第5章 新能源汽车的能量管理系统
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制冷方式控制蓄电池温度。
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 4. 能源系统信息提示 驾驶员需要了解：可行驶的极限里程数，充电所需的时间等。 BMS能检测蓄电池的剩余容量等，并显示能源系统的有关信息。 BMS对汽车用电系统进行管理，以达到电能的合理分配和使用，
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.1 能源管理系统的作用
3.蓄电池电动汽车的能源转换系统 （1）组成：发动机/发电机，蓄电池，功率变换模块，动力
传递装置 （2）能量传递路线：
①蓄电池到车轮（行驶） ②车轮到蓄电池（能量回收）
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 能源管理系统的目标： 使发动机在最佳效率区和排放区工作，并尽量减少系统本身
损耗，以实现最高的能量转换效率。 能源管理系统的控制策略： （1）“恒温器型”控制策略 （2）“功率跟踪型”控制策略 （3）综合控制策略系统
5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
能源系统信息提示
电压、电流及温度、充电状 态、剩余容量测试仪
显示器
电池状态测试及显示 电压、电流、温度测试仪
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显示器、PC、总线分析软件
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
5.2 纯电动汽车能源管理系统
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第5章 新能源汽车的能源管理系统
能源管理是新能源汽车的核心功能。 （1）车辆行驶提出的扭矩需求必须经过能源管理模块，根据
车辆动力混合方式、部件、策略的不同，合理地将能量需 求分配到不同的驱动系统中。 （2）各种电池多能源的分配控制是一个关键技术，对汽车经 济性、动力性及部件寿命有很大影响。
以长安混合动力汽车的系统结构为例 动力源（能源）传递路径有： ①由传统的四缸电喷发动机到轮胎； ②由动力电池到轮胎； ③由轮胎到动力电池组，在汽车下坡或刹车制动工况时，由
集成的发电机/电机ISG（Integrated Stanter and Generator）将汽车的再生或制动的能量存储在动力电池中； ④是由发电装置ISG到动力电池组。
功能：通过实时检测和估算电池状态，并据此提供电池组的 优化使用方法。
作用：
（1）防止电池组出现不合理使用，保障其使用的安全性和长 寿命；
（2）最大限度地发挥其性能，提高车辆运行效率、驾驶的舒 适性，实现电池容量和能量利用的高效性。续航里程尽量 长。
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于效率最高点。 当SOC=SOCmin时，发电机工作并向蓄电池充电； 当SOC=SOCmax时，发电机便停止向蓄电池充电。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
最终实现节能、增加续航里程的目的。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 5. 电池状态测试及显示 为了保持蓄电池的优良性能，BMS应实时检测电池状态。 （1）预测和显示剩余容量； （2）计算机对蓄电池信息进行分析，提供电池的诊断、故障
5.2.3 电池管理系统（BMS）
1. 防止蓄电池过充电
在充电期间，BMS连续测量电池组的各个蓄电池的电压、温度 等参数，并能根据检测到的参数调整充电参数，控制充电 器，并尽量使所有蓄电池的状态一致，在充电过程结束时， 应能及时停止充电，防止电池过充电。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 串联式混合动力汽车的发电机与汽车行驶工况没有直接关系，
系统从外界获取能量的途径主要有三条： ①由燃料化学能转换来的能量； ②由电网充入蓄电池的能量； ③回收的制动及减速能量。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS）
2. 防止蓄电池过放电
蓄电池过度放电将导致使用寿命缩短。
在放电期间，BMS检测电池的放电状态，并控制放电过程，在 每个蓄电池深度放电之前，停止放电过程。在放电结束时， BMS给出电机控制单元的最大放电电流的参考值，使蓄电池 的电压保持在正常的范围内。
分析信息，以便于及时维护和更换。 （3）检测所有特性参数，为发现较差的蓄电池提供信息，便
于早期发现容量已衰减的电池并得到及时维护。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 表5.1 蓄电池管理系统的主要任务
任务 防止过充电 防止过放电 温度控制及平衡
测试方式 电压、电流、温度测试仪 电压、电流、温度测试仪
温度测试仪
测试装置 充电器
电动机控制 加热及制冷装置、温度平衡单元
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
（2）“功率跟踪型”控制策略
特点：由发动机全程跟踪车辆功率需求，仅在蓄电池 SOC=SOCmax且仅由蓄电池提供的功率满足车辆需求时，发动 机才停止或怠速运行。
置的工作状态进行优化分析，并向执行元件发出指令。
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5.1 能源管理系统的作用
2.新能源汽车能量管理系统的功能：
在满足汽车基本技术性能（如动力性、驾驶平稳性等）和成 本等要求的前提下，根据各个能量储存装置、能量转换装 置的特性及汽车的运行工况，实现能量在能量转换装置 （如发电机、电动机、储能装置、功率变换器模块、动力 传递装置、发电机和燃料电池等）之间按最佳路线流动， 使整车的能源利用效率达到最高。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 （1）“恒温器型”控制策略 也称开关型控制策略，其特点是让发动机开机后恒定地工作
这种控制模式也称为最佳串联混合动力模式。
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5.1 能源管理系统的作用 5.2 纯电动汽车能源管理系统 5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统 5.4 燃料电池混合动力汽车能源管理系统分析 5.5 动力锂离子电池管理系统的方案
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（3）综合控制策略系统
在电池的SOC较高时，主要用纯电动模式。
当电池的SOC降低到设定的范围内时，发动机带动发电机工作， 考虑到发动机的排放和效率，将其输出功率严格限定在一 定的变化范围内。
如果能预测到车辆行程内的总能量需求，则一旦电池中储存 了足够的能量，在剩余的行程中车辆就可转换为纯电动模 式，到了行程终点正好耗尽电池所允许放出的电能。
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5.1 能源管理系统的作用
4.混合动力燃料电池和混合动力电动汽车 （1）组成：发电装置（如发动机/发电机或燃料电池），能
量储存装置（蓄电池、超级电容等），功率变换模块，动 力传递装置，充放电装置等。 （2）能源传递路线：
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5.1 能源管理系统的作用
1.能源管理系统：对新能源汽车动力系统能源转换装置的输 出能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。
硬件：传感器、控制单元ECU和执行元件等组成； 软件：主要是对传感器的信号进行分析处理，对能源转换装
优点：
①可采用小容量蓄电池，减轻汽车质量，减少行驶阻力；
②系统内部损失减小。（蓄电池充放电次数减少）
缺点：发动机必须工作在较大的工况范围中运行，发动机的 平均热效率较低，有害排放较多。
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①由发电装置到车轮的动力传递路线； ②由蓄电池到车轮； ③由发电机装置到能量储存装置； ④由车轮到能量储存装置（能量回收）。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.1 系统组成
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
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图5.1 纯电动汽车能源管理系统的基本结构
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.2 荷电状态指示器 与燃油汽车的油量表类似，表征电动汽车蓄电池中储存的能
量和可行驶里程。 剩余电量的预测计算：检测电压和内阻，进而计算电量。 在实验室中，电量预测的精度可达到5%。 在电动汽车运行过程中，由于电池放电电流、温度、电池老
化和自放电等因素的影响，其指示精度难以长时间满足要 求。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS）
电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 3. 温度控制及平衡 蓄电池的充电容量对温度特别敏感，电池组的各蓄电池应有
相同的温度。 蓄电池管理系统应能测量各蓄电池的温度，并能通过加热和
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5.2.3 电池管理系统（BMS） 4. 能源系统信息提示 驾驶员需要了解：可行驶的极限里程数，充电所需的时间等。 BMS能检测蓄电池的剩余容量等，并显示能源系统的有关信息。 BMS对汽车用电系统进行管理，以达到电能的合理分配和使用，
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5.1 能源管理系统的作用
3.蓄电池电动汽车的能源转换系统 （1）组成：发动机/发电机，蓄电池，功率变换模块，动力
传递装置 （2）能量传递路线：
①蓄电池到车轮（行驶） ②车轮到蓄电池（能量回收）
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5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 能源管理系统的目标： 使发动机在最佳效率区和排放区工作，并尽量减少系统本身
损耗，以实现最高的能量转换效率。 能源管理系统的控制策略： （1）“恒温器型”控制策略 （2）“功率跟踪型”控制策略 （3）综合控制策略系统
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5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
能源系统信息提示
电压、电流及温度、充电状 态、剩余容量测试仪
显示器
电池状态测试及显示 电压、电流、温度测试仪
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能源管理是新能源汽车的核心功能。 （1）车辆行驶提出的扭矩需求必须经过能源管理模块，根据
车辆动力混合方式、部件、策略的不同，合理地将能量需 求分配到不同的驱动系统中。 （2）各种电池多能源的分配控制是一个关键技术，对汽车经 济性、动力性及部件寿命有很大影响。
以长安混合动力汽车的系统结构为例 动力源（能源）传递路径有： ①由传统的四缸电喷发动机到轮胎； ②由动力电池到轮胎； ③由轮胎到动力电池组，在汽车下坡或刹车制动工况时，由
集成的发电机/电机ISG（Integrated Stanter and Generator）将汽车的再生或制动的能量存储在动力电池中； ④是由发电装置ISG到动力电池组。
功能：通过实时检测和估算电池状态，并据此提供电池组的 优化使用方法。
作用：
（1）防止电池组出现不合理使用，保障其使用的安全性和长 寿命；
（2）最大限度地发挥其性能，提高车辆运行效率、驾驶的舒 适性，实现电池容量和能量利用的高效性。续航里程尽量 长。
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于效率最高点。 当SOC=SOCmin时，发电机工作并向蓄电池充电； 当SOC=SOCmax时，发电机便停止向蓄电池充电。
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最终实现节能、增加续航里程的目的。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 5. 电池状态测试及显示 为了保持蓄电池的优良性能，BMS应实时检测电池状态。 （1）预测和显示剩余容量； （2）计算机对蓄电池信息进行分析，提供电池的诊断、故障
5.2.3 电池管理系统（BMS）
1. 防止蓄电池过充电
在充电期间，BMS连续测量电池组的各个蓄电池的电压、温度 等参数，并能根据检测到的参数调整充电参数，控制充电 器，并尽量使所有蓄电池的状态一致，在充电过程结束时， 应能及时停止充电，防止电池过充电。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 串联式混合动力汽车的发电机与汽车行驶工况没有直接关系，
系统从外界获取能量的途径主要有三条： ①由燃料化学能转换来的能量； ②由电网充入蓄电池的能量； ③回收的制动及减速能量。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS）
2. 防止蓄电池过放电
蓄电池过度放电将导致使用寿命缩短。
在放电期间，BMS检测电池的放电状态，并控制放电过程，在 每个蓄电池深度放电之前，停止放电过程。在放电结束时， BMS给出电机控制单元的最大放电电流的参考值，使蓄电池 的电压保持在正常的范围内。
分析信息，以便于及时维护和更换。 （3）检测所有特性参数，为发现较差的蓄电池提供信息，便
于早期发现容量已衰减的电池并得到及时维护。
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.3 电池管理系统（BMS） 表5.1 蓄电池管理系统的主要任务
任务 防止过充电 防止过放电 温度控制及平衡
测试方式 电压、电流、温度测试仪 电压、电流、温度测试仪
温度测试仪
测试装置 充电器
电动机控制 加热及制冷装置、温度平衡单元
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统
（2）“功率跟踪型”控制策略
特点：由发动机全程跟踪车辆功率需求，仅在蓄电池 SOC=SOCmax且仅由蓄电池提供的功率满足车辆需求时，发动 机才停止或怠速运行。
置的工作状态进行优化分析，并向执行元件发出指令。
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5.1 能源管理系统的作用
2.新能源汽车能量管理系统的功能：
在满足汽车基本技术性能（如动力性、驾驶平稳性等）和成 本等要求的前提下，根据各个能量储存装置、能量转换装 置的特性及汽车的运行工况，实现能量在能量转换装置 （如发电机、电动机、储能装置、功率变换器模块、动力 传递装置、发电机和燃料电池等）之间按最佳路线流动， 使整车的能源利用效率达到最高。
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
5.3.1 串联式混合动力汽车的能源管理系统 （1）“恒温器型”控制策略 也称开关型控制策略，其特点是让发动机开机后恒定地工作
这种控制模式也称为最佳串联混合动力模式。
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5.1 能源管理系统的作用 5.2 纯电动汽车能源管理系统 5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统 5.4 燃料电池混合动力汽车能源管理系统分析 5.5 动力锂离子电池管理系统的方案
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（3）综合控制策略系统
在电池的SOC较高时，主要用纯电动模式。
当电池的SOC降低到设定的范围内时，发动机带动发电机工作， 考虑到发动机的排放和效率，将其输出功率严格限定在一 定的变化范围内。
如果能预测到车辆行程内的总能量需求，则一旦电池中储存 了足够的能量，在剩余的行程中车辆就可转换为纯电动模 式，到了行程终点正好耗尽电池所允许放出的电能。
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5.1 能源管理系统的作用
4.混合动力燃料电池和混合动力电动汽车 （1）组成：发电装置（如发动机/发电机或燃料电池），能
量储存装置（蓄电池、超级电容等），功率变换模块，动 力传递装置，充放电装置等。 （2）能源传递路线：
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5.1 能源管理系统的作用
1.能源管理系统：对新能源汽车动力系统能源转换装置的输 出能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。
硬件：传感器、控制单元ECU和执行元件等组成； 软件：主要是对传感器的信号进行分析处理，对能源转换装
优点：
①可采用小容量蓄电池，减轻汽车质量，减少行驶阻力；
②系统内部损失减小。（蓄电池充放电次数减少）
缺点：发动机必须工作在较大的工况范围中运行，发动机的 平均热效率较低，有害排放较多。
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①由发电装置到车轮的动力传递路线； ②由蓄电池到车轮； ③由发电机装置到能量储存装置； ④由车轮到能量储存装置（能量回收）。
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5.2.1 系统组成
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5.3 混合动力电动汽车的能源管理系统
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图5.1 纯电动汽车能源管理系统的基本结构
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5.2 纯电动汽车能源管理系统
5.2.2 荷电状态指示器 与燃油汽车的油量表类似，表征电动汽车蓄电池中储存的能
量和可行驶里程。 剩余电量的预测计算：检测电压和内阻，进而计算电量。 在实验室中，电量预测的精度可达到5%。 在电动汽车运行过程中，由于电池放电电流、温度、电池老
化和自放电等因素的影响，其指示精度难以长时间满足要 求。
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5.2.3 电池管理系统（BMS）
电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。
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5.2.3 电池管理系统（BMS） 3. 温度控制及平衡 蓄电池的充电容量对温度特别敏感，电池组的各蓄电池应有
相同的温度。 蓄电池管理系统应能测量各蓄电池的温度，并能通过加热和