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1、湖北汽车工业学院电动车能量管理与控制复习资料目 录第一章 概述- 1 -1.1 电动汽车发展概述- 1 -1.汽车发展简史- 1 -2.电动汽车早期发展- 1 -3.电动汽车发展现状及计划- 2 -1.2 电动汽车定义与特点- 3 -1.电动车辆的类型- 3 -2.电动汽车定义和分类- 3 -3.电动汽车的性能特点- 3 -1.3 汽车业面临的新挑战和技术发展方向- 5 -第二章 电动汽车构造与原理- 7 -2.1 纯蓄电池电动汽车（技术基础）- 7 -2.1.1 BEV的分类和特点- 7 -2.1.2 BEV的驱动结构- 7 -2.1.3 BEV的结构原理- 7 -2.2 混合动力电动汽车
2、（中间过渡模式）- 10 -2.2.1 HEV定义及优点- 10 -2.2.2 HEV分类及结构特点- 11 -2.3 燃料电池电动汽车（理想目标）- 13 -2.3.1 FCEV基本结构与原理- 14 -2.3.2 FCEV燃料电池系统- 14 -2.3.3燃料电池汽车特点与期望- 15 -第三章 电动汽车动力储能装置- 16 -3.1 车用动力电池概述- 16 -3.1.1 电池的种类（车用动力电池）- 16 -3.1.2 化学电池的基本组成- 16 -3.1.3 电池的基本常识和术语- 16 -3.1.4 电池的性能指标- 18 -3.2 二次锂电池- 19 -3.2.1 锂离子电池-
3、19 -3.2.2 锂聚合物电池（高分子电池）- 21 -3.2.3 磷酸锂铁电池（动力电池）- 21 -第四章 电动汽车电池管理系统的基本功能- 22 -4.1 电池状态监测- 22 -4.2 电池状态分析- 22 -4.2.1 电池剩余容量评估- 22 -4.2.2 电池老化程度评估- 23 -4.3 电池安全保护- 23 -4.3.1 过流保护- 23 -4.3.2 过充过放保护- 23 -4.3.3 过温保护- 24 -4.4 能量控制管理- 24 -4.4.1 电池充电控制管理- 24 -4.4.2 电池放电控制管理- 24 -4.4.3 电池均衡管理控制- 24 -4.5 电池信息
4、管理- 24 -4.5.1 电池信息显示- 25 -4.5.2 系统内外信息的交互- 25 -4.5.3 电池历史信息存储- 25 -4.6 基本功能定义难以统一原因分析- 25 -4.6.1 电池管理系统的功能根据不同场合有所差别，难以统一- 25 -4.6.2 不同种类的功能之间存在相互依赖关系- 25 -4.6.3 某些功能既可以定义在电池管理系统之内，也可以定义在电池管理系统之外- 26 -第五章 动力电池管理系统开发的基本问题- 26 -5.1 动力电池管理系统的拓扑结构- 26 -5.1.1 BMC与单元电池的关系- 26 -5.1.2 BCU与BMC的关系- 27 -5.2 通用
5、电池管理系统与定制电池管理系统- 28 -5.2.1 理想情况- 28 -5.2.2 解决办法讨论- 28 -5.2.3 关于通用性讨论- 29 -5.3 动力电池管理系统开发的一般流程- 30 -5.3.1 动力电池管理系统开发前期工作- 30 -5.3.2 动力电池管理系统软硬件设计及实现- 31 -5.3.3 BMS单元测试及动力电池组整体测试- 31 -第七章 动力电池状态的实时监控- 31 -7.1 关于实时与同步的讨论- 31 -7.1.1 造成时延的几个因素- 31 -7.1.2 同步性问题- 33 -7.1.3 非实时与非同步问题的负面影响- 33 -7.1.4 解决问题的建议
6、- 33 -7.2 电池电压监测- 34 -7.2.1 精度问题- 34 -7.2.2 电压采集方式- 35 -7.2.3 A/D转换器的比较- 37 -7.2.4 隔离问题- 37 -7.3 电池电流监测- 38 -7.3.1 精度问题- 38 -7.3.2 基于串联电阻的电流监测- 39 -7.3.3 基于霍尔传感器的电流监测 - 39 -7.3.4 折中的电流监测方法- 40 -7.4 温度监测- 40 -7.4.1 温度监控的重要性- 40 -7.4.2 常见实现方案- 41 -7.4.3 温度传感器放置- 41 -第八章 电池剩余电量（SOC）评估- 42 -8.1 剩余电量的相关概
7、念及其理解- 42 -8.1.1 剩余电量与SoC的定义- 42 -8.1.2 剩余电量与SoC概念的正确理解- 42 -8.1.3 剩余电量评估与剩余能量评估- 43 -8.2 几种经典评估方法- 45 -8.2.1 电荷累积法- 45 -8.2.2 开路电压法- 46 -8.2.3 折中法（综合法）- 47 -8.2.4 不适合磷酸锂铁动力电池的评估方法- 48 -8.3 剩余电量评估的困难- 49 -8.3.1 电池状态监控不准确对评估造成的困难- 49 -8.3.2 电池的不一致性对评估造成的困难- 50 -8.3.3 电池历史信息的不明确对评估造成的困难- 51 -8.4 剩余容量评
8、估需要考虑的实际问题- 52 -8.4.1 针对汽车安全性的问题- 52 -8.4.2 实现可行性的问题- 53 -8.4.3 针对驾驶员需求的实际问题- 53 -第九章 动力电池的均衡控制- 54 -9.1 均衡控制管理及其意义- 55 -9.1.1 均衡控制管理的基本模型- 55 -9.1.2 均衡控制管理的意义- 56 -9.1.3 均衡控制管理的难点- 56 -9.2 均衡控制管理的分类- 57 -9.2.1 集中式均衡与分布式均衡- 57 -9.2.2 放电均衡、充电均衡、双向均衡- 57 -9.2.3 耗散型均衡与非耗散型均衡- 58 -9.3 两种耗散型的均衡控制管理- 59 -
9、9.3.1 两种待比较的均衡策略- 59 -9.3.2 实验验证- 61 -9.4 基于能量转移的均衡控制管理- 62 -9.4.1 技术特色及发展历史- 62 -9.4.2 一种基于相邻电池电量转移的均衡控制- 64 -第十章 动力电池的信息管理- 65 -10.1 电池信息的显示- 65 -10.1.1 汽车仪表上所显示的电池信息- 66 -10.1.2 基于传统仪表的改造升级- 66 -10.1.3 新式仪表的设计- 67 -10.2 系统内外信息的交互- 67 -10.2.1 系统内与系统外的信息交互- 67 -10.2.2 利用分级车载网络进行信息交互- 68 -10.2.3 利用C
10、AN总线实现信息交互- 69 -10.3 电池历史信息的存储与分析- 70 -10.3.1 历史信息存储的必要性- 70 -10.3.2 历史信息存储的实现- 70 -10.3.3 历史信息的分析处理- 72 -III第一章 概述1.1 电动汽车发展概述 1.汽车发展简史 1885年由德国人卡尔奔驰研制的全世界第一辆以汽油作为燃料的汽车。该车最高时速达15Km/h。为纪念卡尔奔驰对汽车业做出的杰出功绩，将其汽车获专利日1886年1月26日定为世界汽车诞生日。美国福特汽车公司创始人亨利福特完成了四轮汽车的首创，并于1903年成立福特汽车公司。到了1913年，福特公司研发了世界上第一条汽车装配流水
11、线，实现了汽车的批量生产，将T型车的装配时间从12.5h缩短到1.5h，最终达到高效的10s。我国汽车行业发展3阶段：1953年-1978年，该阶段我国开始自主生产汽车，初步奠定了汽车工业发展的基础；1978年-20世纪末，该阶段我国汽车工业从载重汽车到轿车开始全面发展，形成较为完善的汽车工业体系。该阶段正是我国汽车工业从计划经济体制向市场经济体制的转型期，引进技术、对外合作、合资经营多种形式促进了我国汽车行业的长远发展，汽车制造水平有较大提升；中国加入WTO之后-至今，到目前为止我国汽车工业逐步进入一个市场规模、全面接轨世界汽车工业的高速发展期。随着人民生活的不断改善，私有汽车保有量呈现飞速
12、发展的现状。我国汽车业迎来有史以来最好的发展期，在崛起中成为世界各国汽车制造业同行强大且友善的竞争对手。2.电动汽车早期发展 电动汽车技术到目前为止处于新兴发展时期，其产生却早于燃油车。电动汽车最早构想和研制历史可追溯至1834年，由Thomas Davenport研制的电动三轮车采用一组不可充电的干电池驱动，行驶里程距离较短。1881年法国工程师古斯塔夫特鲁夫发明了第一辆以铅酸电池为动力的电动三轮汽车，并成功入围巴黎国际电器展览会。美国紧跟欧洲步伐，成为电动汽车迅速发展的国家。1890年美国第一辆蓄电池电动汽车诞生，车速达到23Km/h。到了20世纪初期，美国电动汽车的保有量达到汽车保有量的
13、38%，仅次于当时主流的蒸汽机汽车（保有量40%），而内燃机汽车保有量仅占22%。随着内燃机技术的发展以及石油开采，燃油车性能大幅度提升。电动汽车受到续航里程短、需要长时间充电等因素影响，其发展一度受到严重制约。到了20世纪60年代后，由于能源、环境问题，电动汽车的研究再次进入正轨，各国政府与汽车制造商对于电动汽车的研究投入上升。最近电动汽车的研发进入高峰期，且在各项技术中开始取得一定的成果和进步。3.电动汽车发展现状及计划 日本日本属于后来居上的汽车大国，受能源危机和环境保护等因素，对于电动汽车的研发尤为重视。成立电动汽车协会，展开电动汽车新技术研发工作。本田公司于1996年推出“PLUS”
14、纯电动汽车，该车采用高能镍氢蓄电池，充电一次续航里程最高可达350Km，其最高车速为130Km/h。丰田公司于1997年推出第一款批量生产的油电混合动力汽车普锐斯（PRIUS），受市场欢迎度极高。目前已开发出第二代产品，生产工艺更为成熟。有关数据表明：同等排量中普锐斯汽车城市工况下比其它汽车省油高达45%，郊区工况省油接近25%，综合节油量在40%左右。美国美国电动车发展主要是纯电动蓄电池电动汽车的发展，成立了先进电池联合体。由政府牵头，多家汽车公司共同研发高性能电池。目前最新消息美国奥巴马政府试图放弃对燃料电池的扶持，转向为锂离子电池制造商提供政府财政拨款24亿美元。欧盟各国欧盟为提高各国的科技水平，也建立了多个与电动汽车及其能源相关的发展计划，包括：FP-Framework Program系列计划，欧盟燃料电池研究发展示范计划，欧盟燃料电池巴士示范计划以及欧盟电动汽车城市运输系统等。尤其是欧盟中的德国与法国，2国对于电动汽车的研发不遗余力。中国中国对于电动汽车研发一直未曾中断。在国家的“十五”期间，国家从维护我国能源安全、改善气候环境、提高汽车工业竞争力、实现我国汽车工业跨越式发展的战略高度出发，设立“电动汽车重大科技专项”，确定“三纵三横”研究布局，三纵包括燃料电池汽车、混合动力电动汽车和纯电动汽车三种车型；三横包括多能源动力总成控制系统、驱动电动机及其
