新能源汽车能源管理系统PPT推荐.ppt
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件系统。
一、概述一、概述组成组成:
硬件:
传感器、硬件:
传感器、ECU控制单元和执行元件。
控制单元和执行元件。
软件系统主要是对传感器输送来的信号进行计算软件系统主要是对传感器输送来的信号进行计算处理,对能源转换装置的工作能量进行优化分析,处理,对能源转换装置的工作能量进行优化分析,并向执行元件发出指令,控制其动作。
并向执行元件发出指令,控制其动作。
电动汽车能源管理系统的功用:
是是在在满满足足汽汽车车基基本本技技术术性性能能和和成成本本等等要要求求的的前前提提下下,根根据据各各部部件件的的特特性性及及汽汽车车的的运运行行工工况况,使使能能量量在在各各个个能能源源转转换换装装置置之之间间按按最最佳佳路路线线流流动动,从而达到最高的整车能源利用效率。
从而达到最高的整车能源利用效率。
各能源转换装置为各能源转换装置为:
发发动动机机、储储能能装装置置、电电动动机机动动力力传传递递装装置置、功功率变换模块、发电机和燃料电池等。
率变换模块、发电机和燃料电池等。
纯电动汽车,能源转换装置组成纯电动汽车,能源转换装置组成:
由蓄电池、电动机由蓄电池、电动机/发电机、功率变换器及动力发电机、功率变换器及动力传递装置等。
传递装置等。
能源传递路线能源传递路线:
由蓄电池到车轮(行驶)由蓄电池到车轮(行驶)由车轮到蓄电池(能量回收)两条。
由车轮到蓄电池(能量回收)两条。
混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车,能混合动力燃料电池汽车和混合动力电动汽车,能量转换装置通常有量转换装置通常有发电装置(发动机发电装置(发动机/发电机或燃发电机或燃料电池)、功率变换器、动力传递装置、能量储料电池)、功率变换器、动力传递装置、能量储存装置、充放电装置存装置、充放电装置等。
等。
能量传递路线:
一是由发电装置到车轮,一是由发电装置到车轮,二是由蓄电池到车轮,二是由蓄电池到车轮,三是由发电装置到能量储存装置,三是由发电装置到能量储存装置,四是由车轮到能量储存装置(能量回收)。
四是由车轮到能量储存装置(能量回收)。
二、纯电动汽车的能源管理系统二、纯电动汽车的能源管理系统输入能源管理输入能源管理系统电控单元系统电控单元ECU的参数有的参数有车辆运行状态车辆运行状态参数:
行驶速参数:
行驶速度、电动机功度、电动机功率等;
各电池率等;
各电池组的状态参数:
组的状态参数:
工作电压、放工作电压、放电电流和电池电电流和电池温度等;
以及温度等;
以及车辆操纵状态:
车辆操纵状态:
制动、启动、制动、启动、加速和减速等加速和减速等功能:
功能:
能量管理系统采集从纯电动汽车各子系统通过能量管理系统采集从纯电动汽车各子系统通过传感器收集到的运行数据,完成下列功能:
选择传感器收集到的运行数据,完成下列功能:
选择电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里)、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里程、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生程、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等。
其中,电池管理系统制动能量为蓄电池充电等。
其中,电池管理系统(BMS)是能量管理系统()是能量管理系统(EMS)中的一个主要)中的一个主要子系统,它处理蓄电池的显示、测量、预测和全子系统,它处理蓄电池的显示、测量、预测和全面管理等问题。
面管理等问题。
1电池管理系统电池管理系统主要包括:
主要包括:
动力电池组管理系统动力电池组管理系统热(温度)管理系统热(温度)管理系统高压电线线路管理系统高压电线线路管理系统
(1)动力电池组)动力电池组组成组成:
需要多节单体电池或多个蓄电池串联起来,需要多节单体电池或多个蓄电池串联起来,总电压总电压:
200400V。
动力电池组管理系统一般采用微处理器通过标动力电池组管理系统一般采用微处理器通过标准通信接口、准通信接口、CAN总线和控制模块等对动力电池总线和控制模块等对动力电池组进行管理。
组进行管理。
(2)功能)功能1)动力电池组管理)动力电池组管理监控动力电池组充电和放电监控动力电池组充电和放电时的电压和电流、动力电池组的温度变化等。
通时的电压和电流、动力电池组的温度变化等。
通过显示装置来动态显示蓄电池在充电和放电工作过显示装置来动态显示蓄电池在充电和放电工作过程中的过程中的SOC的变化,避免动力电池组过充或过的变化,避免动力电池组过充或过放,保护蓄电池不受损害,保持电池组的最佳工放,保护蓄电池不受损害,保持电池组的最佳工作状态。
作状态。
2)单节电池管理)单节电池管理对单节电池动态电压和温升的对单节电池动态电压和温升的变化进行实时测量,对电池组中各个电池的不一变化进行实时测量,对电池组中各个电池的不一致性进行监控和管理,能够及时地发现和剔除有致性进行监控和管理,能够及时地发现和剔除有性能缺陷的单体蓄电池。
性能缺陷的单体蓄电池。
2电池管理系统的功能电池管理系统的功能显示荷电状态显示荷电状态(SOC)、提供电)、提供电池温度信息、电池高池温度信息、电池高温报警、电池性能异温报警、电池性能异常早期警报、显示电常早期警报、显示电解液状态、提供电池解液状态、提供电池老化信息、记录电池老化信息、记录电池关键数据。
关键数据。
图图8-2电动汽车电池管理电动汽车电池管理系统功能示意图系统功能示意图
(1)数据采集)数据采集电池管理系统的所有算法都以采电池管理系统的所有算法都以采集的数据作为输入,采样速率、精度和前置滤波集的数据作为输入,采样速率、精度和前置滤波特性是影响电池管理系统性能的重要指标。
电动特性是影响电池管理系统性能的重要指标。
电动汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于200HZ(50ms)。
)。
(2)电池状态估计)电池状态估计电池状态估计包括电池状态估计包括SOC(stateofcharge)和)和SOH(stateofhealth)两个方面。
)两个方面。
SOC告诉驾驶员电池的荷电告诉驾驶员电池的荷电量,以此可以估计汽车还能行驶的里程;
量,以此可以估计汽车还能行驶的里程;
SOH告告诉驾驶员电池的寿命还有多久。
诉驾驶员电池的寿命还有多久。
SOC和和SOH是进是进行能量管理的重要参数。
最常用的行能量管理的重要参数。
最常用的SOC估计方法估计方法是是Ah计量结合效率补偿的方法。
计量结合效率补偿的方法。
(3)能量管理)能量管理在能量管理中,在能量管理中,SOC、SOH、电流、电压、温度等参数作为输入用来完成下列电流、电压、温度等参数作为输入用来完成下列功能:
用用SOC,SOH和温度限制电池放电电流;
和温度限制电池放电电流;
控制充电过程,包括均衡充电。
充放电过程的控制充电过程,包括均衡充电。
充放电过程的监控和限制与电池种类、电池工艺关系很大。
监控和限制与电池种类、电池工艺关系很大。
(4)热管理)热管理热管理的功能是使电池单体温度保热管理的功能是使电池单体温度保持在合理的范围内并且要求均衡,对高温电池实持在合理的范围内并且要求均衡,对高温电池实施冷却,在低温条件下对电池进行加热等。
对于施冷却,在低温条件下对电池进行加热等。
对于大功率放电和高温条件下使用的电池,电池的热大功率放电和高温条件下使用的电池,电池的热管理功能更为重要。
管理功能更为重要。
(5)通信功能)通信功能电池管理系统与车载设备或非电池管理系统与车载设备或非车载设备的通信也是重要功能之一。
根据应用需车载设备的通信也是重要功能之一。
根据应用需要,数据交换可采用不同的通信接口,如:
模拟要,数据交换可采用不同的通信接口,如:
模拟信号、信号、PWM信号、信号、CAN总线或总线或I2C串行接口。
串行接口。
(6)安全管理)安全管理具体功能为:
具体功能为:
防止电池过热而发防止电池过热而发生热失控;
监测电池的电压、电流是否超过限制;
生热失控;
防止电池过度放电,尤其是防止个别电池单体过防止电池过度放电,尤其是防止个别电池单体过度放电。
度放电。
3、电池、电池SOC的估计和故障诊断的估计和故障诊断动力电池组管理系统应具有对动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能的显示功能或汽车在线可行驶里程显示功能,或汽车在线可行驶里程显示功能,SOC的误差的误差8%,配备故障诊断专家系统,可以早期预报动力,配备故障诊断专家系统,可以早期预报动力电池组的故障和隐患。
具有自检和诊断功能,以电池组的故障和隐患。
具有自检和诊断功能,以及高抗干扰能力。
及高抗干扰能力。
4、电池的热管理系统、电池的热管理系统功能:
电池组温度过高时有效散热、低温条件下快速电池组温度过高时有效散热、低温条件下快速加热、保证所有电池单体较好的温度一致性以及加热、保证所有电池单体较好的温度一致性以及有害气体产生时的有效通风。
有害气体产生时的有效通风。
5、安全防护、安全防护动力电池组的总电压可以达到动力电池组的总电压可以达到200400V,高电,高电压应采取有效的隔离措施。
一般要求将动力电池压应采取有效的隔离措施。
一般要求将动力电池组与乘坐区分离。
汽车停止使用时,自动切断电组与乘坐区分离。
汽车停止使用时,自动切断电源,电动汽车发生碰撞或倾覆时,电池管理系统源,电动汽车发生碰撞或倾覆时,电池管理系统应能立即切断电源并报警,不会发生电解液对人应能立即切断电源并报警,不会发生电解液对人体的伤害或引起火灾。
体的伤害或引起火灾。
6、典型的电动汽车电池管理系统、典型的电动汽车电池管理系统
(1)美国通用汽车公司)美国通用汽车公司EV1电动汽车的电池管理电动汽车的电池管理系统系统电动汽车由电动汽车由27个铅酸电池供电,电池寿命为个铅酸电池供电,电池寿命为450个深放电周期,可放电深度个深放电周期,可放电深度80,一次充电,一次充电市内行驶里程市内行驶里程113km,高速公路行驶里程,高速公路行驶里程145km。
(2)德国柏林大学研制的)德国柏林大学研制的电池管理系统电池管理系统主要功能包括:
主要功能包括:
防止电池过充过放、电池防止电池过充过放、电池模块加平衡器实现均衡充电、模块加平衡器实现均衡充电、基于模糊专家系统的剩余电基于模糊专家系统的剩余电量估计、电池组热管理、用量估计、电池组热管理、用神经元网络辨识电池老化信神经元网络辨识电池老化信息、电池故障诊断,并且能息、电池故障诊断,并且能及时调整模糊专家系统的参及时调整模糊专家系统的参数、数据记录和存储,存储数、数据记录和存储,存储是为了电池诊断和维护工作是为了电池诊断和维护工作保存历史数据。
该电池管理保存历史数据。
该电池管理系统是目前国际上功能比较系统是目前国际上功能比较齐全、技术含量比较高的先齐全、技术含量比较高的先进的电动汽车用电池管理系进的电动汽车用电池管理系统。
统。
图图8-3柏林大学设计的电池
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- 新能源 汽车 能源 管理 系统
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