新能源汽車技術(shù)：第4章-1-純電動(dòng)汽車

1、第4章 純電動(dòng)汽車(一)4.1 概述4.2 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 4.3 純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程4.4 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng) 新能源汽車技術(shù) 第 1 頁4.1 概述純電動(dòng)汽車是以電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛。純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟。缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。因此適合于行駛路線相對(duì)固定，有條件進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電的車輛。新能源汽車技術(shù) 第 2 頁1.純電動(dòng)汽車分類1).按用途分類（1）純電動(dòng)轎車；（2）電動(dòng)貨車；（3）電動(dòng)客車。2)按驅(qū)動(dòng)形式分類 （1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；（2）交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；（3）雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；（4）雙繞組電機(jī)電

2、動(dòng)汽車；（5）電動(dòng)輪電動(dòng)汽車。新能源汽車技術(shù) 第 3 頁2.純電動(dòng)汽車組成與原理 電動(dòng)汽車主要由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。 汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。 電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。 新能源汽車技術(shù) 第 4 頁典型電動(dòng)汽車組成框圖新能源汽車技術(shù) 第 5 頁2.純電動(dòng)汽車組成與原理1)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等。它的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為

3、車輪的動(dòng)能，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。新能源汽車技術(shù) 第 6 頁2.純電動(dòng)汽車組成與原理包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器，其中最關(guān)鍵的是電動(dòng)機(jī)逆變器。電動(dòng)機(jī)不同，控制器也有所不同?？刂破鲗⑿铍姵刂绷麟娔孀兂山涣麟姾篁?qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪，使電動(dòng)汽車行駛。有關(guān)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)內(nèi)容已在第3章中介紹。新能源汽車技術(shù) 第 7 頁2.純電動(dòng)汽車組成與原理 2)電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。純電動(dòng)汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。

4、純電動(dòng)汽車主要是指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對(duì)電動(dòng)汽車用電池單體及整組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測(cè)等。新能源汽車技術(shù) 第 8 頁2.純電動(dòng)汽車組成與原理3)輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、刮水器、收音機(jī)以及照明和除霜裝置等。輔助動(dòng)力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的功用是向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其它輔助設(shè)備提供動(dòng)力。新能源汽車技術(shù) 第 9 頁3.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式 （1）第一種與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器。只是將發(fā)動(dòng)機(jī)換成電動(dòng)機(jī)，屬于改造型電動(dòng)汽車。 這種布置可以提高電動(dòng)汽車的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加低速時(shí)電動(dòng)汽車的后備

5、功率。新能源汽車技術(shù) 第 10 頁3.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式（2）第二種取消了離合器和變速器。優(yōu)點(diǎn)是可以繼續(xù)沿用當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)汽車中的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，只需要一組電動(dòng)機(jī)和逆變器。（3）第三種布置方式將電動(dòng)機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。新能源汽車技術(shù) 第 11 頁驅(qū)動(dòng)橋新能源汽車技術(shù) 第 12 頁新能源汽車技術(shù) 第 13 頁新能源汽車技術(shù) 第 14 頁新能源汽車技術(shù) 第 15 頁新能源汽車技術(shù) 第 16 頁新能源汽車技術(shù) 第 17 頁4.純電動(dòng)汽車的特點(diǎn) （1）無污染，噪聲低（2）能源效率高，多樣化（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便 （4）動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短 新能源汽車技術(shù)

6、第 18 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù) 1)電機(jī)及控制技術(shù) 電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于特種電機(jī)，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋的性能。新能源汽車技術(shù) 第 19 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。再生制動(dòng)還可以減少剎車片的磨損，降低車輛故障率及使用成本。新能源汽車技術(shù) 第 20 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技

7、術(shù) 2)電池及管理技術(shù)電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車用電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)，但目前的電池能量密度低，電池組過重，續(xù)駛里程短，價(jià)格高，循環(huán)壽命有限。新能源汽車技術(shù) 第 21 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù) 3)整車控制技術(shù)新型純電動(dòng)轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高速CAN總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的ECU。低速總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。實(shí)現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為X-by-

8、Wire技術(shù)提供有力的支撐。新能源汽車技術(shù) 第 22 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù) 4)整車輕量化技術(shù)（1）通過對(duì)整車實(shí)際使用工況和使用要求的分析，對(duì)電池的電壓、容量、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、整車性能等車輛參數(shù)的整體優(yōu)化，合理選擇電池和電動(dòng)機(jī)參數(shù)。新能源汽車技術(shù) 第 23 頁5.純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)（2）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕動(dòng)力總成、車載能源系統(tǒng)的重量。（3）積極采用輕質(zhì)材料，如電池箱的結(jié)構(gòu)框架、箱體封皮、輪轂等采用輕質(zhì)合金材料。（4）利用CAD技術(shù)對(duì)車身承載結(jié)構(gòu)件（如前后橋、新增的邊梁、橫梁等）進(jìn)行有限元分析研究，用計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。新能源汽車技

9、術(shù) 第 24 頁4.2 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)四個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)：（1）起步加速性能 車輛在設(shè)定時(shí)間內(nèi)由靜止加速到額定車速或走過預(yù)定的距離的能力。（2）以額定車速穩(wěn)定行駛的能力 對(duì)電動(dòng)汽車來說，蓄電池和電動(dòng)機(jī)應(yīng)該能提供車輛以額定車速穩(wěn)定行駛的全部功率需求，并且根據(jù)我國的道路狀況至少能克服坡度為3%的路面阻力。 新能源汽車技術(shù) 第 25 頁4.2 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)（3）以最高車速穩(wěn)定行駛的能力在電動(dòng)汽車上，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該能夠維持車輛以最高車速行駛。（4）爬坡能力 電動(dòng)汽車能以一定的速度行駛在一定坡度的路面上。另外，電動(dòng)汽車的蓄電池所輸出的電能和電量應(yīng)該能夠維持電動(dòng)汽車在一定工況下

10、行駛額定的里程。 新能源汽車技術(shù) 第 26 頁1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的功率包括額定功率和最大功率。 電動(dòng)機(jī)的功率不能選得太大，應(yīng)該依照電動(dòng)汽車的最高行駛車速、爬坡度和加速性能來確定電動(dòng)機(jī)的功率。新能源汽車技術(shù) 第 27 頁1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) 1)根據(jù)汽車最高車速確定電動(dòng)機(jī)功率 已知電動(dòng)汽車期望的最高車速，選擇的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大體上等于但不小于汽車以最高車速行駛時(shí)行駛阻力消耗的功率之和。 式中， 為整車質(zhì)量（kg）； 為滾動(dòng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)面積（）； 為最高行駛車速（km/h）。 新能源汽車技術(shù) 第 28 頁1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) 2)根據(jù)汽車爬坡度確定電動(dòng)機(jī)功率 電動(dòng)汽車以某

11、一車速爬上一定坡度消耗的功率為 式中， 為電動(dòng)汽車行駛速度（km/h）； 為坡度。 3)根據(jù)電動(dòng)汽車加速性能確定電動(dòng)機(jī)功率 新能源汽車技術(shù) 第 29 頁1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)式中， 為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 為車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為車輪半徑（m）； 為變速箱傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比。電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的額定功率為新能源汽車技術(shù) 第 30 頁2.傳動(dòng)系傳動(dòng)比設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車傳動(dòng)比的選擇應(yīng)該滿足汽車最高期望車速、最大爬坡度以及對(duì)加速時(shí)間的要求。 1)傳動(dòng)系速比的上限 傳動(dòng)系速比的上限由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速和最高行駛車速確定。 式中， 為主減速器的傳動(dòng)比； 變速器的傳動(dòng)比

12、。新能源汽車技術(shù) 第 31 頁2.傳動(dòng)系傳動(dòng)比設(shè)計(jì)2)傳動(dòng)系速比的下限 由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大行駛車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比下限為式中， 為最高車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力； 為電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。由電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比下限為式中， 為最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力（N）； 為電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）。新能源汽車技術(shù) 第 32 頁3.電池組容量設(shè)計(jì) 1)由電動(dòng)汽車所需的最大功率選擇電池組數(shù)目 蓄電池的攜帶能量必須大于或等于電動(dòng)汽車的最大能耗，要求電池組數(shù)目為式中， 為電動(dòng)機(jī)的工作效率； 為電動(dòng)機(jī)控制器的工作效率； 為單個(gè)電池組所包含的

13、電池的數(shù)目。新能源汽車技術(shù) 第 33 頁3.電池組容量設(shè)計(jì)2)由續(xù)駛里程選擇電池組的數(shù)目 在汽車充電前，蓄電池所攜帶的能量必須保證電動(dòng)汽車能夠行駛一定的里程。所以電池組數(shù)目為 式中， 為續(xù)駛里程（km）； 為電動(dòng)汽車行駛1km所消耗的能量（kW）； 為單個(gè)電池的電容（Ah）； 為單個(gè)電池的電壓（V）。從二者中選擇較大者確定電池組組數(shù)。新能源汽車技術(shù) 第 34 頁4.設(shè)計(jì)實(shí)例1).電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 電動(dòng)機(jī)類型選取交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的最大功率 =71.3348kW。 參考ADVISOR并查閱電工手冊(cè)選擇交流電機(jī)參數(shù)： 額定功率 =30kW； 額定電壓 =220V；最大電流 =180A

14、；過載系數(shù) =2.4 ；最高轉(zhuǎn)速 =9000r/min。新能源汽車技術(shù) 第 35 頁4.設(shè)計(jì)實(shí)例2). 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的選擇 電動(dòng)汽車行駛工況多種多樣，最低穩(wěn)定車速在36km/h范圍內(nèi)，最高車速可達(dá)100km/h，甚至更高。行駛過程遇到的阻力變化很大，變化范圍在6倍以上，在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間需要安裝減速器和變速器。 為了滿足電動(dòng)汽車行駛阻力的變化范圍，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池的負(fù)荷，提高工作效率，又使傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜以至降低工作效率，采用檔變速器。新能源汽車技術(shù) 第 36 頁4.設(shè)計(jì)實(shí)例（1）主減速器速比的選擇 設(shè)傳動(dòng)系變速器第檔為直接檔即 =1，電動(dòng)機(jī)的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 =9000r/min

15、，得 7.9170。初步確定主減速器速比 為4.3245。（2）變速器速比的選擇 汽車傳動(dòng)系各檔的傳動(dòng)比大體上按等比級(jí)數(shù)分配，可以充分利用蓄電池所提供的一次充放電的有限能量，提高動(dòng)力性，增加續(xù)駛里程。新能源汽車技術(shù) 第 37 頁4.設(shè)計(jì)實(shí)例綜上可得， =2.0898；根據(jù)等比級(jí)數(shù)的分配方法 得， =1.4456 新能源汽車技術(shù) 第 38 頁4.設(shè)計(jì)實(shí)例3).蓄電池參數(shù)的選擇電池類型選擇鎳氫電池，其比電容達(dá)250Ah，比電壓1.2V，比能量達(dá)80Wh/kg，比功率230W/kg。（1）由電動(dòng)機(jī)功率確定電池組的數(shù)目 在實(shí)際應(yīng)用中電池的最大功率應(yīng)限制為式中， 為單體電池電動(dòng)勢(shì)； 為等效內(nèi)阻。由式求得

16、單個(gè)電池的最大輸出功率為 =1.3853kW，進(jìn)而得， =21.7035。新能源汽車技術(shù) 第 39 頁（2）由續(xù)駛里程確定電池組的數(shù)目 由前面得， =15.9705?？紤]到電池放電深度一般不超過80%，故取 =19.9631。 綜上，取電池組數(shù)目n=22。 電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)都是從汽車行駛時(shí)所消耗的能量出發(fā)推導(dǎo)計(jì)算得到的，理論上，它的動(dòng)力性、續(xù)駛里程都應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求。 4.設(shè)計(jì)實(shí)例新能源汽車技術(shù) 第 40 頁5.性能仿真 基于ADVISOR建立電動(dòng)汽車主要部件及整車仿真模型。 1)仿真模型(1). 電動(dòng)機(jī)仿真模型(2)蓄電池仿真模型(3)車身仿真模型(4). 主減速器和變速器仿真模型(

17、5). 純電動(dòng)汽車整車仿真模型新能源汽車技術(shù) 第 41 頁仿真模型組成示意圖新能源汽車技術(shù) 第 42 頁整車仿真模型 新能源汽車技術(shù) 第 43 頁5.性能仿真 2).仿真結(jié)果 汽車在實(shí)際行駛過程中不可能長(zhǎng)時(shí)間在穩(wěn)定車速下行駛，尤其是在市區(qū)行駛時(shí)，電動(dòng)汽車在行駛中常常伴有頻繁的加速、減速、怠速、停車等行駛工況。選用日本10-15工況來進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下圖所示。新能源汽車技術(shù) 第 44 頁ADVISOR仿真結(jié)果 新能源汽車技術(shù) 第 45 頁ADVISOR仿真結(jié)果 新能源汽車技術(shù) 第 46 頁4.3 純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程 目前，影響純電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素之一是續(xù)駛里程短。為了盡可能地提高純電動(dòng)汽

18、車的續(xù)駛里程，有必要對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。新能源汽車技術(shù) 第 47 頁1.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程模型 1)等速行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 汽車在良好的水平路面上一次充電后等速行駛直至消耗掉全部攜帶的電能為止所行駛的里程，稱為等速行駛的續(xù)駛里程。它是電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。汽車以速度v等速行駛時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 和功率 分別為新能源汽車技術(shù) 第 48 頁1.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程模型根據(jù)電機(jī)的類型和控制方式的不同確定電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M 和電池放電電流I的關(guān)系即： ；也可以確定電機(jī)的輸出功率 與電機(jī)效率 的關(guān)系，即電池?cái)y帶的額定總能量為 新能源汽車技術(shù) 第 49 頁1.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程模型以鉛酸電池為例，

19、當(dāng)電池以大電流 放電時(shí)，總能量 為式中，當(dāng) 3時(shí)， =1.313；當(dāng) 3時(shí)， =1.414。等速行駛續(xù)駛里程新能源汽車技術(shù) 第 50 頁1.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程模型2)多工況行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 多工況續(xù)駛里程為式中， 為每個(gè)狀態(tài)行駛距離（km）； 為車輛能夠完成的狀態(tài)總數(shù)。新能源汽車技術(shù) 第 51 頁2.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響因素 1)滾動(dòng)阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大。所以降低輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)可明顯增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。 采用滾動(dòng)阻力系數(shù)小的子午線輪胎，增大輪胎氣壓等是增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的重要途徑。 新能源汽車技術(shù) 第 52 頁2.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響因素

20、2)空氣阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 通過對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)，底部做成光滑表面，同時(shí)取消散熱器罩等措施，可以降低空氣阻力系數(shù)。3)機(jī)械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響 提高電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，能有效地增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。電動(dòng)汽車整車質(zhì)量越小，行駛速度越低，機(jī)械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響越大。新能源汽車技術(shù) 第 53 頁2.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響因素4)整車質(zhì)量對(duì)續(xù)駛里程的影響 整車質(zhì)量越大，續(xù)駛里程越小；并且不同車速時(shí)，續(xù)駛里程也不相同。為了降低整車總重量，可通過采用輕質(zhì)材料的方法實(shí)現(xiàn)。5)蓄電池參數(shù)對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響 蓄電池參數(shù)包括很多，這里主要從蓄電池的放電深度、電池比能量、電池箱串

21、聯(lián)電池個(gè)數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)、蓄電池的自行放電等幾個(gè)方面分析。新能源汽車技術(shù) 第 54 頁4.4 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)準(zhǔn)確和可靠地獲得電池SOC是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務(wù)。蓄電池的荷電狀態(tài)是不能直接得到的，只能通過對(duì)電池特性電壓、電流、電池內(nèi)阻、溫度等參數(shù)來推斷。這些參數(shù)與SOC的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)的關(guān)系。新能源汽車技術(shù) 第 55 頁1.電池管理系統(tǒng)的功能 1)實(shí)時(shí)采集電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù) 實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。2)確定電池的SOC 準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力電池組的SOC，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)電動(dòng)汽車儲(chǔ)能電池還剩余多少能量或儲(chǔ)能電池的SO

22、C，使電池的SOC值控制在30%70%的工作范圍。新能源汽車技術(shù) 第 56 頁1.電池管理系統(tǒng)的功能3)故障診斷與報(bào)警 當(dāng)蓄電池電量或能量過低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過高，非正常工作時(shí)，及時(shí)報(bào)警。4)電池組的熱平衡管理 其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。5)一致性補(bǔ)償 當(dāng)電池之間有差異時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng)，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。新能源汽車技術(shù) 第 57 頁1.電池管理系統(tǒng)的功能6)通過總線實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)模塊和中央處理單元的通訊 在電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)電池管

23、理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準(zhǔn)確估計(jì)電動(dòng)汽車蓄電池的SOC狀態(tài)。 新能源汽車技術(shù) 第 58 頁2.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)硬件的設(shè)計(jì)取決于管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)通信、抗干擾性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定需要采集動(dòng)力電池組的數(shù)據(jù)類型；根據(jù)采集量以及精度要求確定前向通道的設(shè)計(jì)；根據(jù)通信數(shù)據(jù)量以及整車的要求選用合理的總線。 新能源汽車技術(shù) 第 59 頁電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 新能源汽車技術(shù) 第 60 頁2.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)1). 電壓采樣的實(shí)現(xiàn) 電壓采樣是對(duì)電動(dòng)汽車電池組的電壓進(jìn)

24、行采樣，每個(gè)電池組由10個(gè)單體電池構(gòu)成。本系統(tǒng)中一共有14個(gè)電池組組成電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。原理如下圖所示，每個(gè)電池為一個(gè)電池組。新能源汽車技術(shù) 第 61 頁電壓數(shù)據(jù)采集方案硬件框圖 新能源汽車技術(shù) 第 62 頁2.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)2).電流采樣的實(shí)現(xiàn) 采用電流傳感器LT308（LEM），該電流傳感器是基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，具有高的精度、良好的線性度和最佳的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也具有很好的抗干擾能力。其測(cè)量電路如下圖所示。新能源汽車技術(shù) 第 63 頁電流采樣部分示意圖新能源汽車技術(shù) 第 64 頁2.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)3)溫度采樣的實(shí)現(xiàn) 溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用直接電源供電方式。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。新能源汽車技術(shù) 第 65 頁溫度測(cè)量圖新能源汽車技術(shù) 第 66 頁2.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)4).抗干擾措施的設(shè)計(jì) 由于電池管理系統(tǒng)用在情況比較復(fù)雜的電動(dòng)汽車上，所以干擾可以沿各種線路侵入單片機(jī)系統(tǒng)。其主要的渠道有三條：即空間干擾、供電系統(tǒng)干擾、過程通道干擾。新能源汽車技術(shù) 第 67 頁2.電池管