电动汽车的能源管理系统与辅助装置
新能源汽车动力系统的优化与节能技术
新能源汽车动力系统的优化与节能技术随着环保意识的增强和能源紧缺问题的日益突出，新能源汽车逐渐成为全球汽车行业的重要发展方向。
新能源汽车动力系统的优化与节能技术是提高新能源汽车性能和推动其市场普及的关键。
本文将重点探讨新能源汽车动力系统优化与节能技术的现状和未来趋势。
一、动力系统优化新能源汽车动力系统的优化是实现高效能量转换和提升整车性能的关键步骤。
主要包括电动机技术的改进、电池系统的优化以及能量管理系统的完善。
1. 电动机技术改进电动机作为新能源汽车的核心动力装置，其效率和性能对整车性能产生直接影响。
通过提高电动机的效率、降低损耗和提升动力响应速度，可以实现动力系统的优化。
例如，采用高效磁钢材料和减少铜损耗的电机设计，可提高动力转换效率。
2. 电池系统优化电池系统是新能源汽车动力来源的重要组成部分。
为了提高电池能量密度和延长电池寿命，需要对电池材料、结构和管理系统进行优化。
研发更为先进的电池材料，如锂电池和固态电池，可以提高能量密度和充放电效率。
同时，建立智能化电池管理系统，合理控制电池的充放电过程，可以提升电池的寿命和稳定性。
3. 能量管理系统完善新能源汽车的能量管理系统是整个动力系统的大脑，通过智能化控制和协调各个子系统的运行，实现能量的高效利用。
通过优化能量管理算法和控制策略，可以最大程度地提高能量转化效率和减少能量损耗。
例如，采用智能预测控制策略，根据驾驶条件和路线规划，合理分配动力输出和能量回收，进一步提高新能源汽车的续航里程。
二、节能技术应用除了动力系统的优化，新能源汽车的节能技术应用也是提高能源利用效率和降低污染排放的关键。
主要包括车身轻量化技术、动力总成能量回收利用以及智能能源管理系统的应用等。
1. 车身轻量化技术采用轻量化材料和优化设计，降低车身重量是提高新能源汽车能效的重要手段。
例如，使用高强度钢材、铝合金和碳纤维等轻量化材料，可以减轻车身质量，并优化车身结构，提高整车刚度和安全性。
纯电动汽车
二、纯电动汽车结构特点与工作原理
纯电动汽车
19
1. 传统驱动方式
如图3.9所示，该驱动系统仍然采用内燃机 汽车的驱动系统布置方式，包括离合器、变 速器、传动轴和驱动桥等总成，只是将内燃 机换成电动机，离合器是用来切断或接通驱 动电动机到车轮之间传递动力的机械装置， 变速器是一套具有不同速比的齿轮机构.。
三、增程式电动汽车结构与工作原理
纯电动汽车
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低速纯电动模式
低速纯电动模式 中，离合器C3结合， C1和C2分离，行星齿轮齿圈锁止。发动 机和发电机不工作，主驱动电机提供车辆所需的驱动力矩。
高速纯电动模式
高速纯电动模式中，离合器C2结合，C1和C3分离。发电机变为电动机与主驱动 电机共同为整车提供驱动力，这种方式提高了整个驱动系统的效率，能够在车辆高速 行驶时提供更多的行驶里程。
一、比亚迪E6电动汽车
纯电动汽车
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2. 比亚迪E6汽车组成与工作原理
与传统汽车结构相比，纯电动汽车在动力驱动方面区别最大，比亚迪E6汽车在动力驱动上 主要由三大模块组成：电动车控制模块、动力模块和高压辅助模块。
一、比亚迪E6电动汽车
纯电动汽车
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2. 比亚迪E6汽车组成与工作原理
（1）电动车控制模块
三、增程式电动汽车结构与工作原理
纯电动汽车
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增程式电动汽车是以提高纯电动汽车的续驶里程为目的，在纯电动汽车的基础上增加增程 器而成。它的基本结构由增程器、动力电池、驱动电机及传动系统组成，结构框图如图3.19所 示。
新能源电动汽车电池管理系统的主要功能
一二三四新能源电动汽车电池管理系统的主要功能 国际电动学会(IEC)在1995年制定的电池管理系统标准中给出的电池管理系统应有的主要功能包括：显示SOC；提供电池温度信息，电池高温报警；显示电解液状态；电池性能异常早期报警；提供电池老化信息；记录电池关键数据等。
当95年制定标准时，电池的发展还没有达到电动车辆的要求，主要采用的铅酸蓄电池，人们对电动车、尤其是混合电动车的认识还不够。
随着电动汽车的发展，对先进电池的需求和对电池管理系统的要求也日益提高。
电动汽车的电池管理系统比较复杂，需要针对车用动力电池专门设计，并且对于不同的动力电池，对管理系统的要求也有差异。
实用的电池管理系统功能主要包括：数据采集、电池状态估计、能量管理、热管理、安全管理和通信功能，其他扩展功台旨包括充电管理、数据显示、能量管理和故障诊断等。
电动汽车电池管理系统——数据采集 电池管理系统的所有算法、电动车的能量控制策略、驾驶员的驾驶信息等都以采集的数据作为输入，采样速度、精度和前置滤波特性是影响电池管理系统性能的重要指标。
电动汽车管理系统的采样速率一般要求大于200Hz。
电池能量管理系统按电池包内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。
电池箱内通常有温度传感器及电压、电流或内阻的测量装置。
电动汽车电池管理系统——电池状态估计 电动汽车电池状态主要包括SOC和SOH等。
是车辆进行能量或功率匹配和控制的重要依据。
电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电源系统的SOC值，供多能源管理系统或整车控制器进行功率配置或确定控制策略，对于纯电动车来说使驾驶人员知道车辆的续驶里程，以便决定如何行驶，在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。
电动汽车电池管理系统——能量管理 在能量管理中，电流、电压、温度、SOC、SOH 参数作为输入用来完成以下功能：控制充电过程，包括均衡充电;用SOC、SOH和温度限制电动汽车电源系统的输入、输出功率与能量;放电过程的监控与管理。
新能源汽车整车热管理系统介绍
新能源汽车整车热管理系统介绍一、背景相较于传统燃油车热管理的对象为发动机、变速箱和空调等系统，新能源汽车的热管理新增了动力电池、电驱动等热管理对象。
从内燃机到电动车零部件的变化燃油车热管理系统主要包括空调制冷系统，和以发动机为热源的座舱暖风系统。
其主要零部件包括机械式空调压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器、以及发动机暖风系统等。
传统燃油车汽车热管理系统•新能源汽车(电动汽车)包括座舱、电池、电机电控热管理。
座舱热管理系统包括空调冷风、热泵暖风或PTC暖风，具有加热和制冷需求，主要零部件包括电动压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、冷凝器、热交换器、PTC或者热泵冷凝器等。
新能源汽车热管理系统新能源汽车产业链中游主要包括空调热管理系统、电机电控冷却系统以及电池热管理系统等模块或者总成，由上游水泵、冷凝器等零部件组装而成，为下游整车提供功能安全和使用寿命的保障。
新能源热管理系统产业链中产品更复杂：由于其热管理系统的覆盖范围、实现方式相较传统燃油汽车发生了较大改变，其对于零部件节能性、安全性等方面的要求相对更高。
上游零部件中新增了Chiller、PCT加热器、四通阀等零部件，中游热管理系统中的热泵空调系统、电池冷却系统使得系统复杂程度进一步上升。
新能源汽车产业链系统品名图例作用电池、电机、电子设备等电子/电磁膨胀调节系统流量热管理系统阀电池、电机、电子设备等热管理系统冷却板内充冷却液，用于电池冷却电池、电机、电子设备等热管理系统电池冷却器电池系统换热电池、电机、电子设备等热管理系统电子水泵、水阀用于电池及电子设备水冷却减速器冷却系统油冷器、油泵电机和减速器冷却系统空调系统电动压缩机产生高压气体空调系统PTC/热泵通过加热或热交换产生热量空调系统膨胀阀控制制冷剂流量空调系统贮液器贮存制冷、过滤杂质与吸收水分空调系统冷凝器将冷却剂从气态变成液态，将其热量释放出来至周围空气中空调系统蒸发器让低温低压制冷剂吸收空气中热量关键部件解析小结：新能源汽车热管理系统部件趋于多样化和电气化，复杂性更高，带来新增市场机会。
车载电源模块的组成
车载电源模块的组成
车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。
1、蓄电池电源。
蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。
蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压等级，为满足要求，可以用多个12V 或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。
2、能源管理系统。
能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。
能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高电动汽车的续程能力。
能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。
3、充电控制器。
充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。
充电器开始时为恒流充电阶段。
当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。
当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。
还有采用脉冲式电流进行快速充电。
新能源汽车储能装置与管理系统课件
汽汽油车发动动力机源的发展
1.汽油机
四冲程汽油机是将空气 与汽油以一定的比例混 合成良好的混合气在进 气行程被吸入汽缸混合 气，经压缩点火燃烧而 产生热能高温高压的气 体作用于 活塞顶部推动 活塞作往复直线运动通 过连杆、曲轴飞轮机构 对外输出机械能。
汽车动力源的发展
四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个 工作循环。
新能源汽车储能装置 与管理系统
2021/3/1
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五 模块六 模块七 模块八 模块九
2021/3/1
概述 动力电池基本结构与性能参数 铅酸动力电池 碱性动力电池 锂离子电池 燃料电池 电动汽车的其他动力源 电动汽车动力电池充电 新能源汽车能源管理系统
模块一 概述
学习目标
2021/3/1
汽车动力源的发展
4.液化石油气汽车
安装气罐 安装电磁阀 安装调节器
2021/3/1
汽车动力源的发展
5.电动汽车
动力电池输出电能，通过电机控制器驱动电机运转产生动力， 再通过减速机构，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车结构图
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车
电源系统 驱动电机系统
整车控制器 辅助系统
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车组成
2021/3/1
汽车动力源的发展
6.电动汽车的发展趋势
纯电动汽 车EV
混合动力
电动汽车 HEV
燃料电池
电动汽车 FCEV
2021/3/1
汽车动力源的发展
国外纯电动汽车产业现状
简述纯电动汽车结构及工作原理
简述纯电动汽车结构及工作原理纯电动汽车是指完全依靠电能驱动的汽车，其结构和工作原理与传统燃油汽车有较大的不同。
本文将以标题“纯电动汽车结构及工作原理”为主题，详细介绍纯电动汽车的构成和运行原理。
一、纯电动汽车的结构1. 电池组：电池组是纯电动汽车的核心组件，它负责储存电能。
多数纯电动汽车采用锂离子电池作为电源，其能量密度高、重量轻、寿命长。
电池组通常由多个电池单体串联而成，以提供足够的电压和容量，满足汽车的动力需求。
2. 电机：电动汽车的驱动力来自电机。
电机将电能转化为机械能，通过传动系统驱动车轮运动。
纯电动汽车一般采用交流电动机，其特点是转速范围广、效率高、响应迅速。
电机通常安装在汽车的前后轴上，通过减速装置与车轮相连接。
3. 控制系统：控制系统是纯电动汽车的大脑，负责监测和控制电池组、电机等各个部件的工作状态，以实现车辆的正常运行。
控制系统包括电池管理系统、电机控制系统、车辆管理系统等。
其中，电池管理系统用于监测电池的电量、温度等信息，确保电池组的安全和性能；电机控制系统则控制电机的启停、转速等参数，实现车辆的加速、减速等操作。
4. 充电系统：纯电动汽车需要通过充电系统为电池组充电。
充电系统包括充电桩、充电线缆和车辆内部的充电控制装置。
用户可以在家中或公共充电站进行充电，充电时间和方式根据电池容量和充电设备的功率而定。
5. 辅助系统：辅助系统包括空调系统、制动系统、电力转向系统等。
这些系统与传统汽车相似，但在纯电动汽车中，它们都由电能驱动，减少了对燃油的依赖。
二、纯电动汽车的工作原理纯电动汽车的工作原理可简要概括为：电池组储存电能，电机将电能转化为机械能驱动车辆，通过控制系统实现对电池组和电机的监测和控制，辅助系统提供额外的功能支持。
1. 充电：纯电动汽车需要通过外部电源对电池组进行充电。
充电桩将交流电转化为直流电，通过充电线缆连接到车辆中的充电控制装置，再将电能存储到电池组中。
2. 行驶：当电池组充满电后，电机可以将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
电动汽车电池管理系统设计方案设计说明 (1)
随着能源枯竭和节能产业的发展，社会对环境保护的呼声，使得零排放电动汽车的研究得到了许多国家的大力支持。
电动汽车的各种特性取决于其动力源——电池。
管理可以提高电池效率，保证电池安全运行在最佳状态，延长电池寿命。
1.1电动汽车目前，全球汽车保有量超过6亿辆，汽车的石油消耗量非常大，达到每年6至70亿桶，可占世界石油产量的一半以上。
长期现代化和规模化开采，石油资源逐渐增加。
筋疲力尽的。
电能来源广泛，人们在用电方面积累了丰富的经验。
进入2 1世纪，电能将成为各种地面交通工具的主要能源。
电动汽车的发展是交通运输业和汽车业发展的必然趋势。
由于电动汽车的显着特点和优势，各国都在发展电动汽车。
中国：早在“九五”时期，我国就将电动汽车列为科技产业重大工程项目。
在全市七尾岛设立示范区。
清华大学、华南理工大学、广东汽车改装厂等单位都参与了电动汽车的研发，丰田汽车公司和通用汽车公司提供样车和技术支持在示范区进行测试.德国：吕根岛测试场是德国联邦教育、科学研究和技术部资助的最大的 EV 和 HEV 测试项目，提供 Mercedes-Benz AG、Volkswagen AG、Opel AG、BMW A G 和 MAN Motors 64 辆 EV 和 HEV经公司测试。
法国：拉罗尔市成为第一个安装电动汽车系统的城市，拥有 12 个充电站，其中 3 个是快速充电站。
标致雪铁龙、雪铁龙和标致雪铁龙集团都参与了电动汽车的建设。
日本：在大阪市，大发汽车公司、日本蓄电池公司和大阪电力公司共同建立了EV和HEV试验区。
1.2 电动汽车电池根据汽车的特点，实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率高、自放电少、工作温度范围宽、充电快、使用寿命长、安全可靠等特点。
前景较好的是镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、1.3 电池管理系统（BMS）电池能量管理系统是维持供电系统正常应用、保障电动汽车安全、提高电池寿命的关键技术。
可以保护电池的性能，防止单个电池的早期损坏，方便电动汽车的运行，并具有保护和警示功能。
燃料电池电动汽车的结构组成
燃料电池电动汽车的结构组成-----------------------------------------------------------------------------------------------燃料电池电动汽车是一种使用燃料电池作为主要能源，并通过电动机驱动的汽车。
它与传统的内燃机汽车相比，具有零排放、高能量效率和低噪音等优势。
以下是燃料电池电动汽车的主要结构组成：1、燃料电池系统：燃料电池系统是燃料电池电动汽车的核心部分，包括燃料电池堆、氢气储存装置、氧气供应装置和相关控制系统。
燃料电池堆将氢气和氧气反应产生电能，通过控制系统进行管理和调节。
2、电动驱动系统：电动驱动系统由电动机、变速器和电池组成。
电动机接收燃料电池系统输出的直流电能，并将其转化为机械能，驱动汽车运动。
电池则用于储存和提供额外的电能，以满足加速、爬坡等需要。
3、控制系统：燃料电池电动汽车的控制系统包括电池管理系统、燃料电池管理系统和整车控制系统。
这些系统负责管理和监控燃料电池、电池和电动驱动系统的工作状态，确保其安全、高效运行。
4、氢气储存和供应系统：燃料电池电动汽车使用氢气作为燃料，因此需要具备储存和供应氢气的系统。
这些系统包括氢气储罐或储存材料、氢气供应装置、压力传感器等。
5、辅助设备：燃料电池电动汽车还包括一系列辅助设备，如冷却系统、空调系统、制动系统、悬挂系统、车内娱乐系统等，以提供舒适和安全的驾驶体验。
需要注意的是，燃料电池电动汽车的结构组成可能会因不同的制造商、车型和技术路线而有所差异。
以上列举的是一般情况下的常见组成部分。
在实际应用中，还会根据需求和技术发展加入其他的创新设计和功能。
新能源汽车高压系统的组成
新能源汽车高压系统的组成随着环保意识的增强和对传统燃油汽车的限制，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而作为新能源汽车的重要组成部分，高压系统在提供能源和实现能量转换方面起着至关重要的作用。
本文将从多个方面介绍新能源汽车高压系统的组成。
新能源汽车高压系统的核心组件是电池组。
电池组通常由多个电池单元串联而成，能够存储和释放电能。
目前市场上主流的电池技术包括锂离子电池、固态电池等。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命和较低自放电率等优点，因此被广泛应用于新能源汽车中。
高压系统还包括电动机。
电动机是新能源汽车的动力源，通过将电能转化为机械能驱动车辆运行。
电动机通常采用交流电机或直流电机，其中交流电机又分为异步电机和同步电机。
电动机的转子通过与电池组相连接的电控系统实现能量的传递和转换。
高压系统中还包括电控系统。
电控系统是整个高压系统的控制中心，负责控制电池组的充放电过程、电机的启动和停止以及能量的分配和管理。
电控系统通常由电池管理系统、电机控制器、能量管理系统等组成。
它们通过对电压、电流、温度等参数的监测和控制，确保高压系统的安全运行。
除了上述核心组件，新能源汽车高压系统还包括辅助设备。
辅助设备主要包括高压线束、高压继电器、高压保险丝等。
高压线束用于连接电池组、电动机和电控系统，传输高压电能。
高压继电器和高压保险丝则起到保护电池组和电动机的作用，在系统发生故障时切断电路，防止损坏。
为了提高能源利用效率和减少能量损失，高压系统还常常配备能量回收装置。
能量回收装置通常是通过制动能量回收系统实现的。
当车辆制动时，制动能量会被转化为电能存储到电池组中，以备后续使用。
这样不仅提高了能源的利用效率，还减少了对刹车片的磨损，延长了零部件的使用寿命。
新能源汽车高压系统的组成主要包括电池组、电动机、电控系统、辅助设备和能量回收装置。
这些组件协同工作，实现了能源的存储、转换和利用，为新能源汽车提供了动力和驱动力。
随着技术的不断进步和创新，高压系统的性能和效率将得到进一步提升，为新能源汽车的发展开辟更广阔的空间。
纯电动汽车_5_电池管理系统和能量管理系统
另外一种 穿梭充电 方法让相 邻两节电 池共享一 个快速电 容
能量转换
用能量转换进行单体均衡是采用电感线圈 或变压器来将能量从一节或一组电池转移 到另一节或一组电池。两种积极的能量转 换方法是开关变压器方法和共享变压器方 法。
开关变压器 开关变压器方法
共享一个与前面 快速电容器相同 的开关拓扑。整 个电池组的电流I 流入变压器T，变 压器的输出经过 二极管D校正后 流入单体Bn。这 由开关S的设置 来决定，此外还 需要一个电子控 制器件来选择目 标电池和设置开 关S。
5.安时法:这种方法基于的原理较为简单，它将电池视为一 个密闭的对象系统，并不去研究相对而言较为复杂的电化 学反应及电池内部各参数之间的关系，而是着眼于该系统 的外部特征，在电量监测中即着眼于进出电池这一密闭系 统的电量。 该方法采用积分实时测量充入电池和从电池放出的能量， 对电池的电量进行长时间的记录和监测，从而能够给出电 池任意时刻的剩余电量。该方法较前述的几种方法而言， 实现起来较简单，受电池本身情况的限制小，宜于发挥微 机监测的优点。 但是安时法没有从电池内部解决电量与电池状态的关系， 而只是从外部记录进出电池的能量，不可避免的使电量的 计量可能因为电池状态的变化而失去精确度，比如电池温 度老化因素的影响等。要提高安时法的精度，就必须对这 些因素有较好的处理方法，建立相应的电量补偿关系。
一个完整的蓄电池管理系统应该包括以下 这些方面: ①充放电管理 ②均衡充电 ③容量预测 ④电池状态检测
电池管理系统的基本结构
电池管理系统测量 单个或小组电池的 电压、 温度、 电流 和内阻等参数 ,一方 面用于防止电池过 充、 过放和过热 ,另 一方面用来估计或 修正 SOC值。系统 还需实现均衡控制 和其他辅助功能。
m1.2 纯电动汽车整体构造认知
车载电源模块
车载电源模块主要包括蓄电池电源、能量管理系统和充 电控制器等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源 使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。
辅助系统模块
辅助系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、驾驶室 显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力源外， 依据不同车型而不同。
纯电动汽车结构原理
纯电动汽车整体构造认知
学习目标
熟悉纯电动汽车的主要组成部件 了解典型纯电动汽车
纯电动汽车组成部件
① 电力驱动模块 ② 车载电源模块 ③ 辅助模块
图1 纯电动汽车解剖图
纯电动汽车组成部件
① 电力驱动模块
② 车载电源模块
③ 辅助模块
图2 某纯电动汽车图
电力驱动模块
电力驱动主模块主要包括中央控制单元、驱动控制器、 电机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池 中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动 时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。
档位杆 加速踏板 制动踏板
驾驶室显示操纵台
方向盘 电网 电源
动力转向单元 充电控制器
能源管理系统
辅助动力源
蓄电池 电源
辅助装置 （照明、空调等）
辅助模块
车载电源模块
车轮
中央控制单元 控制信号流向；
驱动控制器 电力驱动主模块
电机动力电源流向；机 Nhomakorabea方式连接
机械传动装置 车轮
图3 结构原理
典型纯电动汽车
图4 宝马i3
典型纯电动汽车
图5 特斯拉Model S
内容回顾
纯电动汽车三大组成模块 纯电动汽车结构原理
图6 特斯拉
新能源汽车高压电气系统的组成
新能源汽车高压电气系统的组成随着人们对环保和能源问题的日益关注，新能源汽车作为一种清洁能源车型，正逐渐受到用户的青睐。
在新能源汽车中，高压电气系统是其重要组成部分之一，起着至关重要的作用。
本文将从以下几个方面对新能源汽车高压电气系统的组成进行详细介绍。
一、动力电池组动力电池组是新能源汽车高压电气系统的核心部分，它提供了整车的动力来源。
动力电池组一般由若干个电池单体组成，这些电池单体经过合理的组合和连接，形成了一个能够提供电能的整体组件。
动力电池组的性能和稳定性直接影响着新能源汽车的续航里程和动力输出。
二、高压电池管理系统（BMS）高压电池管理系统是对动力电池组进行监控和管理的关键部件。
其主要功能包括对电池的充放电管理、温度控制、电池状态估计、安全保护等。
通过高压电池管理系统，可以对动力电池组的工作状态进行实时监测和调节，保证动力电池组的安全可靠运行。
三、高压直流-直流变换器（DC-DC）高压直流-直流变换器用于将动力电池组输出的高压直流电转换为低压直流电，以供给车载12V电网和低压电子设备使用。
在新能源汽车中，12V电网主要用于驱动车辆的辅助系统，如灯光、空调等，高压直流-直流变换器的性能直接影响着这些设备的正常工作。
四、电动汽车控制器（EVCU）电动汽车控制器是新能源汽车中用于控制电动驱动系统的关键部件。
它可以根据驾驶员的操作和车辆状态实时调节电动机的输出功率和扭矩，从而实现车辆的动力控制和能量回收。
电动汽车控制器在保证车辆动力性能的也需要对高压电气系统进行监控和保护。
五、高压关断器和保险在新能源汽车高压电气系统中，为了保证车辆的安全可靠运行，通常会设置高压关断器和保险装置。
高压关断器可以在车辆发生故障或事故时切断动力电池组与电动机之间的连接，起到保护车辆和乘客的作用。
而保险装置则可以在高压电气系统发生短路或过载时，及时切断电路，防止事故的发生。
六、高压电气系统的散热和隔离由于新能源汽车高压电气系统在运行过程中会产生较多的热量，并且有着较高的安全风险，因此在系统设计中需设计有效的散热系统和隔离措施。
新能源车辆热管理系统介绍
新能源车辆热管理系统介绍新能源汽车包括混合动力汽车（48V这类车型主要是日系车），插电式混合动力PHEV，电动车EV。
今天小编就谈谈这三种新能源车型的热管理开发设计。
车辆热管理组成48V：热管理系统组成：冷却系统：发动机散热器、风扇、中冷器PHEV：热管理系统组成：冷却系统：发动机散热器、风扇、中冷器、强电散热器、水泵空调系统：电动压缩机、PTC加热、电动W/PEV：热管理系统组成：空调系统：电动压缩机、PTC加热、电动W/P车辆热源分布混合动力车辆（48V）：发动机则负责为电池充电，或者在需要大量推力(例如上斜坡或加速时)直接提供动力。
一般车辆在各种行驶状况需要的能量差异很大，发动机很少在最高效率状态运转。
混合动力车的发动机在运转时可以更常维持在高效率状态:若有多余能量可以用来充电、能量不足时可以以电机补齐、有时可以关闭发动机更省能源;它的动力总成由发动机、驱动电机（起辅助作用）、电池构成。
这里发动机是主要的热源，需要采用传统散热器进行换热。
驱动电机等强电零件热源较小，可以采用低温散热器进行散热。
电池一般采用成本较低的风冷散热，因此需要额外增加空调系统的制冷性能，满足电池冷却。
插电式混合动力汽车：区别与混合动力车（48V）使用汽油发电，电辅助汽油的混合动力汽车，插电式混合动力汽车有一块大电池，可以通过电源为其充电，日常使用可以完全使用电力驱动。
增程模块可以在电量快用完时带动发电机发电，再以发出的电驱动主电动机。
这里发动机和电池同样重要都是主要的热源，需要采用传统散热器进行换热以及同空调系统制冷冷却动力电池。
同样驱动电机等强电零件热源较小，可以采用低温散热器进行散热。
电动汽车EV：其工作原理是通过蓄电池--电流--电力调节器--电动机--动力传动系统--驱动汽车行驶。
纯电动车辆没有发动机，因此驱动电池成为全车主要的动力源以及热源。
车辆在高温运行时需要空调系统为其降温，保证电池处于最佳的工作温度及最佳的SOC状态；车辆在北方寒冷冬季，还需要给电池制热保护电池。
增程式电动汽车能量管理策略研究
增程式电动汽车能量管理策略研究一、概要随着环境保护和能源危机的日益严重，交通工具的节能与环保已成为世界范围内的关注焦点。
尤其是在交通运输领域，传统燃油汽车已经不能满足现代城市的出行需求，因此新能源汽车的研究与发展成为了势在必行的趋势。
而增程式电动汽车作为新能源汽车的一种重要形式，其能量管理策略的研究具有重要的实际意义。
本文首先介绍了增程式电动汽车的动力系统结构和工作原理，然后重点分析了其能源管理策略的优缺点及影响因素。
在此基础上，提出了基于一种改进的遗传算法的能量管理策略，并通过仿真验证了该策略的有效性。
本研究不仅有助于提高增程式电动汽车的整体性能，还对类似电动汽车的设计与优化具有较高的参考价值。
随着环境污染和石油资源的日益紧张，节能与环保已经成为全球各国政府和汽车企业共同关注的重点问题。
在交通运输领域，传统的化石燃料汽车已经不能满足人们的出行需求，因此推动新能源汽车的发展成为了全球共识。
增程式电动汽车作为一种新能源汽车，以其零排放、低噪音等优点受到了广泛关注。
能量管理策略是影响增程式电动汽车续航里程、能效比等重要指标的关键因素。
如何设计一种有效的能量管理策略，成为提升增程式电动汽车性能的关键。
传统的能量管理策略往往只考虑电量管理或是单一工况下的能源分配，难以适应复杂的行驶环境和驾驶习惯。
本文提出了一种改进的遗传算法能量管理策略，以更好地应对各种行驶条件，实现能量的高效利用。
增程式电动汽车的动力系统主要由电池组、电机、控制器、传动系统等组成。
电池组作为能量存储装置，提供动力输出；电机将电池组的电能转化为机械能，驱动车辆行驶；控制器根据驾驶者的驾驶意图和车辆状态，控制电机的工作状态；传动系统将电机产生的动力传递到车轮，实现车辆的行驶。
增程式电动汽车的工作原理相对简单。
当驾驶员踩下加速踏板时，控制器会控制电机启动，并将电池组中的电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
在行驶过程中，控制器会根据车辆的状态和驾驶者的需求，实时调整电机的工作参数，以实现最佳的能量利用效果。
新能源汽车--纯电动汽车
这是我们国家2016年新国标的充电头，也就是现如今通用的标准交流充电头。
（2）直流充电站
1）充电站配电系统
配电系统为充电站的运行提供电源，它不仅提供充电所需电能，而
且还要满足照明、控制设备的需要，包括变配电所有设备、配电监
控系统等。
2）充电站充电系统
充电系统是整个充电站的核心部分，根据电能补给方式的不同，氛
的这种需要一假设原动机在不同转速时的功率保持不变。
=
9549
式中
n—原动机转速（r/min）
M—原动机转矩（Nm）
PM—原动机的输出功率（kW）
四、纯电动汽车的几个重要指标
1.比功率
比功率（Kw/Kg）是衡量汽车动力性能的一个综合指标，具体是指汽车发
动机最大功率与汽车总质量之比。一般来讲，对同类型汽车而言，比功率
共同工作。对于电动车而言，要达到更高的制动效果则需要耗费
更高的能量，在一定程度上影响了续航里程。
三、纯电动汽车的动力性能
1）纯电动汽车的驱动力
电动汽车的电动机输出转矩M，使驱动轮与地面间产生相互作用，从而
地面给车轮产生一个反向的作用力Ft，Ft汽车前进方向一致，因而Ft即为
驱动力。所以有
式中Ft—驱动力（N）；
纯电动汽车
• 第一节纯电动汽车的结构及其行驶性能
• 一、纯电动汽车的基本结构
• 纯电动汽车的定义：纯电动汽车（Blade Electric Vehicles，简称BEV）
是指以车载电源（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电
池）为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各
项要求的车辆。
• 纯电动汽车结构可分为三个子系统
新能源汽车电气系统的基本组成
新能源汽车电气系统的基本组成新能源汽车电气系统的基本组成引言：随着全球对环境保护和可持续发展的关注增加，新能源汽车作为传统燃油车的替代品正逐渐受到人们的青睐。
而新能源汽车的核心是电动机，而电动机则依赖于电气系统的支持才能正常运行。
本文将深入探讨新能源汽车电气系统的基本组成，帮助读者更好地理解这一关键部分所承担的功能和作用。
第一部分：电池组概述：电池组是新能源汽车电气系统中最重要的组成部分，其功能是提供电能储存和释放。
新能源汽车通常采用锂离子电池作为动力电源，其具有高能量密度、长寿命和良好的充放电性能等优点。
1.1 组成：电池组由数十甚至上百个电池单体组成，这些电池单体以串联或并联的方式排列在一起。
电池组还包括了电池管理系统（BMS）和热管理系统。
1.2 功能：电池组的一个主要功能是存储能量。
当车辆行驶时，电池组会向电动机提供所需的能量。
当车辆减速或刹车时，电池组会将能量回收储存，以提高能源利用率。
第二部分：电动机控制器概述：电动机控制器是新能源汽车电气系统的另一个关键组成部分，其功能是控制电动机的转速和扭矩，确保车辆的正常行驶和动力输出。
2.1 组成：电动机控制器由电子控制单元（ECU）、功率电子器件、传感器和执行器等组成。
其中，电子控制单元是整个控制系统的核心，通过对传感器信号的采集和处理，实现对电动机的精确控制。
2.2 功能：电动机控制器的主要功能是将电池组提供的直流电转换为电动机所需的交流电，并控制电动机的转速和扭矩。
通过对电压、电流和相位的控制，电动机控制器能够实现电动机的启动、加速和制动等操作。
第三部分：辅助电器系统概述：辅助电器系统包括各种电子设备和传感器，用于提供车辆各部分的电力供应和监测功能。
3.1 组成：辅助电器系统由电源管理模块、照明系统、空调系统、车载娱乐和导航系统等组成。
这些设备通过车载电瓶或者直接与电池组连接来获取所需的电能。
3.2 功能：辅助电器系统的主要功能是提供车辆的照明、通风、空调以及娱乐等功能。
电动汽车电池能量管理系统的功能详解
（3）电池箱应做到内部与电池的绝缘，外部与车身的绝缘，防止电池与车身绝缘电阻低下 而影响系统工作，发生不安全事故。
电池能量管理的控制参数是由电池箱参与工作的电池模块采样的，而控制参数并非 每个电池都要采样，否则参数量很大，不便管理，难于安装。一般都在电池箱内不同区 域里采取最有代表性的电池模块，某些性能参数（比如温度）作为控制参数，在经过计 算对比后发布控制执行指令，执行各种控制功能，所以说被选择采样电池模块的性能参 数量值上应能代表其他没被采样电池模块的性能，否则的话，它就失去代表的意义。这 时发出的指令不具备合理性，达不到对电池箱内电池模块的能量管理的目的。比如电池 箱中电池模块间的性能差异较大，每个电池模块都不具备代表整箱电池模块性能就难以 取得可信的控制参数。所以说，用于电池能量管理的电池模块其性能间的差异，即电池 模块的间性能一致性差异必须在一定的范围之内，这样用哪一个电池模块作为采样电池 都具备条件，都具有代表性。
电动汽车电池能量管理系统的功能
➢1.1 对能量的检测功能
电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池 箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知 道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能 的地方，补充电量防止半路抛锚。
模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机
停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。
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• 第一节 电动汽车的能源管理系统
•
第二节 充电器
•
第三节 电源变换装置
•
第四节 电动汽车制动能量回收系统
• 第五节 燃料电池汽车氢安全系统
• 第六节 电动汽车的基础设施
• 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
图8-6 长安混合动力汽车的系统结构
• （2）开关型控制 策略由系统初始化 模块、数据采集模 块、数据处理模块 和数据显示模块组 成主要的系统软件。
图8-7 开关型控制策略系统控制流程图
• 蓄电池的充电状态的最小值和最大值分别设定 为60％和80％。系统主要功能包括控制发电机控 制器，监控和管理电动机控制器；监控电池组工 作状况；根据电池组电量自动启动或关闭发电机 组，对电池组进行充电或停止充电。
• 纯电动汽车，能源转换装置组成:
• 由蓄电池、电动机/发电机、功率变换器及动力
传递装置等。
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。
• 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。
（2）功能
• 1）动力电池组管理 监控动力电池组充电和放电 时的电压和电流、动力电池组的温度变化等。通 过显示装置来动态显示蓄电池在充电和放电工作 过程中的SOC的变化，避免动力电池组过充或过 放，保护蓄电池不受损害，保持电池组的最佳工 作状态。
• 2）单节电池管理 对单节电池动态电压和温升的 变化进行实时测量，对电池组中各个电池的不一 致性进行监控和管理，能够及时地发现和剔除有 性能缺陷的单体蓄电池。
• 开关型控制策略的优点:
• 是保证发动机工作于效率最高点，所以其热效 率高，有害排放少。缺点主要是蓄电池充放电频 繁，加上发动机启动、停止时的动态损耗，系统 总的损失功率增大。
• （3）“功率跟踪型”控制策略
• “功率跟踪型”控制策略是由发动机全程跟踪 汽车功率需求，只有在蓄电池的充电状态为最大 值、并且蓄电池提供的功率能满足汽车需求时， 发动机才停机或怠速运行。此策略的优点是蓄电 池充放电次数减少，因而系统内部损失减少；另 外可以采用小容量的蓄电池，从而减轻汽车质量， 减小行驶阻力。其主要不足是发动机必须在较大 的工况范围运行，平均热效率较低，有害排放较 多。
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：
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
装置的工作能量进行协调、分配和控制的软、硬 件系统。
一、概述
• 组成： • 硬件：传感器、ECU控制单元和执行元件。
• 软件系统主要是对传感器输送来的信号进行计算 处理，对能源转换装置的工作能量进行优化分析， 并向执行元件发出指令，控制其动作。
• （1）美国通用汽车公司EV1电动汽车的电池管理 系统
• 电动汽车由27个铅酸电池供电，电池寿命为
450个深放电周期，可放电深度80％，一次充电 市内行驶里程113km，高速公路行驶里程145km。
• （2）德国柏林大学研制的 电池管理系统
• 主要功能包括： • 防止电池过充过放、电池
模块加平衡器实现均衡充电、 基于模糊专家系统的剩余电 量估计、电池组热管理、用 神经元网络辨识电池老化信 息、电池故障诊断，并且能 及时调整模糊专家系统的参 数、数据记录和存储，存储 是为了电池诊断和维护工作 保存历史数据。该电池管理 系统是目前国际上功能比较 齐全、技术含量比较高的先 进的电动汽车用电池管理系 图8-3柏林大学设计的电池管理系统总体结构 统。
• 电动汽车能源管理系统的功用： • 是在满足汽车基本技术性能和成本等要求的前
提下，根据各部件的特性及汽车的运行工况，使 能量在各个能源转换装置之间按最佳路线流动， 从而达到最高的整车能源利用效率。
• • 各能源转换装置为: • 发动机、储能装置、电动机动力传递装置、功
率变换模块、发电机和燃料电池等。
动工况时，由发电机/电动机ISG将汽车的再生或 制动的能量存储到动力电池。
• 电控单元ECU和电 子油门对发动机进 行控制。ISG通过 ISG控制器和驱动 器进行控制，电池 能量管理系统对电 池组的荷电状态进 行控制。通过 CAN（Controller Area Network） 总线，混合动力系 统中所有控制子系 统向多能源动力总 成管理系统发送子 系统运行信息，并 且接受多能源总成 管理系统的控制命 令，通过多能源动 力总成管理系统来 实现混合动力系统 的控制协调。
• 功能：
• 能量管理系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。
是非常重要的。
三、燃料电池汽车和混合动力汽车的 能源管理系统
• 1．燃料电池汽车的能源管理系统
• 能源一般有三个：燃料的化学能、储能装置储
存的能量和回收的汽车动能。用燃料电池替代了 内燃机。
• 能源管理策略的任务就是控制汽车动力系统的 能量传输和转换过程，从而达到期望的系统响应。 具体地说，就是在不影响汽车性能和部件寿命的 前提下，均衡各部件的工作负荷，从而降低能量 损失，提高燃料经济性。
• 优点：
• 充电速度较快，且随着充电的进行，充电电流 会逐渐减小，电压设定适当时，充足电时会自动 停充。
• 缺点：
• 不能保证蓄电池彻底充足电，如果蓄电池放电 深度过深，充电的电流会很大，不仅会危及充电 器的安全，而且可能对蓄电池造成损害。若充电 电压选择过低，后期充电电流过小，又会导致充 电时间延长。
• 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。
• 4、电池的热管理系统
• 功能：
• 电池组温度过高时有效散热、低温条件下快速 加热、保证所有电池单体较好的温度一致性以及 有害气体产生时的有效通风。
第二节 充电器
• 目前的电动汽车蓄电池仍以铅酸蓄电池为主， 正确使用蓄电池，及时进行充电可有效降低汽车 的使用成本。
一、蓄电池的充电方法
• 1．恒压充电 • 2．恒流充电 • 3．快速充电 • 4．智能充电 • 5．均衡充电
• 1．恒压充电
• 恒压充电是是保持蓄电池充电压一定的充电方
法，对每个单体蓄电池均以某一恒定电压进行充 电。
• （3）能量管理 在能量管理中，SOC、SOH、 电流、电压、温度等参数作为输入用来完成下列 功能：①用SOC，SOH和温度限制电池放电电流； ②控制充电过程，包括均衡充电。充放电过程的 监控和限制与电池种类、电池工艺关系很大。
• （4）热管理 热管理的功能是使电池单体温度 保持在合理的范围内并且要求均衡，对高温电池 实施冷却，在低温条件下对电池进行加热等。对 于大功率放电和高温条件下使用的电池，电池的 热管理功能更为重要。
• 5、安全防护
• 动力电池组的总电压可以达到200ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ400V，高电
压应采取有效的隔离措施。一般要求将动力电池 组与乘坐区分离。汽车停止使用时，自动切断电 源，电动汽车发生碰撞或倾覆时，电池管理系统 应能立即切断电源并报警，不会发生电解液对人 体的伤害或引起火灾。
• 6、典型的电动汽车电池管理系统
• ① 蓄电池效率是SOC的函数，并与内阻密切相关。 必须选择一个蓄电池的最佳工作区域，降低充放 电损失，同时保留额外的吸收峰值功率的空间。
• ② 控制蓄电池的充放电深度，放电深度和频率会 影响到电池的循环寿命。
• ③ 电池所存储的能量在整个循环工况下要达到平 衡。
能源管理系统的结构
• 根据当前车速、电池 SOC等，以及驾驶员 的转矩需求信号，决 定当前汽车的最佳档 位。如果转矩需求为 负值，即为制动状态， 就需要根据预先设定 的制动能量回馈策略 来确定电机的回馈转 矩。在确定了所有负 载的功率需求后，可 以根据功率分配策略 计算出对燃料电池系 统的需求功率，来保 证在满足当前动力需 求的前提下获得较好 的整车能量效率。
• （5）通信功能 电池管理系统与车载设备或非 车载设备的通信也是重要功能之一。根据应用需 要，数据交换可采用不同的通信接口，如：模拟 信号、PWM信号、CAN总线或I2C串行接口。
• （6）安全管理 具体功能为：防止电池过热而 发生热失控；监测电池的电压、电流是否超过限 制；防止电池过度放电，尤其是防止个别电池单 体过度放电。
• 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）。
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
• 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：