3.电动汽车动力电池系统课件
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纯电动车动力系统课件
加速和减速等功能。
控制器通过采集车辆和驾驶员的信号， 计算出电机的目标转矩和转速，然后输 出相应的控制信号给电机驱动器，驱动
器再控制电机按照目标值进行工作。
控制器的性能直接影响纯电动车的动力 性能、经济性能和安全性能。
充电设备工作原理
充电设备是纯电动车的重 要辅助设备之一，主要负 责为电池充电。
充电设备主要由充电枪、 充电座、充电控制单元和 电源等组成。
电池工作原理
铅酸电池工作原理
铅酸电池利用化学反应产生电能。正负极之间填充有硫酸铅和电解液，当电池充电 时，正极上的硫酸铅转化为二氧化铅，负极上的硫酸铅转化为海绵状铅。
当电池放电时，正负极上的物质重新转化为硫酸铅，同时释放出电能。
控制器工作原理
控制器是纯电动车动力系统的核心部件 之一，主要负责控制电机的启动、停止、
市场份额逐年增加。
纯电动车的优缺点
优点
零排放、低噪音、低维护成本、高效率、可再生能源利用等。
缺点
续航里程相对较短、充电时间长、电池寿命和成本问题等。
02
纯电动车动力系统组成
电动 机
电动机类型
直流电动机、交流感应电动机、永磁 同步电动机等。
电动机性能
功率、扭矩、转速等参数对车辆性能 的影响。
动力电池
介绍控制器在纯电动车动力系统中的主要 功能，如调速、能量管理、故障诊断等。
控制策略
分析不同控制策略的特点和适用场景，如 PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
硬件与软件架构
介绍控制器的硬件和软件架构，以及它们 对控制器性能的影响。
可靠性与安全性
评估控制器的可靠性和安全性，以及在出 现故障时的应对措施和安全防护措施。
电池类型
控制器通过采集车辆和驾驶员的信号， 计算出电机的目标转矩和转速，然后输 出相应的控制信号给电机驱动器，驱动
器再控制电机按照目标值进行工作。
控制器的性能直接影响纯电动车的动力 性能、经济性能和安全性能。
充电设备工作原理
充电设备是纯电动车的重 要辅助设备之一，主要负 责为电池充电。
充电设备主要由充电枪、 充电座、充电控制单元和 电源等组成。
电池工作原理
铅酸电池工作原理
铅酸电池利用化学反应产生电能。正负极之间填充有硫酸铅和电解液，当电池充电 时，正极上的硫酸铅转化为二氧化铅，负极上的硫酸铅转化为海绵状铅。
当电池放电时，正负极上的物质重新转化为硫酸铅，同时释放出电能。
控制器工作原理
控制器是纯电动车动力系统的核心部件 之一，主要负责控制电机的启动、停止、
市场份额逐年增加。
纯电动车的优缺点
优点
零排放、低噪音、低维护成本、高效率、可再生能源利用等。
缺点
续航里程相对较短、充电时间长、电池寿命和成本问题等。
02
纯电动车动力系统组成
电动 机
电动机类型
直流电动机、交流感应电动机、永磁 同步电动机等。
电动机性能
功率、扭矩、转速等参数对车辆性能 的影响。
动力电池
介绍控制器在纯电动车动力系统中的主要 功能，如调速、能量管理、故障诊断等。
控制策略
分析不同控制策略的特点和适用场景，如 PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
硬件与软件架构
介绍控制器的硬件和软件架构，以及它们 对控制器性能的影响。
可靠性与安全性
评估控制器的可靠性和安全性，以及在出 现故障时的应对措施和安全防护措施。
电池类型
新能源汽车电池热管理系统PPT课件
衡量热管理系统在运行过程中的 能量消耗，通过功率计等设备测 量。
实验设计与实施
实验对象
选择具有代表性的新能源汽车电池组进行实验。
实验条件
设定不同的环境温度、充放电倍率等实验条件。
数据采集
使用温度传感器、功率计等设备实时采集实验数 据。
结果分析与讨论
对比实验和模拟分析结果，评价 热管理系统的散热效率。
电池热管理系统重要性
电池性能与热环境关系 热管理系统对电池寿命和安全性的影响 提高新能源汽车整体性能的意义
课件目的与结构
课件目的
介绍新能源汽车电池热管理系统的 原理、设计及应用
课件结构
概述、热管理系统原理、设计方法 与实例、应用与展望
02
电池热管理系统基本原理
Chapter
电池工作原理及热特性
电池组温度控制
01
通过先进的热管理系统，确保电池组在适宜的温度范围内工作，
提高电池效率和寿命。
热失控防护
02
采用热失控防护技术，避免电池过热引发安全问题。
能量回收
03
在制动或滑行过程中，通过能量回收系统将部分能量转化为热
能，为电池组提供辅助加热。
混合动力汽车电池热管理系统应用
发动机余热利用
利用发动机的余热为电池组提供辅助加热，减少能耗。
多热源管理
对发动机、电机和电池等多个热源进行有效管理，确 保系统高效运行。
冷却系统优化
针对混合动力汽车的特点，优化冷却系统设计，提高 散热效率。
其他类型新能源汽车电池热管理系统应用
燃料电池汽车
增程式电动汽车
针对增程器的特点，设计高效的热管理系统，确保电 池组和增程器在最佳温度下运行。
精选电动汽车动力电池培训课件
❖1911年，查尔斯·科特林(Charles Kettering)发明了 内燃机自动启动技术；1908年，福特汽车公司推 出了T型车，并开始大批量生产，内燃机汽车的成 本大幅度下降，1912年电动车售价1750美元，而 汽油车只要650美元。
❖ 1913年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流水线 ，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工作日每 隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线。内燃机汽车 进入了标准化、大批量生产阶段。亨利-福特以大
图片小贴士
❖ 1969年宝马生产的电动汽车
❖ 意大利为了降低空气污染，20世纪80年代末建立 了电动汽车车队，共投入52辆电动汽车试验，所 有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司生产 “熊猫一览 lef/ra”，载重量为1330kg，车速为 70km/h，续驶里程为100km，采用铅酸电池，或 改用镍镉电池车速可达100km/h ，续驶里程达 180km。
力的后轮驱动的子弹头型电动汽车，创造了时速 68mile (110km)的记录，并且续驶里程达到了约 290km。这也是世界上第一辆时速超过100公里的 汽车。
图片小贴士
❖ 卡米勒·杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车
图片小贴士
❖ 1900年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次充 电行驶180mile的最长里程纪录。
❖ 1901年爱迪生发明了Fe-Ni电池；
❖ 1984年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研制出 LaNi5储氢合金，并制备出MH-Ni电池。
图片小贴士
❖ 发明大王爱迪生和他的铁 镍电池
❖ 1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制 成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h ；
装了两台驱动电机 ，能以20mile/h的 速度行驶 25mile 。
❖ 1913年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流水线 ，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工作日每 隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线。内燃机汽车 进入了标准化、大批量生产阶段。亨利-福特以大
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❖ 1969年宝马生产的电动汽车
❖ 意大利为了降低空气污染，20世纪80年代末建立 了电动汽车车队，共投入52辆电动汽车试验，所 有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司生产 “熊猫一览 lef/ra”，载重量为1330kg，车速为 70km/h，续驶里程为100km，采用铅酸电池，或 改用镍镉电池车速可达100km/h ，续驶里程达 180km。
力的后轮驱动的子弹头型电动汽车，创造了时速 68mile (110km)的记录，并且续驶里程达到了约 290km。这也是世界上第一辆时速超过100公里的 汽车。
图片小贴士
❖ 卡米勒·杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车
图片小贴士
❖ 1900年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次充 电行驶180mile的最长里程纪录。
❖ 1901年爱迪生发明了Fe-Ni电池；
❖ 1984年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研制出 LaNi5储氢合金，并制备出MH-Ni电池。
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❖ 发明大王爱迪生和他的铁 镍电池
❖ 1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制 成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h ；
装了两台驱动电机 ，能以20mile/h的 速度行驶 25mile 。
电池管理系统BMS ppt课件
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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
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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。
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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；
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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。
项目三 电动汽车的动力电池及其电池管理系统
（五）燃料电池
氢燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产 生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢燃料电池汽 车是真正意义上的零排放、零污染的汽车，是解决当今交通能源和环 境问题的最佳方案之一，代表着汽车未来的发展方向。 燃料电池也不需要像其他电池那样进行长时间的充电，它只需要像 给汽车加油一样补充燃料即可达到与燃油车一样的行驶里程。燃料电 池电动汽车的行驶里程仅与燃料箱中的燃料有关，而与燃料电池的尺 寸无关。
6）超级电容
超级电容是为了满足混合电动汽车能量和功率实时变化要求而提出 的一种能量存储装置。它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电 容的优点。超级电容往往和其他蓄电池联合应用作为电动汽车的动力 电源，可以满足电动汽车对功率的要求而不降低蓄电池的性能。
7）飞轮电池
飞轮电池是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池 的局限，用物理方法实现储能。飞轮电池是一种以动能方式存储能量 的机械电池，它由电动／发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮 轴承和真空壳体等部分组成，具有高功率比、高能量比、高效率、长 寿命和环境适应性好等优点。
4）高温钠电池
高温钠电池主要包括钠氯化镍电池和钠硫蓄电池两种。钠氯化镍电 池是1978年发明的，其正极是固态NiCl2，负极为液态Na，电解质为 固态 β-Al2O2陶瓷，充放电时钠离子通过陶瓷电解质在正负电极之间 漂移。
5）锌空气电池
锌空气电池是一种机械更换，采用离车充电方式的高能电池，正极 为锌，负极为碳（吸收空气中的氧气用），电解液为KOH。
（二）电动汽车动力电池的应用现状
1．铅酸电池 由于铅酸电池的供电成本大体和柴油机供电相等，同时应用历史最 长、技术最成熟、安全性最好、成本最低、市场化程度高，因此铅酸 电池仍然是低端电动汽车市场的主要动力电池。
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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
11
辅助元器件 主要包括动力电池系 统内部的电子电器元 件，如熔断器，继电 器，分流器，接插件， 紧急开关，烟雾传感 器等，维修开关以及 电子电器元件以外的 辅助元器件，如密封 条，绝缘材料等。
第一章
锂离子电池基本知识
12
技术参数
以C33DB-SK动力电池为例说明：
第一章
锂离子电池基本知识
5
锂离子电池不能过充过放的原因
放电时锂离子不能完全移向正极，必须保留一部分锂离子在负极， 以保证下次充电时的锂离子畅通嵌入通道，否则，电池寿命就相当 短。 为了保证碳层中放电后留有部分锂离子，也就是锂离子电池不能过 放电，这就要严格限制放电终止最低电压；同时，根据锂离子工作 原理最高充电终止应为4.2V，不能过充，否则会因正极L材料中的Li 离子拿走太多时，造成晶型瘫塌，而使电池表现出寿命终结状态。 由此可见，锂离子充/放电控制精度要求相当高，既不能过充，也不 能过放，否则都将影响电池寿命，这是由锂离子电池工作机理所决 定的。
第一章
锂离子电池基本知识
10
BMS的组成 按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和控制单元。
BMS的硬件： 主板、从板及高压盒，还包括采集 电压线、电流、温度等数据的电子 器件
BMS的软件： 监测电池的电压、电流、SOC 值、绝缘电阻值、温度值，通 过与VCU、充电机的通讯，来 控制动力电池系统的充放电。
第一章
锂离子电池基本知识
6
锂离子电池的组成
动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统、动力电池箱及 辅助元器件等四部分组成。
动力电池系统
B M S 铸 铝 + 玻 璃 钢
箱 体 钢 板 + 玻 璃 钢
模 组
其 它
神 经 中 枢
磷 酸 铁 锂
三
元
连 接 线 束
高 压 器 件
M S D
第一章
锂离子电池基本知识
7
锂离子电池的组成
第一章
锂离子电池基本知识
8
电池单体 构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外 壳等构成。可实现电能与化学能之间的直接转换。 电池模块 一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定 电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组， 可作为一个单元替换。 模组 由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。
第一章
锂离子电池基本知识
9
BMS的作用 电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中，它的作用就相 当于人的大脑。它不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分 发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和整车控制器以及驾 驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并 向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。 BMS具备的功能 通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压、 欠压、过流、过高温和过低温保护，继电器控制、SOC估算、充 放电管理、均衡控制、故障报警及处理、与其他控制器通信功能 等功能；此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及 为动力电池系统加热功能。
SK-30.4kWh
E00008302 320V 80Ah
PPST-25.6kWh
E00008417
25.6kWh 1P100S PPST ATL E-power 295 240L 250～365V
能量密度
体积比能量
104Wh/kg
127Wh/L
86Wh/kg
107Wh/L
第一章
锂离子电池基本知识
动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联数；
动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数量；
动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力电池系统的容量；
动力电池系统重量比能量=动力电池系统总能量÷动力电池系统重量；
第一章
锂离子电池基本知识
13
技术参数
项目
零部件号 额定电压 电芯容量 额定能量 连接方式 电池系统供应商 电芯供应商 BMS 供应商 总质量 总体积 工作电压范围 332V 91.5Ah 30.4kWh 3P91S BESK SKI SK innovation 291kg 240L 250～382V
14
工作原理 动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力 电池系统使用可靠的高压接插件与高压控制盒相连，然后输出的 直流电由电机控制器转变为三相交流高压电，驱动电机工作；系 统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电 池系统的总电压值和总 电流值等数据，时时监 控动力电池的工作状态， 并通过CAN线与VCU或充 电机之间进行通讯，对 动力电池系统进行充放 电等进行综合管理。