新能源汽车电子学习教案.pptx

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1、会计学1新能源汽车新能源汽车(qch)电子电子第一页，共110页。n n教学目的和要求：教学目的和要求：教学目的和要求：教学目的和要求：n n 了解电动汽车能源管理系统与辅助装置了解电动汽车能源管理系统与辅助装置了解电动汽车能源管理系统与辅助装置了解电动汽车能源管理系统与辅助装置(zhungzh)(zhungzh)分类，掌握分类，掌握分类，掌握分类，掌握组成、构造和工作原理、特点、应用。组成、构造和工作原理、特点、应用。组成、构造和工作原理、特点、应用。组成、构造和工作原理、特点、应用。n n本章重点：本章重点：本章重点：本章重点：n n 电动汽车的能源管理系统电动汽车的能源管理系统电动汽车的

2、能源管理系统电动汽车的能源管理系统 、充电器、电源变换装置、充电器、电源变换装置、充电器、电源变换装置、充电器、电源变换装置(zhungzh)(zhungzh)和电动汽车制动能量回收系统和电动汽车制动能量回收系统和电动汽车制动能量回收系统和电动汽车制动能量回收系统n n本章难点：电动汽车的能源管理系统本章难点：电动汽车的能源管理系统本章难点：电动汽车的能源管理系统本章难点：电动汽车的能源管理系统 n n教学内容要点：教学内容要点：教学内容要点：教学内容要点：n n 第1页/共110页第二页，共110页。第一节第一节第一节第一节 电动汽车的能源电动汽车的能源电动汽车的能源电动汽车的能源(nngy

3、un)(nngyun)管理系统管理系统管理系统管理系统 n n定义：定义：定义：定义：n n 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(gngzu)(gngzu)能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。能量进行协调、分配和控制的软、硬件系统。第2页/共110页第三页，共110页。一、概述一、概述一、概述一、概述(i sh)i sh)n n组成：组成：n n

4、硬件：传感器、硬件：传感器、ECU控制单元控制单元和执行元件。和执行元件。n n 软件系统主要是对传感器输送软件系统主要是对传感器输送来的信号进行计算处理来的信号进行计算处理(chl)，对能源转换装置的工作能量进行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优化分析，并向执行元件发出指令，控制其动作。令，控制其动作。第3页/共110页第四页，共110页。n n电动汽车能源管理系统的功用电动汽车能源管理系统的功用电动汽车能源管理系统的功用电动汽车能源管理系统的功用(gngyng)(gngyng)：n n 是是是是在在在在满满满满足足足足汽汽汽汽车车车车基基基基本本本本技技技技术术术术

5、性性性性能能能能和和和和成成成成本本本本等等等等要要要要求求求求的的的的前前前前提提提提下下下下，根根根根据据据据各各各各部部部部件件件件的的的的特特特特性性性性及及及及汽汽汽汽车车车车的的的的运运运运行行行行工工工工况况况况，使使使使能能能能量量量量在在在在各各各各个个个个能能能能源源源源转转转转换换换换装装装装置置置置之之之之间间间间按按按按最最最最佳佳佳佳路路路路线线线线流流流流动动动动，从从从从而而而而达达达达到最高的整车能源利用效率。到最高的整车能源利用效率。到最高的整车能源利用效率。到最高的整车能源利用效率。n n n n 各能源转换装置为各能源转换装置为各能源转换装置为各能源转换

6、装置为:n n 发发发发动动动动机机机机、储储储储能能能能装装装装置置置置、电电电电动动动动机机机机动动动动力力力力传传传传递递递递装装装装置置置置、功功功功率率率率变换模块、发电机和燃料电池等。变换模块、发电机和燃料电池等。变换模块、发电机和燃料电池等。变换模块、发电机和燃料电池等。第4页/共110页第五页，共110页。n n纯电动汽车，能源转换装置组成纯电动汽车，能源转换装置组成:n n 由蓄电池、电动机由蓄电池、电动机/发电机、功率变换器发电机、功率变换器及动力传递装置等。及动力传递装置等。n n 能源传递路线能源传递路线:n n 由蓄电池到车轮由蓄电池到车轮(ch ln)（行驶）（行驶

7、）n n 由车轮由车轮(ch ln)到蓄电池（能量回收）到蓄电池（能量回收）两条。两条。第5页/共110页第六页，共110页。n n混合动力混合动力混合动力混合动力(dngl)(dngl)燃料电池汽车和混合动力燃料电池汽车和混合动力燃料电池汽车和混合动力燃料电池汽车和混合动力(dngl)(dngl)电动汽车，能量转换装置通常有发电装电动汽车，能量转换装置通常有发电装电动汽车，能量转换装置通常有发电装电动汽车，能量转换装置通常有发电装置（发动机置（发动机置（发动机置（发动机/发电机或燃料电池）、功率变换器、发电机或燃料电池）、功率变换器、发电机或燃料电池）、功率变换器、发电机或燃料电池）、功率变

8、换器、动力动力动力动力(dngl)(dngl)传递装置、能量储存装置、充放电传递装置、能量储存装置、充放电传递装置、能量储存装置、充放电传递装置、能量储存装置、充放电装置等。装置等。装置等。装置等。n n能量传递路线：能量传递路线：能量传递路线：能量传递路线：n n 一是由发电装置到车轮，一是由发电装置到车轮，一是由发电装置到车轮，一是由发电装置到车轮，n n 二是由蓄电池到车轮，二是由蓄电池到车轮，二是由蓄电池到车轮，二是由蓄电池到车轮，n n 三是由发电装置到能量储存装置，三是由发电装置到能量储存装置，三是由发电装置到能量储存装置，三是由发电装置到能量储存装置，n n 四是由车轮到能量储存

9、装置（能量回收）。四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。四是由车轮到能量储存装置（能量回收）。第6页/共110页第七页，共110页。二、纯电动汽车的能源二、纯电动汽车的能源二、纯电动汽车的能源二、纯电动汽车的能源(nngyun)(nngyun)管理系统管理系统管理系统管理系统n n输入能源管理输入能源管理输入能源管理输入能源管理系统电控单元系统电控单元系统电控单元系统电控单元ECUECU的参数有的参数有的参数有的参数有车辆运行状态车辆运行状态车辆运行状态车辆运行状态(zhungti)(zhungti)参数：行驶速参数：行驶速参数：行驶速参数：行驶速度、电动

10、机功度、电动机功度、电动机功度、电动机功率等；各电池率等；各电池率等；各电池率等；各电池组的状态组的状态组的状态组的状态(zhungti)(zhungti)参数：工作电参数：工作电参数：工作电参数：工作电压、放电电流压、放电电流压、放电电流压、放电电流和电池温度等；和电池温度等；和电池温度等；和电池温度等；以及车辆操纵以及车辆操纵以及车辆操纵以及车辆操纵状态状态状态状态(zhungti)(zhungti)：制动、启动、：制动、启动、：制动、启动、：制动、启动、加速和减速等加速和减速等加速和减速等加速和减速等 第7页/共110页第八页，共110页。n n功能：功能：n n 能量管理系统采集从纯电

11、动汽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、显示蓄电池的电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态（荷电状态（SOC）、监控蓄电池）、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里程的动作、预测剩余行驶里程(lchng)、调节车灯亮度、调、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生制动能节车内温度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等。其中，电池量为蓄电池充电等。其中，电池管理系统（管理系统（BMS）是能量管理）是能量管理系统（系统（EMS）中的一个主要子）中的一个主要子系统，它处理蓄电池的显示、测系统，它处

12、理蓄电池的显示、测量、预测和全面管理等问题。量、预测和全面管理等问题。第8页/共110页第九页，共110页。n n1电池管理系统电池管理系统n n主要包括：主要包括：n n 动力电池组管理系统动力电池组管理系统n n 热（温度热（温度(wnd)）管理系统）管理系统n n 高压电线线路管理系统高压电线线路管理系统第9页/共110页第十页，共110页。n n （1）动力电池组组成）动力电池组组成(z chn):n n 需要多节单体电池或多个蓄电池串联起来，需要多节单体电池或多个蓄电池串联起来，n n 总电压总电压:200 400V。n n 动力电池组管理系统一般采用微处理器通动力电池组管理系统一般

13、采用微处理器通过标准通信接口、过标准通信接口、CAN总线和控制模块等总线和控制模块等对动力电池组进行管理。对动力电池组进行管理。第10页/共110页第十一页，共110页。（2 2）功能）功能）功能）功能(gngnng)(gngnng)n n1 1）动力电池组管理）动力电池组管理）动力电池组管理）动力电池组管理 监控动力电池组充电和放电监控动力电池组充电和放电监控动力电池组充电和放电监控动力电池组充电和放电(fng din)(fng din)时的电压和电时的电压和电时的电压和电时的电压和电流、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流、动力电池组的温度变化等。通过显示装置来动态

14、显示蓄电池在充电流、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和放电和放电和放电(fng din)(fng din)工作过程中的工作过程中的工作过程中的工作过程中的SOCSOC的变化，避免动力电池组过充或过放，的变化，避免动力电池组过充或过放，的变化，避免动力电池组过充或过放，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。保护蓄电池不受损害，保持电池组的最佳工作状态。保护蓄电池不受损害，保持电池组的最佳工作状态。保护蓄电池不受损害，保持电池组的最佳工作状态。n n2 2）单节电

15、池管理）单节电池管理）单节电池管理）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，对对单节电池动态电压和温升的变化进行实时测量，对对单节电池动态电压和温升的变化进行实时测量，对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。有性能缺陷的单体蓄电池。有性能缺陷的单体蓄电池。有性能缺陷的单体蓄电池。第11页/共110页第

16、十二页，共110页。2 2电池电池电池电池(dinch)(dinch)管理系统的功能管理系统的功能管理系统的功能管理系统的功能 n n 显示荷电状态（SOC）、提供电池温度信息(xnx)、电池高温报警、电池性能异常早期警报、显示电解液状态、提供电池老化信息(xnx)、记录电池关键数据。n n图图图图8-2 8-2 电动汽车电池电动汽车电池电动汽车电池电动汽车电池(dinch)(dinch)管理系统功能示意图管理系统功能示意图管理系统功能示意图管理系统功能示意图第12页/共110页第十三页，共110页。n n （1 1）数据采集）数据采集 电池管理系统的所有算法都以采集的数据作为输入，电池管理系

17、统的所有算法都以采集的数据作为输入，采样速率、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。采样速率、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。电动汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于电动汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于 200HZ 200HZ（50ms50ms）。）。n n （2 2）电池状态估计）电池状态估计 电池状态估计包括电池状态估计包括 SOC SOC（state of chargestate of charge）和）和 SOHSOH（state of healthstate of health）两个方面）两个方面(fngmin)(fngmin)。SOCSOC

18、告诉驾驶员电池的荷告诉驾驶员电池的荷电量，以此可以估计汽车还能行驶的里程；电量，以此可以估计汽车还能行驶的里程；SOHSOH告诉驾驶员电池的寿告诉驾驶员电池的寿命还有多久。命还有多久。SOCSOC和和SOHSOH是进行能量管理的重要参数。最常用的是进行能量管理的重要参数。最常用的SOCSOC估计方法是估计方法是AhAh计量结合效率补偿的方法。计量结合效率补偿的方法。第13页/共110页第十四页，共110页。n n （3 3）能量管理）能量管理(gu(gu nl nl)在能量管理在能量管理(gu(gu nl nl)中，中，SOCSOC、SOHSOH、电流、电流、电压、温度等参数作为输入用来完成下

19、列功能：电压、温度等参数作为输入用来完成下列功能：用用SOCSOC，SOHSOH和温和温度限制电池放电电流；度限制电池放电电流；控制充电过程，包括均衡充电。充放电过程控制充电过程，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。的监控和限制与电池种类、电池工艺关系很大。n n （4 4）热管理）热管理(gu(gu nl nl)热管理热管理(gu(gu nl nl)的功能是使电池单体温度保持在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

20、下使用的电池，电池的电池进行加热等。对于大功率放电和高温条件下使用的电池，电池的热管理热管理(gu(gu nl nl)功能更为重要。功能更为重要。第14页/共110页第十五页，共110页。n n （5 5）通信功能）通信功能）通信功能）通信功能 电池电池电池电池(dinch)(dinch)管理系统与车载设备或非车载设备的通信管理系统与车载设备或非车载设备的通信管理系统与车载设备或非车载设备的通信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，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，也是重要功能之一。根据应用需要，数据交换可

21、采用不同的通信接口，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、如：模拟信号、如：模拟信号、如：模拟信号、PWMPWM信号、信号、信号、信号、CANCAN总线或总线或总线或总线或I2CI2C串行接口。串行接口。串行接口。串行接口。n n （6 6）安全管理）安全管理）安全管理）安全管理 具体功能为：防止电池具体功能为：防止电池具体功能为：防止电池具体功能为：防止电池(dinch)(dinch)过热而发生热失控；监过热而发生热失控；监过热而发生热失控；监过热而发生热失控；监测电池测电池测电池测电池(dinch)(dinch)的电压、电流是否超过限制；防止电池的电压

22、、电流是否超过限制；防止电池的电压、电流是否超过限制；防止电池的电压、电流是否超过限制；防止电池(dinch)(dinch)过度放电，过度放电，过度放电，过度放电，尤其是防止个别电池尤其是防止个别电池尤其是防止个别电池尤其是防止个别电池(dinch)(dinch)单体过度放电。单体过度放电。单体过度放电。单体过度放电。第15页/共110页第十六页，共110页。n n3、电池、电池SOC的估计和故障诊断的估计和故障诊断n n 动力电池组管理系统应具有对动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能或汽车在线的显示功能或汽车在线(zi xin)可行驶里程显示功能，可行驶里程显示功能，SOC的误差的误差

23、8%，配备故障诊，配备故障诊断专家系统，可以早期预报动力断专家系统，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。和诊断功能，以及高抗干扰能力。第16页/共110页第十七页，共110页。n n4、电池的热管理系统、电池的热管理系统n n功能功能(gngnng)：n n 电池组温度过高时有效散热、低温条件下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。致性以及有害气体产生时的有效通风。第17页/共110页第十八页，共110页。n n5、安全防

24、护、安全防护 n n 动力电池组的总电压可以达到动力电池组的总电压可以达到200400V，高电压应采取有效的隔离措施。一般要求将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动力电池组与乘坐(chn zu)区分离。汽区分离。汽车停止使用时，自动切断电源，电动汽车发车停止使用时，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断电源并报警，不会发生电解液对人体的伤害或引起火灾。害或引起火灾。第18页/共110页第十九页，共110页。n n6、典型的电动汽车电池管理系统、典型的电动汽车电池管理系统n

25、n（1）美国通用汽车公司）美国通用汽车公司EV1电动汽车的电电动汽车的电池管理系统池管理系统n n 电动汽车由电动汽车由27个铅酸电池供电，电池寿命个铅酸电池供电，电池寿命为为450个深放电周期个深放电周期(zhuq)，可放电深度，可放电深度80，一次充电市内行驶里程，一次充电市内行驶里程113km，高速公，高速公路行驶里程路行驶里程145km。第19页/共110页第二十页，共110页。n n（2 2）德国柏林大学研制的）德国柏林大学研制的）德国柏林大学研制的）德国柏林大学研制的电池管理系统电池管理系统电池管理系统电池管理系统n n主要功能包括：主要功能包括：主要功能包括：主要功能包括：n n

26、 防止电池过充过放、电防止电池过充过放、电防止电池过充过放、电防止电池过充过放、电池模块加平衡器实现均衡池模块加平衡器实现均衡池模块加平衡器实现均衡池模块加平衡器实现均衡充电、基于模糊专家系统充电、基于模糊专家系统充电、基于模糊专家系统充电、基于模糊专家系统的剩余电量估计、电池组的剩余电量估计、电池组的剩余电量估计、电池组的剩余电量估计、电池组热管理、用神经元网络辨热管理、用神经元网络辨热管理、用神经元网络辨热管理、用神经元网络辨识电池老化信息、电池故识电池老化信息、电池故识电池老化信息、电池故识电池老化信息、电池故障诊断，并且能及时调整障诊断，并且能及时调整障诊断，并且能及时调整障诊断，并且

27、能及时调整模糊专家系统的参数、数模糊专家系统的参数、数模糊专家系统的参数、数模糊专家系统的参数、数据记录和存储，存储是为据记录和存储，存储是为据记录和存储，存储是为据记录和存储，存储是为了电池诊断和维护工作保了电池诊断和维护工作保了电池诊断和维护工作保了电池诊断和维护工作保存历史数据。该电池管理存历史数据。该电池管理存历史数据。该电池管理存历史数据。该电池管理系统是目前国际上功能比系统是目前国际上功能比系统是目前国际上功能比系统是目前国际上功能比较较较较(b(b jio)jio)齐全、技术含齐全、技术含齐全、技术含齐全、技术含量比较量比较量比较量比较(b(b jio)jio)高的先进高的先进高

28、的先进高的先进的电动汽车用电池管理系的电动汽车用电池管理系的电动汽车用电池管理系的电动汽车用电池管理系统。统。统。统。图图图图8-38-3柏林柏林柏林柏林(b(b i ln)i ln)大学设计的电池管理系统总大学设计的电池管理系统总大学设计的电池管理系统总大学设计的电池管理系统总体结构体结构体结构体结构第20页/共110页第二十一页，共110页。n n 在电动汽车上实现能源管理的难点，在于(ziy)如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。在电动汽车上，除了有必要使用电池能量管理系统外，在选用电池组中的电池时，应尽量选用

29、各种特性参数接近的电池，这对提高电池组中各电池的使用寿命也是非常重要的。第21页/共110页第二十二页，共110页。三、燃料电池汽车和混合动力三、燃料电池汽车和混合动力三、燃料电池汽车和混合动力三、燃料电池汽车和混合动力(dngl)(dngl)汽车的汽车的汽车的汽车的能源管理系统能源管理系统能源管理系统能源管理系统n n1燃料电池汽车的能源管理系统燃料电池汽车的能源管理系统n n 能源一般有三个：燃料的化学能、储能装能源一般有三个：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。池替代了内燃机。n n 能源管理策略的任务就是控制汽

30、车动力系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系统响应。具体地说，就是在不影响汽车性能能(xngnng)和部件寿命的前提下，均衡各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，提高部件的工作负荷，从而降低能量损失，提高燃料经济性。燃料经济性。第22页/共110页第二十三页，共110页。n n 能源管理策略主要(zhyo)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。第23

31、页/共110页第二十四页，共110页。n n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：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：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：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：n n 在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的设计要求，保证在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的设计要求，保证在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的设计要求，保证在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的设计要求，保证可接受的驾驶性。可接受的驾驶性。可接受的驾驶性。可接受的驾驶性。n n 确定燃料电池系统的运

32、行状态（开启或关闭）从而获得最大的确定燃料电池系统的运行状态（开启或关闭）从而获得最大的确定燃料电池系统的运行状态（开启或关闭）从而获得最大的确定燃料电池系统的运行状态（开启或关闭）从而获得最大的燃料经济性。燃料经济性。燃料经济性。燃料经济性。n n 根据根据根据根据(gnj)(gnj)驾驶员转矩需求和子系统的限制条件来确定车轮转驾驶员转矩需求和子系统的限制条件来确定车轮转驾驶员转矩需求和子系统的限制条件来确定车轮转驾驶员转矩需求和子系统的限制条件来确定车轮转矩命令。矩命令。矩命令。矩命令。n n 确定动力系统的驱动模式和各模式之间的转换机制，确定传动确定动力系统的驱动模式和各模式之间的转换机

33、制，确定传动确定动力系统的驱动模式和各模式之间的转换机制，确定传动确定动力系统的驱动模式和各模式之间的转换机制，确定传动系的速比。系的速比。系的速比。系的速比。第24页/共110页第二十五页，共110页。n n其中，蓄电池工作其中，蓄电池工作其中，蓄电池工作其中，蓄电池工作(gngzu)(gngzu)状态的控制是能量管理策略所要解决的基本状态的控制是能量管理策略所要解决的基本状态的控制是能量管理策略所要解决的基本状态的控制是能量管理策略所要解决的基本问题。主要考虑以下因素：问题。主要考虑以下因素：问题。主要考虑以下因素：问题。主要考虑以下因素：n n 蓄电池效率是蓄电池效率是蓄电池效率是蓄电池

34、效率是SOCSOC的函数，并与内阻密切相关。必须选择一个蓄电池的函数，并与内阻密切相关。必须选择一个蓄电池的函数，并与内阻密切相关。必须选择一个蓄电池的函数，并与内阻密切相关。必须选择一个蓄电池的最佳工作的最佳工作的最佳工作的最佳工作(gngzu)(gngzu)区域，降低充放电损失，同时保留额外的吸收峰值区域，降低充放电损失，同时保留额外的吸收峰值区域，降低充放电损失，同时保留额外的吸收峰值区域，降低充放电损失，同时保留额外的吸收峰值功率的空间。功率的空间。功率的空间。功率的空间。n n 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。控制蓄电池的充放电深度，放电深度和频率会影响

35、到电池的循环寿命。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。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。n n 电池所存储的能量在整个循环工况下要达到平衡。电池所存储的能量在整个循环工况下要达到平衡。电池所存储的能量在整个循环工况下要达到平衡。电池所存储的能量在整个循环工况下要达到平衡。第25页/共110页第二十六页，共110页。能源能源能源能源(nngyun)(nngyun)管理系统的结构管理系统的结构管理系统的结构管理系统的结构n n根据当前车速、电池根据当前车速、电池根据当前车速、电池根据当前车速、电池SOCSOC等，以及驾驶员等，以及驾驶员等，以及

36、驾驶员等，以及驾驶员的转矩需求信号，决的转矩需求信号，决的转矩需求信号，决的转矩需求信号，决定当前汽车的最佳档定当前汽车的最佳档定当前汽车的最佳档定当前汽车的最佳档位。如果转矩需求为位。如果转矩需求为位。如果转矩需求为位。如果转矩需求为负值，即为制动状态，负值，即为制动状态，负值，即为制动状态，负值，即为制动状态，就需要根据预先设定就需要根据预先设定就需要根据预先设定就需要根据预先设定的制动能量回馈策略的制动能量回馈策略的制动能量回馈策略的制动能量回馈策略来确定电机的回馈转来确定电机的回馈转来确定电机的回馈转来确定电机的回馈转矩。在确定了所有负矩。在确定了所有负矩。在确定了所有负矩。在确定了所

37、有负载的功率需求后，可载的功率需求后，可载的功率需求后，可载的功率需求后，可以根据功率分配策略以根据功率分配策略以根据功率分配策略以根据功率分配策略计算出对燃料电池系计算出对燃料电池系计算出对燃料电池系计算出对燃料电池系统的需求功率，来保统的需求功率，来保统的需求功率，来保统的需求功率，来保证在满足当前动力需证在满足当前动力需证在满足当前动力需证在满足当前动力需求的前提求的前提求的前提求的前提(qint)(qint)下下下下获得较好的整车能量获得较好的整车能量获得较好的整车能量获得较好的整车能量效率。效率。效率。效率。图8-5 燃料电池(rn lio din ch)汽车能源管理系统结构第26页

38、/共110页第二十七页，共110页。n n2 2混合动力混合动力混合动力混合动力(dngl)(dngl)汽车的能源管理系统汽车的能源管理系统汽车的能源管理系统汽车的能源管理系统n n（1 1）长安混合动力）长安混合动力）长安混合动力）长安混合动力(dngl)(dngl)汽车的系统结构汽车的系统结构汽车的系统结构汽车的系统结构n n该车的能源传递路线有四条该车的能源传递路线有四条该车的能源传递路线有四条该车的能源传递路线有四条:n n第第第第1 1条路线为从四缸电喷发动机到轮胎；条路线为从四缸电喷发动机到轮胎；条路线为从四缸电喷发动机到轮胎；条路线为从四缸电喷发动机到轮胎；n n第第第第2 2条

39、路线为动力条路线为动力条路线为动力条路线为动力(dngl)(dngl)电池组到轮胎；电池组到轮胎；电池组到轮胎；电池组到轮胎；n n第第第第3 3条为从发电装置条为从发电装置条为从发电装置条为从发电装置ISGISG到动力到动力到动力到动力(dngl)(dngl)电池组；电池组；电池组；电池组；n n第第第第4 4条路线为轮胎到动力条路线为轮胎到动力条路线为轮胎到动力条路线为轮胎到动力(dngl)(dngl)电池组，在汽车下坡或制动工况时，电池组，在汽车下坡或制动工况时，电池组，在汽车下坡或制动工况时，电池组，在汽车下坡或制动工况时，由发电机由发电机由发电机由发电机/电动机电动机电动机电动机IS

40、GISG将汽车的再生或制动的能量存储到动力将汽车的再生或制动的能量存储到动力将汽车的再生或制动的能量存储到动力将汽车的再生或制动的能量存储到动力(dngl)(dngl)电池。电池。电池。电池。第27页/共110页第二十八页，共110页。n n电控单元电控单元电控单元电控单元ECUECU和和和和电子油门对发动电子油门对发动电子油门对发动电子油门对发动机进行控制机进行控制机进行控制机进行控制(kngzh)(kngzh)。ISGISG通过通过通过通过ISGISG控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)器和驱器和驱器和驱器和驱动器进行控制动器进行控制动器进行控制动器进行控制(kngzh)(kngz

41、h)，电池，电池，电池，电池能量管理系统对能量管理系统对能量管理系统对能量管理系统对电池组的荷电状电池组的荷电状电池组的荷电状电池组的荷电状态进行控制态进行控制态进行控制态进行控制(kngzh)(kngzh)。通过。通过。通过。通过 CANCAN（Controller Controller Area NetworkArea Network）总）总）总）总线，混合动力系线，混合动力系线，混合动力系线，混合动力系统中所有控制统中所有控制统中所有控制统中所有控制(kngzh)(kngzh)子系统子系统子系统子系统向多能源动力总向多能源动力总向多能源动力总向多能源动力总成管理系统发送成管理系统发送成管

42、理系统发送成管理系统发送子系统运行信息，子系统运行信息，子系统运行信息，子系统运行信息，并且接受多能源并且接受多能源并且接受多能源并且接受多能源总成管理系统的总成管理系统的总成管理系统的总成管理系统的控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)命命命命令，通过多能源令，通过多能源令，通过多能源令，通过多能源动力总成管理系动力总成管理系动力总成管理系动力总成管理系统来实现混合动统来实现混合动统来实现混合动统来实现混合动力系统的控制力系统的控制力系统的控制力系统的控制(kngzh)(kngzh)协调。协调。协调。协调。图8-6 长安混合动力(dngl)汽车的系统结构第28页/共110页第二十九页，

43、共110页。n n（2）开关）开关型控制策略型控制策略由系统由系统(xtng)初初始化模块、始化模块、数据采集模数据采集模块、数据处块、数据处理模块和数理模块和数据显示模块据显示模块组成主要的组成主要的系统系统(xtng)软软件。件。图8-7 开关(kigun)型控制策略系统控制流程图第29页/共110页第三十页，共110页。n n 蓄电池的充电状态的最小值和最大值分别设定为蓄电池的充电状态的最小值和最大值分别设定为6060和和8080。系统主要功。系统主要功能包括控制能包括控制(kngzh)(kngzh)发电机控制发电机控制(kngzh)(kngzh)器，监控和管理电动机控制器，监控和管理电

44、动机控制(kngzh)(kngzh)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。池组进行充电或停止充电。n n开关型控制开关型控制(kngzh)(kngzh)策略的优点策略的优点:n n 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。失功率增大。第30页/共11

45、0页第三十一页，共110页。n n（3）“功率跟踪型功率跟踪型”控制策略控制策略n n “功率跟踪型功率跟踪型”控制策略是由控制策略是由发动机全程跟踪汽车功率需求，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，量的蓄电池，从而减轻汽车质量，减小行驶阻力

46、。其主要不足是发减小行驶阻力。其主要不足是发动机必须在较大的工况范围运行，动机必须在较大的工况范围运行，平均平均(pngjn)热效率较低，有热效率较低，有害排放较多。害排放较多。第31页/共110页第三十二页，共110页。第二节第二节第二节第二节 充电器充电器充电器充电器n n 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，及时进行充电进行充电进行充电进行充电(chng din)(chng din)可有效降

47、低汽车的使用成本。可有效降低汽车的使用成本。可有效降低汽车的使用成本。可有效降低汽车的使用成本。第32页/共110页第三十三页，共110页。一、蓄电池的充电方法一、蓄电池的充电方法1恒压充电恒压充电2恒流充电恒流充电3快速快速(kui s)充电充电 4智能充电智能充电5均衡充电均衡充电第33页/共110页第三十四页，共110页。n n1恒压充电恒压充电n n 恒压充电是是保持蓄电池充电压一定的充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方法，对每个单体蓄电池均以某一恒定(hngdng)电压进行充电。电压进行充电。第34页/共110页第三十五页，共110页。n n

48、优点：优点：优点：优点：n n 充电速度较快，且随着充电的进行，充电电流会逐渐充电速度较快，且随着充电的进行，充电电流会逐渐充电速度较快，且随着充电的进行，充电电流会逐渐充电速度较快，且随着充电的进行，充电电流会逐渐(zhjin)(zhjin)减小，电压减小，电压减小，电压减小，电压设定适当时，充足电时会自动停充。设定适当时，充足电时会自动停充。设定适当时，充足电时会自动停充。设定适当时，充足电时会自动停充。n n缺点：缺点：缺点：缺点：n n 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，充电的电流会很不能保证蓄电池彻底充足

49、电，如果蓄电池放电深度过深，充电的电流会很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。择过低，后期充电电流过小，又会导致充电时间延长。择过低，后期充电电流过小，又会导致充电时间延长。择过低，后期充电电流过小，又会导致充电时间延长。第35页/共110页第三十六页，共11

50、0页。n n2恒流充电恒流充电n n 恒流充电是保持蓄电池的充电电流不变的恒流充电是保持蓄电池的充电电流不变的充电方法。恒定电流用调整充电方法。恒定电流用调整(tiozhng)充电充电器的电流来控制，在一般的硅整流器充电器器的电流来控制，在一般的硅整流器充电器中即可实现，充电操作简单方便。但要求采中即可实现，充电操作简单方便。但要求采用小电流、长时间的充电模式，恒流充电一用小电流、长时间的充电模式，恒流充电一般需要般需要15h以上。以上。第36页/共110页第三十七页，共110页。n n第一阶段的充第一阶段的充第一阶段的充第一阶段的充电电流取额定电电流取额定电电流取额定电电流取额定(dng)(