电动汽车动力电池及电源管理PPT(共 67张)

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电动汽车动力电池及电源管理PPT(共 67张)

能量耗散型均衡管理
通过单体电池的并联电阻进行充电分流从而实现均衡
电路结构简单，均衡过程一般在充电过程中完成由于均衡电阻在分流的过程中，不仅消耗了能量
，而且还会由于电阻的发热引起电路的热管理问题只适合在静态均衡中使用，其高温升等特点降低了系统的可靠性，不适用于动态均衡仅适合于小型电池组或者容量较小的电池组。
电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
(4)自放电
自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
(5)一致性
电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
精确估计SOC的作用
1)保护蓄电池。
准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
2)提高整车性能。
SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
引入
电动汽车自燃事件频出，究其原因主要与电池管理系统的热管理有关。
由于过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能，并有可能导致电池系统的安全问题，并且电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体间性能的不均衡，因此电池热管理系统对于电动车辆动力电池系统而言是必需的。可靠、高效的热管理系统对于电动车辆的可靠安全应用意义重大。
学习目的
1 掌握电池管理系统的功能 2 掌握单体电压采集方法 3 掌握电池温度采集方法 4 掌握电池电流采集方法 5 能够正确分析各种参数采集法优缺点
电池管理系统的功能理论课堂
数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
(1)继电器阵列法
7.3 动力电池的均衡管理
学习目的
1
掌握能量耗散型均衡管理
2 掌握非能量耗散型均衡管理

新能源汽车动力电池及电源管理 ppt课件

工具以及确认高压端子已拧紧和连接器已连接。
ppt课件
22
车辆使用注意事项
• 每天出车前先检查电量是否正常（纯电动汽车是否充足电），仪表显示是否正常，刹车性能是否良好，螺钉是否松动等，有故障应及时修理排除，检查完成确定没有故障时才能出车。
• 经常在凹凸不平的道路上行驶或经常负载运输，应每天检查车身受力部位和重要焊接点，发现异常情况，应及时进行修理。
ppt课件
26
维护内容
• 检查动力电源系统的状态
• 检查管理系统的功能是否正常、
• 对电池进行充放维护
• 外观维护：
• 对电源系统的外观进行检查，如果有问题应及时排除，如果无法排除，请及时与厂家联系。
• 检查电池包箱体是否完好，有无损坏或腐蚀
• 检查各紧固件螺栓、螺母是否松动
• 检查电池包之间的连接线是否松动
• 每次停车都必须关闭电源开关，拔下钥匙，将档位开关扳至空挡位置，并将手刹拉起。
• 儿童在车内玩耍时要拔掉钥匙开关，以免造成危险。 • 充电应在儿童无法接触到的地方进行 • 因事故或其他原因造成起火时应立即关闭总电源开关
ppt课件
23
电源系统的常规维护
• 常规维护时对影响电源使用过程中的安全隐患进行检查和排除，避免发生危险性事故，通过制定常规的预防性维护计划，可以更好地了解所使用电池的健康状况和终止寿命，确定电池的更换或重点维护计划。常规维护一般每月进行一次。
• 严格按照维修手册要求进行维护和维修操作。
• 拆检动力电池系统时必须佩带绝缘手套。
• 所使用的工具必须具有绝缘功能，如绝缘扳手、绝缘旋具等。
• 维护和拆检前必定要熟悉电路图
ppt课件
13

第2章1电动汽车用动力电池ppt课件

新能源汽车技术第 13 页
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2.1.3 电动汽车对动力电池的要求
电动汽车对动力电池的要求主要有： ➢ （1）比能量高 ➢ （2）比功率大 ➢ （3）充放电效率高 ➢ （4）相对稳定性好 ➢ （5）使用成本低 ➢ （6）安全性好
；
新能源汽车技术第 14 页
2.1.2 电动汽车用动力电池的性能指标
➢ （2）能量效率
能量效率也称电能效率，是指电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比，即
w
W放 W充
100%
式中， w 为电池的能量效率；W 放为电池放电时输出的能量；W 充为电池充电时输入的能量。
新能源汽车技术第 10 页
Cb HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
新能源汽车技术第 23 页
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2.2.3 铅酸蓄电池的特点
2．铅酸蓄电池的缺点（1）比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较
大，一次充电行驶里程短；（2）使用寿命短，使用成本高；（3）充电时间长；（4）铅是重金属，存在污染。
新能源汽车技术第 24 页
新能源汽车技术第 12 页
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2.1.2 电动汽车用动力电池的性能指标
9．使用寿命 ➢ 使用寿命是指电池在规定条件下的有效寿命期限。
电池发生内部短路或损坏而不能使用，以及容量达不到规范要求时电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。 ➢ 电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指电池可供使用的时间，包括电池的存放时间。使用周期是指电池可供重复使用的次数。

电动汽车动力电池及电源管理课程教学课件第三章铅酸动力电池及其应用

表3-5 中国电动自行车产量
年份
1998年 1999年 2000年 2001年 2002年
电动车配套电配套电池年份电动车配套电配套电池
为了增加铅酸电池的容量．一般由多块极板组成极群，即多块正极板和多块负极板分别用连接条( 汇流排)焊接在一起，共同组成电池(Battery) 。传统内燃机汽车用的12V铅酸起动电池就是6 个独立的铅酸电池单体组成的。
图3-2阀控密封铅酸蓄电池构造与原理
【课堂活动】阀控密封铅酸蓄电池的优缺点剖析
3)气体析出阶段。
电池已完满，电池中进行水的电解和自放电反应。由于在密封的阀控免维护铅酸电池中，具有氧循环的设计，即正极板上析出的氧在负极板上被还原重新生成水而消失，因此析气量很小，不需要补充水。
图3-1铅酸电池反应原理
铅酸电池的结构
正负极板是蓄电池的核心部件，是蓄电池的“心脏”，分为正极和负极。正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要成分为铅。
活动目的：探索阀控式密封铅酸电池是否具有无酸雾逸出、无需定期补水、自放电小、浮充寿命长等优点，巩固铅酸蓄电池结构与原理知识
所需材料：阀控铅酸蓄电池结构与原理挂图、纸笔等
活动方式：小组讨论
活动过程：认真分析阀控密封铅酸蓄电池的结构与工作原理，探索阀控密封铅酸蓄电池的优缺点。
2.铅酸动力电池的性能及检测
真正降低，并且随放电过程的进行，电池内阻增加，电池温度会逐步增加；充电时两种热效应叠加，电池温度也会升高。
温度对蓄电池的容量和电动势影响很大，电解液温度高时扩散速度增加、电阻降低，其电池电动势也略有增加．因此铅酸电池的容量及活化物质利用率随温度的增加而增加。反之，电解液温度降低时，其黏度增大，使离子运动受到较大阻力，扩散能力降低。在低温下电解液的电阻也增大，电化学反应的阻力增加，结果导致蓄电池容量下降。

电动汽车动力电池及电源管理课程教学课件第6章用于电动汽车的其他动力源

0.740
50 159.07 50.32 220.52 214.47 218 34 17.0 4.36
0.742
60 188.33 60.08 263.39 260.99 252 45 22.5 4.20
0.722
80 249.76 80.35 344.4 342.90 318 72 35.67 3.98
No.10073
本章学习目标
❖ 1.掌握锂离子动力电池的储能原理与结构 ❖ 2.掌握锂离子动力电池的性能及检测 ❖ 3.了解锂离子动力电池的应用
No.10073
第5章锂离子动力电池及其应用
1.锂离子动力电池的储能原理与结构 2.锂离子动力电池的性能及检测 3.锂离子动力电池的应用
No.10073
图5-5橄榄石型LiFePO4 的结构示意图
No.10073
锂离子电池负极材料
❖ 负极材料是决定锂离子电池综合性能优劣的关键因素之一，比容量高、容量衰减率小、安全性能好是对负极材料的基本要求。
图5-6锂离子电池的负极材料
No.10073
❖ 石墨是锂离子电池碳材料中应用最早、研究最多的一种，其具有完整的层状晶体结构。石墨的层状结构，有利于锂离子的脱嵌，能与锂形成锂一石墨层间化合物，其理论最大放电容量为 372mA·h／g，充放电效率通常在90％以上。锂在石墨中的脱／嵌反应主要发生在0～0 .25V 之间(相对于Li+/Li)，具有良好的充放电电压平台，与提供锂源的正极材料匹配性较好，所组成的电池平均输出电压高，是一种性能较好的锂离子电池负极材料。
No.10073
❖ 作为嵌入式电极材料的金属氧化物，依其空间结构的不同主要可分为以下三种类型。
❖ 1.层状化合物

电动汽车结构与原理动力电池系统PPT课件

电动势（E）：组成电池的两个电极的平衡电极电位之差。
图4-2 电池充放电电压变化曲线
第4页/共100页
(2)容量
容量是指电池在一定的放电条件下所能放出的电量，用符号C表示，单位常用或表示。理论容量：假定电池中的活性物质全部参加电池的成流反应所能提供的电量。理论容量可根据电池反应式中电极活性物质的用量，按法拉第定律计算的活性物质的电化学当量精确求出。法拉第定律指出：电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应的物质的量与通过的电量成正比。数学式表达为
第26页/共100页
(4)自放电小
锂离子电池月自放电率仅为总电容量的5~9%，大大缓解了传统的二次电池放置时由自放电所引起的电能损失问题。
第27页/共100页
无记忆效应
(5)无记忆效应
第28页/共100页
(6)环保性高相对于传统的铅酸电池、镍镉电池甚至镍氢电池废弃可能造成的环境污染问题，锂离子电池中不包含汞、铅、镉等有害元素，是真正意义上的绿色电池。
第20页/共100页
动力电池分类
图4-2 电动汽车用动力电池分类
第21页/共100页
4.2 锂离子动力电池
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5
概述锂离子动力电池的工作原理锂离子动力电池的失效机理锂离子动力电池的性能锂离子动力电池的应用
第22页/共100页
4.2.1 概述
第18页/共100页
(2)按工作性质和储存方式分类
① 一次电池，又称原电池，即不能再充电使用的电池，如锌锰干电池、锂原电池等。 ② 二次电池，即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。 ③ 燃料电池，活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加入电池，如氢氧燃料电池、金属燃料电池等。 ④ 储备电池，储备电池储存时电极板不直接接触电解液，直到电池使用时，才加入电解液，如镁－氯化银电池，又称海水激活电池。

电动汽车动力电池及电源管理课程教学课件第一章电动汽车与动力电池发展历程

1976年，美国国会通过了《纯电动汽车和混合动力电动汽车的研究开发和样车试用法令》
1911年，查尔斯·科特林(Charles Kettering)发明了内燃机自动启动技术； 1908年，福特汽车公司推出了T型车，并开始大批量生产，内燃机汽车的成本大幅度下降， 1912年电动车售价1750美元，而汽油车只要 650美元。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1913年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流水线，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工作日每隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线。内燃机汽车进入了标准化、大批量生产阶段。亨利福特以大批量流水线生产方式生产汽油车使得汽油车价格更加低廉，使其价格从1909年的850 美元降到了1925年的260美元。内燃机汽车应用方便、价格低廉的优点逐步显现。
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
目录
第1章电动汽车与动力电池发展历程第2章电动汽车动力电池基本知识第3章铅酸动力电池及其应用第4章碱性动力电池及其应用第5章锂离子动力电池及其应用第6章用于电动汽车的其他动力源第7章电动汽车电源管理系统
本章学习目标
1.能够描述动力电池及电动车辆发展简史 2.能够分析制约动力电池和电动汽车发展的因素 3.能够分析推动动力电池与电动汽车发展需解决
蓄电池的发明
1800年代，亚历山大·伏特制成了人类历史上最早的电池，后人称之为伏特电池。
1830年，威廉姆·斯特金解决了伏特电池的弱电流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。
1836年，约翰·丹尼尔进一步改进了伏特电池，提高了伏特电池的稳定性，后人称之为丹尼尔电池。它是第一个可长时间持续供电的蓄电池。

电动汽车电池管理系统BMSppt

电池能量管理算法还应考虑充电效率、充电时间、电池安全性等因素，以实现最优的电池使用效果。
05
电池管理系统优化与改进建议
提通过智能充电和放电策略，避免电池过度充电和过度放电，从而延长电池使用寿命。
电池安全防护
采用先进的电池安全技术，如热管理、过载保护和短路保护等，确保电池在使用过程中不受损害。
电池热管理技术通过使用散热器、冷却系统等设备，控制电池的温度和散热效果。这有助于保证电池的安全性和稳定性，避免电池因过热而发生燃烧或爆炸等危险。
03
电池管理系统硬件设计
硬件架构设计
01
分布式电池管理系统
采用分布式架构，由主控制器和多个子控制器组成，实现数据共享和协同控制。
02
中央集中式电池管理系统
电池能量管理技术
总结词
电池能量管理技术是优化电池使用效率和使用寿命的关键技术。
详细描述
电池能量管理技术通过控制电池的充电和放电过程，优化电池的使用效率和使用寿命。这包括避免电池过充和过放，以及合理分配和管理电池的能量。
电池热管理技术
总结词
电池热管理技术是控制电池温度和保证电池安全的关键技术。
详细描述
采用中央控制器，对电池组进行集中管理和控制，实现高效管理和维护。
03
混合式电池管理系统
结合分布式和中央集中式架构，实现数据共享、协同控制和高效管理。
传感器选型与设计
温度传感器
监测电池温度，确保电池在适宜的温度范围内工作。
电流传感器
监测电池电流，计算电池的能量消耗和充电状态。
电压传感器
BMS的主要功能包括监测电池状态、控制电池充电、管理电池放电、保护电池安全等。

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数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
第7章电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光耦、多路模拟开关
应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
使用场合价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、脉冲无隔离
小信号放大、需控制处理小电流、控制
测量较低
普及
互感器
无开孔、导线传
入交流
隔离
使用较简单交流测量、电
网监控低普及
霍尔元件电流传感器无
开孔、导线传入
直流、交流、脉冲隔离
使用简单
控制测量
较高较普及
光纤传感器无 -
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模数转换得到温度的数字信息。
单体电压采集方法
(3)隔离运放采集法
组成：隔离运算放大器、多路选择器等
应用特点：系统采集精度高，可靠性强，但成本较高
单体电压采集方法
(4)压/频转换电路采集法
组成：压/频转换器、选择电路和运算放大电路
应用特点：压控振荡器中含有电容器，而电容器的相对误差一般都比较大，而且电容越大相对误差也越大
由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方法复杂，准确估计SOC比较困难。
电池SOC估算精度的影响因素
(1)充放电电流
大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
(2)温度
不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
(3)电池容量衰减
学习目的
1 掌握电池管理系统的功能 2 掌握单体电压采集方法 3 掌握电池温度采集方法 4 掌握电池电流采集方法 5 能够正确分析各种参数采集法优缺点
电池管理系统的功能理论课堂
数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
(1)继电器阵列法
直流、交流隔离 -
高压测量，店里系统常用
高未普及
7.2 动力电池电量管理系统
学习目的
1 掌握电池SOC估算精度的影响因素
2 掌握精确估计SOC的作用 3 掌握电池SOC估计常用的算法
引入
电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测和估计具有重要的意义
特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误差一般也比较大。
电池温度采集方法
(2)热电偶采集法
原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动势，通过查表得到温度的值。
特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
(4)自放电
自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
(5)一致性
电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
精确估计SOC的作用
1)保护蓄电池。
准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
2)提高整车性能。
SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
3)降低对动力电池的要求。
准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电池性能的要求
4)提高经济性。
选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
（1）开路电压法随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低
目录
第1章电动汽车与动力电池发展历程第2章电动汽车动力电池基本知识第3章铅酸动力电池及其应用第4章碱性动力电池及其应用第5章锂离子动力电池及其应用第6章用于电动汽车的其他动力源第7章电动汽车电源管理系统
本章学习目标
1.掌握动力电池管理系统的功能 2.掌握动力电池管理系统电压、电流集成温度传感器采集法
原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数字系统中使用。
AD590
18B20
电池工作电流采集方法
项目插入损耗布置形式
测量对象电气隔离使用方便性
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
引入
电池管理系统( Battery Management System， BMS)是用来对蓄电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池使用效率的装置。对于电动车辆而言，通过该系统对电池组充放电的有效控制，可以达到增加续驶里程，延长使用寿命，降低运行成本的目的，并保证动力电池组应用的安全性和可靠性。动力电池管理系统已经成为电动汽车不可缺少的核心部件之一。本章将重点介绍动力电池管理系统的构成、功能和工作原理。
。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压的大小，插值估算出电池SOC的值
SOC估计常用的算法
(2)容量积分法容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池
组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电能够放出的电量，确定电池SOC的变化。

电动汽车动力电池及电源管理PPT(共 67张)

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