《新能源汽車技術(shù)（第2版）》項目2

新能源汽車技術(shù)（第2版）陳小兵主編簽到掃碼下載文旌課堂APP掃碼簽到（2022.3.2515:00至2022.3.2515:10）簽到方式教師通過“文旌課堂APP”生成簽到二維碼，并設(shè)置簽到時間，學(xué)生通過“文旌課堂APP”掃描“簽到二維碼”進行簽到。。項目二動力電池及管理技術(shù)

截至2021年7月底，我國新能源汽車保有量已超過600萬輛。國內(nèi)汽車市場涌現(xiàn)出一大批具有國際競爭力的新能源汽車整車及零部件制造企業(yè)，組成了全球最完善的新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。值得注意的是，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)依然存在若干發(fā)展痛點。例如，在動力電池方面，低溫下充電慢、續(xù)駛里程降幅大，高溫下安全性差等問題仍有待解決。在2021年9月4日開幕的中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達）國際論壇上，科學(xué)技術(shù)部高新技術(shù)司副司長續(xù)超前表示，全球新能源汽車競爭焦點主要集中在動力電池、驅(qū)動電機等核心部件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面，誰掌握了關(guān)鍵核心技術(shù)，誰就能在新的競爭賽道中拔得頭籌，贏得未來。項目導(dǎo)讀達成目標(biāo)技能目標(biāo)思政目標(biāo)知識目標(biāo)（1）掌握鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握鋰離子電池的特點和應(yīng)用。（3）熟悉超級電容與飛輪電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點。（4）熟悉鈉離子電池的特點。（5）掌握電池管理系統(tǒng)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)。（1）能夠識別動力電池的基本結(jié)構(gòu)。（2）能夠分析電池管理系統(tǒng)的主要性能。（1）堅定民族自豪感和文化自信心。（2）強化安全意識和節(jié)能環(huán)保意識。（3）培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作、顧全大局的團隊精神。認識動力電池2.1動力電池及管理技術(shù)項目2任務(wù)導(dǎo)入小李的父母從新聞上看到了一起純電動汽車起火事件，便給小李打電話，讓他開車的時候多注意。小李詳細詢問了起火車輛的車型、起火時的狀態(tài)，并從網(wǎng)上查詢了大量資料，發(fā)現(xiàn)純電動汽車起火并非個例，僅2021年1月至5月，國內(nèi)就發(fā)生新能源汽車起火事故34起，其中大部分為純電動汽車。純電動汽車起火主要是由它搭載的動力電池的故障造成的，動力電池的高溫、碰撞、使用不當(dāng)?shù)染锌赡軐?dǎo)致車輛起火。純電動汽車通常搭載鋰離子電池，鋰離子電池主要分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種。三元鋰電池的能量密度較高，對應(yīng)的汽車續(xù)駛里程也相對較高，并且在耐低溫性能上具有很大優(yōu)勢，故應(yīng)用較多。磷酸鐵鋰電池能量密度較低，但安全性要高于三元鋰電池，對應(yīng)的車輛更不容易起火。小李從車底動力電池箱的銘牌上了解到，他的車輛使用的便是磷酸鐵鋰電池，這讓他略感欣慰。思考：除上述兩種鋰離子電池外，動力電池還有哪些？

不同的電池的性能一樣嗎？想一想任務(wù)2.1

認識純電動汽車1234純電動汽車常用的動力電池鈉離子電池超級電容飛輪電池鋰離子電池

鋰離子電池是一種用鋰離子作為活性物質(zhì)的化學(xué)電池。鋰離子電池的電解質(zhì)一般為非水溶液。非水溶液由有機溶劑或非水無機溶劑加入無機鹽組成，其中有機溶劑主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁內(nèi)酯等，非水無機溶劑主要有亞硫酰氯、液體二氧化硫等，無機鹽有高氯酸鋰、氯化鋁鋰、氟硼酸鋰、溴化鋰等。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池因為鋰和水接觸會立即發(fā)生激烈反應(yīng)，所以電解質(zhì)不能采用水溶液，且全部材料和零部件均須嚴格脫水并可靠密封。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池1.鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和分類如圖所示，鋰離子電池一般由正極、負極、隔膜、電解質(zhì)（圖中未標(biāo)出）、電池外殼、保護閥等組成。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池1.鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和分類鋰離子電池中，正極材料占整個電池成本的40%以上，且在當(dāng)前的技術(shù)條件下，鋰離子電池的能量密度主要取決于正極材料。鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同，可分為以下幾種類型。鈷酸鋰電池錳酸鋰電池三元鋰電池碳酸鐵鋰電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池2.鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的工作原理目前是以固體物理學(xué)中嵌入的概念來解釋的，這里的嵌入是指可移動的客體粒子（

分子、原子、離子）可逆地嵌到具有合適尺寸的主體晶格中的網(wǎng)絡(luò)空格點上的方式。鋰離子電池的正極和負極材料都是由鋰離子和電子的混合導(dǎo)體嵌入化合物形成的。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池2.鋰離子電池的工作原理典型的鋰離子電池體系為：（-）C|LiPF6——EC+DEC|LiCoO2（+）

式中:

（-）C——石墨，為負極材料;

LiPF6——六氟磷酸鋰，電解質(zhì);

EC+DEC——碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯混合電解液;

LiCoO2（+）——鈷酸鋰，為正極材料。

任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池2.鋰離子電池的工作原理如圖所示，當(dāng)鋰離子電池充電時，鋰離子從正極材料晶格中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜嵌入到負極材料晶格中；放電時，鋰離子從負極材料晶格中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜嵌入到正極材料晶格中。在整個充放電過程中，鋰離子往返于正、負極之間。同時，由于隔膜的作用，電子只能通過外電路由正極移動至負極（充電時）形成充電電流，或由負極移動至正極（放電時）形成放電電流。鋰離子電池的工作原理任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池2.鋰離子電池的工作原理在充放電過程中，鋰離子處于正極→負極→正極的運動狀態(tài)，反應(yīng)過程中既不消耗電解質(zhì)，也不產(chǎn)生氣體，因此鋰離子電池可以做成完全封閉的結(jié)構(gòu)，從根本上解決了鋰離子電池的循環(huán)性和安全性問題。鋰離子電池內(nèi)部時刻都在發(fā)生副反應(yīng)。在每次充放電循環(huán)中，任何能夠產(chǎn)生或消耗鋰離子（

或電子）

的副反應(yīng)都會改變鋰離子電池容量的平衡，并且這種改變是不可逆的。經(jīng)過多次循環(huán)累積，鋰離子電池的性能將會出現(xiàn)衰退甚至失效。因此，通常使用鋰離子電池的充放電循環(huán)次數(shù)來表示其使用壽命。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（1）電池單體的工作電壓高鋰離子電池單體的工作電壓為3.2~3.8V，是傳統(tǒng)鎳氫電池和鎳鎘電池單體工作電壓的3倍。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（2）電池的能量密度高鋰離子電池的能量密度已達到90~260W·h/kg，是傳統(tǒng)鎳鎘電池的2倍、鎳氫電池的1.5倍。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（3）電池的循環(huán)壽命長目前鋰離子電池的循環(huán)壽命可達2000次以上，在低放電深度下可達幾萬次，超過了其他幾種動力電池。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（4）自放電率低鋰離子電池的自放電率僅為6%~8%，遠低于鎳鎘電池(25%~30%）和鎳氫電池(15%~20%），與鉛酸蓄電池相當(dāng)。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（5）無記憶性鋰離子電池可以根據(jù)要求隨時充電，而不會降低其充放電性能。（6）可實現(xiàn)快速充電任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池有許多顯著特點，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面。（7）對環(huán)境無污染鋰離子電池中不存在鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的有害物質(zhì)，是名副其實的“綠色電池”。（8）能夠制造成任意形狀，目前以圓柱形和方形為主。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池也有一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。（1）成本高成本高主要是因為正極材料鈷的價格高，但按單位能量(W·h）價格來計算，較鎳氫電池低，與鎳鎘電池持平，但高于鉛酸蓄電池，且電解質(zhì)提純困難。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點鋰離子電池也有一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。（2）電池單體需要過充電保護、過放電保護等保護電路，電池模組則需要與電池管理系統(tǒng)配套使用。過充電保護：過充電將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響鋰離子電池的性能和使用壽命，同時過充電易使電解質(zhì)分解，鋰離子電池會因內(nèi)部壓力過高而出現(xiàn)漏液等問題，故必須在最高限壓4.1~4.2V下充電。過放電保護：過放電會導(dǎo)致活性物質(zhì)恢復(fù)困難，故也需要有保護線路控制。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池3.鋰離子電池的特點對于不同類型的鋰離子電池，其性能也不盡相同。各類鋰離子電池的性能特點如表所示。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池4.鋰離子電池的應(yīng)用電池單體是一個電池系統(tǒng)的最小單元，電池單體是不能直接使用的。只有先通過嚴格篩選，將一致性好的多個電池單體按照精密設(shè)計組裝成為電池模塊，并加裝電池單體監(jiān)控與管理裝置，再將多個電池模塊組成一個電池包，并加上保護電路和保護殼，才能構(gòu)成動力電池模組。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池4.鋰離子電池的應(yīng)用目前，純電動汽車上應(yīng)用較多的動力電池是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

1）三元鋰電池

三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMn1-x-yO2，NCM）或鎳鈷鋁酸鋰(LiNixCoyAl1-x-yO2，NCA）三元復(fù)合材料作為正極材料的鋰離子電池。其中NCM三元鋰電池因綜合了LiCoO2、LiNiO2

和LiMnO2

電池的優(yōu)點，是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的動力電池。

目前，特斯拉、一汽大眾、廣汽埃安、北汽新能源、長城歐拉等多家品牌旗下的純電動汽車采用了三元鋰電池。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池4.鋰離子電池的應(yīng)用三元鋰電池中，正極材料的各元素含量會對其電特性和電化學(xué)性能有很大的影響。增加鎳的含量有利于提高三元鋰電池的容量、放電功率和充放電循環(huán)性能。通常鎳含量高于其他元素總和的三元鋰電池稱為高鎳電池。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池4.鋰離子電池的應(yīng)用2）磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4）作為正極材料，碳(石墨）作為負極材料的鋰離子電池，電池單體的額定電壓為3.2V，充電終止電壓為3.6~3.65V，放電終止電壓為2.0V。

充電過程中，正極磷酸鐵鋰材料中的部分鋰離子脫嵌，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極，嵌入負極材料晶格中;同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學(xué)反應(yīng)的平衡。放電過程中，鋰離子自負極材料晶格中脫嵌，經(jīng)電解質(zhì)到達正極，嵌入正極材料晶格中;同時負極釋放電子，電子自外電路到達正極，為外界提供電能。掃

一

掃

磷酸鐵鋰電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池4.鋰離子電池的應(yīng)用2）磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池安全性能優(yōu)異，對于過充的承受力很好，熱穩(wěn)定性能好，循環(huán)壽命長，并且價格低廉。但其能量密度較三元鋰電池低，且低溫性能差，充放電倍率低，在純電動汽車長續(xù)航和快速充電需求不斷提升的背景下，其應(yīng)用受到一定限制。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的特斯拉標(biāo)準續(xù)航版Model3、ModelY純電動汽車均已使用磷酸鐵鋰電池。小鵬G3、P7純電動汽車也推出了搭載磷酸鐵鋰電池的車型。紅旗E-QH5、比亞迪元PLUSEV、上汽奧迪Q5e-tron等多款新車型也將搭載磷酸鐵鋰電池。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.1鋰離子電池刀片電池是比亞迪公司于2020年推出的一種新型磷酸鐵鋰電池。刀片電池通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將電池單體進行扁平化設(shè)計，使電池單體長度在600mm以上，然后跳過組成電池模塊的環(huán)節(jié)，直接通過陣列方式排布集成為電池包(CTP技術(shù)），其形狀就像刀片嵌入電池包內(nèi)，因此而得名。相較傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池，刀片電池在體積利用率方面提升了50%以上，使其續(xù)駛里程大幅提升，達到了三元鋰電池的同等水平。其突出優(yōu)勢是安全系數(shù)高，并且兼具長壽命和長續(xù)航的優(yōu)點。寧德時代公司的磷酸鐵鋰電池也采用了CTP技術(shù)，在提升體積利用率的同時，使動力電池的零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升了50%，從而大幅降低了動力電池的制造成本。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.2超級電容超級電容(supercapacitor）又稱為電化學(xué)電容，是二十世紀七八十年代發(fā)展起來的一種具有超級儲電能力、可提供強大脈沖功率的物理二次電源，它是介于蓄電池和普通電容器之間的一種新型儲能裝置。掃

一

掃

超級電容任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.超級電容的分類超級電容按照不同的方式可以分為不同的種類，具體如下。（1）按照電極結(jié)構(gòu)是否對稱，可分為對稱電容器和不對稱電容器。（2）按照工作原理的不同，可分為雙電層超級電容和混合型超級電容。（3）按照電解質(zhì)的不同，可分為液體電解質(zhì)超級電容和固體電解質(zhì)超級電容。2.1.2超級電容超級電容主要利用電極/電解質(zhì)界面電荷分離所形成的雙電層，或借助電極表面快速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的可逆化學(xué)吸附來實現(xiàn)電能的儲存。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容下面以雙電層超級電容為例介紹超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理。

1）結(jié)構(gòu)

雙電層超級電容主要由電極、電解質(zhì)、集電極、隔膜等組成，如圖所示。雙電層超級電容的結(jié)構(gòu)任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容（1）電極要求內(nèi)阻小、導(dǎo)電率高、表面積大且盡量薄，電極材料一般有碳電極材料、金屬氧化物及其水合物電極材料、導(dǎo)電聚合物電極材料。由于兩個電極的距離非常小，只有幾納米，而以多孔活性炭作為主要材料的多孔活性炭電極可以獲得極大的電極表面積，因此得到了廣泛應(yīng)用。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容雙電層超級電容本質(zhì)上是一種靜電式能量儲存裝置，其電荷分離距離是由被吸引到帶電電極的電解質(zhì)離子尺寸決定的，該距離比傳統(tǒng)電容器薄膜材料所能實現(xiàn)的距離小得多，這種非常小的電荷分離距離再加上龐大的表面積使得雙電層超級電容較傳統(tǒng)電容器而言有巨大的靜電容量。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容（2）電解質(zhì)需要有較高的導(dǎo)電性(內(nèi)阻小）和足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性，以提高電池單體的電壓。電解質(zhì)材料可分為有機類和無機類兩種，也可分為液態(tài)類和固態(tài)類兩種。（3）集電極多選用導(dǎo)電性能良好的金屬和石墨，如泡沫鎳、鎳網(wǎng)(箔）、鋁箔、鈦網(wǎng)(箔）及碳纖維等。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容（4）隔膜防止雙電層超級電容相鄰的兩個電極短路。為保證接觸電阻較小，隔膜應(yīng)盡量薄，通常采用多孔結(jié)構(gòu)。采用有機電解質(zhì)的雙電層超級電容通常使用聚合物或紙作為隔膜，而采用水溶液電解質(zhì)的雙電層超級電容通常使用玻璃纖維或陶瓷作為隔膜。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容2）工作原理

雙電層超級電容的充放電過程純屬物理過程。電解質(zhì)和隔膜裝在兩個多孔活性炭電極之間，電荷沿集電極成對排列。當(dāng)電壓加載到兩個電極上時，正極吸引電解質(zhì)中的負離子，負極吸引電解質(zhì)中的正離子，從而在兩個電極的表面形成了一個雙電層超級電容，擴大了其電荷儲存量。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容2）工作原理

當(dāng)兩個電極間的電動勢低于電解質(zhì)的氧化還原電極電動勢時，電解質(zhì)界面上的電荷不會脫離電解質(zhì)，超級電容處于正常工作狀態(tài)(通常在3V以下）。如果超級電容兩端電壓超過電解質(zhì)的氧化還原電極電壓，則電解質(zhì)發(fā)生分解，超級電容處于非正常工作狀態(tài)。隨著超級電容的放電，正、負極上的電荷被外電路釋放，電解質(zhì)界面上的電荷相應(yīng)地減少。由此可以看出，超級電容的充放電過程始終是物理過程，沒有化學(xué)過程，因而性能較蓄電池穩(wěn)定得多。任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.超級電容的特點2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點（1）容量超高超級電容的容量一般為0.1~6000F，等同于同體積電解電容的2000~6000倍。任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.超級電容的特點2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點（2）放電電流高由于超級電容采用了特殊的工藝，其等效電阻很小，電容很大，電池的內(nèi)阻較小，使得超級電容具有很高的峰值電流，可達幾百甚至幾千安培，且其功率密度等同于鋰離子電池的10~100倍，達10000W/kg。例如，2700F的超級電容額定放電電流不低于950A，放電峰值電流可達1680A，而鋰離子電池通常不可能有這么高的放電電流。對于一些高放電電流的動力電池，在如此高的放電電流下，其使用壽命也會明顯縮短。雖然超級電容的能量密度不能與鋰離子電池相比，但是其大電流充放電的特點使超級電容特別適合用作純電動汽車的輔助電源。任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.超級電容的特點2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點（3）充放電效率高超級電容可以在數(shù)十秒到數(shù)分鐘內(nèi)快速充電。（4）循環(huán)壽命長由于充放電過程對超級電容的電極材料結(jié)構(gòu)無任何負面影響，其充放電循環(huán)壽命可達500000次，使用時間可達90000h。任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.超級電容的特點2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點（5）充放電效率高超級電容可以在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作，即-40~70°C，溫度對超級電容電極材料反應(yīng)速率的負面影響程度較輕。（6）環(huán)保、免維護相對于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池和鎳鎘電池，超級電容材料無毒、安全、環(huán)保，且無須維護。（7）可長時間放置

超級電容會因長時間放置而導(dǎo)致其電壓下降，但只要對其充電便可使其電壓復(fù)原，且超級電容的容量不會因此受到影響。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.2超級電容2）超級電容的缺點（1）線性放電超級電容線性放電的特性使它無法完全放電。

（2）能量密度低目前超級電容可儲存的能量比化學(xué)電源少得多。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.2超級電容2）超級電容的缺點（3）工作電壓低超級電容單體工作電壓低，需要多個電容串聯(lián)才能提升整體電壓。

（4）自放電率高超級電容的自放電率比其他化學(xué)電池要高。在車輛起步、加速、爬坡等行駛工況下，超級電容能夠提供大電流，可以在確保純電動汽車動力性的同時，有效地保護電池，延長其使用壽命。在車輛制動時，超級電容可接受大電流充電，能很好地回收制動能量。超級電容不僅可以用作純電動汽車的輔助電源，還可以用作純電動汽車主要的或唯一的儲能裝置。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.3飛輪電池

飛輪電池的概念是在二十世紀九十年代提出的，目前飛輪電池技術(shù)已發(fā)展得較為成熟，它突破了化學(xué)電池技術(shù)的局限，用物理方式實現(xiàn)儲能。飛輪電池的功率密度和能量密度遠大于化學(xué)電池，已成為許多科研工作者的研究重點。掃

一

掃

飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，飛輪電池的主要部件有飛輪、軸承、電機、電力電子轉(zhuǎn)換器和真空容器等。飛輪電池的電機通過軸承與飛輪連接在一起，可作為發(fā)電機或電動機使用。2.1.3飛輪電池飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)1）飛輪飛輪是飛輪電池的核心器件。當(dāng)飛輪以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時，就具有了一定的動能。飛輪的轉(zhuǎn)速直接決定了飛輪電池儲能容量的大小。飛輪電池最大儲能容量與飛輪的材料有關(guān)，與其強度成正比，電機轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動時會給飛輪帶來很大的負荷，因此，飛輪的材料必須具有很高的強度。飛輪工作時的轉(zhuǎn)速很高(一般為40000~50000r/min)，一般金屬材料無法承受這樣高的轉(zhuǎn)速，因此飛輪一般都采用碳纖維制成，在滿足強度要求的同時，還可減小飛輪電池的質(zhì)量。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)2）軸承軸承的作用是支撐高速旋轉(zhuǎn)的飛輪。軸承主要承受飛輪的質(zhì)量以及由飛輪中心偏離引起的離心力和高速旋轉(zhuǎn)的飛輪產(chǎn)生的陀螺效應(yīng)力。軸承制造技術(shù)是制約飛輪電池發(fā)展的重要因素之一。目前飛輪電池中的軸承主要有超導(dǎo)懸浮軸承、永磁懸浮軸承、電磁懸浮軸承、機械軸承四種。其中，飛輪電池通常使用非接觸式的電磁懸浮軸承，以減小飛輪轉(zhuǎn)動時的摩擦損耗，提高飛輪電池的能量儲存效率。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)3）電機電機是飛輪電池的核心動力部件。它既能以電動機模式工作，又能以發(fā)電機模式工作，是一個雙向電機。電機用于實現(xiàn)電能和機械能的相互轉(zhuǎn)換，完成充電(儲存機械能)和放電(釋放機械能)過程。在充電時，電機作為電動機運行，由外界電能驅(qū)動電機，電機轉(zhuǎn)子帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的某一轉(zhuǎn)速，飛輪儲存機械能；在放電時，電機又作為發(fā)電機運行，在飛輪的帶動下發(fā)電而向外輸出電能，此時飛輪轉(zhuǎn)速不斷地下降，釋放機械能。由此看來，高效率、低損耗的雙向電機是能量高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。

2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)3）電機目前，飛輪電池中采用的電機主要有永磁無刷直流電機、永磁同步電機等永磁電機，以及感應(yīng)電機和開關(guān)磁阻電機。其中，永磁電機由于成本低、結(jié)構(gòu)簡單、恒功率調(diào)速范圍寬、效率高，在實際中得到了廣泛應(yīng)用。4）電力電子轉(zhuǎn)換器電力電子轉(zhuǎn)換器的工作效率對整個飛輪電池充放電效率有直接的影響。電力電子轉(zhuǎn)換器通過控制電機，實現(xiàn)電能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)換。輸入的電能經(jīng)過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后驅(qū)動電機，而輸出的電能也是經(jīng)過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后為負載提供符合要求的電能。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)2.1.3飛輪電池

飛輪電池的電力電子轉(zhuǎn)換器必須具有調(diào)頻、調(diào)壓的功能。任務(wù)2.1

認識純電動汽車1.飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)5）真空容器真空容器的主要作用是為飛輪和電機提供真空環(huán)境。飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時，會帶動周圍的空氣劇烈流動，造成巨大的空氣阻力。因此，飛輪電池通常將電機和飛輪密封在一個真空容器中，以減少空氣阻力。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.飛輪電池的工作原理飛輪電池的工作原理如圖所示。對飛輪電池進行充電時，電機作為電動機運行，由工頻電網(wǎng)提供的電能經(jīng)電力電子轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電機加速，電機帶動飛輪加速儲能，能量以機械能的形式儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中。2.1.3飛輪電池飛輪電池的工作原理任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.飛輪電池的工作原理當(dāng)飛輪達到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速后，飛輪電池處于能量保持狀態(tài)。當(dāng)飛輪電池接收到釋放能量的控制信號時，飛輪電池向外放電，電機作為發(fā)電機運行，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪利用其慣性作用帶動電機減速運行，電機釋放的電能通過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為負載所需頻率和電壓的電能，機械能轉(zhuǎn)換為電能。由此，整個飛輪電池實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.飛輪電池的特點（1）能量密度和功率密度高飛輪電池的能量密度和功率密度高。飛輪電池的能量密度和功率密度高于一般的化學(xué)電池，其能量密度可達200W·h/kg，功率密度可達10000W/kg。（2）能量轉(zhuǎn)換效率高、充電快

飛輪電池工作時的能量損失很小，其能量轉(zhuǎn)換效率高達90%以上。由于飛輪電池?zé)o最大充電電流限制，其充電速度取決于飛輪的角加速度，因此充電很快，可在數(shù)分鐘內(nèi)完成快速充電且能量儲存時間長。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.飛輪電池的特點（3）體積小、重量輕與化學(xué)電池和燃料電池相比，飛輪電池的體積小、重量輕。（4）工作溫度范圍寬飛輪電池對環(huán)境溫度沒有嚴格限制。

2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.飛輪電池的特點（5）使用壽命長飛輪電池?zé)o重復(fù)充放電的影響，其循環(huán)充放電次數(shù)可達數(shù)百萬次，預(yù)期壽命可達20年以上。（6）維護周期長飛輪電池的軸承采用磁懸浮形式，且飛輪在真空環(huán)境下運轉(zhuǎn)，其機械損壞很小，維護周期長。2.1.3飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.飛輪電池的特點

2.1.3飛輪電池

與超級電容一樣，飛輪電池特別適合用作純電動汽車的輔助儲能裝置，在車輛起步、加速、爬坡等行駛工況下，協(xié)助動力電池供電，可提高純電動汽車的動力性，并延長動力電池的使用壽命。在車輛制動時，飛輪電池可很好地回收制動能量。任務(wù)2.1

認識純電動汽車3.飛輪電池的特點

2.1.3飛輪電池

飛輪電池技術(shù)作為一種新型儲能技術(shù)，與超導(dǎo)儲能技術(shù)、燃料電池技術(shù)等一樣，都是近年來出現(xiàn)的有很大發(fā)展前景的儲能技術(shù)。雖然目前化學(xué)電池儲能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，但是化學(xué)電池儲能技術(shù)存在著諸如受充放電次數(shù)限制、對環(huán)境污染嚴重以及對工作溫度要求高等問題，這使得新興的儲能技術(shù)越來越受到人們的重視。飛輪電池擁有化學(xué)電池?zé)o法比擬的優(yōu)點，這已被人們廣泛認同，它非常符合未來儲能技術(shù)的發(fā)展要求。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.4鈉離子電池

2021年7月，寧德時代正式推出鈉離子電池。其能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池，但在低溫性能和快速充電方面具有明顯的優(yōu)勢，特別適用于高寒地區(qū)的高功率應(yīng)用場景。

鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，只是用鈉離子代替了鋰離子，通過鈉離子在正負極之間的嵌入與脫嵌實現(xiàn)充放電循環(huán)。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.4鈉離子電池依據(jù)目前的研究，鈉離子電池與鋰離子電池相比有以下3個突出優(yōu)勢。（1）原料資源豐富，分布廣泛，成本低廉。（2）鈉離子電池可選用分解電勢更低的電解質(zhì)溶劑及電解質(zhì)鹽，電解質(zhì)的選擇范圍更寬。（3）鈉離子電池有相對穩(wěn)定的電化學(xué)性能，使用更加安全。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.4鈉離子電池同時，鈉離子電池也存在著缺陷。例如，鈉元素的相對原子質(zhì)量比鋰元素高很多，導(dǎo)致鈉離子電池的能量密度小，不足鋰離子電池的1/2，鈉離子的半徑比鋰離子的半徑大，使得鈉離子在電池材料中嵌入與脫嵌更難。在負極材料的選擇上，由于鈉離子的半徑大，無法在石墨上進行可逆的脫嵌，因此通常選用硬碳或合金作為負極材料。任務(wù)2.1

認識純電動汽車2.1.4鈉離子電池鋰離子電池一般只能在正極使用鋁箔作為集流體，在負極使用價格相對較高的銅箔作為集流體，這是因為鋁箔與負極的鋰離子會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鋰鋁合金，造成活性鋰離子損失。由于鈉與鋁在低電位時不會發(fā)生化合反應(yīng)，鈉離子電池的正負極均可使用鋁箔作為集流體，因此鈉離子電池的造價更低。在電網(wǎng)等需要大規(guī)模儲能的系統(tǒng)上，鈉離子電池較鋰離子電池有著明顯的成本優(yōu)勢。而且，對我國來說，布局鈉離子電池具有重要的戰(zhàn)略意義。我國境內(nèi)的鋰資源儲量雖為世界第四，但大多難以開發(fā)，目前使用的鋰資源80%依賴進口。布局鈉離子電池可降低對鋰資源的依賴，有利于我國的能源安全。任務(wù)2.1

認識純電動汽車鋰離子電池課堂總結(jié)超級電容鈉離子電池飛輪電池任務(wù)2.1

認識純電動汽車課后作業(yè)（1）簡述鋰離子電池的結(jié)構(gòu)。（2）簡述鋰離子電池的工作原理。（3）簡述鋰離子電池的特點。（4）簡述三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點。（5）簡述超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理。（6）簡述飛輪電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2動力電池及管理技術(shù)項目2任務(wù)導(dǎo)入自新能源汽車走入大眾生活以來，發(fā)生起火和自燃事件已屢見不鮮，每次事故都備受市場關(guān)注。新能源汽車起火的原因非常復(fù)雜，大致可以歸納為兩類:1.車輛動態(tài)運行時，因劇烈碰撞導(dǎo)致動力電池起火，而傳統(tǒng)燃油汽車也難以避免類似的問題，對此人們不應(yīng)過度地去解讀動力電池的質(zhì)量、安全等問題，而是需要更多地關(guān)注車輛被動安全對駕乘人員生命的保障能力;

2車輛靜態(tài)放置時，動力電池系統(tǒng)管理不完善、通信不兼容或與充電設(shè)備通信障礙等，導(dǎo)致車輛對動力電池的過充電、短路、漏液等問題不能提前監(jiān)控、報警，從而引起動力電池?zé)崾Э兀霈F(xiàn)自燃、起火，這方面需要通過電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)對動力電池的安全管理。任務(wù)導(dǎo)入電池管理系統(tǒng)通常包括檢測模塊與運算控制模塊兩大功能模塊。其中檢測模塊主要負責(zé)測量電池模組的電壓、電流、溫度以及電池單體的電壓，運算控制模塊根據(jù)這些信號進行狀態(tài)估算并發(fā)出指令。因此，運算控制模塊是電池管理系統(tǒng)的大腦，狀態(tài)估算是電池管理系統(tǒng)的核心技術(shù)。電池管理系統(tǒng)可以提升動力電池性能，這主要體現(xiàn)在3方面：提升動力電池的安全性，提升動力電池的使用壽命，提升動力電池的可用電量。本任務(wù)要求學(xué)生從電池管理系統(tǒng)的基本功能和結(jié)構(gòu)兩方面認識電池管理系統(tǒng)，分析電池管理系統(tǒng)的特性。思考：電池管理系統(tǒng)有哪些特性？想一想純電動汽車的動力電池是由電池單體通過串并聯(lián)方式組成的，其功率和容量都很大。在實際生產(chǎn)電池單體時，基于現(xiàn)有的正極材料工藝和動力電池制造水平，電池單體之間的性能不能完全一致(不一致情況見下表)，在應(yīng)用中容易產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性純電動汽車苛刻的使用條件也容易誘發(fā)動力電池電壓、容量的局部偏差，影響動力電池的安全和使用性能。此外，動力電池在充放電時，部分電池單體可能先于其他電池單體完成充放電。此時，繼續(xù)充放電就會造成這部分電池單體過充電或過放電，導(dǎo)致動力電池容量下降、熱失控或者內(nèi)部短路等。電池管理系統(tǒng)就是為解決上述問題而配置的。

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性不同生產(chǎn)廠家和型號的電池管理系統(tǒng)，其性能也不盡相同，但一般都具有以下基本功能。1.信息采集

1）基本信息的采集由于多種原因，在動力電池中個別電池單體會出現(xiàn)性能改變的現(xiàn)象，使得動力電池在充電時不能充足電，在放電時很快便將電能放盡，這就要求電池管理系統(tǒng)采集各個電池單體的電壓、電流，了解電池單體的具體信息。此外，電池管理系統(tǒng)還需要采集動力電池的總電壓、總電流、溫度等信息。動力電池的這些基本信息是電池管理系統(tǒng)所有頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ)。

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

1.信息采集

2）絕緣檢測各個電池單體之間，各個電池模塊之間，以及電池模組與高壓接口之間，都要用電纜連接，這些電纜要求可靠絕緣。因此，電池管理系統(tǒng)需要對整個動力電池系統(tǒng)進行絕緣檢測，以免發(fā)生漏電、短路等故障。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

3）高壓系統(tǒng)的完整性檢測動力電池系統(tǒng)一般裝有自動斷電器。電池管理系統(tǒng)需要對整個高壓系統(tǒng)的完整性進行確認，當(dāng)發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)受到破壞時，應(yīng)控制自動斷電器切斷動力電池的高壓電路。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或傾覆時，電池管理系統(tǒng)應(yīng)能立即切斷動力電池的高壓電路，防止高壓電引起火災(zāi)和人身事故，并防止電解液泄漏，以保證人身安全。有些車型可以利用安全氣囊的動作來觸發(fā)電池管理系統(tǒng)控制自動斷電器切斷動力電池高壓電路。2.狀態(tài)估算

電池管理系統(tǒng)根據(jù)采集的信息，采用相應(yīng)的算法對動力電池的溫度、荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)、能量狀態(tài)(SOE)、功能狀態(tài)(SOF)、安全狀態(tài)(SOS)等進行估算。其中，動力電池的溫度估算是其他狀態(tài)估算的基礎(chǔ)；荷電狀態(tài)估算受到健康狀態(tài)估算結(jié)果的影響；功能狀態(tài)是由荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、安全狀態(tài)以及動力電池的溫度共同決定的；能量狀態(tài)則與荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、動力電池的溫度及未來工況有關(guān)。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

溫度對動力電池的性能影響較大，目前電池管理系統(tǒng)一般只能測量電池模組的表面溫度，而電池模組的內(nèi)部溫度則需要使用熱力學(xué)模型進行估算。SOC、SOH、SOE都是動力電池的隱性狀態(tài)，不能由測量設(shè)備直接獲取，需要電池管理系統(tǒng)來估算。SOF、SOS需要根據(jù)對動力電池系統(tǒng)及高壓系統(tǒng)檢測所得數(shù)據(jù)，依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準判斷得出。2.狀態(tài)估算

電池管理SOC表示動力電池當(dāng)前的剩余容量與其充滿電狀態(tài)的容量的比值，常用百分數(shù)表示。

SOC設(shè)計有針對動力電池的荷電狀態(tài)估算觀測器，可將電池管理系統(tǒng)測得的電壓值和電流值作為觀測器的輸入值，結(jié)合雙自適應(yīng)衰減擴展卡爾曼濾波等算法，估算出動力電池的荷電狀態(tài)。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

2.狀態(tài)估算

SOH表示當(dāng)前動力電池相對于新動力電池存儲電能的能力，以百分比的形式表示動力電池從壽命開始到壽命結(jié)束期間所處的狀態(tài)，用來定量描述當(dāng)前動力電池的性能狀態(tài)。

SOH是電池管理系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，精確掌握動力電池的SOH可以為動力電池系統(tǒng)的檢測與故障診斷提供依據(jù)，有助于及時了解動力電池各個電池單體的健康狀態(tài)，及時更換老化的電池單體，提高動力電池的整體壽命，進一步提高純電動汽車的動力性能。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

2.狀態(tài)估算

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

動力電池的性能指標(biāo)較多，國內(nèi)外對SOH有多種定義，概念上缺乏統(tǒng)一，目前SOH的內(nèi)容主要體現(xiàn)在容量、電量、內(nèi)阻、循環(huán)次數(shù)和峰值功率等方面。2.狀態(tài)估算

SOE表示當(dāng)前條件下動力電池可釋放的能量與最大可用能量的比值，是反映動力電池能量使用情況的重要指標(biāo)。SOE的估算方法不同于SOC，它不僅受動力電池負載電流的影響，還和動力電池端電壓相關(guān)。在動力電池的使用過程中，當(dāng)動力電池的溫度和充放電倍率發(fā)生變化時，動力電池的放電率會隨之改變并影響動力電池的SOE。對純電動汽車而言，SOF可以被定義為某一特定時刻，動力電池可以提供給驅(qū)動電機等各種電氣設(shè)備的功率，可以簡單地認為SOF是SOC及溫度的函數(shù)。實際上，對很多純電動汽車的動力電池系統(tǒng)來說，電池管理系統(tǒng)不僅要估算特定時刻動力電池對外輸出的功率，還要提供動力電池允許充電的最大功率。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

3.故障診斷

故障診斷是電池管理系統(tǒng)的重要功能，包括故障檢測、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等環(huán)節(jié)。

電池管理系統(tǒng)通過采集到的傳感器信號，采用診斷算法診斷動力電池系統(tǒng)的故障類型，并進行早期預(yù)警。當(dāng)動力電池工作時，電池管理系統(tǒng)可以對其進行故障診斷，實時掌握動力電池的各種狀態(tài)；在非工作狀態(tài)下，電池管理系統(tǒng)也能將故障信息定位到動力電池的各個部分(包括電池單體)。

電池管理系統(tǒng)根據(jù)故障的嚴重程度將動力電池的故障等級歸納為盡快維修、立即維修和電池壽命警告三級，并將相應(yīng)的故障信息傳遞到儀表板以警示駕駛員，從而保證動力電池不被過分使用。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

3.故障診斷

動力電池系統(tǒng)常見的故障有動力電池自身故障，高壓系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)的傳感器故障，執(zhí)行器(如接觸器、風(fēng)扇、泵、加熱器等)故障，網(wǎng)絡(luò)故障，以及各種控制器軟硬件故障等。

其中，動力電池自身故障包括過電壓(過充電)、欠電壓(過放電)、過電流、超高溫、內(nèi)部短路、接頭松動、電解液泄漏、絕緣性能降低等。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

4.均衡控制

均衡控制是電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池單體信息，采用主動或被動、耗散或非耗散等均衡方式，盡可能地使動力電池各電池單體的容量保持一致。動力電池中各電池單體之間的不一致在其整個生命周期里不可避免地存在。如不采取措施，電池單體在充放電過程中的不一致會導(dǎo)致某些電池單體由于過充電、過放電而提前失效。因此，必須對動力電池中的電池單體進行均衡控制，將各個電池單體充放電性能的惡化程度降至最小或使其消失。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

掃

一

掃

電池管理系統(tǒng)均衡控制為了消除電池單體的不一致帶來的嚴重影響，近十幾年來，研究者們采用了各種各樣的方法進行動力電池的均衡管理，目前主要使用的有以下兩種方法。

1）分流法在充電時，當(dāng)某個電池單體的充電電壓超過設(shè)定值時，可通過并聯(lián)在該電池單體上的電阻對該電池單體的電流進行分流，從而達到降低該電池單體充電電壓的目的。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

2）切斷法在充電時，當(dāng)某個電池單體的充電電壓超過設(shè)定值時，可用自動控制開關(guān)切斷該電池單體的電路，同時閉合旁路開關(guān)，電流繞過該電池單體，繼續(xù)向下一個電池單體充電。切斷法所需的開關(guān)個數(shù)是電池單體個數(shù)的兩倍。5.熱管理

鋰離子電池適宜的工作溫度為15~35°C，而純電動汽車的實際工作溫度為-30~50°C，因此必須對動力電池系統(tǒng)進行熱管理，在低溫時對其進行加熱，在高溫時對其進行冷卻，以充分發(fā)揮動力電池的性能。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

5.熱管理

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

動力電池在工作時會產(chǎn)生較高的溫度，理想狀態(tài)是將其產(chǎn)生的熱量充分用于取暖和擋風(fēng)玻璃除霜等，使熱量得到合理利用，但實際上新能源汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了其很難利用這部分熱能或利用起來并不經(jīng)濟。因此，通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)對這部分熱能的有效利用，將是降低整車能量消耗的研究方向之一。6.充電控制

鋰離子電池適宜的工作溫度為15~35°C，而純電動汽車的實際工作溫度為-30~50°C，因此必須對動力電池系統(tǒng)進行熱管理，在低溫時對其進行加熱，在高溫時對其進行冷卻，以充分發(fā)揮動力電池的性能。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

7.網(wǎng)絡(luò)通信

電池管理系統(tǒng)能與整車控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行通信；同時，電池管理系統(tǒng)還可以在不拆卸動力電池箱的情況下進行在線參數(shù)標(biāo)定、狀態(tài)監(jiān)控、自動生成代碼和程序下載(程序更新而不拆卸產(chǎn)品)等。一般車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN總線技術(shù)。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

8.安全控制與報警電池管理系統(tǒng)在診斷到故障后，可通過車載網(wǎng)絡(luò)通知整車控制器，并要求整車控制器進行有效處理(超過一定閾值時電池管理系統(tǒng)也可以自動切斷高壓電路)，以防止高溫、低溫、過充電、過放電、過電流、漏電等對車輛和人員造成損害。9.信息存儲

電池管理系統(tǒng)可用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、能量狀態(tài)、功能狀態(tài)、累積充放電安時數(shù)、故障碼和一致性狀態(tài)等。任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

10.電磁兼容純電動汽車的使用環(huán)境有時會比較惡劣，因此電池管理系統(tǒng)通常具有良好的抗電磁干擾能力；同時電池管理系統(tǒng)對外輻射很小，可與純電動汽車的其他系統(tǒng)更好地兼容。10.電磁兼容

任務(wù)2.2

分析電池管理系統(tǒng)的特性2.2.1電池管理系統(tǒng)的基本功能

具有幾十個電池單體的動力電池系統(tǒng)可能只有一個電池管理系統(tǒng)控