新能源电池管理系统研究现状与趋势PPT课件

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电机
电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中 的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能 源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一， 其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它 是电动汽车的重要部件。电动汽车中的燃料电池 汽车 FCV、混合动力汽车 HEV 和纯电动汽车 EV 三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，选择合适 的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因 素，因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中 的各项性能要求，并具有坚固耐用、造价低、效 率高。
按速度分为低速、高速 按用途分：普通家用轿车、观光车、厂区 车、特种车辆、公交电动车等。
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混合动力汽车：
1、动力来源：混合电动汽车的动力来源于 2 种或 2 种以上的能源，如蓄电池和汽油发 动机或柴油发动机，这些能源可分别用作 汽车的动力来源，也可相互协作或以主辅 关系来驱动汽车；
2、发展趋势：外接充电式 （Plug- In） 的 混合动力汽车 （PHEV）
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锂电池组成：
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1、集流体：电池集流体既是与外电路的连接部分，也是正极材料载体，它本身是 金属，电特性满足欧姆定律，可等效为一定阻值纯电阻
2、正负极材料：正负极材料是参与电化学反应的物质，决定电池的电压、容量 能量密度等特性。
3、电解液：重要组成部分，承担着在电池内部的正负极之间传输离子的作用， 他对电池的容量、工作温度范围、循环性能及安全性等都有重要的 影响。锂电池电解液采用具有比水更高分解电压的溶剂。一般为有 机溶剂和电解质盐
纯电动汽车是国际公认的新能源汽车的最佳解决方案 我国纯电动汽车发展可分为 2 个阶段即示范应用期 和推广成熟期。 区分 2 个阶段的主要标志应是纯电动汽车发展由 政府推动过渡为市场推动。 本人观点：低速电动汽车应该很有前景 从技术和实用性都很好，只是政策问题。
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2、电动汽车关键技术
电机驱动控制系统
铅酸电池
铅酸电池生产技术成熟，安全性好，价格低 廉，废电池易回收再生。近些年来，通过新技术， 其比能量低、循环寿命短、充电时发生酸雾、生 产中可能有铅污染环境等缺点在不断克服中，各 项指标有很大提高，不仅可更好地用作电动自行 车和电动摩托车的电源，而且在电动汽车上也能 发挥很好的作用。
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磷酸铁锂
传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限 制在一个窄的范围内，这是为何传统内燃机汽车 需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可 以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯 电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方 便容易，噪音低。与混合动力汽车相比，纯电动 车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内 部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部 件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部 空间、重量。
新能源电池管理系统研究现状 与趋势
2015.06.20
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1、电动汽车分类及发展状况 2、电动汽车关键技术 3、电池管理（BMS）
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电动汽车分类及发展状况
1、分类
按动力源分为三类
纯电动汽车 （PEV，Pure Electric Vehicle） 混合动力汽车（HEV，Hybrid Electric Vehicle） 燃料电池动力汽车（FCEV，Fuel Cell Electric Vehicle
以磷酸铁锂为正极的锂离子电池 负极为碳、正极为磷酸铁锂的锂电池综合 性能好：安全性较高，不用昂贵的原料，不含 有害元素，循环寿命长达 2000 次，并已克服了 电导率低的缺点。能量型电池的质量比能量可 达 120Wh/kg，与超级电容器并联使用，可以组成 性能全面的动力电源。功率型的质量比能量也有 70 ～ 80Wh/kg，可以单独使用而不必并联超级电 容器。
4、隔膜：主要作用是将电池的正负极隔开，使得电子不能通过电池的内部电路 但不会阻碍离子在其中通过。隔膜本身对电子和离子是绝缘的， 会降低正负极之间离子电导，表现为一种电阻。当电池内部出现过 热等情况，隔膜能Fra Baidu bibliotek动闭孔，将电池的正负极断开，起到保护作用。
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5、SEI膜：锂离子电池在首次充电过程中不可避免地都要在碳负极与电解液的相 界面上发生反应，形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，称为SEI膜。 这种膜的作用表现为，消耗了电池内的锂离子，增加电阻，但此膜具 有有机溶剂不溶性，允许锂离子比较自由进出电极而溶剂分子无法穿越 提高电极循环寿命。
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电动汽车配套设施的建设以及对电网的影响
1、充电桩 2、家用充电机 3、充电过程对电网影响
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电池管理系统(BMS)
BMS 电池管理系统通过检测电池的电压、充放电电流和电池组温度来估 测电池的剩余电量（SOC），控制电池充放电均衡，并对电池组进 行热管理和车载监控系统、充电机进行CAN通讯，实现协调控制和 优化充电，保障电池安全和延长电池寿命。在BMS众多功能中，以 SOC估计、均衡控制和热管理最为核心。
3、地位：混合动力汽车仍将是过渡产品
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燃料电池动力汽车：
1、动力来源：来自燃料电池。
燃料电池：是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化 为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇 妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等
优势：燃料电池汽车在发展大型固定路线交通工具上占有优势
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纯电动汽车：
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动力电池
动力电池是电动汽车的关键技术，决定了它的续行里程 和成本。
用于电动车的动力电池应有的功能指标和经济指标包括：（1） 安全性；（2）比能量；（3）比功率；（4）寿命；（5）循环价 格；（6）能量转换效率。这些因素直接决定了电动车的实用 性、经济性。
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超级电容
超级电容器的优势是质量比功率高、循环寿 命长，弱点是质量比能量低、购置价格贵，但是 循环寿命长达 50 万～ 100 万次，故单次循环价 格不高，与铅酸电池、能量型锂离子电池并联可 以组成性能优良的动力电源系统。
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太酸锂电池
以钛酸锂为负极的锂离子电池 钛酸锂在充电 - 放电中体积变化极小，保 证了电机机构稳定和电池的长寿命；钛酸锂电极 点位较高（相对于 Li /Li 电极为 1.5V），在电 池充电时可以不生成锂晶枝，保证了电池的高安 全性。但也因钛酸锂电极电位较高，即使与电极 电位较高的锰酸锂正极配对，电池的电压也仅约 2.2V，所以电池的比能量只有约 50 ～ 60Wh/kg。 即使如此，这种电池高安全性，长寿命的突出优 点，也是其他电池无可比拟的。