模块二、纯电动汽车的主要部件及工作原理

1、模块二 纯电动汽车的主要部件及工作原理 电动汽车应用较多的电动机有直流电动机和交流电动机两大类。电 动汽车的驱动系统采用直流电动机时, 虽然在结构上有许多独到之处, 并具有起步加速牵引力大, 控制系统较简单等优点, 但它的整个动力传 动系统效率低。电动汽车使用的交流电动机驱动系统, 突出的优点是体 积小、质量轻、效率高、调速范围宽和基本免维护等优点, 但其制造成 本较高。电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。 纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电 池等。 纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统,它的主要功用是对 电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电

2、、巡检、温度监测 等。辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系 统、刮水器、收音机以及照明和除霜装置等。辅助动力源主要由辅助 电源和dc/dc功率转换器组成。它的功用是向动力转向系统、空调器 及其它辅助设备提供动力。 电动汽车的驱动系统布置 电动汽车的驱动系统布置取决于电动机驱动系统的方式,可以有多种多 样。常见的驱动系统布置形式如图2-1（a）、（b）、（c）、（d） 、（e）、（f）所示。 电动汽车组成如图2-22-2所示 电动汽车组成如图2-2所示。主要包括电源系统、驱动电机系统、 整车控制器和辅助系统等。动力电池输出电能，通过电机控制典型器 驱动电机运转产生动力，再通过

3、减速机构，将动力传给驱动车轮，使 电动汽车行驶。一般来说， 如果把电动汽车看成是一个大系统，则该 系统主要由电力驱动子系统、电源子系统和辅助子系统组成。 图2-32-3整车控制原理图 图2-3中双线表示机械连接；粗线表示电气连接；细线表示控制信号连接；线上的 箭头表示电功率或控制信号的传输方向。来自加速踏板的信号输入电子控制器并通过控 制功率变换器来调节电动机输出的转矩或转速，电动机输出的转矩通过汽车传动系统驱 动车轮转动。充电器通过汽车的充电接口向蓄电池充电。 一、驱动电机及控制器 1.电源系统 电源系统)主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力 源等，如图2-4所示。动力电池是

4、电动汽车的动力源，是能量的存储装 置。目前的纯电动汽车以锂离子蓄电池为主(包括磷酸铁锂离子蓄电池 、三元锂离子蓄电池等)。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况 ，对动力电池的端电压、内阻、温度、蓄电池电解液浓度、电池剩余 电量、放电时间、放电电流或放电深度等动力蓄电池状态参数进行检 测，并按动力电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避 免动力蓄电池过充、过放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流 向辅助系统，并在组合仪表上显示相关信息，以便驾驶员随时掌握车 辆信息。 电源系统 电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力 源等，如图2-4所示。 1）蓄电池的定义和分类

5、 （1）定义 蓄电池是盛有电解质溶液并具有金属电极，以产生电流的杯、槽或其 他容器或复合容器。 13）各种储能器件特性 电动汽车常用的储能器件有蓄电池、燃料电池、飞轮电池和超级电容 ，有时也将几种储能器件混合起来使用。其中，蓄电池又包括铅酸蓄 电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池、钠氯化镍蓄电池和锂 离子电池等；燃料电池包括碱性燃料电池( afc)、磷酸燃料电池 (pafc)、氢离子固体聚合物电解质燃料电池( spefc)、熔融碳酸盐 燃料电池(mcfc)、固体氧化物燃料电池(sofc)和质子交换膜燃料电 池( pemfc)等。 衡量储能器件特性常用的指标有比能量、能量密度、比功率、功率密

6、度、循 环寿命、快速充电性能、充放电时间以及价格。 （1)比能量，又称质量能量( wh/kg)，它代表每千克质量的电池能够提供多少 能量； （2)能量密度，又称体积能量( wh/l)，它代表每升容积的电池能够提供多少 能量； （3)比功率，又称质量功率( w/kg)，它代表每千克质量的电池能够提供多少 功率； （4)功率密度，又称体积功率( w/l)，它代表每升容积的电池能够提供多少功 率； （5)循环寿命，表示储能器件的容量下降至某一规定数值（有效使用数值） 之前，电池所经历的某一充放电制度下的充放电的次数； （6)快速充电性能，用充满50%、80或100%能量所需的时间来表示。 各种储能器

7、件性能比较，见表2-12-1。 各种储能器件性能比较 2.2.电机控制器 电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块（ipm） ，以igbt（绝缘栅双极型晶体管）模块为核心，辅以驱动集成电路和 主控集成电路。通过把微电子器件和功率器件集成到同一芯片上，形 成了智能功率模块。 对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息 通过can2.0网络发送给整车控制器。驱动电机控制器内含故障诊断电 路，当诊断出异常时，它将激活一个错误代码，发送给整车控制器， 同时也会存储该故障码和数据。 3.3.驱动电机系统 电力驱动子系统(以下简称驱动系统)是电动汽车的核心，也是区别 于内燃机

8、汽车的最大不同点，如图2-7所示。一般地，驱动系统由电子 控制器、功率变换器、驱动电动机、机械传动装置和车轮等部分构成。 驱动系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能进 而推进汽车行驶，并能够在汽车减速制动或者下坡时，实现再生制动。 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置驱动或 直驱动车轮。 发电电动状态控制策略，图2-82-8 在srm双向控制系统中，采用了发电电动状态控制策略如图2-8所示。 srm的动作过程可分为发电过程和电动过程，分别对应于电动汽车的制动、 滑行以及正常行驶过程，而将电动汽车制动、滑行时的能量回收到储能装置 中，即能量的再生回馈；发电状

9、态和电动状态是通过软件来实现切换的。在 整个发电习馈过程中，由于srm本体结构特殊，其定子绕组既是励磁绕组又 是电枢绕组，故其励磁与续流（发电）过程必须采用周期性分时控制。其励 磁过程是可控的，但续流（发电）过程不可控，因而采用电流斩波控制来调 节励磁阶段的励磁电流的大小，从而实现对发电过程的控制。而电动过程采 用电压斩波控制，以调节电枢平均电压从而实现对转矩和转速的调节。 驱动电机特性比较表 表2-12-1 随着电动汽车电驱动系统对电机要求的不断提高，永磁同步电机具有 效率高、比功率密度大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点， 永磁同步电机驱动系统(cpmsm)在国内外电动汽车上的应用逐步

10、增多 ,见表2-1。 4.4.整车控制器 4.整车控制器 整车控制器是纯电动汽车控制系统的核心，负责对车辆整体运行状况的控制 、协调和监控。其主要功能包括车辆运行控制、能量管理、车辆运行状态显 示、整车网络管理、故障诊断和处理等。整车控制系统是一个基于can总线 通信网络的复杂分布式控制系统。整车控制器接收传感器信号和驾驶员的操 作信号，按照设定的控制策略，向驱动电机控制模块、电池管理系统、车身 控制模块等控制单元发送控制命令，并通过液晶显示单元进行车辆状态显示 。对制动能量进行回收利用是整车控制器的一项重要功能。 5.5.辅助系统 5.辅助系统 辅助系统包括车载信息显示系统、动力转向系统、导

11、航系统、空调、 照；明及除霜装置、刮水器和收音机等，如图2-10所示，借助这些辅 助设备来提高汽车的操纵性和成员的舒适性。 6.6.真空助力制动系统 6.真空助力制动系统 传统内燃机轿车的制动系统真空助力装置的真空源来自于发动机进气 歧管，而纯电动汽车没有发动机总成，制动系统由于没有真空动力源 而丧失真空助力功能，仅由人力所产生的制动力无法满足行车制动的 需要，因此制动系统真空助力装置的核心问题是产生足够压力的真空 源，满足纯电动轿车制动系统需求。 1）系统分析与组成 真空助力制动系统采用电压力开关为系统压力检测器件，真空泵控制 器检测到系统压力不足时，电压力开关断开，启动电动真空泵为真空 储

12、气罐抽真空；当真空储气罐内部气压达到一定数值时，控制器控制 电动真空泵停止工作。 6.6.真空助力制动系统 系统采用电压力开关为系统压力检测器件，当系统压力不足时，电压 力开关断开，启动电动真空泵为真空储气罐抽真空； 当真空储气罐内 部气压达到一定数值时，电动真空泵停止工作。为纯电动车设计的电 助力制动系统的基本构成图，如图2-11所示。 2 2 ）控制器控制系统组成 2 ）控制器控制系统组成 在电助力制动系统中，真空泵控制器为核心器件。基于纯电动车设计 的电助力制动系统控制器采用freescale 公司生产的mc9s08 系列单 片机为测量控制单元，控制整个系统运行。 电压力开关的输出信号通

13、过信号处理电路输入至单片机，控制器采用 扫描方式获得单片机io 管脚状态。当检测到电压力开关信号转变时， 控制单元立即响应当前管脚状态值，输出相应的信号控制真空泵的工 作状态。 3 3）系统模式识别与转换 3）系统模式识别与转换 系统包含控制器初始化、正常工作模式、有通信故障模式与无通信故 障模式共4 种工作模式，系统模式转换图如图2-13所示。 系统上电后，完成控制器自检与初始化，以1ms 为周期实时监控压力 开关与真空泵工作电流，系统上电100ms 后控制器进入正常模式。 7. 7. 纯电动汽车整车上下电控制 7. 纯电动汽车整车上下电控制 纯电动汽车(ev)以动力蓄电池组作为唯一动力源，

14、以驱动电机作为唯 一动力驱动装置。蓄电池工作电压高达几百伏，当发生高压电路绝缘 失效或短路等故障时，会直接影响驾乘人员的生命财产以及车载用电 器的安全。因此，在使用纯电动汽车时，要充分考虑高压动力系统对 整车和人员的电气安全性，确保车辆运行安全、驾驶人员安全和车辆 运行环境安全。目标车型钥匙门开关设置为两挡:off挡、on挡；整 车挡位设置为:前进挡(d挡)、空挡(n挡)、倒挡(r挡)。h页表1为各 主要部件缩略语及其定义。表2为各变量名称及说明。 表2-2 2-2 各变量名称及说明 表2-2 各变量名称及说明 1 1）整车上下电控制 1）整车上下电控制 (1)整车模式说明 基于钥匙门位置设置

15、，进行上下电控制，实现整车控制系统初始化、 自检、充电状态判断等功能。目标车型整车控制器由低压蓄电池供电 ，其上电下电状态由仪表板上的低压开关进行控制。 整车模式分为外接充电模式、非充电模式和紧急停机模式。系统充电 状态和非充电状态由充电连接线进行判断，充电线已连接为充电状态 ，否则为非充电状态，紧急停车模式为整车处于最高故障等级进行下 电处理。整车运行模式管理如下页图2-14所示: 整车运行模式管理 整车运行模式管理如下页图2-14所示: 逻辑图 图2-172-17 在紧急故障模式下，主要处理高压电的紧急下电和对低压电进行处理 ，具体逻辑图如下页图2-17所示。 纯电动汽车整车上下电控制策略

16、的核心就是对动力系统高压电路通断 的控制，在此过程中要准确高效的对上下电进行控制，达到既能快速 响应驾驶员动作，又可以保证整车在上电、下电过程安全性的目的。 对于上电、下电控制策略的设计实现了以整车控制器为控制核心的纯 电动汽车常规上下电、紧急下电等关键功能，该策略能准确诊断出整 车动力系统的高压故障并迅速做出相应处理，为整车控制器及相应的 高低压设备调试奠定了基础，对于提高整车动力系统运行安全、驾驶 员安全和车辆运行环境安全具有指导意义。 8.8.纯电动汽车amtamt变速器 8.纯电动汽车amt变速器 amt（automatic mechanical transmission)机械式自动变

17、速器是在传 统的有级固定轴式机械齿轮变速器和干式摩擦离合器上增加了自动变 速操作系统，使其在继承传统手动变速器传动效率高、制造成本低、 结构简单易于维修制造的优点上，同时具有了自动变速器良好的动力 性和燃油经济性、减轻驾驶员疲劳强度的优点。amt变速器主要包括 变速器、变速器控制单元tcu（transmission controlunit)、传感器 、离合器和执行机构。 1）纯电动汽车amt变速器工作原理 amt机械式自动变速器是通过电子控制单元实现选换档操作的，在传 统的机械式手动变速器的基础上，应用电子技术和模糊控制理论，实 现离合器与选换档等执行机构的配合，从而达到自动换档的目的。 2）

18、纯电动汽车amt变速器优缺点 与传统手动变速器mt相比，如表2-4所示，amt变速器取消了部分机 械结构，如换档手柄和变速器之间的机械连接、离合器踏板等，有效 减轻了驾驶员的操作疲劳强度，提高了车辆的舒适性。再者，系统按 照最佳换档规律、优秀驾驶员的操作习惯而设定的换档选择，提升了 车辆的使用寿命，降低了油耗。 3）纯电动汽车amt变速器换档系统结构 纯电动汽车所有动力源均来自电池组，其与传统内燃机汽车的不同还包括驱 动系统。针对本课题所研究的纯电动汽车amt选换档系统，主要包括:电池及 其管理系统bms (battery management system)、整车控制器tcu、换档控 制器、

19、主驱动电机及换档执行机构、显示器等。纯电动汽车amt变速器换档 系统具体的结构简图，如图2-19所示。 纯电动汽车amt选换档控制系统主要包含以下四个部分: (1)控制对象:换档执行机构、变速器; (2)执行部件:丝杆螺母传动机构、伺服驱动器及无刷直流电机; (3)通信单元:can通信模块; (4)控制单元:stm32fb 106微处理器、电机驱动电路模块、故障诊断 电路模块、显示报警电路模块、时钟电路模块和存储电路模块等；特 别需要说明的一点是，通常的纯电动汽车amt换档控制系统是应包含 各种传感器，如油门踏板传感器、车速传感器、选换档机构位置传感 器等， amt换档控制系统是基于tcu控制

20、器的基础上实现的换档控制 及换档检测，所以只需通过can通信模块实现与整车控制器的通信以 获得车辆的状态信息及选换档的控制策略信息。 二、纯电动汽车工作原理 1.纯电动汽车工作原理 电池通过控制系统向电动机供电，在电动机中将电能转换为机械动力 并传给系统，最后传送给驱动车轮，使驱动车轮转动，并通过与地面 间的相互作用产生使汽车行使的牵引力，如图2-20所示。 由驾驶员操纵的加速踏板带有传感器，将加速踏板的位置变成电信号 送入电子控制器（ecu），从而控制汽车的行驶速度。 由驾驶员操纵的制动踏板也带有传感器，当汽车减速或制动时，制动 踏板位置传感器将信号传送给主控制器，后者识别信号和汽车行驶状

21、态后发出指令，使汽车进入减速滑行、减速再生制动、再生或机械联 合制动或机械制动等状态。 电池通过控制系统向电动机供电，在电动机中将电能转换为机械动力 并传给系统，最后传送给驱动车轮，使驱动车轮转动，并通过与地面 间的相互作用产生使汽车行使的牵引力，如图2-20所示。 2.2.纯电动汽车的驱动系统的组成 1）纯电动汽车的驱动系统的组成 纯电动汽车驱动系统的组成如图2-21所示，主要由中央控制单元、驱 动控制器、驱动电动机、机械传动装置等组成。为适应驾驶人的传统 操纵习惯，纯电动汽车仍保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄 或按钮等。不过在电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量 转换为相应的

22、电信号输入到中央控制单元采对汽车的行驶实行控制的 。对于挡位变速杆，为遵循驾驶人的传统习惯，一般仍需保留，同样 除传统的驱动模式外也就只有前进挡、停车、停车挡、倒挡位，并且 以开关信号传输到中央控制单元来对汽车进行前进、停车、倒车控制 。 纯电动汽车驱动系统的组成如图2-21所示，主要由中央控制单元、驱 动控制器、驱动电动机、机械传动装置等组成。 （1）中央控制单元 中央控制单元不仅是驱动系统的控制中心，还要对整辆纯电动汽车的 控制起到协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动 控制器发出相应的控制指令，对驱动电动机进行启动、加速、减速、 制动控制。在纯电动汽车减速和下坡滑行时，中央

23、控制单元配合车载 电源模块的能源管理系统进行发电回馈，使蓄电池反向充电。对于与 汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息 ，还需传输到辅助模块的驾驶室显示操纵台进行相应的数字或模拟显 示，也可采用液晶屏幕显示来提高其信息量。 （2）驱动控制器 驱动控制器的功能是按中央控制单单元的指令和驱动电动机的速度、电流反馈信号，对驱动电动机的速度、驱动转 矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与驱动电动机必须配套使用，目前对电动电动机的调速主要采用调压、调频等 方式， 这主要取决于所选用的驱动电动机类型。 （3）驱动电动机 驱动电动机在纯电动汽车中被要求承担电动机和发电机的双重功能，即在正常

24、行驶时发挥其主要的电动机功能，将 电能转化为机械能；而在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。 （4）车载电源模块 电源电源模块主要包括蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源 使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。 （5）辅助模块 辅助系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力源外， 依据不同车型而不同。 （6）机械传动装置 纯电动汽车机械传动装置的作用是，将驱动电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。 2.2.纯电动汽车驱动系统的布置 2.纯电动汽车驱动系统的布置

25、 由于纯电动汽车是单纯用蓄电池作为驱动能源的汽车，采用合理的驱动系统 布置形式来充分发挥电动机驱动的优势是尤其重要的。纯电动汽车驱动系统 布置的原则是，符合车辆动力学对汽车重心位置的要求，并尽可能降低车辆 质心高度。 3.3.纯电动汽车动力蓄电池的管理技术 由于动力电池能量和端电压的限制，纯电动汽车需要采用多块电池进 行串、并联组合，但是由于动力电池特性的非线性和时变性，以及复 杂的使用条件和苛刻的使用环境，在纯电动汽车使用过程中,要使动力 电池工作在合理的电压、电流、温度范围内，纯电动汽车上动力电池 使用都需要进行有效管理，对于镍氢电池和锂离子电池，有效的管理 尤其需要，如果管理不善，不仅可

26、能会显著缩短动力电池的使用寿命 ，还可能引起着火等严重安全事故，因此，动力蓄电池管理系统 (bms)成为电动汽车的必备装置。 1）动力蓄电池管理任务 动力蓄电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起，对动力 电池的电压、电流、温度进行时刻检测,同时还进行漏电检测、热管理 、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告soc（ state of charge）、soh（state of health，性能状态，也称健康状态 ），还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以 获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通 过can总线接口与车载总控制器、电动机

27、控制器、能量控制系统、车 载显示系统等进行实时通信。 bms的主要任务及相应的传感器输入和输出控制如表2-6所示。 通常在车辆运行过程中，能够通过传感器直接测量得到的参数仅有动力电池 端电压u、动力电池工作电流i、动力电池的温度t，而车辆动力系统控制需要 用到的物理量包括电池当前的soc、电池当前的soh、最大可充放电功率等 ，动力电池管理系统内部各物理量之间的关系如图2-31(b)所示。在车载动力 电池管理系统中，热管理技术、准确的荷电状态soc和性能状态（sch）在 线实时估计技术具有较大的难度，是其核心技术。 2）动力电池管理系统的组成及工作模式 动力电池管理系统一般包括动力电池组、动力

28、电池管理系统控制单元mcu、动力电池 单体电压和温度信号采集模块(bmu模块)、总电流及总电压信号采集模块（ui模块）、 整车通信模块(模块1)、高压电安全系统(高压接触器、熔断器)及电流均衡模块（模块2 ）、热管理系统和检测单元（电流传感器、电压传感器和温度传感器)等，图2-32所示 为两种典型的动力电池管理系统方案。如图2-33所示，高压接触器包括b+接触器*、b- 接触器、预充接触器、直流转换器(用于向低压电池及车载低压设备供电)接触器及车载 充电器接触器。 如图2-33所示，高压接触器包括b+接触器*、b-接触器、预充接触器 、直流转换器(用于向低压电池及车载低压设备供电)接触器及车载

29、充 电器接触器。 动力电池管理系统可工作于下电模式、准备模式、放电模式、充电模 式和故障模式5种工作模式下。 （1）下电模式 下电模式是整个系统的低压与高压处于不工作状态的模式。在下电模 式下，动力电池管理系统控制的所有高压接触器均处于断开状态；低 压控制电源处于不供电状态。下电模式属于省电模式。 （2）准备模式 在准备模式下，系统所有的接触器均处于未吸合状态。在该模式下， 系统可接受外界的点火开关、整车控制器、电动机控制器、充电插头 开关等部件发出的硬线信号或受can报文控制的低压信号来控制各高 压接触器，从而使动力电池管理系统进入所需工作模式。 （3）放电模式 动力电池管理系统监测到点火开

30、关的高压上电信号(key-st信号)后， 系统首先闭合b-接触器，由于电动机是感性负载，为防止过大的电流 冲击，b-接触器闭合后即闭合预充接触器进入预充电状态；当预充电 容两端电压达到母线电压的90%时，立即闭合b+接触器并断开顶充接 触器进入放电模式。目前汽车常用低压电源由12v的铅酸蓄电池提供 ，不仅可为低压控制系统供电，还需为助力转向电动机、刮水器电动 机、安全气囊及后视镜调节电动机等提供电源。为保证低压蓄电池能 持续为整车控制系统供电，低压蓄电池需有充电电源，而直流转换器 接触器的开启即可满足这一需求，因此，当动力电池系统处于放电状 态时，b+接触器闭合后即闭合直流转换器接触器，以保证

31、低压电源持 续供电。 （4）充电模式 动力电池管理系统检测到充电唤醒信号(charge wake up)时，系统即 进入充电模式。在该模式下，b-接触器与车载充电器接触器闭合，同 时为保证低压控制电源持续供电，直流转换器接触器仍需处于工作状 态。在充电模式下，系统不响应点火开关发出的任何指令，充电插头 提供的充电唤醒信号可作为充电模式的判定依据。 （5）故障模式 故障模式是控制系统中常出现的一种状态。由于车用动力电池的使用 关系到用户的人身安全，因而系统对于各种相应模式总是采取“安全 第一”的原则。动力电池管理系统对于故障的响应还需根据故障等级 而定，当其故障级别较低时，系统可采取报错或者发出

32、报警信号方式 告知驾驶人；而当故障级别较高，甚至伴随有危险时，系统将采取断 开高压接触器的控制策略。 3）动力电池组的均衡充电管理和热管理 由于电动汽车动力电池组中众多动力电池之间存在制造工艺、材质、 使用环境、接线方式等差异，单个电池之间存在容量、端电压和内阻 的不一致在所难免，使用充电机直接为电池组送行至预充电，必然导 致单个电池之间不一致性的加剧，出现个别电池的过电压充电。同样 ，单个电池间不一致性的存在也会导致电池组放电过程中的个别电池 的过放电。 （2）动力电池组的热管理 由于动力电池的充放电特性在很大程度上取决于电池电解液的温度， 所以bms的一个重要作用是在动为电池出充放电过程中

33、将电池组的温 度保持在正常的工作温度范围内心，动力电池的充放电是典型的电化 学过程，其伴生的反应热很容易引起动力电池组内部的温升及一定的 温差，如果不及时散热，对动力电池的安全性、可靠性及动力电池寿 命都有很大的影响。因此在热管理方面主要面临的问题有，充放电时 产生的反应热如何散发；电池组模块内部单体之间的温度如何均衡； 寒冷环境下，如何将电池预热到设定的温度范围。影响动力电池热管 理的因素主要包括产热率、电池形状、冷媒类型、冷媒流速、流道厚 度等。目前车载动力电池主要考虑外部散热结构,很少将动力电池内部 传热与外部散热过程耦合分析，因此无法从根本上控制电池散热所带 来的负面影响。从控制的角度

34、看，目前的动力电池组热管理系统可以 分为前提冷却法、液体冷却法、相变材料冷却法、热管冷却法及一些 带加热的热管理系统。 4）电池管理系统实现的主要功能 动力型电池组是纯电动汽车唯一的动力来源，对电池组进行有效管理 是纯电动汽车整车能量管理的重要内容。作为纯电动汽车项目的另一 个研究方向，电池管理系统(bms)是直接进行电池管理的控制单元， 同时也是整车能量管理系统的重要组成部分。整车控制器通过can总 线通信网络对电池管理系统进行控制，实现对电池进行有效管理。并 且通过电池管理系统获取电池信息，为整车能量的优化控制提供参考 。 电池管理系统实现的主要功能有： 对电池信息进行采集。准确采集电池组

35、的充放电电流、电压、环境 温度等数据，将电池组的信息通过can总线通信网络发送给整车控制 器。 进行电池soc估算。整车控制器在进行整车能量管理时，必须考虑 电池组状态。电池剩余电量soc(state of charge)是衡量电池状态的 重要指标，表示电池当前剩余电量与额定电量的比值。如何根据电池 的端电压，充放电电流，内阻等参数对电池剩余容量进行估计是电池 管理系统研究的关键问题之一。 对电池组进行充放电控制。对电池组进行充放电控制对于保证电池 组安全工作，防止电池过度充放电有着重要意义。整车控制器通过对 电池管理系统的控制实现电池的充放电转换。 故障诊断及处理。动力型电池组的运行环境非常恶劣复杂，一旦出 现故障必然会导致电池性能的下降，情况严重会导致电池报废甚至爆 炸。因此，电池管理系统必须具备及时预防故障和及时处理故障的能 力。动力型电池组可能出现的故障主要有:过充、过放、过温、过流、 容量过高、容量过低等。电池管理系统的故障诊断及处理是实现电池 组安全工作的重要保障。 对电池组进行均衡控制。铿电池组单体间的不一致型是固有的，为 了延长电池的使用寿命，电池管理系统需要提供均衡措施尽量减小单 体电池之间的差异。对动力型铿电池组进