纯电动汽车电池管理系统和能量管理系统
纯电动汽车能量管理方案
纯电动汽车能量管理方案一、引言随着全球能源危机和环境问题日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效、可持续的交通工具，受到了广泛关注。
电动汽车的发展离不开能量管理系统的支持。
能量管理系统是电动汽车的核心组成部分，主要负责电池的充放电管理、能量分配、动力系统控制等功能。
本文将针对纯电动汽车能量管理方案进行探讨，以提高电动汽车的能量利用效率和经济性。
二、电动汽车能量管理系统的组成与功能电动汽车能量管理系统主要由电池管理系统（BMS）、电机控制系统（MCU）、能量分配单元（EAU）等组成。
各部分功能如下：1. 电池管理系统（BMS）：负责电池的充放电管理、状态估计、故障诊断等功能。
通过对电池的电压、电流、温度等参数的实时监测，确保电池在安全、稳定、高效的运行条件下工作。
2. 电机控制系统（MCU）：负责电机的转速、扭矩、转向等控制。
根据驾驶员的意图和车辆行驶状态，调节电机输出，实现动力系统的最优匹配。
3. 能量分配单元（EAU）：负责整车的能量分配与优化。
根据电池状态、电机负载、行驶工况等因素，动态调整能量流动，实现能量的高效利用。
三、能量管理策略能量管理策略是电动汽车能量管理的核心，主要包括以下几个方面：1. 动力系统控制策略：根据驾驶员的意图和车辆行驶状态，动态调节电机输出，实现动力系统的最优匹配。
在保证动力性能的前提下，降低能耗。
2. 能量回收策略：在制动或减速过程中，通过电机反向发电，将一部分动能转化为电能，存储到电池中，实现能量的回收利用。
3. 电池充放电策略：根据电池的实时状态，合理控制充放电电流和电压，延长电池寿命，提高能量利用率。
4. 预测性能量管理策略：通过车载传感器和通信系统，获取实时路况、交通信号等信息，预测车辆未来行驶工况，提前调整能量分配策略，实现能量的优化利用。
四、能量管理方案实施与效果评估1. 硬件设备升级：为了实现先进的能量管理策略，需要对电动汽车的硬件设备进行升级。
包括高性能电池、电机、传感器等。
在新能源汽车中的能量管理系统设计
在新能源汽车中的能量管理系统设计随着全球环保意识的增强以及电子技术的快速发展，新能源汽车在未来的市场中已成为不可忽视的存在。
与传统汽车相比，新能源汽车具有更低的环境污染、更高的能源利用效率和更长的使用寿命等优点。
而在新能源汽车领域中，能量管理系统是其重要的组成部分之一，它决定着整车的性能、经济性和安全性。
因此，新能源汽车中的能量管理系统设计至关重要，本文将在此探讨。
一、新能源汽车的能量管理系统新能源汽车的能量管理系统主要由电池管理系统（BMS）和电机控制器（EMS）两部分构成，其中BMS负责电池的管理和控制，EMS则负责电机的控制。
BMS主要包括电池状态监测、电池模型估算、电池寿命预测、电池充电和放电控制等功能。
其中，电池状态监测是最为重要的一项功能，它能够实时监测电池组的电压、电流、温度等参数，以实现电池状态的精确估算和及时报警。
同时，电池寿命预测也是一项非常重要的功能，它可以通过记录电池的历史使用数据，预测电池组的寿命，并在必要时进行保养和更换。
EMS则是控制电机运转的主要组成部分，其功能主要包括电机变频控制、制动控制、电机调速等。
在新能源汽车的能量管理系统中，EMS的作用是控制电机功率，提高车辆的经济性和动力性。
二、新能源汽车的能源利用效率新能源汽车的能源利用效率是指其消耗的能源与实际行驶的里程之比。
在传统汽车中，能源损耗主要集中在发动机和变速器上，能源利用率很低。
而在新能源汽车中，因为电机与电池比较直接的关系，能源利用效率更高。
对于新能源汽车的能源利用效率，主要有两个指标，分别为能量利用系数和能量回收率。
能量利用系数指汽车的综合工作效率，包括了电机效率、电池效率、传动效率等因素，其定义为：能量利用系数 = 实际行驶里程 / 电池组总储能量能量回收率指汽车制动时回收的能量或者行驶过程中充电回收的能量与电池总储能的比值，即：能量回收率 = 回收能量 / 电池组总储能量在新能源汽车的设计中，对其能源利用效率的提升是非常重要的，也是能源管理系统需要考虑的重要因素之一。
新能源汽车的结构
新能源汽车的结构新能源汽车是指以新能源替换或辅助传统燃料的动力系统的汽车，它以电能为主要动力来源，具有减少排放、节能环保等优势。
在新能源汽车的结构中，包括以下几个主要部分。
一、动力系统部分新能源汽车的动力系统主要由电动机、电池组和电控系统组成。
电动机是新能源汽车的基本动力元件，它将电能转换为机械能驱动车辆行驶。
电池组则是提供电能的装置，它存储和释放能量，为电动机提供电力源。
电控系统是控制电动机和电池组工作的系统，它通过监测和控制电流、电压等参数来保证电动机和电池组的正常运行。
二、储能系统部分新能源汽车的储能系统主要用于存储电能，以满足车辆行驶的需要。
常见的储能系统包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池等。
锂离子电池是目前使用最广泛的储能系统，具有能量密度高、充放电效率高等优点，适用于纯电动汽车。
镍氢电池是一种相对成熟的储能系统，在混合动力汽车中得到了广泛应用。
燃料电池以氢气为燃料，通过与氧气反应产生电能，适用于燃料电池汽车。
三、能量控制部分新能源汽车的能量控制部分主要包括能量管理系统和充电系统。
能量管理系统是对新能源汽车能量流动进行管理和调度的系统，它通过控制电动机和电池组的工作状态来满足车辆行驶的需求，并实现能量的最优利用。
充电系统是新能源汽车接受外部电源充电的设备，它包括充电桩和充电接口等部分，可以通过连接外部电源将电能传输到电池组中。
四、控制系统部分新能源汽车的控制系统主要由车载电脑和相关传感器组成。
车载电脑是新能源汽车控制和管理的中枢，它通过采集和分析传感器所获取的数据来实现对车辆的控制和运行状态的监测。
传感器则是用于实时监测车辆各个部件工作状态和环境参数的装置，如温度传感器、压力传感器等。
五、车身结构部分新能源汽车的车身结构与传统汽车相似，包括车身框架、车身板材等部分。
新能源汽车在车身结构上通常采用轻量化设计，以提高能量利用率和车辆的续航能力。
同时，为了降低车辆的空气阻力，新能源汽车的车身形状通常采用流线型设计。
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。
动力电池及能量管理技术任务1 比亚迪E5动力电池及能量管理系统
技能训练
③ 对齐螺纹孔，用手拧入动力电池 托架固定螺栓，如图4-29所示。
④ 使用13mm套筒、接杆、棘轮扳 手组合工具拧紧动力电池托架固定螺栓。
⑤ 使用定扭扳手紧固动力电池托架 固定螺栓至135N·m。
技能训练
（2）安装动力电池相关连接件：
① 安装动力电池低压插接器，并锁止保险锁舌，如图4-30所示。 ② 安装动力电池高压电缆母线插接器，并锁止保险锁舌，如图4-31所示。
技能训练
Hale Waihona Puke 技能训练④ 拉起前机舱盖手柄，打开前机舱盖，安装车外防护三件套，如图4-14所示。
技能训练
2. 拆卸动力电池总成 （1）车辆高压断电：
① 打开低压蓄电池负极电缆保护盖，拆下负极电缆，使用绝缘胶带进行绝缘处 理，如图4-15所示。
② 进入车内，拆卸中控储物格固定螺栓，如图4-16所示。
技能训练
技能训练
技能训练
⑧ 安装动力电池负极电缆并紧固。 ⑨ 驱动车辆，等待动力电池冷却系统自动运行。
技能训练
4. 整理归位
（1） 取下车内三件套。 （2） 回收车外三件套。 （3） 关闭前机舱盖，起动车辆检查车辆情况，按照7S管理标准，整理工具和 清扫场地。
谢谢观 看
技能训练
比亚迪E5动力电池拆装 ◆实训准备
1. 安全操作规范
（1）拆装动力电池时需关闭点火开关，车辆处于非起动状态。 （2）车辆正在充电时不得拆装动力电池。 （3）拆装动力电池前需佩戴防护装备。 （4）拆装动力电池前需要断开高压维修开关。
技能训练
2. 实操工具准备 （1）设备准备： 2018款
比亚迪E5纯电动汽车、举升机、 承重为1000kg升降平台和冷却液 回收器，如图4-10所示。
简述纯电动汽车的结构组成及工作原理
纯电动汽车是一种以电动机为动力源的汽车，它不同于传统汽车所使用的内燃机。
其结构组成及工作原理是现代汽车科技领域一个备受瞩目的话题。
在本文中，我们将从深度和广度的角度全面评估纯电动汽车的结构组成及工作原理，以便读者能更加全面、深刻地了解这一主题。
一、电池系统1. 锂电池组成：锂电池是纯电动汽车的动力源，它由正极、负极、隔膜和电解液组成。
正极一般是由氧化物制成，负极是由石墨制成，隔膜是防止正负极直接接触的薄膜，电解液则是锂离子的传导介质。
2. 充放电原理：电池的充放电原理是纯电动汽车实现能量转换的基础。
在充电时，电池会吸收外部电能将电子转移到正极，使正极富集锂离子；在放电时，电池会释放储存的电能，电子从负极流向正极，使正极的锂离子逐渐流失。
二、电动机系统1. 电动机类型：纯电动汽车的电动机多采用交流异步电动机或永磁同步电动机，其中永磁同步电动机因其高效、可靠性强等特点而被广泛应用。
2. 工作原理：电动机通过电池提供的直流电能，将电能转化为机械能驱动汽车前进。
在工作时，电动机会根据车辆行驶需求，通过控制电流大小和方向来调节转矩和转速，从而实现汽车的加速、减速和行驶控制。
三、能量管理系统1. 控制单元：纯电动汽车的能量管理系统包含控制单元，它负责监控和控制电池、电动机和其它配套设备的工作状态，以保证整车的安全、高效运行。
2. 能量回收：在行驶中，纯电动汽车通过电动机的反向工作，将制动能量转化为电能储存在电池中，实现了能量的回收和再利用。
结语通过上述对纯电动汽车的结构组成及工作原理的全面评估，我们可以更加深入地了解纯电动汽车的核心技术和原理。
纯电动汽车以其环保、经济等优势逐渐成为汽车行业的发展趋势，而对其结构和工作原理的深入理解则对我们更好地把握汽车科技发展方向具有重要意义。
个人观点作为一名汽车科技爱好者，我深信纯电动汽车必将成为未来汽车发展的主流，而对其结构组成及工作原理的深入理解将帮助我们更好地应对环保和能源危机的挑战。
纯电动汽车工作原理
纯电动汽车工作原理
纯电动汽车工作原理主要涉及电池系统、电力控制系统和电动机系统。
首先是电池系统。
纯电动汽车搭载的是高能量密度的可充电电池，如锂离子电池。
电池通过直流充电系统从外部电源获取电能，将电能储存于电池中。
当车辆需要行驶时，电池会释放储存的电能供给电驱动系统运转。
其次是电力控制系统。
电力控制系统是纯电动汽车的核心，主要由电控单元和配套电路组成。
电池的电能经过电控单元处理，可以根据驾驶员的控制信号，控制电能的输出。
电力控制系统还包括能量管理系统，用于监控电池的工作状态，并对电能进行合理的调配，以提高整个车辆系统的效率。
最后是电动机系统。
电动机是将电能转换为机械能的核心部件。
纯电动汽车搭载的是交流电动机，通过电力控制系统控制电机的转速和转矩。
电动机将电能转化为旋转力矩，驱动车辆运行。
电动机的转速和转矩可以根据车速、加速度等要求智能调节，以满足驾驶需求。
纯电动汽车工作原理的基本流程是：电池储存电能→电能经过电力控制系统控制→电能转化为机械能由电动机驱动车辆运行。
该工作原理实现了无排放的行驶，不仅减少了对传统燃油的依赖，也降低了对环境的污染，并且在能量利用效率上相对较高。
电动汽车能量管理系统设计
电动汽车能量管理系统设计一、引言近年来，随着全球能源消耗增加和环境问题日益凸显，电动汽车作为一种清洁、节能的交通工具，备受瞩目。
电动汽车在行驶过程中需要对电池组进行能量管理，以提高运行效率和延长电池使用寿命。
本文通过对电动汽车能量管理系统的分析，探讨了系统设计的关键因素和实现方法，旨在提高电动汽车的运行效率和使用寿命。
二、电动汽车能量管理系统概述电动汽车能量管理系统是指对电池组的充电、放电、保护和控制等过程进行管理的系统。
其目的是最大限度地利用电池能量，延长电池使用寿命，保证电动汽车的性能和可靠性。
电动汽车能量管理系统主要包括电池管理单元(BMU)、充电管理单元(CMU)和电驱动系统控制单元(DCU)三个部分。
1、电池管理单元(BMU)电池管理单元是电动汽车能量管理系统的核心，负责对电池组进行实时监测和管理。
BMU需要测量电池的电压、电流、温度等参数，对电池组进行状态估计和剩余寿命预测，并根据实际情况进行充放电控制、保护等操作。
同时，BMU还需要与充电管理单元、电驱动系统控制单元等其他模块进行联动，实现整车能量管理。
2、充电管理单元(CMU)充电管理单元主要负责对电池组进行充电操作，并监测电压、电流、温度等参数。
CMU需要根据电池组的状态和充电状态进行控制，使得电池组充电效率最高、充电时间最短、充电安全可靠。
3、电驱动系统控制单元(DCU)电驱动系统控制单元负责对电动汽车的电机进行控制，使得车辆行驶符合预期。
DCU需要根据电池组的状态、剩余寿命和驾驶员需求等因素进行控制，同时需要根据道路状况和环境条件等因素调整控制策略，以实现最优的能量利用和最佳行驶性能。
三、电动汽车能量管理系统设计关键因素电动汽车能量管理系统的设计需要考虑多种因素，对这些因素进行全面分析和把握，对于提高电动汽车的运行效率和延长电池使用寿命至关重要。
1、电池化学参数电池化学参数是决定电池性能和使用寿命的重要因素。
不同类型的电池具有不同的化学参数和特性，如电压平台、容量、自放电率、循环寿命等。
纯电动汽车动力电池管理系统原理及故障诊断
图1 北汽新能源EV200控制系统网络通讯对于电动汽车动力电池来讲，各个整车厂商的控制策略基本相同，但选用的控制元器件精度、性能有所不同，特别是实现控制策略的算法、应用程序各不相同，因此也成为各个厂家的特色和机密。
各整车厂商在控制软件开发上，会根据使用过程发现的问题不断完善，可以通过刷程序来为车主的爱车升级。
维修人员取得整车厂商的授权，得到控制程序和密码后，就可以通过车辆图2 动力电池管理系统与外部系统CAN通讯关系框图图3 电芯电压检测接点分布从控盒电路板上的检测电路对各个电芯巡回检查，电压数据经隔离后送到电路板计算区域处理，再通过内部CAN线送主控盒分析处理。
主控盒要进一步计算整个电池包的SOC，以及最高电压电芯与最低电压电芯的差值是否超标，是否达到放电截止电压或充电截止电压，然后再做后续控制处理。
电池温度检测一般在电池模组上安置温度传感器检查，温度传感器安置在模组的接线柱附近。
温度传感器的测量引线分别送图4 电芯电压检测线与检测电阻阵列图5 动力电池上下电过程原理图图6 高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒2．动力电池母线继电器开闭状态检测与高压回路绝缘检测(1)动力电池对外高压上下电过程控制图5是动力电池上下电过程原理图。
动力电池对外部负载上的电指令如下。
驾驶员起动车辆，钥匙置ON位，动力电池负极继电器闭合，全车高压系统各个控制器初始化、自检，完成后通过CAN线通报。
动力电池对内部电芯电压和温度检查合格、母线绝缘检测合格，动力电池主控盒接通预充继电器（预充继电器与预充电阻串联，然后与正极继电器并联）。
动力电池为外部负载所有电容图7 变阻抗网络电路图9 套装在母线上的霍尔电流传感器图7b 变阻抗网络电路图7c 变阻抗网络电路关断时,图7b桥式阻抗网络的等效形式为R g1与串联。
这时,电源电压为U 01，电流为I 1。
R/(R g1+R)) (1)关断时，图7c桥式阻抗网络的等效形式为R g2串联,这时,电源电压为U 02、电流为I 2。
任务十三 纯电动汽车的关键技术
引导问题3：纯电动汽车的能量管理系统
2、整体结构与常规功能 纯电动汽车电池管理系统具有 智能性的特点，其总体结构下图 根据以上设计要求，
通常电动汽车电池能源管理系统具有预测电池剩余电量、剩余行驶里程、故障 诊断、短路保护、显示报警及实时监测电池运行状态参数等功能，而且系统可 以根据运算及判断结果对运行工况进行智系统
电池管理系统的功能具体如下： 1）电池剩余电量估算，在电池管理系统中占据重要的地位，是电池管理系统 中软件处理的核心部分。 2）预测行驶里程：驾驶人员通过智能预测系统来选择自己所要行驶里程及运 行工况，方便驾驶人员操作。 3）电池故障诊断系统：主要针对电池组中的单个蓄电池进行诊断，以便用户 适时维护、更换，使汽车保持良好的运行工况。
引导问题3：纯电动汽车的能量管理系统
电池管理系统的功能具体如下： 4）短路保护：电动汽车工作电压较高，一般为 ，因此电池管理系统应具有监 控主回路供电状况的功能，以防止短路给设备及人造成伤害。 5）显示报警功能：经ECU运算处理后，把电池运行工况、等相关信息发送到显 示单元，进行人机交换处理。 6）实时跟踪监测电池系统运行状态参数。 要实现以上功能，能量管理系统对其硬件与软件设计都有着严格的要求。
引导问题4：纯电动汽车制动能量回收技术
5）能量存储系统：能量存储系统剩 余容量的多少是決定再生制动能回收 的最重要因素。当能量存储系统中的 电池被充满时，便无法回收制动能。 并且制动时避免充电电流过大或充电 时间过长而损害电池。 沃尔沃 （Volvo） 汽车公司于2011 年测试其飞轮动能回收系统 ，这套 系统装在汽车的后轴上。
引导问题1：纯电动汽车需要解决的关键技术有哪些？
整车控制系统由整车控制器、通信系统、部件控制器以及驾驶员操纵系统构成， 主要功能是根据驾驶员的操作和当前的工况，在保证安全和动力性要求的前提 下选择尽可能优化的工作模式。
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。
纯电动汽车的能量回收技术与系统
纯电动汽车的能量回收技术与系统随着环保意识的不断提高和对石油资源的限制，纯电动汽车作为一种零尾气排放的交通工具，正逐渐成为未来出行的主流选择。
然而，电动汽车的续航里程一直是一个用户普遍关心的问题，而能量回收技术与系统的应用则能够有效地提高电动汽车的能源利用效率和续航里程。
能量回收技术是指通过捕捉和利用汽车行驶过程中的能量消耗过程中产生的废热、制动能量以及机械能的方法。
下面将介绍一些常见的能量回收技术和系统。
首先，制动能量回收系统是最为常见的一种能量回收技术。
当车辆制动时，传统汽车会通过摩擦将车辆的动能转化为热能散发出去，而电动汽车则可以利用电动机作为发电机，将制动时产生的动能转化为电能储存到电池中。
这样一来，不仅减少了刹车时的磨损，也能够将能量有效地储存起来，提供给车辆在启动和行驶中使用，从而延长了续航里程。
其次，废热能利用技术也是常见的一种能量回收系统。
内燃机的燃烧会产生大量的废热，传统汽车中大部分的废热直接散失。
而电动汽车通过采用热管理系统，可以将废热通过换热器和热泵等设备回收利用。
废热能利用不仅可以为车辆提供额外的能源供应，还能够提高电动汽车的整体能源效率。
此外，在行驶中产生的机械能也可以通过一些设备进行回收。
例如，挡风玻璃和车辆底部安装了由太阳能电池板组成的太阳能光伏板。
这些光伏板可以将阳光能转化为电能，供给电动汽车的电池充电或驱动车辆内部的电气系统。
另外，一些新型的电动汽车还采用了气压恢复制动系统，通过车辆行驶时车轮的压缩和释放来回收机械能。
除了能量回收技术外，有效的能量管理系统也是电动汽车能够实现高效能量利用的重要组成部分。
能量管理系统的作用是监测和控制电池状态，确保能量的高效利用。
通过实时监测电池的电量和使用情况，能够制定最佳的能量分配策略，以满足用户的需求，并对系统进行优化调整。
能量管理系统通过精确的预测和控制，有效延长了电动汽车的续航里程。
纯电动汽车的能量回收技术与系统在电动汽车的普及和发展过程中起到了至关重要的作用。
纯电动汽vcu的概念
纯电动汽vcu的概念纯电动汽车（EV）的VCU概念，也称为车辆控制单元，是指纯电动汽车中的一个重要组成部分，负责控制和管理电动汽车的各种功能和系统。
VCU通过接收和处理来自电池管理系统（BMS）、电动机控制器（MCU）、车辆动力总成、充电系统等的信号和数据，实现电动汽车的有效控制和运行。
VCU既是电动汽车的“大脑”，又是“神经中枢”，它起到了调度和协调电动汽车各部分之间的通讯和数据传输功能。
它能够控制电动汽车的加速、刹车、充电、能量管理、车辆稳定性等重要功能，并能实时监测电池状态、电机控制、车速、里程、能量消耗等参数，以确保电动汽车的安全、高效运行。
VCU主要包含以下几个模块：1. 电池管理系统（BMS）：BMS是电动汽车中用于监控和管理电池组的一个重要系统。
VCU通过与BMS的协作，可以实时监测电池的状态、电量、温度等参数，并根据这些信息进行电池的保护控制和能量管理。
2. 电动机控制器（MCU）：MCU是用于控制电动机工作的关键部件，VCU通过与MCU的通讯和协调，实现电动汽车的加速、刹车和能量回收等功能。
3. 能量管理系统：能量管理系统是VCU中的一个重要模块，负责管理电动汽车的能量流动和分配。
通过监测和控制电池的电量、电机的输出功率等参数，能量管理系统可以有效地调度电动汽车的能量使用，提高能源利用效率。
4. 车速和动力系统：VCU通过控制电动汽车的动力系统，使得车辆在驾驶过程中能够具有合理的动力输出和车速控制。
通过控制加速踏板的输入和电机的输出功率，VCU可以实现电动汽车的平稳加速和减速。
5. 充电系统：VCU与充电系统的通讯和协作，可以实现电动汽车的充电和停止充电的控制。
通过监测电池的电量和充电状态，VCU可以控制充电系统的工作，使得电动汽车在充电过程中能够达到最佳充电效果和安全性。
总之，VCU作为电动汽车的核心控制单元，具有关键的功能和作用。
它能够协调车载系统各个模块之间的工作，实现电动汽车的高效运行。
纯电动汽车的主要部件及工作原理
③按电池的正负极材料分类。
按电池的正负极材料可将其分为锌系列电池、镍系列电池、铅系列 电池、锂系列电池及空气系列电池等。锌系列电池有锌锰电池、锌银电 池等，镍系列电池有镍镉电池、镍氢电池等，铅系列电池有铅酸电池等 ，锂系列电池有锂离子电池、聚合物电池、磷酸铁锂电池等，空气系列 电池有锌空气电池和铝空气电池等。
图2-3整车控制原理图
一、驱动电机及控制器
1.电源系统
电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力 源等，如图2-4所示。动力电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置 。目前的纯电动汽车以锂离子蓄电池为主(包括磷酸铁锂离子蓄电池、三 元锂离子蓄电池等)。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况，对动 力电池的端电压、内阻、温度、蓄电池电解液浓度、电池剩余电量、放电 时间、放电电流或放电深度等动力蓄电池状态参数进行检测，并按动力电 池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免动力蓄电池过充、 过放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助系统，并在组合仪 表上显示相关信息，以便驾驶员随时掌握车辆信息。车载充电机是把电网 供电制式转换为对动力电池充电要求的制式,即把交流电(220 V或380 V)转 换为相应电压(240~410 V)的直流电,并按要求控制其充电电流(家庭充电一 般为10A或16A)。辅助动力源-般为12V或24V的直流低压电源，它主要给 动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动车窗等各种辅助用电装置 提供所需的能源。
控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能 源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器,包括电机 驱动器、控制器及各种传感器,其中最关键的是电机逆变器。电 机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直流电逆变成交 流电后驱动交流电机，电机输出的转矩经传动系统驱动车轮,使 电动汽车行驶。
项目四 电动汽车的能量管理与回收系统
➢(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 10 页
➢（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。
2.5V
R1
LEM输入
-
+
R2
-
AD输入
+
第 11 页
➢（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。
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➢（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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➢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。
纯电动汽车的结构原理
纯电动汽车的结构原理纯电动汽车的工作原理是通过蓄电池产生电流，经过电力调节器（逆变器）将电能输送到电机，再通过动力传动系统驱动汽车行驶。
纯电动汽车的硬件主要由底盘、车身、蓄电池组、电机、控制器和辅助设施6部分组成。
由于电机具有良好的驱动特性，纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。
车速由控制器通过调速系统改变电机的转速来控制。
燃油汽车主要由发动机、底盘、车身和电气4大部分组成，而纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要增加了电力驱动控制系统，而取消了发动机，电力驱动控制系统的组成与工作原理如下图所示，它由电力驱动主模块、车载电源及控制模块和辅助模块3大部分组成。
▲电力驱动控制系统的组成与工作原理汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流），通过控制器驱动电机运转，电机输出的转矩经传动系统带动车轮正转或倒转（前进或后退）。
电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。
要提高一次充电续驶里程，则必须尽可能节省蓄电池的能量。
1、电力驱动主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。
其作用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。
中央控制单元根据加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电机进行起动、加速、减速、制动控制。
驱动控制器按中央控制单元的指令、电机的速度和电流反馈信号，对电机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。
驱动控制器必须与电机配套使用。
机械传动装置是将电机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴。
电机在纯电动汽车中需要承担电动机和发电机的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时则转换为发电机，将车轮的惯性动能转化为电能。
因为汽车使用工况比较复杂，所以纯电动汽车对电机的要求比较高。
基本要求如下：（1）较大范围的调速性能。
（2）高效率，低损耗。
纯电动汽车结构与原理
任务1 纯电动汽车结构与原理
电动汽车机械减速装置可以通过三种不同的布置形式来实现车辆的减速运行， 它们分别为通过差速器来驱动车轮的传统布置形式、电机与车轮通过单级传动齿轮 箱或齿形带直接连接的分体单级减速布置形式，以及电机直接与车轮相连接的电机 集成式。
任务1 纯电动汽车结构与原理
4. 电机冷却系统
纯电动汽车构造与检修
PART 01
项目一
纯电动汽车基础认知
任务目标
1. 了解纯电动汽车总体结构及各组成部分的功能。 2. 了解纯电动汽车电源系统、电机驱动系统及整车控制 系统的组成及作用。 3. 掌握纯电动汽车工作原理。 4. 掌握纯电动汽车特点。
任务1 纯电动汽车结构与原理
一、 纯电动汽车总体结构
电机冷却系统主要用于保证驱动电机和电机控制器在规定的温度范围内工作， 使其具有良好的工作性能。
纯电动汽车的电机驱动系统一般采用两种方式散热： 空气冷却和水冷却，纯电 动汽车通常多采用水冷却。
任务1 纯电动汽车结构与原理
（三） 整车控制系统
1. 低压电气系统
纯电动汽车的低压电气系统主要由低压电源、DC-DC转换器、车身电器、底盘 电器等组成，一般可提供12V或24V的电源，其作用是一方面为灯光、刮水器等常 规低压电器供电，另一方面为整车控制器、电机控制器和电动辅助装置的工作电路 供电，监控这些系统的运行状态和故障处理。
制动系统可以让行驶中的汽车减速甚 至停车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定， 以及使已停驶的汽车保持不动。电动汽车 的行车制动系统主要由制动踏板、真空泵、 真空罐、真空助力器、控制单元、制动主 缸、制动轮缸、制动器和制动管路等组成。
任务1 纯电动汽车结构载储能装置即动力蓄电池适时地补充电能， 从而保证动力蓄电池持续且平衡地提供电能。纯电动汽车一般配有快充充电口和 慢充充电口。
电动汽车行业的能量管理系统研究
电动汽车行业的能量管理系统研究随着全球能源危机日益严重，自然环境恶化，各国政府和企业已经开始转向绿色能源和清洁能源，而电动汽车便是应对能源危机和环境问题的重要解决方案之一。
然而电动汽车在使用过程中，需要详细的能量管理系统来管理其电量，以实现最佳性能和使用寿命。
本文将重点介绍电动汽车行业的能量管理系统研究。
一、能量管理系统的定义及意义能量管理系统指的是管理电动汽车电能的系统，通过对电动汽车电量、电池状态、充电和放电效率等参数进行监控、控制，确保电动汽车在最佳功率输出、最佳能源消耗、最长电池寿命的基础上，实现最佳使用效果。
能量管理系统是电动汽车领域的核心技术之一，直接影响到电动汽车的性能、可靠性和使用寿命。
目前，电动汽车在实际使用过程中面临着多种能量管理问题，如电池容量不足、快速充电和反复放电对电池寿命的影响等，这些问题均需要能量管理系统进行调整和优化。
由此可见，能量管理系统在电动汽车行业中的意义十分重要。
二、能量管理系统的研究现状目前，国内外电动汽车行业的能量管理系统研究已经成为重点研究领域之一，主要包括以下几个方面：1、电动汽车电量及充电装置监控技术电池容量和电量是电动汽车能量管理系统的核心指标，其中电量的准确监控和计算至关重要。
目前国际上普遍采用的是基于CAN总线通信的BMS（电池管理系统），对电池的电量、电流、电压和温度等参数进行实时监控和控制，提供电池的电性能、健康状态和故障报告等信息。
同时，电动汽车充电装置的智能化控制技术也是保障电池充电效率及安全的重要因素。
2、电池分析和管理技术电池容量是影响电动汽车续航里程的主要因素，而电池容量的下降可能会导致续航里程的骤降。
电动汽车能量管理系统需要对电池内部的化学反应过程、状态估计和衰减程度等进行分析和管理，提高电池使用效率，同时也可以根据电池衰减曲线和预测分析等技术，提前预警电池状态，为电池更换提供科学依据。
3、电机驱动系统优化控制技术电机驱动系统是电动汽车的核心组成部分，其输出功率直接影响到整车的加速性能、稳定性和燃料效率。
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国外电池管理系统研究状况
6 BatOpt系统 该系统由每个电池上的监控模块和中心控制单元 组成一个分布式系统。通过two_wire总线，监控 模块向主控单元报告电池电压、温度等信息，主 控单元收集单体电池信息后，提供手动和自动充 电策略，它有如下特点： 每个模块提供5安培的均充电流； 模块有温度监控 two_wire总线接口。
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3 BATTMAN系统 BATTMAN电池管理系统强调了将所有的不同型号动力型 电池组的管理做成一个系统，通过改变硬件的跳线和在软 件上增加选择参数的办法，来实现对不同型号电池组的管 理。之所以要这样作，是根据对不同型号的电池组的管理 可分为共同的部分和特殊的部分。而且共同的部分占很大 的比重，他认为这些共同的部分是： 决定电池能存贮的电流能量； 决定最弱电池单元的剩余电量； 能影响电池的运行和数据的记录； 温度的测量。
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5 SmartGuard系统 这个系统的主要特点是在电池上装有一个分布式 的管理装置(用了专用IC)来测量电池的电压和温 度，在主控部件有信号来时还可起动电流旁路电 路。SmartGuard的主要功能有： 过充检测并防止过充； 提供放电极性反向报警； 电池历史记录和归档； 提供最差电池单元的剩余电量信息。
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1 BADICHEQ系统及BADICOaCH系统 BADICHEQ系统是在1991年开始设计的，并于1991年12 月首次装车实验，经过不断的实验和修改，于1992年4月 达到如下功能： 能同时对20个电池单元进行电压测量； 能进行电流和温度测量； 能根据电池单元对主充电机的充电电流进行控制； 能用一个小的充电机对单个电池进行均衡充电； 能储存历史数据和与PC机进行数据通信； 在仪表盘上显示最差电池单元的剩余电量、电池电流、实 际电池电量以及各种异常报警。
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4 EV1的电池管理系统 通用汽车公司推出的EV1电动汽车由26个铅酸蓄电池供电， 放电深度80％，电池寿命是450个深放电周期，113公里 市内行驶里程（美国环保局指标，USA EPASchedule）， 145公里高速公路行驶里程（美国环保局指标，USA EPA Schedule）。EV1的电池管理系统概念定义包括四个组成 部分： 电池模块（用于汽车驱动和其它用电系统） 软件BPM（Battery Pack Module） 电池组热系统 电池组高压断电保护装置（High Voltage Disconnect） 可见，EV1的电池管理系统的核心是BPM。BPM有以下功 能： 单电池电压监测 电池组电流分流采样 电池组高压保护（纯保电动险汽车丝电池）管理统系统和能量管理系
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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
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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。
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2 BADICOaCH是BADICHEQ系统的改进，它有以下特点： 它的一个最重要的特点是在每个电池单元上加一个非线性 电路(WLC)来测量电压，并将一个电池组的八个单元电压 都通过一条信号线传递给BADICOaCH系统，并在那里解 码； 装有两条PWM信号输出线来控制充电电流和电压的大小； 最差电池单元的剩余电量被显示出来； 给最差电池单元以过放保护，给出停止使用信号； 对最近24个充放电周期的详细数据进行存贮并允许在对电 池好坏作判断时进行快速查找电池基本信息和错误使用情 况； 与PC机数据传送采用RS232标准。
电动车上的电池一般都是采用多个电池串联使用 的，串联使用的电池的充放电和单体电池的充放 电过程相比较要复杂的多，主要原因就是在电池 组内电池的不一致性。电池的不一致性会严重影 响电动汽车的性能，因此对单体电池进行均衡也 十分重要。
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当电池出现过充或过放等异常情况时，电池的专 家诊断系统给出报警信号并对充电机或用电设备 给出控制信号，同时建立电池的历史档案，根据 这些历史档案给出每个电池的健康状态即维护信 息，起到电池保健医生的作用。 总之，电池管理系统是一个处于监控运行及保护 电池关键技术中的核心地位，能给出剩余电量和 功率强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等 功能集合的综合系统。
第二章 纯电动汽车（蓄电池 电动汽车）Battery Electric Vehicles(BEV)
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内容
电池管理发展状况分析 电池管理系统分析 整车能量管理系统分析 整车分析
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针对纯电动汽车，电池管理系统不仅能够正确监 测使用过程中消耗的量，而且能够预测电池所剩 余的电量即剩余电量，并根据汽车的当前行预测 汽车的续驶里程，这样可减轻驾驶员的心理负担， 以避免半路抛锚。
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六个热敏电阻进行温度采样 以电池组的平均特性控制充电 过放电报警并降低电动汽车行驶性能 电量或里程计算，高压回流继电器（High Voltage Bus Relays） 总的说来，EV1的电池管理系统与一般意义上的电池管理 系统有区别，它把系统侧重点放在了电池组的可靠性 （Safety Features）上。EV1电池管理系统的可靠性措施 有： 电池组高压断电保护装置 手动断电开关 地线绝缘失效检测 自动开关与手动开关连锁