新能源汽車技術(shù)全套教學(xué)課件

新能源汽車技術(shù)

全套可編輯PPT課件緒論項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目二動力蓄電池及管理技術(shù)項(xiàng)目三驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)項(xiàng)目四整車控制及輕量化技術(shù)項(xiàng)目五純電動汽車其他關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目六混合動力電動汽車項(xiàng)目七燃料電池電動汽車全課導(dǎo)航緒

論0.1概述0.2分類0.3發(fā)展前景0.1新能源汽車概述1.概念

根據(jù)我國工業(yè)和信息化部發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》，新能源汽車是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車。新能源汽車概念：

石油短缺、環(huán)境污染、氣候變暖等問題已成為世界各國面臨的共同挑戰(zhàn)，汽車產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)燃油汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)型已成為大勢所趨。2.背景在節(jié)能減排方面，我國承諾于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和（簡稱“雙碳”目標(biāo)），從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于發(fā)達(dá)國家所用的時(shí)間，這就需要我們做出巨大的努力。有利于緩解石油短缺問題，有助于建設(shè)環(huán)境友好型社會在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)汽車制造技術(shù)的突破，從而推動我國經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展3.意義我國純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

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由于汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，因此發(fā)展新能源汽車已成為我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的必由之路。發(fā)展新能源汽車意義如下：3.意義近年來，節(jié)能環(huán)保壓力促進(jìn)了汽車技術(shù)向低碳化方向發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、新能源、新材料等技術(shù)的發(fā)展，給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了巨大變革，在技術(shù)層面推動了傳統(tǒng)燃油汽車向新能源汽車的轉(zhuǎn)變。以電力驅(qū)動為主線的“三電（電池、電機(jī)、電控）”技術(shù)成為新能源汽車的核心技術(shù)，與之配套的充電、儲能等輔助技術(shù)則推進(jìn)了新能源汽車的實(shí)際應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)的革新推動了智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)與其他領(lǐng)域的跨界融合，為實(shí)現(xiàn)“SCSTSV”（smartcities，SC，即智慧城市；smarttransport，ST，即智能交通；smartvehicles，SV，即智能汽車）愿景奠定了基礎(chǔ)。0.2新能源汽車的分類1．純電動汽車純電動汽車是一種驅(qū)動能量完全由電能提供，由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的汽車。驅(qū)動電機(jī)所用電能來源于車載可充電儲能系統(tǒng)（動力蓄電池）或其他能量儲存裝置。２．混合動力電動汽車混合動力電動汽車是指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車。（1）可消耗的燃料（2）可再充電能/能量儲存裝置小貼士：在我國，不可外接充電式（非插電式）混合動力電動汽車未被列入新能源汽車行列，故此類汽車不屬于本書所介紹的新能源汽車范疇。按照動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為：２．混合動力電動汽車混合動力電動汽車串聯(lián)式混聯(lián)式并聯(lián)式按照外接充電能力的不同，可分為：混合動力電動汽車可外接充電式不可外接充電式插電式混合動力電動汽車就屬于此類３．燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車純?nèi)剂想姵仉妱悠嚮旌先剂想姵仉妱悠?/p>

燃料電池電動汽車是指以燃料電池系統(tǒng)為單一動力源，或者以燃料電池系統(tǒng)與車載可充電儲能系統(tǒng)為混合動力源的電動汽車。0.3新能源汽車的發(fā)展前景進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國汽車產(chǎn)業(yè)開始高速發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)成為世界第一汽車生產(chǎn)和銷售大國。未來10～15年，我國將全面掌握高比能、高安全動力蓄電池，高效率驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，先進(jìn)電控系統(tǒng)，全新整車平臺，以及高性能長壽命燃料電池等新能源汽車關(guān)鍵裝備的生產(chǎn)技術(shù)，并達(dá)到世界先進(jìn)水平。燃料電池電動汽車是全球汽車動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是我國新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。新能源汽車將逐漸成為汽車產(chǎn)業(yè)的主流產(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)將基本實(shí)現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型。前景課堂小結(jié)老師在APP中生成作業(yè)布置二維碼，放在此處即可二維碼放置處作業(yè)布置文旌客服聯(lián)系方式對課件有修改、優(yōu)化建議作業(yè)布置遇到問題想免費(fèi)使用平臺免費(fèi)建課請掃描右側(cè)二維碼，添加客服微信解決文旌客服（全書只有第一章放此頁）謝謝新能源汽車技術(shù)

緒論項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目二動力蓄電池及管理技術(shù)項(xiàng)目三驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)項(xiàng)目四整車控制及輕量化技術(shù)項(xiàng)目五純電動汽車其他關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目六混合動力電動汽車項(xiàng)目七燃料電池電動汽車全課導(dǎo)航項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目一

純電動汽車的概述當(dāng)前，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的孕育和興起，新能源汽車產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入加速發(fā)展的新階段，這不僅為我國經(jīng)濟(jì)增長注入了強(qiáng)勁新動能，也有助于應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn)、改善全球生態(tài)環(huán)境和推動汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

純電動汽車是新能源汽車的重要分支，在我國新能源汽車保有量中的占比高達(dá)80%。預(yù)計(jì)到2035年，純升級。純電動汽車是新能源汽車的重要分支，在我國新能源汽車保有量中的占比高達(dá)80%。預(yù)計(jì)到2035年，純電動汽車將成為新銷售車輛的主流。本項(xiàng)目主要介紹純電動汽車的系統(tǒng)組成、技術(shù)條件等基礎(chǔ)知識，以及純電動汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性等特性，為后續(xù)任務(wù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)(1)掌握純電動汽車各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。(2)熟悉純電動汽車的技術(shù)條件。(3)掌握純電動汽車動力性的分析方法。(4)掌握純電動汽車經(jīng)濟(jì)性的分析方法。(1)能夠識別純電動汽車的主要設(shè)備。(2)能夠分析純電動汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。(1)培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的工匠精神。(2)養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的工作作風(fēng)。知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)任務(wù)1.2分析純電動汽車的特性任務(wù)1.1認(rèn)識純電動汽車項(xiàng)目導(dǎo)航任務(wù)1.1

認(rèn)識純電動汽車任務(wù)引入

純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車不同，它是靠驅(qū)動電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來驅(qū)動車輛行駛的。

純電動汽車主要由動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等電動系統(tǒng)，以及車身、底盤等常規(guī)系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，純電動汽車無須發(fā)動機(jī)，其驅(qū)動電機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動機(jī)，動力蓄電池相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車的油箱。

任務(wù)要求：學(xué)生從動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等方面認(rèn)識純電動汽車的結(jié)構(gòu)和原理。任務(wù)引入表1知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識純電汽車學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)動力蓄電池系統(tǒng)●驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)●整車控制系統(tǒng)●輔助系統(tǒng)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)認(rèn)識純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)●熟悉各系統(tǒng)主要設(shè)備及其安裝位置●分析純電動汽車的工作原理●自我勉勵任務(wù)工單——認(rèn)識純電動汽車1．任務(wù)描述學(xué)生以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，在實(shí)訓(xùn)車輛或整車實(shí)訓(xùn)平臺上認(rèn)識純電動汽車各系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，熟悉各系統(tǒng)主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安裝位置，分析純電動汽車的工作原理。序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注2．工具和器材準(zhǔn)備各小組根據(jù)實(shí)訓(xùn)所用純電動汽車的型號，收集、整理該車的基本結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)等相關(guān)資料，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的工具和器材填入表2中。任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對各小組的實(shí)施方案給出評價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評價(jià)對實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地認(rèn)識實(shí)訓(xùn)車輛，并將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表中。班級組號日期姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)相關(guān)知識1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1.1.2驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)1.1.3整車控制系統(tǒng)1.1.4輔助系統(tǒng)

純電動汽車在傳統(tǒng)燃油汽車的基礎(chǔ)上取消了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)增加了動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、制動能量回收系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等電動系統(tǒng)。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1．動力蓄電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

動力蓄電池系統(tǒng)是純電動汽車的動力源，用于儲存和提供電能。

動力蓄電池系統(tǒng)主要由動力蓄電池箱、動力蓄電池、BMS、輔助元器件等組成。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)用于支撐、固定和保護(hù)動力蓄電池系統(tǒng)，主要由上蓋、下托盤、正負(fù)極引出插孔、采集線接口、維修開關(guān)等組成。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)1．動力蓄電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)動力蓄電池箱動力蓄電池輔助元器件BMS主要用于檢測電池單體的電壓、電流及動力蓄電池的總電壓、總電流、溫度等狀態(tài)信息，并控制動力蓄電池充放電，以防止動力蓄電池過充電和過放電。用于儲存和提供電能，通常先由多個(gè)電池單體串/并聯(lián)組成電池模塊，再由多個(gè)電池模塊串聯(lián)組成電池包。主要包括繼電器、預(yù)充電阻、熔斷器、電流傳感器、溫度傳感器、動力蓄電池內(nèi)部線纜和高/低壓連接器等。

動力蓄電池系統(tǒng)首先接收和儲存由充電系統(tǒng)和制動能量回收系統(tǒng)提供的電能，然后通過高壓配電盒為驅(qū)動電機(jī)、電動壓縮機(jī)、PTC加熱器等高壓電氣設(shè)備供電；同時(shí)，通過DC/DC變換器進(jìn)行電壓/功率變換，然后為低壓電氣設(shè)備供電，并為低壓輔助電池充電。動力蓄電池放置在密閉的動力蓄電池箱內(nèi)，通過高壓連接器與高壓配電盒相連，輸出高壓直流電。BMS實(shí)時(shí)采集動力蓄電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，監(jiān)控動力蓄電池的工作狀態(tài)，并通過總線網(wǎng)絡(luò)與整車控制器（vehiclecontrolunit，VCU）進(jìn)行通信，從而對動力蓄電池系統(tǒng)的充放電進(jìn)行綜合管理。

國貨之光：在動力蓄電池技術(shù)方面，我國寧德時(shí)代、比亞迪兩大企業(yè)都具有國際領(lǐng)先優(yōu)勢。1.1.1動力蓄電池系統(tǒng)2．動力蓄電池系統(tǒng)的工作原理1.1.2驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)純電動汽車的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成：驅(qū)動電機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)用于將動力蓄電池系統(tǒng)輸送來的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能電機(jī)控制器冷卻系統(tǒng)減速器總成驅(qū)動電機(jī)及MCU在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生大量熱能，冷卻系統(tǒng)用于將這部分熱能傳遞至外界，使驅(qū)動電機(jī)及MCU工作在一個(gè)溫度相對穩(wěn)定的環(huán)境中。對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行啟動、加減速、制動等運(yùn)行狀態(tài)的控制，并實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障監(jiān)測，以保障驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。是驅(qū)動電機(jī)的傳動裝置，用于將驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械能傳遞至車輪，使車輛達(dá)到相應(yīng)的車速。

整車控制系統(tǒng)是純電動汽車的“大腦”，負(fù)責(zé)整車信息的采集、處理和傳遞，并對純電動汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性等進(jìn)行綜合控制。

整車控制系統(tǒng)主要由VCU及相關(guān)控制線路組成，可分為低壓電控系統(tǒng)、高壓電控系統(tǒng)、整車網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)三部分。1.1.3整車控制系統(tǒng)1．整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)低壓電控系統(tǒng)：用于控制低壓電氣設(shè)備和電路，如低壓輔助電池的充電控制，車燈、刮水器等低壓電氣設(shè)備的電源控制，VCU和高壓系統(tǒng)各控制電路的電源控制。高壓電控系統(tǒng)：用于控制高壓電氣設(shè)備，如動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)、電動壓縮機(jī)、DC/DC變換器等。高壓電控系統(tǒng)可根據(jù)車輛行駛的功率需求，實(shí)現(xiàn)從動力蓄電池到驅(qū)動電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換與傳輸控制。整車網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：用于VCU與電機(jī)控制系統(tǒng)、BMS、車身控制系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等子系統(tǒng)之間的通信與管理。VCU一般通過CAN總線與各子系統(tǒng)進(jìn)行通信。1.1.3

整車控制系統(tǒng)1．整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（1）整車控制模式的判斷和驅(qū)動控制。（2）整車能量優(yōu)化管理。（3）整車通信網(wǎng)絡(luò)管理。（4）制動能量回收控制。（5）故障診斷和處理。（6）車輛狀態(tài)監(jiān)測與顯示。1.1.3整車控制系統(tǒng)2．整車控制系統(tǒng)的主要功能（1）VCU通過CAN總線和I/O端口來獲取啟動信號、充電信號、加速/制動踏板位置信號、當(dāng)前車速等狀態(tài)信息和整車故障信息（如有），以此來判斷當(dāng)前需要的整車工作模式，如充電模式、行駛模式等；根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，計(jì)算車輛的轉(zhuǎn)矩輸出能力，然后結(jié)合當(dāng)前車輛行駛需要的轉(zhuǎn)矩，計(jì)算出合理的輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)對車輛的驅(qū)動控制。（2）整車控制系統(tǒng)可對電能分配進(jìn)行合理優(yōu)化，以提高車輛的續(xù)駛里程。（3）整車控制系統(tǒng)以VCU為中心組建整車通信網(wǎng)絡(luò)，通過與BMS、MCU、空調(diào)控制器等模塊的通信，實(shí)現(xiàn)信息的組織與傳輸、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的管理、信息優(yōu)先權(quán)的動態(tài)分配和網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與處理等網(wǎng)絡(luò)管理功能。（4）純電動汽車可在車輛制動時(shí)對制動能量進(jìn)行回收，以提高車輛的續(xù)駛里程。（5）整車控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測整車的狀態(tài)，并進(jìn)行故障診斷。（6）整車控制系統(tǒng)可對車輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息發(fā)送給信息顯示系統(tǒng)，通過數(shù)字儀表盤顯示車輛狀態(tài)信息，如驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度，動力蓄電池的剩余電量，車輛的車速、行駛里程等信息。交流充電系統(tǒng)（慢充）直流充電系統(tǒng)（快充）純電動汽車的常規(guī)充電系統(tǒng)，它是使用民用220V單相交流電源（家用電源或交流充電樁），通過車載充電機(jī)進(jìn)行整流變換，將220V單相交流電變換為高壓直流電，然后為動力蓄電池充電一般使用工業(yè)380V三相交流電作為電源，將電源提供的交流電變成高壓、大電流的直流電，然后直接為動力蓄電池充電。1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)供電設(shè)備交流充電接口高壓充電線束車載充電機(jī)高壓配電盒交流充電系統(tǒng)為交流充電樁和充電連接裝置，也可以是家用電源連接供電設(shè)備和車內(nèi)的高壓充電線束連接交流充電接口與車載充電機(jī)，將交流充電樁輸入的220V單相交流電輸送至車載充電機(jī)用于將220V單相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電整車的高壓配電管理，對各電能輸出線路進(jìn)行控制，并具有過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、高溫保護(hù)等功能。1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)1.1.4輔助系統(tǒng)1．充電系統(tǒng)供電設(shè)備直流充電接口高壓充電線束高壓配電盒直流充電系統(tǒng)直流充電樁和充電連接裝置組成，可將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電直流充電樁和充電連接裝置組成，可將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成動力蓄電池所需的高壓直流電將高壓直流電輸送給動力蓄電池，同時(shí)對動力蓄電池的電源輸出及分配進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對各支路電氣設(shè)備的保護(hù)用于連接直流充電接口和高壓配電盒，將直流充電樁輸入的高壓直流電輸送至高壓配電盒

制動能量回收系統(tǒng)就是把純電動汽車不需要的或有害的慣性運(yùn)動所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并回饋至動力蓄電池，同時(shí)產(chǎn)生制動力矩，使車輛迅速減速的系統(tǒng)。

制動能量回收系統(tǒng)也稱再生制動系統(tǒng)，它可在車輛滑行、減速或下坡時(shí)，將車輛行駛過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，儲存在動力蓄電池或其他車載儲能裝置中。制動能量回收對提高純電動汽車的能量利用率具有重要意義。1.1.4輔助系統(tǒng)2．制動能量回收系統(tǒng)

純電動汽車上有大量高壓電氣設(shè)備，因此必須設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng)，以確保駕乘人員和維修人員的安全。

純電動汽車常用的安全保護(hù)系統(tǒng)有高壓防護(hù)系統(tǒng)和充電保護(hù)系統(tǒng)等。此外，純電動汽車必須配備故障自診斷系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)，在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動控制高壓系統(tǒng)斷電，以防止事故的發(fā)生。1.1.4輔助系統(tǒng)3．安全保護(hù)系統(tǒng)課堂小結(jié)任務(wù)1.2分析純電動汽車的特性任務(wù)引入

比亞迪全新高端汽車品牌仰望及其核心技術(shù)“易四方”正式發(fā)布，新能源硬派越野車U8和純電動高性能超級跑車U9盛裝亮相?！耙姿姆健奔夹g(shù)是一套以四電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動為核心的動力系統(tǒng)，它從感知、決策、執(zhí)行三個(gè)維度圍繞新能源汽車的特性進(jìn)行了全面重構(gòu)，顛覆了傳統(tǒng)燃油汽車動力系統(tǒng)的能力體系，國內(nèi)汽車技術(shù)的飛躍式發(fā)展和國產(chǎn)汽車品牌的快速崛起。任務(wù)引入表1知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容分析純電動汽車的特性學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)純電動汽車的技術(shù)條件●純電動汽車的動力性●純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性●實(shí)訓(xùn)任務(wù)分析純電動汽車的動力性●分析純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性●自我勉勵任務(wù)工單——分析純電動汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，查閱相關(guān)技術(shù)資料，收集、整理實(shí)訓(xùn)車輛的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并分析該純電動汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。序號名稱內(nèi)容描述單位數(shù)量備注2．工具和器材準(zhǔn)備

各小組查閱相關(guān)資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料填入表中。任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對各小組的實(shí)施方案給出評價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評價(jià)對實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地分析實(shí)訓(xùn)車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性，并將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表中。班級組號日期姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)相關(guān)知識1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件1.2.2純電動汽車的動力性1.2.3純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性

我國國家標(biāo)準(zhǔn)《純電動乘用車技術(shù)條件》（GB/T28382—2012）規(guī)定了座位數(shù)在5座及以下的純電動乘用車的技術(shù)條件。1．質(zhì)量分配要求2．安全要求3．動力性要求4．低溫啟動性能要求5．續(xù)駛里程要求6．可靠性要求7．車輛上安裝的動力蓄電池的要求1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件掃碼或點(diǎn)擊圖片播放視頻

車輛的驅(qū)動電機(jī)及動力蓄電池系統(tǒng)應(yīng)合理布置，使質(zhì)量分布均衡。車輛的動力蓄電池總質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值不宜大于30%。1．質(zhì)量分配要求1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件2．安全要求（1）《電動汽車安全要求》（GB18384—2020）對電動汽車特殊安全的規(guī)定。（2）《乘用車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》（GB21670—2008）對制動性能的規(guī)定。（3）《汽車正面碰撞的乘員保護(hù)》（GB11551—2014）和《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》（GB20071—2006）對乘員保護(hù)的規(guī)定。（4）在設(shè)計(jì)車輛時(shí)應(yīng)考慮車輛啟動、車速低于20km/h時(shí)，能夠給車外人員發(fā)出適當(dāng)?shù)奶崾拘月曧?/p>

根據(jù)最大工作電壓的不同，將電氣元件或電路的電壓等級分成了A、B兩級。小貼士1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件3．動力性要求（1）30min最高車速。按照《電動汽車動力性能試驗(yàn)方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗(yàn)方法，車輛能夠持續(xù)行駛30min以上的最高平均車速應(yīng)不低于80km/h（2）加速性能。按照《電動汽車動力性能試驗(yàn)方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗(yàn)方法，車輛從0km/h到50km/h所用的加速時(shí)間應(yīng)不超過10s，從50km/h到80km/h所用的加速時(shí)間應(yīng)不超過15s。（3）爬坡性能。按照《電動汽車動力性能試驗(yàn)方法》（GB/T18385—2005）規(guī)定的試驗(yàn)方法，車輛通過4%坡度的爬坡速度應(yīng)不低于60km/h，通過12%坡度的爬坡速度應(yīng)不低于30km/h，車輛最大爬坡度應(yīng)不低于20%。1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件4．低溫啟動性能要求車輛在?20℃±2℃的試驗(yàn)環(huán)境溫度下，浸車8h后，應(yīng)能正常啟動、行駛。5．續(xù)駛里程要求根據(jù)《電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法第1部分：輕型汽車》（GB/T18386.1—2021）規(guī)定的試驗(yàn)方法，車輛的工況法續(xù)駛里程應(yīng)大于80km。1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件01里程分配02故障03車輛維護(hù)04性能復(fù)試6．可靠性要求1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件車輛的可靠性應(yīng)滿足以下要求:里程分配：可靠性行駛試驗(yàn)的總里程為15000km，其中強(qiáng)化壞路2000km，平坦公路6000km，高速公路2000km，工況行駛5000km。動力性試驗(yàn)里程及各試驗(yàn)間的行駛里程等可計(jì)入可靠性行駛試驗(yàn)里程。故障：在整個(gè)可靠性行駛試驗(yàn)的過程中，VCU、總線系統(tǒng)、動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等不應(yīng)出現(xiàn)危及人身安全、引起主要總成報(bào)廢、對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害的故障（致命故障）；也不應(yīng)出現(xiàn)影響行車安全、引起主要零部件和總成嚴(yán)重?fù)p壞，或用易損備件和隨車工具不能在短時(shí)間內(nèi)排除的故障（嚴(yán)重故障）。其他系統(tǒng)和零部件參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。車輛維護(hù)：車輛的正常維護(hù)應(yīng)按照車輛制造廠的規(guī)定；整個(gè)可靠性行駛試驗(yàn)期間，不應(yīng)更換動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如驅(qū)動電機(jī)及MCU、動力蓄電池及BMS、充電系統(tǒng)等。性能復(fù)試：可靠性行駛試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行30min最高車速、續(xù)駛里程復(fù)試。30min最高車速的復(fù)測值應(yīng)不低于初始測試值的80%，且應(yīng)不低于70km/h；工況法續(xù)駛里程的復(fù)測值應(yīng)不低于初始測試值的80%，且應(yīng)不低于70km。

（1）一般要求。動力蓄電池根據(jù)其類型，應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車用鉛酸蓄電池》（QC/T742—2006）、《電動汽車用鋰離子蓄電池》（QC/T743—2006）或《電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池》（QC/T744—2006）的要求。

（2）低溫容量。動力蓄電池在環(huán)境溫度為?20℃時(shí)的容量與常溫下的容量之比，應(yīng)不小于70%。根據(jù)動力蓄電池的類型，試驗(yàn)方法應(yīng)符合上述三個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的條款。7．車輛上安裝的動力蓄電池的要求1.2.1純電動汽車的技術(shù)條件1．驅(qū)動電機(jī)的特性1.2.2純電動汽車的動力性

指驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。不同類型的驅(qū)動電機(jī)之間的機(jī)械特性差異較大。若驅(qū)動電機(jī)具有較大范圍的恒功率運(yùn)行區(qū)域，則其最大轉(zhuǎn)矩通常較大。工作特性機(jī)械特性

驅(qū)動電機(jī)通常在低速運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩特性，在高速運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)恒功率特性。純電動汽車動力性指標(biāo)最高車速加速性能爬坡性能2．純電動汽車的動力性分析1.2.2純電動汽車的動力性

當(dāng)車輛達(dá)到最高車速時(shí)，驅(qū)動電機(jī)處于恒功率運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)車輛的驅(qū)動力與行駛阻力（空氣阻力+車輪滾動阻力）處于平衡狀態(tài)，反映在平衡圖上，驅(qū)動力與行駛阻力兩條曲線的交點(diǎn)A處對應(yīng)的車速即最高車速，約為110km/h。

由于驅(qū)動電機(jī)會受其最高轉(zhuǎn)速的限制，因此在通過上述方法得出最高車速后，還需進(jìn)行校驗(yàn)，以保證最高車速對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過驅(qū)動電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，否則，應(yīng)以驅(qū)動電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的車速作為車輛的最高車速。2．純電動汽車的動力性分析1.2.2純電動汽車的動力性最高車速

使用兩擋減速器的純電動汽車的車速與時(shí)間關(guān)系曲線如圖，由圖可知，該車從靜止?fàn)顟B(tài)（v=0km/h）到50km/h所用的加速時(shí)間約為7.5s，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不超過10s的要求；從50km/h到80km/h所用的加速時(shí)間約為6.5s，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不超過15s的要求。2．純電動汽車的動力性分析1.2.2純電動汽車的動力性加速性能

純電動汽車的爬坡性能主要取決于驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械性能，坡度越大，驅(qū)動電機(jī)需要輸出的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速就越低。

該車通過4%坡度的爬坡速度約為75km/h（二擋），滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不低于60km/h的要求；通過12%坡度的爬坡速度約為36km/h（一擋），滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不低于30km/h的要求；車輛最大爬坡度為24%，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不低于20%的要求。2．純電動汽車的動力性分析1.2.2純電動汽車的動力性爬坡性能

在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，純電動汽車須按照試驗(yàn)循環(huán)行駛工況中規(guī)定的車速和時(shí)間程序行駛。根據(jù)《中國汽車行駛工況第1部分：輕型汽車》（GB/T38146.1—2019），中國汽車行駛工況是指在中國交通環(huán)境下，描述特定車輛（如乘用車、商用車、城市客車等）行駛特征的時(shí)間-速度曲線。1.試驗(yàn)循環(huán)行駛工況1.2.3純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性

能量消耗率是指車輛經(jīng)過規(guī)定的試驗(yàn)循環(huán)后，對動力蓄電池重新充電至試驗(yàn)前的容量，將從電網(wǎng)上得到的電能（能量消耗量）除以試驗(yàn)行駛里程所得的值，單位為Wh/km。續(xù)駛里程能量消耗率

續(xù)駛里程包括等速續(xù)駛里程和工況法續(xù)駛里程，主要用于純電動汽車動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)及傳動效率、車輛的實(shí)用性等方面的綜合評價(jià)。2.純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1.2.3純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性課堂小結(jié)老師在APP中生成作業(yè)布置二維碼，放在此處即可二維碼放置處作業(yè)布置謝謝觀看新能源汽車技術(shù)

緒論項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目二動力蓄電池及管理技術(shù)項(xiàng)目三驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)項(xiàng)目四整車控制及輕量化技術(shù)項(xiàng)目五純電動汽車其他關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目六混合動力電動汽車項(xiàng)目七燃料電池電動汽車全課導(dǎo)航項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目二

動力蓄電池及管理技術(shù)

當(dāng)前，全球新能源汽車競爭的焦點(diǎn)主要集中在動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)等核心部件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面。我國動力蓄電池技術(shù)已走在了世界前列，動力蓄電池的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模也穩(wěn)居世界首位。BMS能夠在充分發(fā)揮動力蓄電池優(yōu)越性能的同時(shí)，對其進(jìn)行多重保護(hù)，以延長動力蓄電池的使用壽命，降低純電動汽車的運(yùn)行成本。我國BMS行業(yè)起步較晚，但其市場規(guī)模逐步擴(kuò)大，技術(shù)水平也得到了快速提升。

本項(xiàng)目主要介紹動力蓄電池的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及BMS的基本功能和基本結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握鋰離子電池的特點(diǎn)和應(yīng)用。（3）熟悉超級電容與飛輪電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。（4）熟悉鈉離子電池的特點(diǎn)。（5）掌握BMS的基本功能和基本結(jié)構(gòu)。（1）能夠識別動力蓄電池的基本結(jié)構(gòu)。（2）能夠分析BMS的主要性能。（1）能夠識別動力蓄電池的基本結(jié)構(gòu)。（2）能夠分析BMS的主要性能。知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)項(xiàng)目導(dǎo)航任務(wù)2.1認(rèn)識動力蓄電池任務(wù)2.2分析BMS的性能任務(wù)2.1

認(rèn)識動力蓄電池任務(wù)引入

目前，純電動汽車搭載的動力蓄電池通常為鋰離子電池。主要分為兩種。三元鋰電池鋰離子電池磷酸鐵鋰電池能量密度較高，對應(yīng)的汽車?yán)m(xù)駛里程也相對較高，并且在耐低溫性能上具有很大優(yōu)勢，故應(yīng)用較多能量密度較低，但安全性要高于三元鋰電池。除上述兩種鋰離子電池外，動力蓄電池還包括超級電容、飛輪電池、鈉離子電池等類型，它們的結(jié)構(gòu)和工作原理各不相同，性能也有差異。

任務(wù)要求：學(xué)生從鋰離子電池、超級電容、飛輪電池等方面認(rèn)識動力蓄電池。任務(wù)引入表1知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識動力蓄電池學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)和應(yīng)用●鋰離子電池的工作原理●超級電容的分類、結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)●飛輪電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)識別動力蓄電池的基本結(jié)構(gòu)●分析動力蓄電池的基本結(jié)構(gòu)●自我勉勵任務(wù)工單——認(rèn)識動力蓄電池1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，在整車或動力蓄電池實(shí)訓(xùn)平臺上識別動力蓄電池的基本結(jié)構(gòu)，分析動力蓄電池的工作原理和主要部件的功能。序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注2．工具和器材準(zhǔn)備

各小組查閱資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛所用動力蓄電池的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的工具和器材填入表2中。表2任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對各小組的實(shí)施方案給出評價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評價(jià)對實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地認(rèn)識實(shí)訓(xùn)車輛所用動力蓄電池，并將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表3中。班級組號日期姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)表3相關(guān)知識2.1.1鋰離子電池2.1.2超級電容2.1.3飛輪電池

鋰離子電池是一種將鋰離子作為活性物質(zhì)的化學(xué)電池。鋰離子電池的電解質(zhì)一般為非水溶液。非水溶液由有機(jī)溶劑或非水無機(jī)溶劑加入無機(jī)鹽制成，其中有機(jī)溶劑主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁內(nèi)酯等，非水無機(jī)溶劑主要有亞硫酰氯、液體二氧化硫等，無機(jī)鹽主要有高氯酸鋰、氯化鋁鋰、氟硼酸鋰、溴化鋰等。2.1.1鋰離子電池經(jīng)驗(yàn)傳承

鋰和水接觸會立即發(fā)生劇烈反應(yīng)，因此不能用水溶液作為電解質(zhì)，且必須對全部材料和零部件進(jìn)行嚴(yán)格脫水和可靠密封。鋰電池遇水現(xiàn)象1．鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和類型2.1.1鋰離子電池

在鋰離子電池中，正極材料的成本占整個(gè)電池成本的40%以上，且在當(dāng)前的技術(shù)條件下，鋰離子電池的能量密度主要取決于正極材料。鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同，可分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池等類型。

不同類型的鋰離子電池，其結(jié)構(gòu)也有所不同，但一般都是由正極、負(fù)極、隔膜、電解質(zhì)（圖中未標(biāo)出）、電池外殼、保護(hù)閥等組成的，如圖1所示。圖12．鋰離子電池的工作原理2.1.1鋰離子電池

關(guān)于鋰離子電池的工作原理，目前人們是以固體物理學(xué)中嵌入的概念來解釋的。這里的嵌入是指可移動的客體粒子（分子、原子、離子）可逆地嵌到具有合適尺寸的主體晶格中的網(wǎng)絡(luò)空格點(diǎn)上的方式。鋰離子電池的正極和負(fù)極材料都是由鋰離子和電子的混合導(dǎo)體嵌入化合物形成的。2．鋰離子電池的工作原理2.1.1鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子從正極材料晶格中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜后嵌入到負(fù)極材料晶格中；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極材料晶格中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜后嵌入到正極材料晶格中。

在整個(gè)充放電過程中，鋰離子往返于正、負(fù)極之間。同時(shí)，由于隔膜的作用，電子只能通過外電路由正極移動至負(fù)極（充電時(shí)）形成充電電流，或由負(fù)極移動至正極（放電時(shí)）形成放電電流。2．鋰離子電池的工作原理2.1.1鋰離子電池

鋰離子電池內(nèi)部時(shí)刻都在發(fā)生副反應(yīng)。在每次充放電循環(huán)中，任何能夠產(chǎn)生或消耗鋰離子（或電子）的副反應(yīng)都會改變鋰離子電池容量的平衡，并且這種改變是不可逆的。經(jīng)過多次循環(huán)累積，鋰離子電池的性能將會出現(xiàn)衰退甚至失效。因此，通常使用鋰離子電池的充放電循環(huán)次數(shù)來表示其使用壽命。（1）單體工作電壓高（2）能量密度高（3）循環(huán)壽命長（4）自放電率低（5）無記憶性（6）可實(shí)現(xiàn)快速充電（7）對環(huán)境無污染（8）能夠制造成任意形狀3．鋰離子電池的特點(diǎn)2.1.1鋰離子電池鋰離子電池有許多顯著特點(diǎn)，它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。鋰離子電池的單體工作電壓為3.2～3.8V，是傳統(tǒng)鎳氫電池和鎳鎘電池單體工作電壓的3倍。鋰離子電池的能量密度可達(dá)

260Wh/kg，是傳統(tǒng)鎳鎘電池的2倍、鎳氫電池的1.5倍。目前鋰離子電池的循環(huán)壽命可達(dá)2000次以上，在低放電深度下可達(dá)幾萬次，超過了其他多種動力蓄電池。鋰離子電池的自放電率僅為6%～8%，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池（25%～30%）和鎳氫電池（15%～20%），與鉛酸蓄電池相當(dāng)。鋰離子電池可以根據(jù)要求隨時(shí)充電，而不會降低其充放電性能，即不存在電池記憶效應(yīng)。鋰離子電池中不存在鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的有害物質(zhì)。能夠制造成任意形狀，目前以圓柱形和方形為主。3．鋰離子電池的特點(diǎn)2.1.1鋰離子電池鋰離子電池也有一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。（1）成本高（2）與BMS配套使用成本高主要是因?yàn)檎龢O材料中鈷的價(jià)格高，但按單位能量（Wh）價(jià)格來計(jì)算，較鎳氫電池低，與鎳鎘電池持平，但高于鉛酸蓄電池，且電解質(zhì)提純困難。電池單體需要過充電保護(hù)、過放電保護(hù)等保護(hù)電路，電池模塊則需要與BMS配套使用。點(diǎn)擊播放微課視頻

通過嚴(yán)格篩選，選出一致性好的多個(gè)電池單體。

通過精密設(shè)計(jì)，將其組裝成為電池模塊，并加裝電池單體監(jiān)控與管理裝置。

將多個(gè)電池模塊組成一個(gè)電池包，并加上保護(hù)電路和保護(hù)殼體，才能構(gòu)成動力蓄電池。4．鋰離子電池的應(yīng)用2.1.1鋰離子電池電池單體是組成動力蓄電池的最小單元。電池單體是不能直接使用的。4．鋰離子電池的應(yīng)用2.1.1鋰離子電池1）三元鋰電池

三元鋰電池是指以鎳鈷錳酸鋰（LiNixCoyMn1-x-yO2，NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（LiNixCoyAl1-x-yO2，NCA）等三元復(fù)合材料為正極材料的鋰離子電池。NCM三元鋰電池因綜合了鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的動力蓄電池。目前，純電動汽車上應(yīng)用較多的動力蓄電池是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。4．鋰離子電池的應(yīng)用2.1.1鋰離子電池2）磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池是一種以磷酸鐵鋰（LiFePO4）為正極材料的鋰離子電池。其電池單體的額定電壓為3.2V，充電終止電壓為3.6～3.65V，放電終止電壓為2.0V。磷酸鐵鋰電池三元鋰電池安全性能優(yōu)異對過充電的承受能力較好熱穩(wěn)定性能好循環(huán)壽命長價(jià)格低廉能量密度較三元鋰電池低低溫性能差充放電倍率低在純電動汽車長續(xù)航和快速充電需求不斷提升的背景下，其應(yīng)用受到一定限制近年來出現(xiàn)的鈉離子電池在能量密度方面較磷酸鐵鋰電池的略低，但在低溫性能和快速充電方面具有明顯的優(yōu)勢，特別適用于高寒地區(qū)的高功率應(yīng)用場景。

超級電容（supercapacitor）又稱為電化學(xué)電容，是二十世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的一種具有超級儲電能力、可提供強(qiáng)大脈沖功率的物理二次電源。它是介于蓄電池和普通電容器之間的一種新型儲能裝置。2.1.2超級電容1．超級電容的分類2.1.2超級電容

超級電容主要利用由電極/電解質(zhì)界面電荷分離所形成的雙電層，或借助電極表面快速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的可逆化學(xué)吸附，來實(shí)現(xiàn)電能的儲存。超級電容按照不同的方式可以分為不同的種類，具體如下：１．按照電極結(jié)構(gòu)是否對稱２．按照工作原理的不同３．按照電解質(zhì)的不同對稱電容器超級電容不對稱電容器雙電層超級電容超級電容混合型超級電容液體電解質(zhì)超級電容超級電容固體電解質(zhì)超級電容2．超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容下面以雙電層超級電容為例，介紹超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理。1）結(jié)構(gòu)雙電層超級電容主要由電極、電解質(zhì)、集電極、隔膜等組成，如圖3所示。（1）電極具有內(nèi)阻小、導(dǎo)電率高、表面積大且盡量薄等特點(diǎn)。電極材料主要有碳電極材料、金屬氧化物及其水合物電極材料、導(dǎo)電聚合物電極材料等類型。（2）電解質(zhì)需要有較高的導(dǎo)電性（內(nèi)阻?。┖妥銐虻碾娀瘜W(xué)穩(wěn)定性，以提高電池單體的電壓。電解質(zhì)的材料可分為有機(jī)類和無機(jī)類兩種，也可分為液態(tài)類和固態(tài)類兩種。（3）集電極多由導(dǎo)電性能良好的金屬和石墨制成，如泡沫鎳、鎳網(wǎng)（箔）、鋁箔、鈦網(wǎng)（箔）及碳纖維等。（4）隔膜主要用于防止雙電層超級電容相鄰的兩個(gè)電極之間發(fā)生短路。為保證接觸電阻較小，隔膜應(yīng)盡量薄，且通常采用多孔結(jié)構(gòu)。圖3電極電解質(zhì)集電極隔膜2．超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2超級電容下面以雙電層超級電容為例，介紹超級電容的結(jié)構(gòu)和工作原理。2）工作原理

雙電層超級電容的充放電過程純屬物理過程。電解質(zhì)和隔膜位于兩個(gè)多孔活性炭電極之間，電荷沿集電極成對排列。當(dāng)電壓加載到兩個(gè)電極上時(shí)，正極吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極吸引電解質(zhì)中的正離子，從而在兩個(gè)電極的表面形成一個(gè)雙電層超級電容，使其電荷儲存量增大。

當(dāng)兩個(gè)電極之間的電壓低于電解質(zhì)的氧化還原電極電壓時(shí)，電解質(zhì)界面上的電荷不會脫離電解質(zhì)，超級電容處于正常工作狀態(tài)（通常在3V以下）超級電容兩端的電壓超過電解質(zhì)的氧化還原電極電壓，則電解質(zhì)發(fā)生分解，超級電容處于非正常工作狀態(tài)。隨著超級電容的放電，正、負(fù)極上的電荷被外電路釋放，電解質(zhì)界面上的電荷相應(yīng)地減少。3．超級電容的特點(diǎn)2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點(diǎn)

超級電容一般用作純電動汽車的輔助電源。在車輛起步、加速、爬坡等行駛工況下，超級電容能夠提供大電流，可以在確保純電動汽車動力性的同時(shí)，有效地保護(hù)鋰離子電池，延長鋰離子電池的使用壽命。在車輛制動時(shí)，超級電容可接受大電流充電，能很好地回收制動能量。3．超級電容的特點(diǎn)2.1.2超級電容1）超級電容的優(yōu)點(diǎn)（1）容量高（2）放電電流高（3）充放電效率高（4）循環(huán)壽命長（5）工作溫度范圍寬（6）環(huán)保，

免維護(hù)（7）可長時(shí)間放置

超級電容的容量遠(yuǎn)高于普通電容的容量。超級電容的容量一般為0.1～6000F，是同體積普通電容的2000～6000倍。由于超級電容采用了特殊的工藝，其等效電阻很小，電容很大，而內(nèi)阻較小，這就使得超級電容具有很高的峰值電流，可達(dá)幾百甚至幾千安培，且其功率密度是鋰離子電池的10～100倍，可達(dá)10000W/kg。超級電容可以在數(shù)十秒到數(shù)分鐘內(nèi)進(jìn)行快速充放電。由于充放電過程對超級電容的電極材料結(jié)構(gòu)無任何負(fù)面影響，其充放電循環(huán)壽命可達(dá)500000次，使用時(shí)間可達(dá)90000h。超級電容可以在?40～70℃的溫度范圍內(nèi)正常工作，溫度對超級電容電極材料反應(yīng)速率的負(fù)面影響較小。相對于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池和鎳鎘電池，超級電容所使用的材料無毒、安全、環(huán)保，且超級電容在使用過程中無須維護(hù)。超級電容會因長時(shí)間放置而導(dǎo)致其電壓下降，但只要對其充電便可使其電壓復(fù)原，而超級電容的容量不會因此受到影響。3．超級電容的特點(diǎn)2.1.2超級電容2）超級電容的缺點(diǎn)超級電容作為動力蓄電池，目前還存在以下缺點(diǎn)。（1）線性放電（2）能量密度低（3）工作電壓低（4）自放電率高超級電容線性放電的特性使它無法完全放電。目前超級電容可儲存的能量比化學(xué)電池要少得多。超級電容單體工作電壓低，需要將多個(gè)電容串聯(lián)來提升工作電壓。超級電容的自放電率比化學(xué)電池要高。1．飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)2.1.3飛輪電池

如圖4所示，飛輪電池的主要部件有飛輪、軸承、電機(jī)、電力電子轉(zhuǎn)換器和真空容器等。飛輪電池的電機(jī)通過軸承與飛輪連接在一起，可作為發(fā)電機(jī)或電動機(jī)使用。圖41．飛輪電池的基本結(jié)構(gòu)2.1.3飛輪電池軸承的作用是支撐高速旋轉(zhuǎn)的飛輪。軸承主要承受飛輪的質(zhì)量，以及飛輪因中心偏離而產(chǎn)生的離心力和因高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的陀螺效應(yīng)力。目前飛輪電池中的軸承主要有超導(dǎo)懸浮軸承、永磁懸浮軸承、電磁懸浮軸承、機(jī)械軸承四種。軸承飛輪是飛輪電池的核心器件。當(dāng)飛輪以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有了一定的動能。飛輪電機(jī)是飛輪電池的核心動力部件。它既能以電動機(jī)模式運(yùn)行，又能以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行，是一個(gè)雙向電機(jī)。電機(jī)用于實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換，完成充電（儲存機(jī)械能）和放電（釋放機(jī)械能）過程。電機(jī)真空容器的主要作用是為飛輪和電機(jī)提供真空環(huán)境。飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會帶動周圍的空氣劇烈流動，造成巨大的空氣阻力。因此，飛輪電池通常將電機(jī)和飛輪密封在一個(gè)真空容器中，以減少空氣阻力。真空容器電力電子轉(zhuǎn)換器通過控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換。輸入的電能經(jīng)過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后驅(qū)動電機(jī)，而輸出的電能也是經(jīng)過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后為負(fù)載提供符合要求的電能。電力電子轉(zhuǎn)換器2．飛輪電池的工作原理2.1.3飛輪電池當(dāng)飛輪達(dá)到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速后，飛輪電池處于能量保持狀態(tài)。當(dāng)飛輪電池接收到釋放能量的控制信號時(shí)，飛輪電池向外放電，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪利用其慣性作用帶動電機(jī)減速運(yùn)行，電機(jī)釋放的電能通過電力電子轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需頻率和電壓的電能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

由此，整個(gè)飛輪電池實(shí)現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出。飛輪電池的工作原理如圖所示。飛輪電池進(jìn)行充電時(shí)，電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行，由工頻電網(wǎng)提供的電能經(jīng)電力電子轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電機(jī)加速，電機(jī)帶動飛輪加速儲能，能量以機(jī)械能的形式儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中。3．飛輪電池的特點(diǎn)2.1.3飛輪電池能量密度和功率密度高：飛輪電池的能量密度和功率密度高于一般的化學(xué)電池，其能量密度可達(dá)200Wh/kg，功率密度可達(dá)10000W/kg。能量轉(zhuǎn)換效率高、充電快。體積小、質(zhì)量?。号c化學(xué)電池和燃料電池相比，飛輪電池的體積小、質(zhì)量小。工作溫度范圍寬：飛輪電池對環(huán)境溫度沒有嚴(yán)格限制。使用壽命長：飛輪電池不受重復(fù)充放電的影響，其循環(huán)充放電次數(shù)可達(dá)數(shù)百萬次，預(yù)

期壽命可達(dá)20年以上。維護(hù)周期長：飛輪電池的軸承采用磁懸浮形式，且飛輪在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，其機(jī)械損壞很小，維護(hù)周期長。課堂小結(jié)任務(wù)2.2

分析BMS的性能任務(wù)引入

新能源汽車起火的原因非常復(fù)雜，大致可以歸納為兩類：

①車輛動態(tài)運(yùn)行時(shí)，因劇烈碰撞導(dǎo)致動力蓄電池起火，而傳統(tǒng)燃油汽車也難以避免類似的問題，對此人們不應(yīng)過度地去解讀動力蓄電池的質(zhì)量、安全等問題，而是需要更多地關(guān)注車輛被動安全對駕乘人員生命的保障能力；

②車輛靜態(tài)放置時(shí)，動力蓄電池系統(tǒng)管理不完善、通信不兼容或與充電設(shè)備通信障礙等，導(dǎo)致車輛對動力蓄電池的過充電、短路、漏液等問題不能提前監(jiān)控、報(bào)警，從而引起動力蓄電池?zé)崾Э?，出現(xiàn)自燃、起火，這方面需要通過BMS實(shí)現(xiàn)對動力蓄電池的安全管理。

任務(wù)要求：學(xué)生從BMS的基本功能和結(jié)構(gòu)兩方面認(rèn)識BMS，分析BMS的特性。任務(wù)引入表4知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容分析BMS的性能學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)BMS的基本功能●BMS的基本結(jié)構(gòu)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)認(rèn)識BMS的基本功能和基本結(jié)構(gòu)●分析BMS的特性●自我勉勵任務(wù)工單——分析BMS的性能1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，收集、整理相關(guān)技術(shù)資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛所用BMS的基本功能，認(rèn)識其基本結(jié)構(gòu)，分析其主要性能。序號名稱內(nèi)容描述單位數(shù)量備注2．?dāng)?shù)據(jù)資料準(zhǔn)備

各小組查閱資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛所用BMS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料填入表5中。表5任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對各小組的實(shí)施方案給出評價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評價(jià)對實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地分析實(shí)訓(xùn)車輛所用BMS的性能，并將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表6中。班級組號日期姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)表6相關(guān)知識2.2.1BMS的基本功能2.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)BMS通常包括檢測模塊與運(yùn)算控制模塊兩大功能模塊。其中檢測模塊主要負(fù)責(zé)測量電池模塊的電壓、電流、溫度以及電池單體的電壓，運(yùn)算控制模塊根據(jù)這些信號進(jìn)行狀態(tài)估算并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。因此，運(yùn)算控制模塊是BMS的大腦，狀態(tài)估算是BMS的核心技術(shù)。不同生產(chǎn)廠家和型號的BMS，其性能也不盡相同，但一般都具有以下基本功能。2.2.1BMS的基本功能1．信息采集2.2.1BMS的基本功能

由于多種原因，在動力蓄電池中個(gè)別電池單體會出現(xiàn)性能下降的情況，使得動力蓄電池在充電時(shí)不能充足電，在放電時(shí)很快便將電能放盡，這就要求BMS采集各個(gè)電池單體的電壓、電流，了解電池單體的具體狀態(tài)信息。此外，BMS還需要采集動力蓄電池的總電壓、總電流、溫度等信息。動力蓄電池的這些基本信息是BMS所有頂層計(jì)算、控制邏輯的基礎(chǔ)。1）基本信息的采集

各個(gè)電池單體之間，各個(gè)電池模塊之間，以及電池模塊與高壓接口之間，都要用電纜連接，這就要求各部分之間具有良好的絕緣性能。因此，BMS需要對整個(gè)動力蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行絕緣檢測，以免發(fā)生漏電、短路等故障。2）絕緣檢測1．信息采集2.2.1BMS的基本功能

動力蓄電池系統(tǒng)一般配有自動斷電裝置。BMS需要對整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)受到破壞時(shí)，應(yīng)控制自動斷電裝置切斷動力蓄電池的高壓電路。3）高壓系統(tǒng)的完整性檢測

當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或傾覆時(shí)，BMS應(yīng)能立即切斷動力蓄電池的高壓電路，防止高壓電引起火災(zāi)和人身事故，并防止電解液泄漏，以保證人身安全。有些車型可以利用安全氣囊的動作來觸發(fā)BMS控制自動斷電器切斷動力蓄電池高壓電路。經(jīng)驗(yàn)傳承2．狀態(tài)估算2.2.1BMS的基本功能

BMS根據(jù)采集的信息，采用相應(yīng)的算法，對動力蓄電池的溫度、荷電狀態(tài)（stateofcharge，SOC）、健康狀態(tài)（stateofhealth，SOH）、能量狀態(tài)（stateofenergy，SOE）、功能狀態(tài)（stateoffunction，SOF）、安全狀態(tài)（stateofsafety，SOS）等進(jìn)行估算。動力蓄電池的溫度估算是其他狀態(tài)估算的基礎(chǔ)SOC估算受到SOH估算結(jié)果的影響SOF是由SOC、SOH、SOS及動力蓄電池的溫度共同決定的SOE則與SOC、SOH、動力蓄電池的溫度及未來工況有關(guān)

溫度對動力蓄電池的性能影響較大，目前BMS一般只能測量電池模塊的表面溫度，而電池模塊的內(nèi)部溫度則需要使用熱力學(xué)模型進(jìn)行估算。SOC、SOH、SOE都是動力蓄電池的隱性狀態(tài)，不能由測量設(shè)備直接獲取，需要BMS來估算。SOF、SOS需要根據(jù)對動力蓄電池系統(tǒng)及高壓系統(tǒng)檢測所得到的數(shù)據(jù)，依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)判斷得出。經(jīng)驗(yàn)傳承2．狀態(tài)估算2.2.1BMS的基本功能

SOC表示動力蓄電池當(dāng)前的剩余容量與其充滿電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。

SOH表示當(dāng)前動力蓄電池相對于新動力蓄電池的儲存電能的能力，以百分?jǐn)?shù)的形式表示動力蓄電池從壽命開始到壽命結(jié)束期間所處的狀態(tài)，用來定量描述動力蓄電池當(dāng)前的性能狀態(tài)。SOE表示當(dāng)前條件下動力蓄電池可釋放的能量與最大可用能量的比值，是反映動力蓄電池能量使用情況的重要指標(biāo)。

SOF可以被定義為在某一特定時(shí)刻，動力蓄電池能夠提供給驅(qū)動電機(jī)等各種電氣設(shè)備的功率，也可以簡單地認(rèn)為SOF是SOC及溫度的函數(shù)。

對很多純電動汽車的動力蓄電池系統(tǒng)來說，BMS不僅要估算特定時(shí)刻動力蓄電池對外輸出的功率，還要提供動力蓄電池允許充電的最大功率。3．故障診斷2.2.1BMS的基本功能

故障診斷是BMS的重要功能，包括故障檢測、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等環(huán)節(jié)。BMS可通過采集到的傳感器信號，采用診斷算法診斷動力蓄電池系統(tǒng)的故障類型，并進(jìn)行早期預(yù)警。當(dāng)動力蓄電池工作時(shí)，BMS可以對其進(jìn)行故障診斷，實(shí)時(shí)掌握動力蓄電池的各種狀態(tài)在非工作狀態(tài)下，BMS也能將故障信息定位到動力蓄電池的各個(gè)部分（包括電池單體）BMS根據(jù)故障的嚴(yán)重程度將動力蓄電池的故障等級歸納為盡快維修、立即維修和電池壽命警告三級，并將相應(yīng)的故障信息傳遞到組合儀表以警示駕駛員，從而保證動力蓄電池不被過分使用。3．故障診斷2.2.1BMS的基本功能

動力蓄電池系統(tǒng)常見的故障有動力蓄電池自身故障，高壓系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)的傳感器故障，繼電器、風(fēng)扇、泵、加熱器等執(zhí)行器故障，網(wǎng)絡(luò)故障，以及各種控制器軟硬件故障等。

其中，動力蓄電池自身故障包括過電壓（過充電）、欠電壓（過放電）、過電流、超高溫、內(nèi)部短路、接頭松動、電解液泄漏、絕緣性能降低等。4．均衡控制2.2.1BMS的基本功能

均衡控制是BMS根據(jù)電池單體信息，采用主動或被動、耗散或非耗散等均衡方式，盡可能地使動力蓄電池各電池單體的容量保持一致。

動力蓄電池中各電池單體之間的不一致在其整個(gè)生命周期里不可避免地存在。如不采取措施，電池單體在充放電過程中的不一致會導(dǎo)致某些電池單體由于過充電、過放電而提前失效。因此，必須對動力蓄電池中的電池單體進(jìn)行均衡控制，將各個(gè)電池單體充放電性能的惡化程度降至最小或使其消失。點(diǎn)擊播放微課視頻5．熱管理2.2.1BMS的基本功能

鋰離子電池適宜的工作溫度為15～35℃，而純電動汽車的實(shí)際工作溫度為?30～50℃，因此必須對動力蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行熱管理，在低溫時(shí)對其進(jìn)行加熱，在高溫時(shí)對其進(jìn)行冷卻，以充分發(fā)揮動力蓄電池的性能。6．充電控制BMS中一般設(shè)有充電管理模塊，它能夠根據(jù)動力蓄電池的特性、溫度的高低以及車載充電機(jī)的功率等級，控制車載充電機(jī)給動力蓄電池進(jìn)行安全充電。7．網(wǎng)絡(luò)通信2.2.1BMS的基本功能BMS能與VCU等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；同時(shí)，BMS還可以在不拆卸動力蓄電池箱的情況下進(jìn)行在線參數(shù)標(biāo)定、狀態(tài)監(jiān)控、自動生成代碼和程序下載（程序更新而不拆卸產(chǎn)品）等。一般車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN總線技術(shù)。8．安全控制與報(bào)警BMS在診斷到故障后，可通過車載網(wǎng)絡(luò)通知VCU，并要求VCU進(jìn)行有效處理（超過一定閾值時(shí)BMS也可以自動切斷高壓電路），以防止高溫、低溫、過充電、過放電、過電流、漏電等對車輛和人員造成損害9．信息存儲2.2.1BMS的基本功能BMS可用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、能量狀態(tài)、功能狀態(tài)、累積充放電安時(shí)數(shù)、故障碼和一致性狀態(tài)等。10．電磁兼容

純電動汽車的使用環(huán)境有時(shí)會比較惡劣，因此BMS通常具有良好的抗電磁干擾能力；同時(shí)BMS對外輻射很小，可與純電動汽車的其他系統(tǒng)更好地兼容。

一般由主控制板和從控制板組成。這種結(jié)構(gòu)形式可以是一個(gè)電池模塊配備一個(gè)從控制板，如果電池模塊的電池單體數(shù)量少于12個(gè)，就會造成采樣通道的浪費(fèi)（采樣芯片一般有12個(gè)通道）

也可以用2～3個(gè)從控制板控制所有的電池模塊，通道利用率較高、成本較低、系統(tǒng)配置靈活，可適應(yīng)不同容量、不同規(guī)格的動力蓄電池。

將所有的電氣元件都集中到一塊控制板上，可以保證采樣芯片具有較高的通道利用率，且采樣芯片與主芯片之間可以采用菊花鏈通信。

這種結(jié)構(gòu)形式的電路設(shè)計(jì)相對簡單，產(chǎn)品成本較低，但所有的采集線束都會連接到控制板上，對BMS的安全性要求較高，并且菊花鏈通信的穩(wěn)定性相對較差，比較適合動力蓄電池容量較小、形式相對固定的場合。2.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)BMS可分為集中式和分布式兩種結(jié)構(gòu)形式。集中式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)2.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)

以某型號BMS為例，介紹BMS的基本結(jié)構(gòu)。如圖6所示，在1個(gè)電池模塊內(nèi)裝有以下元件：1個(gè)采集單元和1個(gè)均衡單元若干個(gè)r采集單元若干個(gè)均衡單元1個(gè)主控單元1個(gè)顯示單元CAN總線圖62.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)1．采集單元

采集單元（如圖7）安裝在電池模塊內(nèi)。每個(gè)采集單元最多可測量19個(gè)電池單體的端電壓，還可掛接6個(gè)溫度測量點(diǎn)和1路風(fēng)扇控制電路。采集單元的主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)供電電源DC24V（±30%）電壓測量范圍及精度0～5V，±0.2%最大檢測周期≤0.2s檢測電池單體個(gè)數(shù)19溫度檢測路數(shù)及精度6路，≤1℃風(fēng)扇控制路數(shù)1路，可驅(qū)動6臺DC24V/0.15A風(fēng)扇通信接口1路CAN，1路RS-232運(yùn)行溫度?25～70℃圖72.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)2．均衡單元

當(dāng)動力蓄電池箱內(nèi)電池單體之間的電壓不一致超過規(guī)定值時(shí)，均衡單元在充電電流小于一定值后，可自動對電池單體進(jìn)行均衡控制。2.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)3．主控單元

主控單元的功能：負(fù)責(zé)對電池模塊的總電壓、總電流進(jìn)行檢測并通過CAN總線與采集單元、均衡單元、顯示單元（或車載儀表系統(tǒng)）、車載充電機(jī)等通信主控單元的主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)供電電源DC24V（±30%）電壓測量范圍及精度0~750V，±0.2%電流測量范圍及精度-300~300A，±0.5%SOC估算精度±8%正負(fù)極對絕地緣監(jiān)測范圍0～999.9kΩ通信接口2路CAN，1路RS-485運(yùn)行溫度?25～70℃圖82.2.2BMS的基本結(jié)構(gòu)4．顯示單元

顯示單元的功能：用于顯示動力蓄電池的各種狀態(tài)信息負(fù)責(zé)存儲相關(guān)數(shù)據(jù)（如圖9所示）顯示單元的主要技術(shù)參數(shù)表9項(xiàng)目參數(shù)供電電源DC24V（±30%）顯示屏尺寸及分辨率7in，800×400鍵盤規(guī)格最大外擴(kuò)64鍵，支持觸摸屏輸入最大語音輸出功率1W通信接口1路CAN，1路RS-485，1路以太網(wǎng)運(yùn)行溫度?25～70℃圖9知識擴(kuò)展低碳政策指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展2022年1月29日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布了《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》（以下簡稱《實(shí)施方案》）?！秾?shí)施方案》指出，新型儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是催生國內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領(lǐng)域?！ㄔ斠娊滩模╉乒?jié)礪行課堂小結(jié)老師在APP中生成作業(yè)布置二維碼，放在此處即可二維碼放置處作業(yè)布置謝謝觀看新能源汽車技術(shù)

緒論項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目二動力蓄電池及管理技術(shù)項(xiàng)目三驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)項(xiàng)目四整車控制及輕量化技術(shù)項(xiàng)目五純電動汽車其他關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目六混合動力電動汽車項(xiàng)目七燃料電池電動汽車全課導(dǎo)航項(xiàng)目一純電動汽車的概述項(xiàng)目三

驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)

電機(jī)控制系統(tǒng)則用于對驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使其按照人們需要的方向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)時(shí)間工作

驅(qū)動電機(jī)可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后為純電動汽車提供行駛動力。項(xiàng)目導(dǎo)讀純電動汽車的驅(qū)動電機(jī)三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等

永磁同步電機(jī)功率密度較高，適用于高低速切換及啟停頻繁的復(fù)雜路況，是目前國內(nèi)純電動汽車驅(qū)動電機(jī)的主流技術(shù)路徑。三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)三種常用的驅(qū)動電機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本功能和控制策略MCU的基本結(jié)構(gòu)等本項(xiàng)目主要內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。（2）熟悉三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理。（3）熟悉電機(jī)控制系統(tǒng)的基本功能和控制策略。（4）掌握MCU的基本機(jī)構(gòu)。（1）能夠識別各類驅(qū)動電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。（2）能夠分析電機(jī)控制系統(tǒng)的基本功能和控制策略。（1）堅(jiān)定民族自豪感和文化自信心。（2）強(qiáng)化歷史使命感和社會責(zé)任感。知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)項(xiàng)目導(dǎo)航任務(wù)3.1認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)任務(wù)3.2認(rèn)識電機(jī)控制系統(tǒng)任務(wù)3.1

認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)任務(wù)引入純電動汽車對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的功率密度、能量密度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、調(diào)速范圍、效率、再生制動、可靠性、電磁兼容性、安全性等性能均有特定的要求。

直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)、運(yùn)營成本較高，可靠性較差，效率較低現(xiàn)已不常見早期的純電動汽車多采用三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低、轉(zhuǎn)矩脈動低、噪聲低、極限轉(zhuǎn)速高、運(yùn)行可靠功率密度低、效率低、調(diào)速性差目前在少數(shù)純電動汽車的車型中仍有小批量應(yīng)用永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、功率密度高、調(diào)速范圍寬、體積小目前已大批量應(yīng)用于多款純電動汽車車型中但永磁同步電機(jī)存在的制造工藝復(fù)雜、成本較高、高溫下磁性容易衰退等問題仍有待解決開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、牢固，適合高速運(yùn)行，成本低、調(diào)速范圍寬、運(yùn)行可靠僅在新能源客車上有極小批量應(yīng)用任務(wù)要求：學(xué)生從三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理等方面認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)。任務(wù)引入表1知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三相異步電機(jī)●永磁同步電機(jī)●開關(guān)磁阻電機(jī)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)●分析驅(qū)動電機(jī)的工作原理●自我勉勵任務(wù)工單——認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，在實(shí)訓(xùn)車輛或整車實(shí)訓(xùn)平臺上認(rèn)識驅(qū)動電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，分析驅(qū)動電機(jī)的工作原理及主要零部件的功能特點(diǎn)。序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注2．工具和器材準(zhǔn)備

各小組查閱資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛所用驅(qū)動電機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的工具和器材填入表2中表2任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對工作規(guī)劃展開討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對各小組的實(shí)施方案給出評價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評價(jià)對實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地認(rèn)識實(shí)訓(xùn)車輛所用驅(qū)動電機(jī)，并將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表3中。班級組號日期姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)表3相關(guān)知識3.1.1三相異步電機(jī)3.1.2永磁同步電機(jī)3.1.3開關(guān)磁阻電機(jī)相關(guān)知識

驅(qū)動電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，為車輛行駛提供驅(qū)動力的電氣裝置，該裝置通常也具備將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的功能。

純電動汽車在不同的歷史時(shí)期采用了不同的驅(qū)動電機(jī)，最早是采用了控制性能好、成本較低的直流電機(jī)。隨著電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)顯示出比直流電機(jī)更加優(yōu)越的性能，這些驅(qū)動電機(jī)逐步取代了直流電機(jī)。1．三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.1三相異步電機(jī)

三相異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、維修方便等特點(diǎn)，曾廣泛應(yīng)用于純電動汽車中。

雖然三相異步電機(jī)的種類很多，但結(jié)構(gòu)基本相同，都是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間有氣隙。如圖1所示為三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。圖11．三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.1三相異步電機(jī)1）定子

定子部分包含機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組等，主要用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子鐵芯主要用于固定定子鐵芯和定子繞組。機(jī)座一般由0.35～0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，是三相異步電機(jī)的磁路部分。定子鐵芯的內(nèi)圓上沖有均勻分布的槽口，用于嵌放定子繞組。定子繞組是三相異步電機(jī)的電路部分，嵌放在鐵芯槽內(nèi)，當(dāng)通入三相對稱電流時(shí)，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子繞組的線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制而成，中小型三相異步電機(jī)的定子繞組一般采用圓漆包線，大中型三相異步電機(jī)的定子繞組則采用較大橫截面積的漆包扁銅線或絕緣包扁銅線。

三相異步電機(jī)的三相定子繞組是相互獨(dú)立的，各相繞組之間的空間電角度為120°，其結(jié)構(gòu)完全對稱，一般有六個(gè)出線端，即U1、U2、V1、V2、W1、W2，出線端均接在接線盒內(nèi)。

如圖2所示，三相異步電機(jī)的定子繞組可以接成星形（Y）或三角形（△）。圖21．三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.1三相異步電機(jī)2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)