部件，能够将 氢气和氧气反应产生电能。
环保性
氢燃料电池汽车在使用过程中只产生水，具有零 排放的环保性。
太阳能汽车技术
太阳能汽车技术概述
太阳能汽车是指使用太阳能作为动力源的汽 车。
21世纪初
随着电池技术的突破和环保意识的提高，纯电动汽车 和燃料电池汽车逐渐受到关注。
新能源汽车的优势与挑战
优势
环保、节能、低噪音、智能化等。
挑战
续航里程、充电设施不足、成本较高等。
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新能源汽车技术
电动汽车技术
电动汽车技术概述
电动汽车是指使用电能作为动力源， 通过电动机驱动的汽车。
电池技术
电动汽车的电池是核心部件，目前主 要有锂离子电池、铅酸电池和镍氢电 池等。
03
冷链物流
快递公司使用新能源汽车，可降 低运输成本，减少对环境的污染 。
新能源汽车在冷链物流领域的应 用，可确保食品新鲜、安全，满 足消费者需求。
新能源汽车在全球范围内的推广与前景
政策支持
各国政府对新能源汽车的推广和扶持政策，促进 新能源汽车的发展。
新能源汽车概论(全套516页PPT课件) -
第 20 页
1.3.1 国外新能源汽车发展现状
➢ 美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划， 主要内容有：1）到2040年美国将拥有2.5亿辆电动车，其 中3/4的轻型车需求由电动汽车提供，美国基本上摆脱进口 石油依赖；2）争取到2020年，全美拥有电动汽车1400万 辆，近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插入式电动汽车 提供；3）呼吁联邦政府拨款1300亿美元，资助电动车电池 开发生产和传统汽车厂商的转型；呼吁出台有吸引力的鼓 励民众使用电动车和建设电动汽车基础设施的税收激励或 财务补助政策措施，先行在美国33个重点城市展开，以期 到2013年，全美有75万辆电动汽车上路，到2018年全美初 步形成良好的电动汽车生态系统。
第4页
1.1.2 新能源汽车的分类
➢2．气体燃料汽车 ➢气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽车的气 体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。根据 汽车使用可燃气体的形态不同，燃料可分为三种：压缩天然 气CNG（Compressed Natural Gas），主要成分为甲烷； 液化天然气LNG（Liquefied Natural Gas），甲烷经深度冷 冻液化；液化石油气LPG（Liquefied Petroleum Gas），主 要成分是丙烷和丁烷的混合物。
➢ 所有新能源政策，更加明确了研发汽车新产品的方向和目 标。预计到2012年，美国联邦政府购车中一半是充电式混 合动力电动汽车或纯电动汽车，到2015年，美国本土将有 100万辆混合动力电动汽车投入使用。
第 17 页
1.3.1 国外新能源汽车发展现状
➢ 2010年4月1日在纽约举行的国际汽车展上，新一代的新能 源汽车如电动汽车、油电混合动力电动汽车和体积小的节 能车毫无悬念地占据了中心舞台。
1.3.1 国外新能源汽车发展现状
➢ 美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划， 主要内容有：1）到2040年美国将拥有2.5亿辆电动车，其 中3/4的轻型车需求由电动汽车提供，美国基本上摆脱进口 石油依赖；2）争取到2020年，全美拥有电动汽车1400万 辆，近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插入式电动汽车 提供；3）呼吁联邦政府拨款1300亿美元，资助电动车电池 开发生产和传统汽车厂商的转型；呼吁出台有吸引力的鼓 励民众使用电动车和建设电动汽车基础设施的税收激励或 财务补助政策措施，先行在美国33个重点城市展开，以期 到2013年，全美有75万辆电动汽车上路，到2018年全美初 步形成良好的电动汽车生态系统。
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1.1.2 新能源汽车的分类
➢2．气体燃料汽车 ➢气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽车的气 体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。根据 汽车使用可燃气体的形态不同，燃料可分为三种：压缩天然 气CNG（Compressed Natural Gas），主要成分为甲烷； 液化天然气LNG（Liquefied Natural Gas），甲烷经深度冷 冻液化；液化石油气LPG（Liquefied Petroleum Gas），主 要成分是丙烷和丁烷的混合物。
➢ 所有新能源政策，更加明确了研发汽车新产品的方向和目 标。预计到2012年，美国联邦政府购车中一半是充电式混 合动力电动汽车或纯电动汽车，到2015年，美国本土将有 100万辆混合动力电动汽车投入使用。
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1.3.1 国外新能源汽车发展现状
➢ 2010年4月1日在纽约举行的国际汽车展上，新一代的新能 源汽车如电动汽车、油电混合动力电动汽车和体积小的节 能车毫无悬念地占据了中心舞台。
汽车工程概论课件第五章 新能源汽车
40~60
1.2 高 12~36
60~80
3.6
可调
中
极高
3~4
10s至几分钟
90~160
4~40
150
200
270
极高
>1000
>1000
>1000
500~1000 500~1000 600~1200
>1000 500000
22
汽车工程概论
四、电动汽车驱动电动机
1．电动汽车对电动机的要求
1）低速大转矩特性，保证电动汽车低速时具有足够的加 速爬坡能力；高速恒功率特性，满足电动汽车高速行驶的要求。
永磁同步电动机是利用永磁体建立励磁磁场的同步电动 机。
永磁同步电动机具有体积小、质量轻、转动惯量小、功 率密度高、损耗小、效率高等优点，有利于电动汽车的空间 布置，另外，转矩惯量比大、过载能量强，低转速时输出的 转矩大，有利于电动汽车的起步加速。因此永磁同步电动机 在电动汽车上的应用日益广泛。
26
2．电动机的类型 （4）开关磁阻电动机
汽车工程概论
第五章 新能源汽车
新能源汽车（New Energy Vehicle）是指采用非 常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃 料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控 制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具 有新技术、新结构的汽车。
1
第一节 纯电动汽车
汽车工程概论
纯电动汽车的定义
7
汽车工程概论
二、纯电动汽车驱动系统的布置形式
车轮
车轮
车轮
车轮
MC
GB
D
车轮
车轮
a） 取代发动机式
车轮
1.2 高 12~36
60~80
3.6
可调
中
极高
3~4
10s至几分钟
90~160
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极高
>1000
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500~1000 500~1000 600~1200
>1000 500000
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汽车工程概论
四、电动汽车驱动电动机
1．电动汽车对电动机的要求
1）低速大转矩特性，保证电动汽车低速时具有足够的加 速爬坡能力；高速恒功率特性，满足电动汽车高速行驶的要求。
永磁同步电动机是利用永磁体建立励磁磁场的同步电动 机。
永磁同步电动机具有体积小、质量轻、转动惯量小、功 率密度高、损耗小、效率高等优点，有利于电动汽车的空间 布置，另外，转矩惯量比大、过载能量强，低转速时输出的 转矩大，有利于电动汽车的起步加速。因此永磁同步电动机 在电动汽车上的应用日益广泛。
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2．电动机的类型 （4）开关磁阻电动机
汽车工程概论
第五章 新能源汽车
新能源汽车（New Energy Vehicle）是指采用非 常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃 料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控 制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具 有新技术、新结构的汽车。
1
第一节 纯电动汽车
汽车工程概论
纯电动汽车的定义
7
汽车工程概论
二、纯电动汽车驱动系统的布置形式
车轮
车轮
车轮
车轮
MC
GB
D
车轮
车轮
a） 取代发动机式
车轮
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第 14 页
5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢(2) 功率跟踪式策略。由发动机全程跟踪车辆功率需求，只有在动力电 池的SOC大于SOC设定上限时，且仅由动力电池提供的功率能满足车辆 需求时，发动机才停机或怠速运行。由于动力电池容量小，动力电池充放 电次数减少而使得系统内部损失减少。但是发动机必须在从低到高的较大 负荷区内运行，使得发动机效率和排放不如恒温器策略。 ➢(3) 基本规则型策略。该策略综合了恒温器策略与功率跟踪式策略两者 的优点，根据发动机负荷特性图设定了高效率工作区，根据动力电池的充 放电特性设定了动力电池高效率的荷电状态范围。并设定一组控制规则， 根据需求功率和SOC进行控制，以充分利用发动机和动力电池的高效率区 ，使其达到整体效率最高。
第 11 页
5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（4）抗干扰措施的设计。由于电池管理系统用在情况比较 复杂的电动汽车上，所以干扰可以沿各种线路侵入单片机系 统。其主要的渠道有三条：即空间干扰、供电系统干扰、过 程通道干扰。干扰对单片机系统的作用可以分为三个部位： 第一个部位是输入系统，干扰叠加在信号上，使数据采集误 差增大，特别在前向通道的传感器接口是小电压信号输入时 ，此现象会更加严重；第二个部位是输出系统，使各输出信 号混乱，不能正常反映单片机系统的真实输出量，导致一系 列严重后果；第三个部位是单片机系统的内核，使总线上的 数字信号错乱，程序运行失常，内部程序指针错乱，控制状 态失灵，单片机中数据被修改，更严重的会导致死机，使系 统完全崩溃。
机等效油耗图。
第 16 页
5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢ (3) 全局最优能量管理策略。全局最优能量管理策略是应用最优化方法
和最优控制理论开发出来的混合动力系统能量分配策略，目前主要有基于 多目标数学规划方法的能量管理策略、基于古典变分法的能量管理策略和 基于Bellman动态规划理论的能量管理策略三种。
第 18 页
5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢1.串联式混合动力电动汽车的工作模式 ➢(1) 纯电动模式。发动机关闭，车辆仅由蓄电池组供电、驱动。 ➢(2) 纯发动机模式。车辆牵引功率仅来源发动机-发电机组，而蓄电池组 既不供电也不从驱动系统中吸收任何功率，电设备组用作从发动机到驱动 轮的电传动系。 ➢(3) 混合模式。牵引功率由发动机-发电机组和蓄电池组共同提供。 ➢(4) 发动机牵引和蓄电池充电模式。发动机-发电机组供给向蓄电池组充 电和驱动车辆所需的功率。 ➢(5) 再生制动模式。发动机-发电机组关闭，牵引电机产生的电功率用于 向蓄电池组充电。 ➢(6) 蓄电池组充电模式。牵引电动机不接受功率，发动机-发电机组向蓄 电池组充电。 ➢(7) 混合式蓄电池充电模式。发动机-发电机组和运行在发电机状态下的 牵引电动机共同向蓄电池组充电。
第6页
5.1.2 纯电动ห้องสมุดไป่ตู้车能量管理系统
➢电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。蓄电池管理系 统主要任务是保持电动汽车蓄电池性能良好，并优化各蓄电 池的电性能和保存、显示测试数据等。
➢目前，主要是根据实际情况，确定具体纯电动汽车的电池管 理系统的功能和形式。电池管理系统包括硬件系统的设计和 软件系统的设计。
➢硬件的设计取决于管理系统实现的功能。基本要实现对动力 电池组的合理管理，即保证采集数据的准确性、可靠稳定的 系统通信、抗干扰性。在具体实现过程中，根据设计要求确 定需要采集动力电池组的数据类型；根据采集量以及精度要 求确定前向通道的设计；根据通信数据量以及整车的要求选 用合理的总线。
第7页
5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
第3页
5.1.1 电池管理系统的功能
➢（3）故障诊断与报警。当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报 警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非 正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。
➢（4）电池组的热平衡管理。电池热管理系统是电池管理系统的有机组 成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于 正常工作温度范围内。
第 12 页
5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（5）车载CAN通讯设计实现。在电池管理系统中，CAN通 讯的实现是由外围设置CAN的控制器和接收器组成的通讯模 块，它的设计如图所示。
第 13 页
5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢1.串联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢由于串联式混合动力电动汽车的发动机与汽车行驶工况没有直接联系， 因此能量管理策略的主要目标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。为 了优化能量分配整体效率，还应考虑传动系统的动力电池、发动机、电动 机和发电机等部件。串联式混合动力电动汽车有3种基本的能量管理策略 。 ➢ (1) 恒温器策略。当动力电池SOC低于设定的低门限值时，启动发动机 ，在最低油耗或排放点按恒功率模式输出，一部分功率用于满足车轮驱动 功率要求，另一部分功率给动力电池充电。而当动力电池组SOC上升到所 设定的高门限值时，发动机关闭，由电动机驱动车辆。其优点是发动机效 率高、排放低，缺点是动力电池充放电频繁，加上发动机开关时的动态损 耗，使得系统总体的损失功率变大，能量转换效率较低。
第2页
5.1.1 电池管理系统的功能
➢电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也 是电动汽车商品化、实用化的关键。电池管理的核心问题就是SOC的预估 问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿 命和整体的能量效率至关重要。 ➢典型的电池管理系统应具备如下功能： ➢（1）实时采集电池系统运行状态参数。实时采集电动汽车蓄电池组中 的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。由于电池 组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、 电流和温度数据都要进行监测。 ➢（2）确定电池的SOC。准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电 动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控 制在30%~70%的工作范围。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（2）电流采样的实现。电流的采样是估计电池SOC的主要 依据。这里采用电流传感器LT308(LEM) 其测量电路如图所 示。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（3）温度采样的实现。温度传感器采用美国DALLAS公司 继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器 DS18B20。温度采集电路如图所示。
版新能源汽车概论5
2020年6月2日星期二
5.1 电动汽车能量管理系统
➢能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成， 如图所示。能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完 成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控 电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电 池充电等功能。能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
➢（5）一致性补偿。当电池之间有差异时，有一定措施进行补偿，保证 电池组表现能力更强，并有一定的手段来显示性能不良的电池位置，以便 修理替换。一般采用充电补偿功能。设计有旁路分流电路，以保证每个单 体都可以充满电，这样可以减缓电池老化的进度，延长电池的使用寿命。
➢（6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯。在电动汽车上 实现电池管理的难点和关键在于如何根据采集的每块电池的电压、温度和 充放电电流的历史数据，建立确定每块电池剩余能量的较精确的数学模型 ，即准确估计电动汽车蓄电池的SOC状态。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢1.纯电动汽车能量管理系统的组成 ➢纯电动汽车能源管理系统主要由电池输入控制器、车辆运行 状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控 制器、电机发电机系统控制等组成。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢2.电池荷(充)电状态指示器 ➢电池荷(充)电状态指示器是能源管理系统的一个重要组成。 电动汽车蓄电池中储存有多少电能，还能行驶多少里程，是 电动汽车行驶中必须知道的重要参数。与燃油汽车的油量表 类似的仪表就是电池荷(充)电状态指示器，它是能源管理系统 的一个重要装置。因此，在电动汽车中装备满足这一需求的 仪表即电池荷(充)电状态指示器。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢2.并联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢ 并联式混合动力电动汽车的能量管理策略基本属于基于转矩的控制。目 前主要有以下4类： ➢(1) 静态逻辑门限策略。该策略通过设置车速、动力电池SOC上下限、 发动机工作转矩等一组门限参数，限定动力系统各部件的工作区域，并根 据车辆实时参数及预先设定的规则调整动力系统各部件的工作状态，以提 高车辆整体性能。 ➢(2) 瞬时优化能量管理策略。瞬时优化策略一般是采用“等效燃油消耗最 少”法或“功率损失最小”法，二者原理类似。其中“等效燃油消耗最少”法 将电机的等效油耗与发动机的实际油耗之和定义为名义油耗，将电机的能 量消耗转换为等效的发动机油耗，得到一张类似于发动机万有特性图的电
➢图是某电池管理系统的结构框图。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢本硬件系统是在基于ATMEGA8L单片机进行设计的。 ➢（1） 电压采样的实现。电压采样是对电动汽车电池组的电 压进行采样，每个电池组由10个单体电池构成。本系统中一 共有14个电池组组成电动汽车的动力电池。原理如图所示， 每个电池为一个电池组。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢ 3.混联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢混联式混合动力电动汽车由于其特有的传动系统结构，如采用行星齿轮 传动，除了采用瞬时优化能量管理策略、全局优化能量管理策略和模糊能 量管理策略(与并联式混合动力汽车能量管理策略原理类似)以外，还有一 些特有的能量管理策略： ➢(1) 发动机恒定工作点策略。由于采用了行星齿轮机构，发动机转速可 以独立于车速变化，这样使发动机工作在最优工作点，提供恒定的转矩输 出，而剩余的转矩则由电动机提供。这样电动机来负责动态部分，避免了 发动机动态调节带来的损失，而且与发动机相比，电动机的控制也更为灵 敏，易于实现。 ➢(2) 发动机最优工作曲线策略。发动机工作在万有特性图中最佳油耗线 上，只有当发电机电流需求超出电池的接受能力或者当电动机驱动电流需 求超出电动机或电池的允许限制时，才调整发动机的工作点。
5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢(2) 功率跟踪式策略。由发动机全程跟踪车辆功率需求，只有在动力电 池的SOC大于SOC设定上限时，且仅由动力电池提供的功率能满足车辆 需求时，发动机才停机或怠速运行。由于动力电池容量小，动力电池充放 电次数减少而使得系统内部损失减少。但是发动机必须在从低到高的较大 负荷区内运行，使得发动机效率和排放不如恒温器策略。 ➢(3) 基本规则型策略。该策略综合了恒温器策略与功率跟踪式策略两者 的优点，根据发动机负荷特性图设定了高效率工作区，根据动力电池的充 放电特性设定了动力电池高效率的荷电状态范围。并设定一组控制规则， 根据需求功率和SOC进行控制，以充分利用发动机和动力电池的高效率区 ，使其达到整体效率最高。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（4）抗干扰措施的设计。由于电池管理系统用在情况比较 复杂的电动汽车上，所以干扰可以沿各种线路侵入单片机系 统。其主要的渠道有三条：即空间干扰、供电系统干扰、过 程通道干扰。干扰对单片机系统的作用可以分为三个部位： 第一个部位是输入系统，干扰叠加在信号上，使数据采集误 差增大，特别在前向通道的传感器接口是小电压信号输入时 ，此现象会更加严重；第二个部位是输出系统，使各输出信 号混乱，不能正常反映单片机系统的真实输出量，导致一系 列严重后果；第三个部位是单片机系统的内核，使总线上的 数字信号错乱，程序运行失常，内部程序指针错乱，控制状 态失灵，单片机中数据被修改，更严重的会导致死机，使系 统完全崩溃。
机等效油耗图。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢ (3) 全局最优能量管理策略。全局最优能量管理策略是应用最优化方法
和最优控制理论开发出来的混合动力系统能量分配策略，目前主要有基于 多目标数学规划方法的能量管理策略、基于古典变分法的能量管理策略和 基于Bellman动态规划理论的能量管理策略三种。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢1.串联式混合动力电动汽车的工作模式 ➢(1) 纯电动模式。发动机关闭，车辆仅由蓄电池组供电、驱动。 ➢(2) 纯发动机模式。车辆牵引功率仅来源发动机-发电机组，而蓄电池组 既不供电也不从驱动系统中吸收任何功率，电设备组用作从发动机到驱动 轮的电传动系。 ➢(3) 混合模式。牵引功率由发动机-发电机组和蓄电池组共同提供。 ➢(4) 发动机牵引和蓄电池充电模式。发动机-发电机组供给向蓄电池组充 电和驱动车辆所需的功率。 ➢(5) 再生制动模式。发动机-发电机组关闭，牵引电机产生的电功率用于 向蓄电池组充电。 ➢(6) 蓄电池组充电模式。牵引电动机不接受功率，发动机-发电机组向蓄 电池组充电。 ➢(7) 混合式蓄电池充电模式。发动机-发电机组和运行在发电机状态下的 牵引电动机共同向蓄电池组充电。
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5.1.2 纯电动ห้องสมุดไป่ตู้车能量管理系统
➢电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。蓄电池管理系 统主要任务是保持电动汽车蓄电池性能良好，并优化各蓄电 池的电性能和保存、显示测试数据等。
➢目前，主要是根据实际情况，确定具体纯电动汽车的电池管 理系统的功能和形式。电池管理系统包括硬件系统的设计和 软件系统的设计。
➢硬件的设计取决于管理系统实现的功能。基本要实现对动力 电池组的合理管理，即保证采集数据的准确性、可靠稳定的 系统通信、抗干扰性。在具体实现过程中，根据设计要求确 定需要采集动力电池组的数据类型；根据采集量以及精度要 求确定前向通道的设计；根据通信数据量以及整车的要求选 用合理的总线。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
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5.1.1 电池管理系统的功能
➢（3）故障诊断与报警。当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报 警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非 正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。
➢（4）电池组的热平衡管理。电池热管理系统是电池管理系统的有机组 成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于 正常工作温度范围内。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（5）车载CAN通讯设计实现。在电池管理系统中，CAN通 讯的实现是由外围设置CAN的控制器和接收器组成的通讯模 块，它的设计如图所示。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢1.串联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢由于串联式混合动力电动汽车的发动机与汽车行驶工况没有直接联系， 因此能量管理策略的主要目标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。为 了优化能量分配整体效率，还应考虑传动系统的动力电池、发动机、电动 机和发电机等部件。串联式混合动力电动汽车有3种基本的能量管理策略 。 ➢ (1) 恒温器策略。当动力电池SOC低于设定的低门限值时，启动发动机 ，在最低油耗或排放点按恒功率模式输出，一部分功率用于满足车轮驱动 功率要求，另一部分功率给动力电池充电。而当动力电池组SOC上升到所 设定的高门限值时，发动机关闭，由电动机驱动车辆。其优点是发动机效 率高、排放低，缺点是动力电池充放电频繁，加上发动机开关时的动态损 耗，使得系统总体的损失功率变大，能量转换效率较低。
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5.1.1 电池管理系统的功能
➢电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也 是电动汽车商品化、实用化的关键。电池管理的核心问题就是SOC的预估 问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿 命和整体的能量效率至关重要。 ➢典型的电池管理系统应具备如下功能： ➢（1）实时采集电池系统运行状态参数。实时采集电动汽车蓄电池组中 的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。由于电池 组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、 电流和温度数据都要进行监测。 ➢（2）确定电池的SOC。准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电 动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控 制在30%~70%的工作范围。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（2）电流采样的实现。电流的采样是估计电池SOC的主要 依据。这里采用电流传感器LT308(LEM) 其测量电路如图所 示。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢（3）温度采样的实现。温度传感器采用美国DALLAS公司 继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器 DS18B20。温度采集电路如图所示。
版新能源汽车概论5
2020年6月2日星期二
5.1 电动汽车能量管理系统
➢能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成， 如图所示。能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完 成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控 电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电 池充电等功能。能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
➢（5）一致性补偿。当电池之间有差异时，有一定措施进行补偿，保证 电池组表现能力更强，并有一定的手段来显示性能不良的电池位置，以便 修理替换。一般采用充电补偿功能。设计有旁路分流电路，以保证每个单 体都可以充满电，这样可以减缓电池老化的进度，延长电池的使用寿命。
➢（6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯。在电动汽车上 实现电池管理的难点和关键在于如何根据采集的每块电池的电压、温度和 充放电电流的历史数据，建立确定每块电池剩余能量的较精确的数学模型 ，即准确估计电动汽车蓄电池的SOC状态。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢1.纯电动汽车能量管理系统的组成 ➢纯电动汽车能源管理系统主要由电池输入控制器、车辆运行 状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控 制器、电机发电机系统控制等组成。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢2.电池荷(充)电状态指示器 ➢电池荷(充)电状态指示器是能源管理系统的一个重要组成。 电动汽车蓄电池中储存有多少电能，还能行驶多少里程，是 电动汽车行驶中必须知道的重要参数。与燃油汽车的油量表 类似的仪表就是电池荷(充)电状态指示器，它是能源管理系统 的一个重要装置。因此，在电动汽车中装备满足这一需求的 仪表即电池荷(充)电状态指示器。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢2.并联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢ 并联式混合动力电动汽车的能量管理策略基本属于基于转矩的控制。目 前主要有以下4类： ➢(1) 静态逻辑门限策略。该策略通过设置车速、动力电池SOC上下限、 发动机工作转矩等一组门限参数，限定动力系统各部件的工作区域，并根 据车辆实时参数及预先设定的规则调整动力系统各部件的工作状态，以提 高车辆整体性能。 ➢(2) 瞬时优化能量管理策略。瞬时优化策略一般是采用“等效燃油消耗最 少”法或“功率损失最小”法，二者原理类似。其中“等效燃油消耗最少”法 将电机的等效油耗与发动机的实际油耗之和定义为名义油耗，将电机的能 量消耗转换为等效的发动机油耗，得到一张类似于发动机万有特性图的电
➢图是某电池管理系统的结构框图。
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5.1.2 纯电动汽车能量管理系统
➢本硬件系统是在基于ATMEGA8L单片机进行设计的。 ➢（1） 电压采样的实现。电压采样是对电动汽车电池组的电 压进行采样，每个电池组由10个单体电池构成。本系统中一 共有14个电池组组成电动汽车的动力电池。原理如图所示， 每个电池为一个电池组。
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5.1.3 混合动力电动汽车能量管理系统
➢ 3.混联式混合动力电动汽车的能量管理策略 ➢混联式混合动力电动汽车由于其特有的传动系统结构，如采用行星齿轮 传动，除了采用瞬时优化能量管理策略、全局优化能量管理策略和模糊能 量管理策略(与并联式混合动力汽车能量管理策略原理类似)以外，还有一 些特有的能量管理策略： ➢(1) 发动机恒定工作点策略。由于采用了行星齿轮机构，发动机转速可 以独立于车速变化，这样使发动机工作在最优工作点，提供恒定的转矩输 出，而剩余的转矩则由电动机提供。这样电动机来负责动态部分，避免了 发动机动态调节带来的损失，而且与发动机相比，电动机的控制也更为灵 敏，易于实现。 ➢(2) 发动机最优工作曲线策略。发动机工作在万有特性图中最佳油耗线 上，只有当发电机电流需求超出电池的接受能力或者当电动机驱动电流需 求超出电动机或电池的允许限制时，才调整发动机的工作点。