03純電動(dòng)汽車的主要部件及工作原理

純電動(dòng)汽車的主要部件

及工作原理知識(shí)目標(biāo)1.了解和掌握純電動(dòng)汽車的主要部件及其工作原理。2.了解和掌握純電動(dòng)汽車的工作原理和特點(diǎn)。能力目標(biāo)1.能在現(xiàn)場對(duì)純電動(dòng)汽車總成進(jìn)行識(shí)別。2.能在現(xiàn)場觀察和理解純電動(dòng)汽車各部分的工作情況和特點(diǎn)。

內(nèi)容一、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及控制器二、純電動(dòng)汽車工作原理及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三、純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)電動(dòng)汽車應(yīng)用較多的電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用直流電動(dòng)機(jī)時(shí),雖然在結(jié)構(gòu)上有許多獨(dú)到之處,并具有起步加速牽引力大,控制系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點(diǎn),但它的整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)效率低。電動(dòng)汽車使用的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),突出的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍寬和基本免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),但其制造成本較高。電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的性能指標(biāo)。

控制系統(tǒng)控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉(zhuǎn)換情況。它類似于燃油汽車的加速踏板和變速器,包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器,其中最關(guān)鍵的是電機(jī)逆變器。電機(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)交流電機(jī)，電機(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。

電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功能是向電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測電源使用情況及控制充電機(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。純電動(dòng)汽車的能量管理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)測等。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。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心部分,其性能決定著電動(dòng)汽車運(yùn)行性能的好壞。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置取決于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方式,可以多種多樣。常見的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式如圖2-1所示。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置圖2—1電動(dòng)汽車常見的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、電氣設(shè)備四大部分組成。純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比,取消了發(fā)動(dòng)機(jī),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生了改變,根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同,部分部件已經(jīng)簡化或者取消,增加了電源系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等新機(jī)構(gòu)。由于以上系統(tǒng)功能的改變,純電動(dòng)汽車改由新的四大部分組成,即電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)底盤、車身和輔助系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車組成如圖2-2所示電動(dòng)汽車組成如下圖所示。主要包括電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、整車控制器和輔助系統(tǒng)等。動(dòng)力電池輸出電能，通過電機(jī)控制典型器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力，再通過減速機(jī)構(gòu)，將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車輪，使電動(dòng)汽車行駛。一般來說，如果把電動(dòng)汽車看成是一個(gè)大系統(tǒng)，則該系統(tǒng)主要由電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)和輔助子系統(tǒng)組成。圖2-3整車控制原理圖圖2-3中雙線表示機(jī)械連接；粗線表示電氣連接；細(xì)線表示控制信號(hào)連接；線上的箭頭表示電功率或控制信號(hào)的傳輸方向。來自加速踏板的信號(hào)輸入電子控制器并通過控制功率變換器來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩通過汽車傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。充電器通過汽車的充電接口向蓄電池充電。在汽車行駛時(shí),蓄電池經(jīng)功率變換器向電機(jī)供電。當(dāng)電動(dòng)汽車采用電制動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài),將汽車的部分動(dòng)能回饋給蓄電池以對(duì)其充電,并延長純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。圖2-3整車控制原理圖一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器1.電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)主要包括動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)及輔助動(dòng)力源等，如圖2-4所示。動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，是能量的存儲(chǔ)裝置。目前的純電動(dòng)汽車以鋰離子蓄電池為主(包括磷酸鐵鋰離子蓄電池、三元鋰離子蓄電池等)。電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力電池的使用情況，對(duì)動(dòng)力電池的端電壓、內(nèi)阻、溫度、蓄電池電解液濃度、電池剩余電量、放電時(shí)間、放電電流或放電深度等動(dòng)力蓄電池狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測，并按動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境溫度的要求進(jìn)行調(diào)溫控制，通過限流控制避免動(dòng)力蓄電池過充、過放電，對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示和報(bào)警，其信號(hào)流向輔助系統(tǒng)，并在組合儀表上顯示相關(guān)信息，以便駕駛員隨時(shí)掌握車輛信息。車載充電機(jī)是把電網(wǎng)供電制式轉(zhuǎn)換為對(duì)動(dòng)力電池充電要求的制式,即把交流電(220V或380V)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓(240~410V)的直流電,并按要求控制其充電電流(家庭充電一般為10A或16A)。輔助動(dòng)力源-般為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動(dòng)車窗等各種輔助用電裝置提供所需的能源。

電源系統(tǒng)主要包括動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)及輔助動(dòng)力源等，如圖所示。（1）定義。蓄電池是盛有電解質(zhì)溶液并具有金屬電極，以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器。1）蓄電池的定義和分類

2）分類。蓄電池的分類方法大體上有以下幾種：①按電解液種類分類。a.堿性蓄電池：電解質(zhì)主要以氫氧化鉀水溶液為主的蓄電池，如鎘鎳蓄電池、鎳氫蓄電池等。b.酸性蓄電池：主要以硫酸水溶液為介質(zhì)的電池，如鉛酸蓄電池。c.有機(jī)電解液電池：主要以有機(jī)溶液為介質(zhì)的電池，如鋰電池、鋰離子電池等。②按工作性質(zhì)分類。a.一次蓄電池，又稱原蓄電池，即不能再充電的電池。如果原電池中電解質(zhì)不流動(dòng)，則稱為干電池，如鋅錳干電池、鋅汞干電池等。b.二次電池，即可充電電池，習(xí)慣上稱為蓄電池。它是目前電動(dòng)汽車上用得最多的動(dòng)力電池，主要有鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鈉硫電池等。c.燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即將活性物質(zhì)連續(xù)注入電池，使其連續(xù)放電的電池。

③按電池的正負(fù)極材料分類。按電池的正負(fù)極材料可將其分為鋅系列電池、鎳系列電池、鉛系列電池、鋰系列電池及空氣系列電池等。鋅系列電池有鋅錳電池、鋅銀電池等，鎳系列電池有鎳鎘電池、鎳氫電池等，鉛系列電池有鉛酸電池等，鋰系列電池有鋰離子電池、聚合物電池、磷酸鐵鋰電池等，空氣系列電池有鋅空氣電池和鋁空氣電池等。

2）蓄電池的記憶效應(yīng)

蓄電池的記憶效應(yīng)是指電池在沒有完全放電之前就重新充電，電池會(huì)存儲(chǔ)這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn)，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)上，但是在以后的放電過程中，電池將只記得這一低容量。同樣，在每次使用中，一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng)，使電池容量逐漸變低，這主要表現(xiàn)在鎳鎘電池中。在其他蓄電池中，該效應(yīng)較小或不存在，其是由電池內(nèi)生長晶枝引起的，通過深度充放電雖可緩解，但是會(huì)損壞電池。較好的方法是采用脈沖充電法，其不僅可抑制晶枝生長，還有可能使一些生長的晶枝得到溶解。

3）電池的充電電池的充電是將外部電源輸入蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來的過程。充電的方式有以下幾種：（1）恒壓充電：保持充電器端電壓始終不變的一種充電方式。(2）恒流充電：保持充電電流不變的一種充電方式。（3）涓流充電：為補(bǔ)充自放電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。（4）浮充電：隨時(shí)對(duì)蓄電池用恒壓充電，使其保持一定的荷電狀態(tài)。4）電池的放電電池的放電是將電池內(nèi)儲(chǔ)存的化學(xué)能以電能方式釋放出來的過程，即電池向外電路輸送電流。5）電池組蓄電池作為動(dòng)力源，一般要求有較高的電壓和電流，所以需要將若干個(gè)體電池通過串聯(lián)、并聯(lián)與串并聯(lián)結(jié)合的方式組合成電池組使用。電池組對(duì)單體電池性能有嚴(yán)格的要求，在同一組電池中必須選擇同一系列、同一規(guī)格、性能盡可能一致的電池單體。

6）電池單體電池單體是構(gòu)成動(dòng)力電池模塊的最小單元，一般由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換。7）電池模塊電池模塊是一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合的額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來的最小分組，可作為一個(gè)單元替換。由多個(gè)電池模塊或電池單體串聯(lián)組成的組合體又稱為模塊。8）電壓（1）電動(dòng)勢(shì)：電池正極和負(fù)極之間的電位差，通常用E表示。（2）開路電壓：電池在開路時(shí)的端電壓，一般開路電壓與電池的電動(dòng)勢(shì)近似相等。

（3）額定電壓：電池在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下工作時(shí)達(dá)到的電壓。（4）工作電壓（負(fù)載電壓、放電電壓）：電池兩端接上負(fù)載R后，在放電過程中顯示出來的電壓。（5）終止電壓：電池在一定標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的放電條件下放電時(shí)，其電壓將逐漸降低。當(dāng)電池不宜再繼續(xù)放電時(shí)，其最低工作電壓稱為終止電壓。

9）電池的內(nèi)阻電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力作用，使電池電壓降低，此阻力稱為電池的內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻的作用，電池在放電時(shí)端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓，在充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。

9）電池的內(nèi)阻電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力作用，使電池電壓降低，此阻力稱為電池的內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻的作用，電池在放電時(shí)端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓，在充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。

10）循環(huán)次數(shù)（次）蓄電池的工作是一個(gè)不斷充電—放電—充電—放電的循環(huán)過程，即按一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放電，在電池的容量降到某一個(gè)規(guī)定值以前，就要停止繼續(xù)放電，然后經(jīng)過充電才能繼續(xù)使用。在每個(gè)循環(huán)中，電池中的化學(xué)物質(zhì)要發(fā)生一次可逆性的化學(xué)反應(yīng)。隨著充電和放電次數(shù)的增加，電池中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)發(fā)生老化變質(zhì)，逐漸削弱其化學(xué)性能，使得電池的充電和放電效率逐漸降低，最后使電池喪失全部功能并報(bào)廢。蓄電池充電和放電的循環(huán)次數(shù)與電池的充電及放電形式、電池溫度及放電深度有關(guān)，放電深度淺有利于延長電池的壽命。特別是電池在電動(dòng)汽車上的使用環(huán)境及電池組中各個(gè)電池的均衡性、安裝和固定方式、所受的震動(dòng)和線路安裝等，都會(huì)影響電池的工作循環(huán)次數(shù)。11）使用年限（年）

使用年限是指電池從開始使用到報(bào)廢所經(jīng)歷的年數(shù)。除了用循環(huán)次數(shù)表示電池的使用時(shí)間外，通常還可用使用年限（年）來表示電池的壽命。12）放電速率（放電率）放電速率一般用電池在放電時(shí)的時(shí)間或放電電流與額定電流的比值來表示。（1）時(shí)率（也稱為小時(shí)率）：電池以某種電流強(qiáng)度放電，直到電池的電壓降低到終止電壓時(shí)所經(jīng)過的放電時(shí)間。（2）倍率：電池以某種電流強(qiáng)度放電的數(shù)值相對(duì)于額定容量數(shù)值的倍數(shù)。

若放電電流大于或等于額定容量的數(shù)值，該放電電流值用“倍率”表示；若放電電流小于額定容量的數(shù)值，則該放電電流值用“小時(shí)率”來表示。蓄電池的額定容量常用C來表示，而“倍率”或“放電率”在C前面加系數(shù)即可。例如，2倍率，即2C，其放電電流值為額定容量電流值的2倍，而額定容量電流約0.5h放完；2小時(shí)率，即0.5C，其放電電流值為額定容量電流值的1/2，而額定容量電流約2h放完。（3）自放電率。自放電率是指電池在一定存放時(shí)間且沒有負(fù)荷的條件下自身放電，使得電池容量損失的速度。自放電率用單位時(shí)間（月/年）內(nèi)電池容量下降的百分?jǐn)?shù)來表示。13）各種儲(chǔ)能器件特性電動(dòng)汽車常用的儲(chǔ)能器件有蓄電池、燃料電池、飛輪電池和超級(jí)電容，有時(shí)也將幾種儲(chǔ)能器件混合起來使用。其中，蓄電池又包括鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鈉硫蓄電池、鈉氯化鎳蓄電池和鋰離子電池等；燃料電池包括堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、氫離子固體聚合物電解質(zhì)燃料電池(SPEFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)等。

（1）衡量儲(chǔ)能器件特性常用的指標(biāo)有比能量、能量密度、比功率、功率密度、循環(huán)壽命、快速充電性能、充放電時(shí)間以及價(jià)格。①比能量。比能量又稱質(zhì)量能量（Wh/kg），它代表每千克質(zhì)量的電池能夠提供多少能量。②能量密度。能量密度又稱體積能量（Wh/L），它代表每升容積的電池能夠提供多少能量。③比功率。比功率又稱質(zhì)量功率（W/kg），它代表每千克質(zhì)量的電池能夠提供多少功率。④功率密度。功率密度又稱體積功率（W/L），它代表每升容積的電池能夠提供多少功率。

⑤循環(huán)壽命。循環(huán)壽命表示儲(chǔ)能器件的容量下降至某一規(guī)定數(shù)值（有效使用數(shù)值）之前，電池所經(jīng)歷的某一充放電制度下的充放電的次數(shù)。⑥快速充電性能?？焖俪潆娦阅苡贸錆M50%、80％或100%能量所需的時(shí)間來表示。（2）各種儲(chǔ)能器件的特性各不相同。鉛酸蓄電池是應(yīng)用歷史最長、技術(shù)最成熟的蓄電池。它的主要特性是電池容量可小至1Ah、大至幾千A·h時(shí)，高倍率時(shí)放電性能良好，可在-40～+60℃的條件下工作，高溫時(shí)性能依然良好，具有蓄電池中最高的電池電壓，電能效率可達(dá)60%，易于浮充，沒有記憶效應(yīng)，易于識(shí)別荷電狀態(tài)，價(jià)格低廉（僅為鎘鎳蓄電池的1/6～1/5）；但使用壽命較短、比能量很低（一般只有30～40Wh/kg）、充電時(shí)間長、體積較大，長期保存會(huì)導(dǎo)致電極的不可逆硫酸鹽化，存在爆炸危險(xiǎn)，某些結(jié)構(gòu)電池氫化銻、氫化砷的析出可能會(huì)引起公害。

①鎳鎘蓄電池。鎳鎘蓄電池是一種堿性蓄電池，它的比能量可達(dá)55Wh/kg，比功率最高可達(dá)225W/kg。它的極板強(qiáng)度高，工作電壓平穩(wěn)，可以浮充電，也可以快速充電。鎳鎘蓄電池的過充電和過放電性能好，有高倍率的放電特性，瞬時(shí)脈沖放電率很大，深度放電性能也好。它的循環(huán)使用壽命長，可達(dá)到1000次或7年以上，是鉛酸蓄電池的兩倍。但是其價(jià)格較高，長時(shí)間處于過充電狀態(tài)下會(huì)縮短其使用壽命，而且在高溫時(shí)的性能低下，還會(huì)產(chǎn)生自放電現(xiàn)象。

②鎳氫蓄電池。鎳氫蓄電池也是一種堿性蓄電池。它的比能量可達(dá)到70~80Wh/kg，比功率可達(dá)到600W/kg。鎳氫蓄電池具有高倍率的放電特性，短時(shí)間可以3C放電，瞬時(shí)脈沖放電率很大。其過充電和過放電性能好，能夠浮充電，也可以快速充電，在15min內(nèi)可充至60％的容量，1h可以完全充滿，應(yīng)急補(bǔ)充充電的時(shí)間短。在80%的放電深度下，循環(huán)壽命可達(dá)到1000次以上，是鉛酸蓄電池的3倍。但是鎳氫蓄電池需要儲(chǔ)氫合金，其造價(jià)較高，在充電時(shí)容易發(fā)熱，要對(duì)電池進(jìn)行有效的溫度管理。

③鋰離子電池。鋰離子電池的比能量一般可達(dá)到100Wh/kg，比功率則可以高達(dá)1500W/kg，這一點(diǎn)是鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池所無法比擬的。鋰離子單元電池的平均電壓為3.6V，相當(dāng)于3個(gè)鎳鎘蓄電池串聯(lián)起來的電壓值，因此它能夠減少蓄電池組的數(shù)目，從而可以降低因單元蓄電池電壓差所造成的蓄電池故障發(fā)生的概率，因而可以延長蓄電池組的使用壽命。同鎳鎘蓄電池相比，鋰離子電池的無記憶效應(yīng)可以確保其在充電前不需要進(jìn)行放電，從而大大提高了使用的方便性，而且也節(jié)省了電能。鋰離子電池的自放電率很低，僅有5%～10%，穩(wěn)定性好，不使用時(shí)內(nèi)部基本不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，由于其內(nèi)部不含有害重金屬，所以它具有很好的環(huán)保性，是綠色的環(huán)保型蓄電池。鋰離子電池的負(fù)極為硬石墨電極，用端子電壓的測定就能準(zhǔn)確地知道電池的剩余電量，因此它具有檢驗(yàn)精度高的優(yōu)點(diǎn)。但是鋰離子電池在處于過充電狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋰離子電池中厚度僅有數(shù)微米的隔離膜刺穿而造成電池短路，從而引發(fā)更為劇烈的化學(xué)反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)即可釋放出大量能量，引起鋰離子電池的爆炸，所以其安全性是必須注意的。a.磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池屬于二次電池，主要用作動(dòng)力電池，而且它的放電效率較高，倍率放電情況下充放電效率可達(dá)到90%以上，而鉛酸電池大約為80%。在電池中，磷酸鐵鋰電池的安全性也高于其他電池，理論壽命可以達(dá)到7～8年，實(shí)際使用壽命3～5年，性能價(jià)格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。磷酸鐵鋰電池的價(jià)格高于其他類型的電池，而且電池容量較小、續(xù)駛里程短，報(bào)廢后基本上不能回收再利用，沒有回收價(jià)值。綜上所述，磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用，會(huì)使電動(dòng)汽車整車成本提升，而且電池不可回收利用，這樣會(huì)造成資源的浪費(fèi)和消耗。b.磷酸鐵錳鋰電池。磷酸鐵錳鋰電池是比亞迪的電池技術(shù)。比亞迪最新研究的磷酸鐵錳鋰電池突破了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度限制，達(dá)到了三元材料水平，而在成本控制上比普通的磷酸鐵鋰電池更加優(yōu)秀，并已經(jīng)應(yīng)用在了比亞迪電動(dòng)汽車上，續(xù)航能力得到了大幅度的提升。在比亞迪秦這款電動(dòng)汽車上便應(yīng)用了該款電池，這款電池就是在磷酸鐵鋰電池路線下的改進(jìn)型，稱為磷酸鐵錳鋰電池，即在材料里面添加了錳元素。磷酸鐵錳鋰電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了三元材料的密度，在續(xù)航能力上比現(xiàn)在的磷酸鐵鋰電池更加持久。c.鈷酸鋰電池。鈷酸鋰電池是特斯拉的專屬電池，特斯拉電動(dòng)汽車采用了松下提供的NCA系列（鎳鈷鋁體系）18650鈷酸鋰電池，單顆電池容量為3100mA·h。特斯拉采用了電池組的戰(zhàn)略，85kW·h的ModelS電池單元一共運(yùn)用了8142個(gè)18650鈷酸鋰電池，工程師首先將這些電池以磚、片的形式逐一平均分配，最終組成一整個(gè)電池包，電池包位于車身底板。鈷酸鋰電池具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出的優(yōu)點(diǎn)，但是其安全性差且成本非常高，主要用作中小型號(hào)電芯，標(biāo)稱電壓3.7V。特斯拉把這樣的電池組合到一起，安全性就成了一個(gè)很需要關(guān)注的問題，特斯拉的工程師將電池包內(nèi)的保險(xiǎn)裝置分配到每一節(jié)18650鈷酸鋰電池，每一節(jié)18650鈷酸鋰電池兩端均設(shè)有保險(xiǎn)絲，當(dāng)電池過熱或電流過大時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)被切斷，以此避免因某個(gè)電池出現(xiàn)異常情況（過熱或電流過大）而影響到整個(gè)電池包。那么，就此來看，鈷酸鋰電池雖然本身存在缺陷，但是通過特斯拉工程師的改進(jìn)，安全性基本上可以保證。

特斯拉電動(dòng)汽車及其所采用的鈷酸鋰電池分別如圖2-5和圖2-6所示。④燃料電池。燃料電池比能量可達(dá)350Wh/kg，能量轉(zhuǎn)換效率高，一般在45%左右。如果在技術(shù)上加以完善或綜合利用，其效率可望達(dá)到60%以上。它無污染、噪聲低、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、維護(hù)方便、生產(chǎn)周期短。它不需要并網(wǎng)發(fā)電，分布性強(qiáng)，適用于邊遠(yuǎn)、交通不便地區(qū)的供電。但是制約燃料電池發(fā)展最重要的因素就是造價(jià)高，此外安全性也較差。⑤飛輪電池。飛輪電池又稱電動(dòng)機(jī)械電池，它的主要特性是儲(chǔ)能密度大、輸出功率大、充放電時(shí)間短、使用壽命長、對(duì)環(huán)境無任何污染，比功率可達(dá)到1000W/kg，其造價(jià)介于蓄電池與燃料電池之間。

⑥超級(jí)電容電池。超級(jí)電容儲(chǔ)存電荷的面積大，一個(gè)超級(jí)電容單元的電容量可達(dá)1法拉（F）至幾萬法拉，而且由于采用特殊的工藝，超級(jí)電容的等效電阻很低。電容量大和內(nèi)阻小，使得超級(jí)電容可以有很高的尖峰電流，因此具有很高的比功率，為蓄電池的50～100倍，可達(dá)到10kW/kg左右。它還具有極其優(yōu)良的充放電性能，在額定電壓范圍內(nèi)可以以極快的速度充電至任意電壓值，放電時(shí)則可放出所存儲(chǔ)的全部電能，沒有蓄電池快速充電和放電的損壞問題。此外，超級(jí)電容還具有對(duì)環(huán)境友好、無污染、機(jī)械強(qiáng)度高、安全性好（防火、防爆）、使用過程中免維護(hù)、使用壽命長（>10年）、工作溫度范圍寬（-30~+45℃）、在瞬間高電壓和短路大電流情況下有緩沖功能、能量系統(tǒng)較為穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。各種儲(chǔ)能器件性能比較，見表2-1。

表2-1各種儲(chǔ)能器件性能比較2.電機(jī)控制器

電機(jī)控制器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊（IPM），以IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路和主控集成電路。通過把微電子器件和功率器件集成到同一芯片上，形成了智能功率模塊。對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息通過CAN2.0網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器內(nèi)含故障診斷電路，當(dāng)診斷出異常時(shí)，它將激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼，發(fā)送給整車控制器，同時(shí)也會(huì)存儲(chǔ)該故障碼和數(shù)據(jù)。

（1）電機(jī)控制器主要由如下幾部分組成：①電子控制模塊（electroniccontroller）。電子控制模塊包括硬件電路和相應(yīng)的控制軟件。硬件電路主要包括微處理器及其最小系統(tǒng)，對(duì)電機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、溫度等狀態(tài)的監(jiān)測電路，各種硬件保護(hù)電路以及與整車控制器、電池管理系統(tǒng)等外部控制單元數(shù)據(jù)交互的通信電路。控制軟件根據(jù)不同類型電機(jī)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制算法。②驅(qū)動(dòng)器（driver）。驅(qū)動(dòng)器將微控制器對(duì)電機(jī)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)功率信號(hào)和控制信號(hào)的隔離。③功率變換模塊（powerconverter）。功率變換模塊對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制。電動(dòng)汽車經(jīng)常使用的功率器件有大功率晶體管、門極可關(guān)斷晶閘管、功率場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管以及智能功率模塊等。

（2）電機(jī)控制器使用以下傳感器來提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的工作信息。①電流傳感器：用以檢測電機(jī)工作的實(shí)際電流（包括母線電流、三相電流）。②電壓傳感器：用以檢測提供電機(jī)控制器故障的實(shí)際電壓（包括動(dòng)力電池電壓、12V蓄電池電壓）。③溫度傳感器：用以檢測電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度（包括IGBT模塊溫度、電機(jī)控制器板載溫度）。3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)

電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)(以下簡稱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)，如圖所示。一般地，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電子控制器、功率變換器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等部分構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能進(jìn)而推進(jìn)汽車行駛，并能夠在汽車減速制動(dòng)或者下坡時(shí)，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)或直驅(qū)動(dòng)車輪。早期電動(dòng)汽車上廣泛采用直流串激電機(jī)，這種電機(jī)具有“軟”的機(jī)械特性，與汽車的行駛特性非常適應(yīng)。但直流電機(jī)由于存在換向火花、比功率較小、效率較低和維護(hù)保養(yǎng)工作量大等缺點(diǎn)，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，正在逐漸被直流無刷電機(jī)（BCDM）、開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）和交流異步電機(jī)所取代。目前，電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括直流有刷電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、交流永磁電機(jī)以及開關(guān)磁阻電機(jī)。下面對(duì)這四種主要電機(jī)進(jìn)行分析和比較。1）直流有刷電機(jī)直流有刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于成本低、易于平滑調(diào)速、控制器簡單、技術(shù)成熟，因此在早期電動(dòng)汽車上獲得廣泛的應(yīng)用。但直流有刷電機(jī)的電刷和換向器容易損壞，而且相對(duì)于交流電機(jī)，直流電機(jī)體積和質(zhì)量大、效率低，受電刷和換向器的制約，電機(jī)轉(zhuǎn)速也相對(duì)較低。2）交流感應(yīng)電機(jī)與直流有刷電機(jī)相比，交流感應(yīng)電機(jī)具有機(jī)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、可靠性好、效率高、噪聲小、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也有調(diào)速性較差、轉(zhuǎn)子易發(fā)熱、不易控制、控制系統(tǒng)成本高等缺點(diǎn)。20世紀(jì)70年代以后，隨著交流感應(yīng)電機(jī)控制理論的不斷完善及電力電子功率器件技術(shù)的不斷更新和成本的降低，高性能交流感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)開始實(shí)用化。因此，交流感應(yīng)電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域都有取代直流電機(jī)的趨勢(shì)。而且從技術(shù)水平和各項(xiàng)性能指標(biāo)上來講，交流感應(yīng)電機(jī)是電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。3）交流永磁電機(jī)交流永磁電機(jī)包括永磁同步電機(jī)和永磁無刷直流電機(jī)。永磁同步電機(jī)要求輸入定子繞組，是三相正弦電流；永磁無刷直流電機(jī)是在直流電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型電機(jī)，但它實(shí)質(zhì)上是采用直流電源供電，利用逆變器為定子繞組提供方波電流的永磁同步電機(jī)。交流永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用稀土永磁鐵作為磁極，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速同步，這也是其名稱的由來。相對(duì)于勵(lì)磁電機(jī)來講，其主要優(yōu)勢(shì)在于效率高、響應(yīng)快、體積小等，在電動(dòng)汽車的電機(jī)使用中占有一席之地。但其尚存在成本較高的缺點(diǎn)，而且相比感應(yīng)電機(jī)，其弱磁能力差，調(diào)速范圍有限。該類電機(jī)在大功率下很難做到體積小、質(zhì)量小，因此主要在中小功率系統(tǒng)中使用。4）開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)（switchedreluctancemotor,SRM）是一種新型電機(jī)，由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無繞組又無永磁體，定子極上繞有集中繞組。在定子上安裝有集中勵(lì)磁繞組，通過電流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子通過磁力吸引而轉(zhuǎn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高。因?yàn)檗D(zhuǎn)子無繞組，開關(guān)磁阻電機(jī)非常適合用于頻繁啟停和有沖擊負(fù)載等工況條件下。電機(jī)繞組與功率器件串聯(lián)，不易發(fā)生直通短路。調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回饋。其缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，因轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所引起的噪聲與振動(dòng)比一般電機(jī)大；開關(guān)磁阻電機(jī)的出線頭較多，主接線數(shù)較多，因此主電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜。發(fā)電／電動(dòng)狀態(tài)控制策略在SRM雙向控制系統(tǒng)中，采用了發(fā)電／電動(dòng)狀態(tài)控制策略如圖所示。SRM的動(dòng)作過程可分為發(fā)電過程和電動(dòng)過程，分別對(duì)應(yīng)于電動(dòng)汽車的制動(dòng)、滑行以及正常行駛過程，而將電動(dòng)汽車制動(dòng)、滑行時(shí)的能量回收到儲(chǔ)能裝置中，即能量的再生回饋；發(fā)電狀態(tài)和電動(dòng)狀態(tài)是通過軟件來實(shí)現(xiàn)切換的。在整個(gè)發(fā)電習(xí)饋過程中，由于SRM本體結(jié)構(gòu)特殊，其定子繞組既是勵(lì)磁繞組又是電樞繞組，故其勵(lì)磁與續(xù)流（發(fā)電）過程必須采用周期性分時(shí)控制。其勵(lì)磁過程是可控的，但續(xù)流（發(fā)電）過程不可控，因而采用電流斬波控制來調(diào)節(jié)勵(lì)磁階段的勵(lì)磁電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電過程的控制。而電動(dòng)過程采用電壓斬波控制，以調(diào)節(jié)電樞平均電壓從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

SRM雙向控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)SRM的雙向運(yùn)行，著重點(diǎn)在于發(fā)電／電動(dòng)狀態(tài)下的最優(yōu)控制以及SRM的能量回饋問題，不但要讓SRM在電動(dòng)狀態(tài)下獲得優(yōu)越的調(diào)速性能，更要保證其在發(fā)電狀態(tài)下的能量回饋。永磁同步電機(jī)具有效率高、比功率密度大、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，近年來，隨著電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)要求的不斷提高，永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（CPMSM）在國內(nèi)外電動(dòng)汽車上的應(yīng)用逐步增多，見表2-2。2-2驅(qū)動(dòng)電機(jī)特性比較

為使電動(dòng)汽車具備良好的性能，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：（1）瞬時(shí)功率大，加速性能好，過載能力強(qiáng)。（2）轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性好。（3）在較寬的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)電機(jī)效率高。（4）制動(dòng)能量回饋時(shí)能量回收效率高。（5）可靠性強(qiáng)，滿足電動(dòng)汽車在各種工況環(huán)境下的行駛要求。（6）成本低，能在低成本條件下滿足以上要求。4.整車控制器

4.整車控制器整車控制器是純電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)車輛整體運(yùn)行狀況的控制、協(xié)調(diào)和監(jiān)控。其主要功能包括車輛運(yùn)行控制、能量管理、車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示、整車網(wǎng)絡(luò)管理、故障診斷和處理等。整車控制系統(tǒng)是一個(gè)基于CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜分布式控制系統(tǒng)。整車控制器接收傳感器信號(hào)和駕駛員的操作信號(hào)，按照設(shè)定的控制策略，向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊、電池管理系統(tǒng)、車身控制模塊等控制單元發(fā)送控制命令，并通過液晶顯示單元進(jìn)行車輛狀態(tài)顯示。對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收利用是整車控制器的一項(xiàng)重要功能。

整車控制器是電機(jī)系統(tǒng)的控制中心。它對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器。根據(jù)駕駛員輸入的加速踏板和制動(dòng)踏板的信號(hào)，向電機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)控制。在純電動(dòng)汽車減速和下坡滑行時(shí)，整車控制器配合電源系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電回饋，使動(dòng)力蓄電池反向充電。整車控制器還對(duì)動(dòng)力蓄電池充放電過程進(jìn)行控制。將與汽車行駛狀況有關(guān)的速度、功率、電壓、電流等信息傳輸?shù)杰囕d信息顯示系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字或模擬顯示。電機(jī)控制器內(nèi)含功能診斷電路。當(dāng)診斷出現(xiàn)異常時(shí)，它將會(huì)激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼，并發(fā)送給整車控制器。電機(jī)控制系統(tǒng)使用了以下傳感器來提供電機(jī)的工作信息：電流傳感器——用于檢測電機(jī)工作的實(shí)際電流（包括母線電流、三相交流電流）；電壓傳感器——用于檢測供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓（包括高壓電池電壓、蓄電池電壓）；溫度傳感器——用于檢測電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度（包括模塊溫度、電機(jī)控制器溫度）。整車控制器是整車控制系統(tǒng)的核心，是對(duì)整車安全運(yùn)行進(jìn)行管理的中樞部分。整車控制器的硬件結(jié)構(gòu)組成如圖2-9所示。整車控制器接收傳感器傳送的數(shù)據(jù)和駕駛員操作指令，按照控制策略進(jìn)行處理后發(fā)送控制指令到電機(jī)控制單元、電池管理系統(tǒng)、車內(nèi)服務(wù)設(shè)施等控制單元，并對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在電動(dòng)汽車制動(dòng)過程中進(jìn)行制動(dòng)能量回饋控制，提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。整車控制器直接或者通過CAN總線和其他電控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制指令的傳遞。以整車控制器為中心節(jié)點(diǎn)的整車通信網(wǎng)絡(luò)使數(shù)據(jù)的傳遞更為迅速、可靠。圖2-9整車控制器的硬件結(jié)構(gòu)組成

整車控制器實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：（1）控制純電動(dòng)汽車行駛，協(xié)調(diào)電動(dòng)汽車各個(gè)分系統(tǒng)正常工作。這是整車控制器最基本的功能。整車控制器根據(jù)駕駛員的駕駛意圖和車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)，按照設(shè)定的控制程序向相關(guān)電控單元發(fā)送控制信號(hào)。例如，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，整車控制器向電機(jī)控制單元發(fā)送電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)，電機(jī)控制系統(tǒng)控制電機(jī)按照駕駛員的意圖輸出扭矩。（2）控制液晶顯示單元顯示車輛運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的狀態(tài)可以使駕駛員準(zhǔn)確了解車輛行駛狀態(tài)。整車控制器直接或者通過CAN總線通信獲得車速、電池剩余電量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流等車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)通過液晶顯示單元進(jìn)行顯示，便于駕駛員準(zhǔn)確掌握車輛整體運(yùn)行狀況并完成相應(yīng)操作。(3)對(duì)整車通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。純電動(dòng)汽車整車通信網(wǎng)絡(luò)是基于CAN總線技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)，具有多個(gè)主從節(jié)點(diǎn)，整車控制器作為車載網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)管和對(duì)信息優(yōu)先權(quán)的動(dòng)態(tài)分配，對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行具有重要意義。(4)進(jìn)行制動(dòng)能量回饋控制。純電動(dòng)汽車的電機(jī)可以工作在再生制動(dòng)狀態(tài)，對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收利用是純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)能源汽車的重要區(qū)別。整車控制器根據(jù)行駛速度、駕駛員制動(dòng)意圖和電池組狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷后，對(duì)制動(dòng)能量回饋進(jìn)行控制。如果達(dá)到回收制動(dòng)能量的條件，整車控制器向電機(jī)控制單元發(fā)送控制指令，使電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將部分制動(dòng)能量儲(chǔ)存在動(dòng)力電池組中，提高車輛能量利用效率。(5)故障檢測與診斷。整車控制器對(duì)整車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警、采取安全措施并發(fā)送錯(cuò)誤代碼，確保車輛安全行駛。(6)進(jìn)行整車能量優(yōu)化。純電動(dòng)汽車有很多用電設(shè)備，包括電機(jī)和空調(diào)設(shè)備等。整車控制器可以對(duì)能量進(jìn)行合理優(yōu)化來提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。例如，當(dāng)動(dòng)力電池組電量較低時(shí)，整車控制器發(fā)送控制指令，關(guān)閉部分起輔助作用的電氣設(shè)備，使電能優(yōu)先保證車輛的安全行駛。(7)對(duì)純電動(dòng)汽車具有保護(hù)功能，按照出現(xiàn)故障的類別對(duì)整車進(jìn)行保護(hù)，緊急情況下可以采取必要措施進(jìn)行安全保護(hù)，以防止極端情況的發(fā)生。

為了保證整車控制器實(shí)現(xiàn)整車控制系統(tǒng)定義的各項(xiàng)功能，確保電動(dòng)汽車在各種惡劣行駛條件下能夠正常工作，整車控制器必須具有快速、準(zhǔn)確采集信息并進(jìn)行分析計(jì)算的能力。在整車控制器研發(fā)過程中必須滿足一定的技術(shù)指標(biāo)。其主要包括：能夠按照整車控制策略，向控制單元發(fā)送指令，確保車輛安全行駛；能夠準(zhǔn)確迅速處理相關(guān)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)能力強(qiáng)，易于擴(kuò)展；電磁兼容性好，抗干擾能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)惡劣的行駛環(huán)境；等等。

純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要由整車控制器、加速踏板、制動(dòng)踏板、整車通信網(wǎng)絡(luò)及液晶顯示單元等組成。純電動(dòng)汽車整車控制器采集點(diǎn)火信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、加速踏板信號(hào)、電機(jī)模塊信號(hào)、電池管理系統(tǒng)信號(hào)，然后對(duì)駕駛員意圖和車輛行駛狀態(tài)進(jìn)行判斷，控制電動(dòng)汽車進(jìn)入不同的運(yùn)行模式工作。整車控制系統(tǒng)按照?qǐng)?zhí)行任務(wù)的層級(jí)可分為決策層、協(xié)調(diào)層、執(zhí)行層等部分。決策層由駕駛員構(gòu)成；整車控制器作為協(xié)調(diào)層，根據(jù)車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)和決策層的指令對(duì)駕駛員的操作目的做出合理判斷；整車控制器將控制指令發(fā)送給執(zhí)行層，由執(zhí)行層執(zhí)行相應(yīng)控制命令。整車控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，依靠反饋修正控制誤差，有助于提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。5.輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)包括車載信息顯示系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)、照；明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)等，如圖所示，借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性和成員的舒適性。6.真空助力制動(dòng)系統(tǒng)6.真空助力制動(dòng)系統(tǒng)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)轎車的制動(dòng)系統(tǒng)真空助力裝置的真空源來自于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，而純電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)總成，制動(dòng)系統(tǒng)由于沒有真空動(dòng)力源而喪失真空助力功能，僅由人力所產(chǎn)生的制動(dòng)力無法滿足行車制動(dòng)的需要，因此制動(dòng)系統(tǒng)真空助力裝置的核心問題是產(chǎn)生足夠壓力的真空源，滿足純電動(dòng)轎車制動(dòng)系統(tǒng)需求。

1）系統(tǒng)分析與組成真空助力制動(dòng)系統(tǒng)采用電壓力開關(guān)為系統(tǒng)壓力檢測器件，真空泵控制器檢測到系統(tǒng)壓力不足時(shí)，電壓力開關(guān)斷開，啟動(dòng)電動(dòng)真空泵為真空儲(chǔ)氣罐抽真空；當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氣壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，控制器控制電動(dòng)真空泵停止工作。

（1）為了連續(xù)使用真空泵，增加真空儲(chǔ)能罐，通過識(shí)別壓力開關(guān)狀態(tài)，采用合理的控制策略，使控制器對(duì)真空泵做出實(shí)時(shí)運(yùn)行或停止指令。（2）根據(jù)計(jì)算的純電動(dòng)車制動(dòng)需求，使用壓力儀表，對(duì)控制器的控制策略進(jìn)行相關(guān)參數(shù)標(biāo)定。（3）考慮系統(tǒng)安全性，對(duì)真空泵控制采用閉環(huán)控制和安全監(jiān)控的雙重保護(hù)策略。系統(tǒng)采用電壓力開關(guān)為系統(tǒng)壓力檢測器件。當(dāng)系統(tǒng)壓力不足時(shí)，電壓力開關(guān)斷開，啟動(dòng)電動(dòng)真空泵為真空儲(chǔ)氣罐抽真空；當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氣壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，電動(dòng)真空泵停止工作。純電動(dòng)車真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖2-11所示。圖2-11純電動(dòng)車助力制動(dòng)系統(tǒng)基本構(gòu)成2）控制器控制系統(tǒng)組成

在電助力制動(dòng)系統(tǒng)中，真空泵控制器為核心器件。基于純電動(dòng)車設(shè)計(jì)的電助力制動(dòng)系統(tǒng)控制器采用Freescale公司生產(chǎn)的MC9S08系列單片機(jī)為測量控制單元，控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。電壓力開關(guān)的輸出信號(hào)通過信號(hào)處理電路輸入至單片機(jī)，控制器采用掃描方式獲得單片機(jī)IO管腳狀態(tài)。當(dāng)檢測到電壓力開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)變時(shí)，控制單元立即響應(yīng)當(dāng)前管腳狀態(tài)值，輸出相應(yīng)的信號(hào)控制真空泵的工作狀態(tài)。真空助力制動(dòng)系統(tǒng)是整車的安全件，所以對(duì)安全性、可靠性要求較高。綜合考慮系統(tǒng)的安全因素后，在真空泵控制器中使用模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控驅(qū)動(dòng)電流，保護(hù)動(dòng)力器件電動(dòng)真空泵。同時(shí)，還為控制器設(shè)計(jì)了通信模塊，真空助力制動(dòng)系統(tǒng)通過CAN總線與純電動(dòng)車的整車控制器進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)將助力制動(dòng)系統(tǒng)信息交由整車控制器診斷與處理，有效地提高車輛的安全等級(jí)。

真空助力制動(dòng)系統(tǒng)控制器的硬件組成框圖如圖2-12所示。3）系統(tǒng)模式識(shí)別與轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)包含控制器初始化、正常工作模式、有通信故障模式與，無通信故障模式共4種工作模式，系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換圖如圖2-13所示。系統(tǒng)上電后，完成控制器自檢與初始化，以1ms為周期實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力開關(guān)與真空泵工作電流，系統(tǒng)上電100ms后控制器進(jìn)入正常模式。正常模式下，以5ms為周期采集和檢測壓力開關(guān)，通過識(shí)別壓力開關(guān)的狀態(tài)控制真空泵運(yùn)行或停止。當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力為-40kPa時(shí)，壓力開關(guān)閉合，控制器控制真空泵工作；當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力為-55kPa時(shí)，壓力開關(guān)斷開，為了讓真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)的負(fù)壓提供較長時(shí)間的助力，壓力開關(guān)斷開后，真空泵繼續(xù)工作10s后停止，此時(shí)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力為-75kPa。

當(dāng)檢測到系統(tǒng)有故障但通信正常時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入有通信故障模式，若控制器接收到制動(dòng)踏板信號(hào)，則控制真空泵連續(xù)工作10s后停止，并在儀表上提示車輛故障。當(dāng)檢測到系統(tǒng)有故障，同時(shí)也無法接收整車控制器的報(bào)文時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入無通信故障模式，則控制器控制真空泵工作15s、停止10s，依次循環(huán)。圖2-13系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換

4）通信信號(hào)處理真空泵控制器開發(fā)了CAN通信功能，通過掃描方式實(shí)時(shí)接收整車控制器發(fā)送的制動(dòng)踏板信號(hào)。真空泵控制器以100ms為周期，給儀表發(fā)送語句顯示指令。

5）真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理當(dāng)純電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，車內(nèi)的低壓供電系統(tǒng)為真空泵控制器提供12V電源。真空泵控制器以5ms為周期，實(shí)時(shí)采集壓力開關(guān)與真空泵工作電流兩個(gè)信號(hào)。壓力開關(guān)信號(hào)為數(shù)字量信號(hào)，軟件中使用7次采樣為1個(gè)循環(huán)，當(dāng)識(shí)別到7次采樣的結(jié)果中有大于或等于4次為高電平，則認(rèn)定為高電平，說明壓力開關(guān)斷開，真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)負(fù)壓足；反之，則認(rèn)定為低電平，壓力開關(guān)吸合，真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)負(fù)壓不足。

控制器以5ms為周期完成壓力開關(guān)的采集和檢測，通過識(shí)別壓力開關(guān)的狀態(tài)控制真空泵運(yùn)行或停止。真空泵正常工作的電流范圍是10～12mA，當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力為-40kPa時(shí)，壓力開關(guān)閉合，真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力不足，控制器控制真空泵工作；當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力為-55kPa時(shí)，壓力開關(guān)斷開，為了讓真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)的負(fù)壓能提供3次制動(dòng)的助力，壓力開關(guān)斷開后，真空泵繼續(xù)工作10s后停止，此時(shí)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力為-75kPa。

當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，如果真空泵控制器檢測到系統(tǒng)壓力不足，真空助力制動(dòng)系統(tǒng)采用電壓力開關(guān)為系統(tǒng)壓力檢測器件，控制電壓力開關(guān)斷開，啟動(dòng)電動(dòng)真空泵為真空儲(chǔ)氣罐抽真空；當(dāng)真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氣壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，控制器控制電動(dòng)真空泵停止工作。真空儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氣壓作用于真空助力器對(duì)純電動(dòng)汽車產(chǎn)生制動(dòng)，達(dá)到制動(dòng)作用。駕駛員松開制動(dòng)踏板時(shí)，純電動(dòng)汽車制動(dòng)解除，汽車恢復(fù)原有的工作狀態(tài)。7.純電動(dòng)汽車整車上下電控制

純電動(dòng)汽車(EV)以動(dòng)力蓄電池組作為唯一動(dòng)力源，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為唯一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。蓄電池工作電壓高達(dá)幾百伏，當(dāng)發(fā)生高壓電路絕緣失效或短路等故障時(shí)，會(huì)直接影響駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)以及車載用電器的安全。因此，在使用純電動(dòng)汽車時(shí)，要充分考慮高壓動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)整車和人員的電氣安全性，確保車輛運(yùn)行安全、駕駛?cè)藛T安全和車輛運(yùn)行環(huán)境安全。目標(biāo)車型鑰匙門開關(guān)設(shè)置為兩擋:OFF擋、ON擋；整車擋位設(shè)置為:前進(jìn)擋((D擋)、空擋((N擋)、倒擋((R擋)。表2-3各主要部件縮略語及其定義縮略語釋義CANcontrollerareanework(控制器局部網(wǎng))VCUvehiclecontrolunit(整車控制器)MCUmotorcontrolunit(電機(jī)控制器)BMSbatterymanagementsystem(電池管理系統(tǒng))DC/DCdirectcurrent-directcurrent(高低壓變壓器)表2-4各變量名稱及說明(1)整車模式說明基于鑰匙門位置設(shè)置，進(jìn)行上下電控制，實(shí)現(xiàn)整車控制系統(tǒng)初始化、自檢、充電狀態(tài)判斷等功能。目標(biāo)車型整車控制器由低壓蓄電池供電，其上電下電狀態(tài)由儀表板上的低壓開關(guān)進(jìn)行控制。整車模式分為外接充電模式、非充電模式和緊急停機(jī)模式。系統(tǒng)充電狀態(tài)和非充電狀態(tài)由充電連接線進(jìn)行判斷，充電線已連接為充電狀態(tài)，否則為非充電狀態(tài)，緊急停車模式為整車處于最高故障等級(jí)進(jìn)行下電處理。整車運(yùn)行模式管理如下頁圖2-14所示:整車運(yùn)行模式管理

整車運(yùn)行模式管理如圖所示:2）上下電模式控制策略。①上電過程控制策略。a.初始化：VCU上電后的準(zhǔn)備階段，該時(shí)間段包含VCU的基本配置和自檢，VCU自檢完成之后，Chargeline=0且Keyon=1，則進(jìn)入下一個(gè)過程。b.喚醒BMS：BMS由VCU控制喚醒，喚醒BMS后，等待與BMS的通信；BMS通信連接后，CANCom_E=0（BMS通信無故障）并且電池允許上電，則進(jìn)入下一個(gè)判斷過程。若BMS報(bào)故障，則終止上電過程，整車狀態(tài)進(jìn)入BMS故障模式。

喚醒MCU：MCU由VCU直接發(fā)布命令，隨后MCU等待與CAN通信連接，CAN通信正常連接后，接收MCU上報(bào)的故障狀態(tài)，若MCU允許上電，則完成高壓電上電前的準(zhǔn)備過程，進(jìn)入高壓電上電控制；在上面三個(gè)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員的鑰匙請(qǐng)求，當(dāng)Keyon=0后，進(jìn)入低壓電的下電流程。上高壓:VCU發(fā)送高壓上電命令，BMS來執(zhí)行預(yù)充繼電器指令，完成電量總正和總負(fù)的控制。VCU通過CAN信息實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)，當(dāng)高壓電狀態(tài)為連接、電池單體電壓差在允許范圍內(nèi)且電池允許放電三個(gè)條件同時(shí)滿足后進(jìn)入高壓電準(zhǔn)備完畢狀態(tài)。在這個(gè)階段，如果監(jiān)控到Keyon=0，則進(jìn)入高壓電的下電流程。當(dāng)DC/DC正常工作，氣泵正常工作，且氣壓達(dá)到一定值時(shí)，KeyStart=1，則進(jìn)入車輛正常運(yùn)行模式，完成整車上電過程。在這個(gè)階段，如果Keyon=0，則進(jìn)入下電流程。上電過程控制策略如下兩頁圖2-15所示。上電過程控制策略接上圖

②下電過程控制策略。a.負(fù)載下降階段：將DC/DC和氣泵disable同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩降低，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于某個(gè)值后，進(jìn)入高壓電下電流程。b.高壓電下電階段：VCU監(jiān)控判斷滿足條件之后，發(fā)送命令給BMS進(jìn)行下電，同時(shí)VCU監(jiān)控高壓電狀態(tài)，當(dāng)高壓電下電完成之后，進(jìn)入低壓下電階段。c.低壓下電階段：VCU向BMS、MCU發(fā)送下電請(qǐng)求，等待BMS、MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，當(dāng)BMS、MCU允許下電之后，狀態(tài)為BMSdisable,MCUdisable之后對(duì)VCU進(jìn)行下電。下電過程控制策略如下頁圖2-16所示。圖2-16下點(diǎn)過程控制策略

（3）充電模式及緊急故障模式控制策略。在充電模式下，BMS喚醒和高壓電上電過程由充電機(jī)進(jìn)行控制，VCU主要起監(jiān)控和必要的保護(hù)作用，在充電模式下，KeyStart和加速踏板將不起作用。在緊急故障模式下，主要處理高壓電的緊急下電和對(duì)低壓電進(jìn)行處理，其邏輯圖如圖2-17所示。圖2-17高壓電緊急下電邏輯圖

純電動(dòng)汽車整車上下電控制策略的核心就是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)高壓電路通斷的控制，在此過程中要準(zhǔn)確高效地對(duì)上下電進(jìn)行控制，達(dá)到既能快速響應(yīng)駕駛員動(dòng)作，又可以保證整車在上下電過程安全性的目的。對(duì)于上下電控制策略的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以整車控制器為控制核心的純電動(dòng)汽車常規(guī)上下電、緊急下電等關(guān)鍵功能，該策略能準(zhǔn)確診斷出整車動(dòng)力系統(tǒng)的高壓故障并迅速做出相應(yīng)處理，為整車控制器及相應(yīng)的高低壓設(shè)備調(diào)試奠定了基礎(chǔ)，對(duì)于提高整車動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全、駕駛員安全和車輛運(yùn)行環(huán)境安全具有指導(dǎo)意義。8.純電動(dòng)汽車AMT變速器AMT（AutomaticMechanicalTransmission)機(jī)械式自動(dòng)變速器是在傳統(tǒng)的有級(jí)固定軸式機(jī)械齒輪變速器和干式摩擦離合器上增加了自動(dòng)變速操作系統(tǒng)，使其在繼承傳統(tǒng)手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率高、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單易于維修制造的優(yōu)點(diǎn)上，同時(shí)具有了自動(dòng)變速器良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、減輕駕駛員疲勞強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。AMT變速器主要包括變速器、變速器控制單元TCU（TransmissionControlUnit)、傳感器、離合器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1）純電動(dòng)汽車AMT變速器工作原理AMT機(jī)械式自動(dòng)變速器是通過電子控制單元實(shí)現(xiàn)選換檔操作的，在傳統(tǒng)的機(jī)械式手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)和模糊控制理論，實(shí)現(xiàn)離合器與選換檔等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配合，從而達(dá)到自動(dòng)換檔的目的。AMT自動(dòng)變速器以TCU控制器為核心，依據(jù)駕駛員對(duì)周圍各種環(huán)境因素的判斷，如發(fā)動(dòng)機(jī)聲音、車速、行駛路況等，通過操縱手柄和加速踏板得到駕駛員的操作意圖，綜合車輛的輸入軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、擋位等有關(guān)參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的換擋規(guī)律、離合器結(jié)合規(guī)律以及優(yōu)秀駕駛員的操作習(xí)慣等，借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)及換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)車輛的平穩(wěn)起步與自動(dòng)換擋。AMT工作原理如圖2-18所示。AMT機(jī)械式自動(dòng)變速器的主要工作特點(diǎn)在于將駕駛員的主觀意圖在電子技術(shù)及相應(yīng)的控制理論基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換為TCU的客觀決策。各個(gè)控制器之間一般是通過CAN總線實(shí)現(xiàn)通信的。圖2-18AMT變速器工作原理2）純電動(dòng)汽車AMT變速器優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)手動(dòng)變速器MT相比，如表2-5所示，AMT變速器取消了部分機(jī)械結(jié)構(gòu)，如換檔手柄和變速器之間的機(jī)械連接、離合器踏板等，有效減輕了駕駛員的操作疲勞強(qiáng)度，提高了車輛的舒適性。再者，系統(tǒng)按照最佳換檔規(guī)律、優(yōu)秀駕駛員的操作習(xí)慣而設(shè)定的換檔選擇，提升了車輛的使用壽命，降低了油耗。美國伊頓公司的公開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，汽車在安裝AMT自動(dòng)變速器之后，相較于之前的手動(dòng)變速器燃油節(jié)約在5%以上。參數(shù)MTAMT傳動(dòng)效率高高燃油經(jīng)濟(jì)性因車而異優(yōu)于MT加速性能因車而異因車而異換擋品質(zhì)因駕駛員而異優(yōu)秀舒適性差良好駕駛難度困難容易成本低稍高制造難度小較小技術(shù)成熟性非常成熟國際上成熟生產(chǎn)繼承性好好維修簡單較簡單表2-5AMT變速器與MT手動(dòng)變速器性能比較

與其他成熟的自動(dòng)變速器系統(tǒng)相比，AMT優(yōu)點(diǎn)顯著，具有傳統(tǒng)機(jī)械式手動(dòng)變速器工作可靠、易于制造維修、成本低等特點(diǎn)，并且在機(jī)械傳動(dòng)效率、開發(fā)費(fèi)用及生產(chǎn)繼承性方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)變速器性能對(duì)比見表2-6。3）純電動(dòng)汽車AMT變速器換檔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)純電動(dòng)汽車所有動(dòng)力源均來自電池組，其與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的不同還包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。針對(duì)本課題所研究的純電動(dòng)汽車AMT選換檔系統(tǒng)，主要包括:電池及其管理系統(tǒng)BMS(BatteryManagementSystem)、整車控制器TCU、換檔控制器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)及換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示器等。純電動(dòng)汽車AMT變速器換檔系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖2-19所示。

純電動(dòng)汽車AMT選換檔控制系統(tǒng)主要包含以下四個(gè)部分:(1)控制對(duì)象:換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變速器;(2)執(zhí)行部件:絲桿螺母傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)器及無刷直流電機(jī);(3)通信單元:CAN通信模塊;(4)控制單元:STM32FB106微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊、故障診斷電路模塊、顯示報(bào)警電路模塊、時(shí)鐘電路模塊和存儲(chǔ)電路模塊等；特別需要說明的一點(diǎn)是，通常的純電動(dòng)汽車AMT換檔控制系統(tǒng)是應(yīng)包含各種傳感器，如油門踏板傳感器、車速傳感器、選換檔機(jī)構(gòu)位置傳感器等，AMT換檔控制系統(tǒng)是基于TCU控制器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的換檔控制及換檔檢測，所以只需通過CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)與整車控制器的通信以獲得車輛的狀態(tài)信息及選換檔的控制策略信息。二、純電動(dòng)汽車工作原理及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1.純電動(dòng)汽車工作原理電池通過控制系統(tǒng)向電動(dòng)機(jī)供電，在電動(dòng)機(jī)中將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)力并傳給系統(tǒng)，最后傳送給驅(qū)動(dòng)車輪，使驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過與地面間的相互作用產(chǎn)生使汽車行使的牽引力，如下頁圖所示。由駕駛員操縱的加速踏板帶有傳感器，將加速踏板的位置變成電信號(hào)送入電子控制器（ECU），從而控制汽車的行駛速度。由駕駛員操縱的制動(dòng)踏板也帶有傳感器，當(dāng)汽車減速或制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板位置傳感器將信號(hào)傳送給主控制器，后者識(shí)別信號(hào)和汽車行駛狀態(tài)后發(fā)出指令，使汽車進(jìn)入減速滑行、減速再生制動(dòng)、再生或機(jī)械聯(lián)合制動(dòng)或機(jī)械制動(dòng)等狀態(tài)。圖2-20純電動(dòng)汽車工作原理

當(dāng)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)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(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。蓄電池通過整流和逆變器后通過變壓器變壓，變壓器副邊根據(jù)需要選擇幾個(gè)繞組，變壓器將高頻交流電整流為直流，分別給照明系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電。測量電壓裝置中需要測量電路中的電壓和電流（輸入/輸出，用互感器），還有汽車速度、電池溫度等。電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的性能指標(biāo)。該控制系統(tǒng)控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉(zhuǎn)換情況。2.純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1）純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成如下圖2-21所示，主要由中央控制單元、驅(qū)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置等組成。為適應(yīng)駕駛?cè)说膫鹘y(tǒng)操縱習(xí)慣，純電動(dòng)汽車仍保留了加速踏板、制動(dòng)踏板及有關(guān)操縱手柄或按鈕等。不過在電動(dòng)汽車上是將加速踏板、制動(dòng)踏板的機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸入到中央控制單元采對(duì)汽車的行駛實(shí)行控制的。對(duì)于擋位變速桿，為遵循駕駛?cè)说膫鹘y(tǒng)習(xí)慣，一般仍需保留，同樣除傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式外也就只有前進(jìn)擋、停車、停車擋、倒擋位，并且以開關(guān)信號(hào)傳輸?shù)街醒肟刂茊卧獊韺?duì)汽車進(jìn)行前進(jìn)、停車、倒車控制。（1）中央控制單元。中央控制單元不僅是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制中心，還要對(duì)整輛純電動(dòng)汽車的控制起到協(xié)調(diào)作用。它根據(jù)加速踏板與制動(dòng)踏板的輸入信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)控制。在純電動(dòng)汽車減速和下坡滑行時(shí)，中央控制單元配合車載電源模塊的能源管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電回饋，使蓄電池反向充電。對(duì)于與汽車行駛狀況有關(guān)的速度、功率、電壓、電流及有關(guān)故障診斷等信息，還需傳輸?shù)捷o助模塊的駕駛室顯示操縱臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字或模擬顯示，也可采用液晶屏幕顯示來提高其信息量。（2）驅(qū)動(dòng)控制器。驅(qū)動(dòng)控制器的功能是按中央控制單單元的指令和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度、電流反饋信號(hào)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)必須配套使用，目前對(duì)電動(dòng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要采用調(diào)壓、調(diào)頻等方式，這主要取決于所選用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型。（3）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在純電動(dòng)汽車中被要求承擔(dān)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的雙重功能，即在正常行駛時(shí)發(fā)揮其主要的電動(dòng)機(jī)功能，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；而在減速和下坡滑行時(shí)又被要求進(jìn)行發(fā)電，將車輪的慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。（4）車載電源模塊。電源電源模塊主要包括蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)和充電控制器等。它的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。（5）輔助模塊。輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室顯示操縱臺(tái)和各種輔助裝置等。輔助系統(tǒng)除輔助動(dòng)力源外，依據(jù)不同車型而不同。（6）機(jī)械傳動(dòng)裝置。純電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)裝置的作用是，將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，從而帶動(dòng)汽車車輪行駛。3.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置

由于純電動(dòng)汽車是單純用蓄電池作為驅(qū)動(dòng)能源的汽車，采用合理的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式來充分發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)是尤其重要的。純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置的原則是：符合車輛動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車重心位置的要求，并盡可能降低車輛質(zhì)心高度。特別是對(duì)于采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”方式的純電動(dòng)汽車，不僅去掉了發(fā)動(dòng)機(jī)、冷卻系統(tǒng)、排氣消聲系統(tǒng)和油箱等相應(yīng)的輔助裝置，還省去了變速器、驅(qū)動(dòng)橋及所有傳動(dòng)鏈，既減輕了汽車自重，也留出了許多空間，其結(jié)構(gòu)可以說發(fā)生了脫胎換骨的變化。車輛的整個(gè)結(jié)構(gòu)布局需重新設(shè)計(jì)并全面考慮各種因素。純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式目前主要有4種基本典型結(jié)構(gòu)，即傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式、電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式、電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式、輪轂電機(jī)分散式驅(qū)動(dòng)方式。1）傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式如圖2-22（a）和圖2-23（a）所示，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍然采用內(nèi)燃機(jī)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置方式，包括離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成，只是將內(nèi)燃機(jī)換成電機(jī)，屬于改造型電動(dòng)汽車。這種布置方式可以提高純電動(dòng)汽車的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加低速時(shí)純電動(dòng)汽車的后備功率。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式有電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋前置（F-F）、電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋后置（F-R）等驅(qū)動(dòng)模式。但是，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低，不能充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。在此基礎(chǔ)上，還有一種簡化的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式，如圖2-23（b）所示,采用固定速比減速器，去掉離合器，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式可減少機(jī)械傳動(dòng)裝置的質(zhì)量，縮小其體積。1—驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2—離合器；3—變速器；4—傳動(dòng)軸；5—驅(qū)動(dòng)橋；6—電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；7—電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；8—輪轂電機(jī)；9—轉(zhuǎn)向器圖2-22純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式C—離合器；D—差速器；FG—固定速比減速器；GB—變速器；M—驅(qū)動(dòng)電機(jī)圖2-23傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和簡化的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式

傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式的工作原理類同于傳統(tǒng)汽車，離合器用來切斷或接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)到車輪之間傳遞動(dòng)力的機(jī)械裝置，變速器是一套具有不同速比的齒輪機(jī)構(gòu)，駕駛員按需要來選擇不同的擋位，使得低速時(shí)車輪獲得大轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速，而高速時(shí)車輪獲得小轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速。由于采用了調(diào)速電機(jī)，其變速器可相應(yīng)簡化，擋位數(shù)一般有2個(gè)就夠了，倒擋也可利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的機(jī)械式差速器使得汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速行駛。這種模式主要用于早期的純電動(dòng)汽車，省去了較多的設(shè)計(jì)，也適于對(duì)原有汽車的改造。2）電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式如圖2-22（b）所示，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式即在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端蓋輸出軸處加裝減速齒輪和差速器等，電機(jī)、固定速比減速器、差速器的軸一起組合成一個(gè)驅(qū)動(dòng)整體。它通過固定速比減速器來放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，但沒有可選的變速擋位，也就省掉了離合器。這種布置形式的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，便于安裝。但這種布置形式對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速要求較高。按傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式來說，可以有驅(qū)動(dòng)電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋前置（F-F，見圖2-24）或驅(qū)動(dòng)電機(jī)后置-驅(qū)動(dòng)橋后置（R-R）兩種方式。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式具有良好的通用性和互換性，便于在現(xiàn)有的汽車底盤上安裝，使用、維修也較方便。圖2-24電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式3）電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式

如圖2-22（c）和圖2-25所示，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式與發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置前輪驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)汽車的布置方式類似，把電機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根軸車輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式有同軸式［見圖2-25（a）］和雙聯(lián)式［見圖2-25（b）］兩種。圖2-25電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式（1）如圖2-26所示，同軸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)軸是一種特殊制造的空心軸，在電機(jī)左端輸出軸處的裝置裝有減速齒輪和差速器，再由差速器帶動(dòng)左右半軸，左半軸直接帶動(dòng)，而右半軸通過電機(jī)的空心軸來帶動(dòng)。1—左半軸；2—驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子；3—驅(qū)動(dòng)電機(jī)外殼；4—右半軸；5—驅(qū)動(dòng)電機(jī)空心軸；6—驅(qū)動(dòng)橋差速器圖2-26同軸式電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（2）如圖2-27所示，雙聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也稱為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由左右兩臺(tái)永磁電機(jī)直接通過固定速比減速器分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輪，左右兩臺(tái)永磁電機(jī)由中間的電控差速器控制，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，不必選用機(jī)械差速器。（3）如圖2-28所示，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，前一種采用機(jī)械差速器，后一種采用電控差速器。電控差速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量大，在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確的電子控制，提高純電動(dòng)汽車的性能；其缺點(diǎn)是增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器，因而增加了初始成本，而且在不同條件下對(duì)兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行精確控制的可靠性需要進(jìn)一步發(fā)展。同樣，電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在汽車上的布局也有電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋前置（F-F）和電機(jī)后置驅(qū)動(dòng)橋后置（R-R）兩種驅(qū)動(dòng)模式。該電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)成的機(jī)電一體化整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)更緊湊、傳動(dòng)效率高、質(zhì)量大、體積小、安裝方便的特點(diǎn)，并具有良好的通用性和互換性，在小型電動(dòng)汽車上應(yīng)用最普遍。1—左半軸；2—左驅(qū)動(dòng)電機(jī)；3—電控差速器；4—驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5—右半軸圖2-27雙聯(lián)式電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖2-28汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的情況4）輪轂電機(jī)分散式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式（1）如圖2-29所示，內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式采用低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上，可完全去掉變速裝置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速相等，車輪轉(zhuǎn)速和車速控制完全取決于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由于不通過機(jī)械減速，因而通常要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)為低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)。低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，不需要齒輪變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但其體積大、質(zhì)量大、成本高。圖2-29內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)

（2）如圖2-30所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式采用一般的高速內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子電機(jī)，其轉(zhuǎn)子作為輸出軸與固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪相連，而車輪輪轂通常與其齒圈連接，它能通過提供較大的減速比來放大其輸出轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝在車輪內(nèi)，形成輪轂電機(jī)，可進(jìn)一步縮短從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪的傳遞路徑；采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)（轉(zhuǎn)速約10000r/min），需安裝固定速比減速器來降低車速，一般采用高減速比行星齒輪減速裝置，安裝在電機(jī)輸出軸和車輪輪緣之間，且輸入和輸出軸可布置在同一條軸線上。高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)具有體積小、質(zhì)量小和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但它需要加裝行星齒輪變速機(jī)構(gòu)。圖2-30內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪

采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)可大大縮短從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到驅(qū)動(dòng)車輪的傳遞路徑，不僅能騰出大量的有效空間便于總體布局，而且相對(duì)于前一種內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，也大大提高了對(duì)車輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的控制性能。每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速。既省去了機(jī)械差速器，也有利于提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的操控性。輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)在汽車上的布置方式可以有雙前輪驅(qū)動(dòng)、雙后輪驅(qū)動(dòng)和前后四輪驅(qū)動(dòng)（4WheelDrive，4WD）等模式。輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)是未來純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前，較主流的純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)都采用CAN總線通信連接，這樣不僅大大提高了控制的效率和穩(wěn)定性，而且能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、蓄電池等執(zhí)行動(dòng)力部分的狀態(tài)信號(hào)被發(fā)送到CAN總線，最終傳輸?shù)斤@示終端，提供給駕駛?cè)耍詫?shí)現(xiàn)整車控制。新的電子控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)汽車上應(yīng)用不多，但其對(duì)純電動(dòng)汽車的工作有著重要影響。

目前其與國外還有一定的差距，但是隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展及各種新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，國內(nèi)外在這方面的差距將越來越小。

新型純電動(dòng)汽車整車控制系統(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)的通信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-Wire技術(shù)提供了有力的支撐。4.純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池的管理技術(shù)

由于動(dòng)力電池能量和端電壓的限制，純電動(dòng)汽車需要采用多塊電池進(jìn)行串、并聯(lián)組合，但是由于動(dòng)力電池特性的非線性和時(shí)變性，以及復(fù)雜的使用條件和苛刻的使用環(huán)境，在純電動(dòng)汽車使用過程中,要使動(dòng)力電池工作在合理的電壓、電流、溫度范圍內(nèi)，純電動(dòng)汽車上動(dòng)力電池使用都需要進(jìn)行有效管理，對(duì)于鎳氫電池和鋰離子電池，有效的管理尤其需要，如果管理不善，不僅可能會(huì)顯著縮短動(dòng)力電池的使用壽命，還可能引起著火等嚴(yán)重安全事故，因此，動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)成為電動(dòng)汽車的必備裝置。

1）動(dòng)力蓄電池管理任務(wù)動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池緊密結(jié)合在一起，對(duì)動(dòng)力電池的電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，同時(shí)還進(jìn)行漏電檢測、熱管理、電池均衡管理、報(bào)警提醒，計(jì)算剩余容量、放電功率，報(bào)告SOC（stateofcharge，荷電狀態(tài)）、SOH（stateofhealth，性能狀態(tài)，也稱健康狀態(tài)），還根據(jù)動(dòng)力電池的電壓、電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程，以及用算法控制充電機(jī)進(jìn)行最佳電流的充電，通過CAN總線接口與車載總控制器、電機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。如圖（a）所示，常見動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)估計(jì)、熱管理、數(shù)據(jù)通信、安全管理、能量管理（包括動(dòng)力電池電量均衡功能）和故障診斷，其中前6項(xiàng)為動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本功能。

數(shù)據(jù)采集是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)所有功能的基礎(chǔ)，需要采集的數(shù)據(jù)信息有電池組總電壓、電流、電池模塊電壓和溫度；狀態(tài)估計(jì)包括SOC估計(jì)和SOH估計(jì)，SOC提供電池剩余電量的信息，SOH提供電池健康狀態(tài)的信息，目前的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了SOC估計(jì)功能，SOH估計(jì)技術(shù)尚不成熟；熱管理是指BMS根據(jù)熱管理控制策略進(jìn)行工作，使電池組處于最優(yōu)工作溫度范圍；數(shù)據(jù)通信是指電池管理系統(tǒng)與整車控制器、電機(jī)控制器等車載設(shè)備及上位機(jī)等非車載設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能；安全管理是指電池管理系統(tǒng)在電池組的電壓、電流、溫度、SOC等出現(xiàn)不安全時(shí)及時(shí)報(bào)警并進(jìn)行斷路等緊急處理；能量管理是指對(duì)電池組充放電過程的控制，其中包括對(duì)電池組內(nèi)單體或模塊進(jìn)行電量均衡；故障診斷是使用相關(guān)技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池組內(nèi)出現(xiàn)故障的單體或模塊。圖2-31動(dòng)力管理系統(tǒng)BMS最基本的功能是監(jiān)控與動(dòng)力電池自身安全運(yùn)行相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)（如動(dòng)力電池的電壓、電流和溫度）、預(yù)測與動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化控制有關(guān)的運(yùn)