燃料电池汽车的动力传动系统设计
燃料电池汽车的动力传动系统设计
1引言
燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动
，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转
换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。
近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。
目前，燃料电池轿车的样车正在
进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公
里）。
在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池
轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又
在北京奥运进行了示范运行。
2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有
196辆燃
料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。
燃油绘济性 排放环保
l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection
Internal combustion engine
Shori peicxl
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Long pei 图1 _ [liversificalion 胡储?臨聽 和侍友 在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战 ，如燃料电池组的一体化，提高商业化电 动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力 ，并 传统汽汗待 化石燃料 内燃机 混合动丿J 11、bri （J pover 短期 中期 长期 黑样化的燃料利动力瑕统!4! 已 取得了显著的进步。但与传统的内燃机轿车相比，燃料电池电动汽车采用“燃料电池+电动机”来代替传统车的“心脏”-发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大 的变化，主要表现在：电动机替代内燃机成为驱动动力源 ；离合器与扭转减振器被省略；多挡 变速器通常被替换为减速器。因此，燃料电池汽车的动力传动系统总体得到简化。但在行驶 时,燃料 电池是主要的动力来源 ，蓄电池为辅助能量来源。 汽车需要的功率主要由燃料电池提 供。可以说，车用燃料电池的选取，对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况 ，围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑 架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况 ，频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况 非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢 ，在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特 性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上 ，常常需要使用燃料电池混合电动汽车 设计方法，即引入辅助能源装置（蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器 ）通过电力电子 装置与燃料电池并网，用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力 的不足。另一方面，在汽车怠速、低速或减速等工况下 ，燃料电池的功率大于驱动功率时 ， 存 储富余的能量，或在回馈制动时，吸收存储制动能量，从而提高整个动力系统的能量效率。 2.1 直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器 ，燃料电池和 辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的 FCHV-4, FIAT-Elettra 和日产 X-TrailFCV 等都采用这种类似的结构设计。 车辆附件 X'cliictc accessaries 燃料电池的能量 一辅助储能系统的能处 -年辆反馈回收的能戢 ffl 2 FIAT- E kttra 动力传动系统站构[17] 丁 r Pou ertrain t 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量 ，增加了车辆一次加氢后的续驶里程；扩大 了系统的功率范围，减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的燃料电池汽车也经常 辅助储能 Auxiliarx power storage 采用这样的构架，美国Ford公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM公司Volt Plug-in 燃料 电池车。这种插电式混合动力汽车将有效的减少氢燃料的消耗。另外 ，辅助动力装置的存在 使得系统具备了回收制动能量的能力，并且增加了系统运行的可靠性。燃料电池和辅助动力 装置之 间对负载功率的合理分配还可以提高燃料电池的总体运行效率。 在系统设计中,可以在辅助动力装置和动力系统直流母线之间添加了一个双向 DC/DC 变 换器。使得对辅助动力装置充放电的控制更加灵活、 易于实现。由于双向DC/DC 变换器可以 较好地控制辅助动力装置的电压或电流 ，因此它还是系统控制策略的执行部件。 22 并联式动力系统结构 另一种构架是并联式的燃料电池混合动力系统的结构。 这种构建通常在燃料电池和电机 控制器之间安装了一个 DC/DC 变换器,燃料电池的端电压通过 DC/DC 变换器的升压或降压来 与系统直流母线的电压等级进行匹配。这种系统与上述构架不同之处还在于 ，这种动力系统 的设计没有考虑能量的回馈回收，因此系统虽然简单，但效率比较低下。 尽管系统直流母线的电压与燃料电池功率输出能力之间不再有耦合关系 ，但DC/DC 变 换 器必须将系统直流母线的电压维持在最适宜电机系统工作的电压点 （或范围），对于交流电 机 驱动系统，通常还需要安装一个 DC/AC 转换器。目前这类构架系统只在一些小型或者实验的 车上使用，如2002年通用汽车公司开发的 Autonomy 和Hy-wire 两种车都是基于该中构架的。 2008年，同济大学-蒂森克虏伯联合实验室采用这种架构开发了小型燃料电池汽车 ，并研究 了燃料电池电堆系统对整车性能的影响。 *控制信号 Control signal O 电能 Elcciric ciieri ：） 机械能 Nkchanical energy X V PG 的动力僧动系雄构架［⑼ P?w?rtriun 软得竦強 1 咽曲祁谭歩烧友 3燃料电池汽车多能源系统管理与优化 燃料电池不适合作为动力系统的单一驱动能源 ，必须选用辅助能源系统合理补充驱动电 动汽车所需的能量，覆盖功率波动，提高峰值功率，吸收回馈能量，改善燃料电池输出功率的 瞬态 车轮 \ehick wheel 料电池 电堆系统 Fuel cell Stack s\ stem 片” ---------- -- ---- ■ -- 十—*——F ------- ”十 ------ DC AC 驱动 M 电机 「Drive 亠 motor 电池 BATTERY I I- T W 3 FiR 3 DGDC 特性。目前各大汽车开发商采用了辅助动力，来提高燃料电池汽车的性能（表1所示）。 其充电放电动态过程可以用 Thevenin 模型来如下 3.1 动力电池辅助能源系统 表1典型的燃料电池汽车 镍氢电池属于碱性电池，具有不易老化，无需预充电以及低温放电特性较好等优点。 其能 量密度可超过80 Wh/kg, —次充电的行驶距离长,在大电流工作时能够平稳放电。 FCHV-4,High-la nder FCHV-adv 和通用 Chevrolet Equ in ox 的动力系统都是燃料电池和镍氢 电池集成的。但，镍氢在高温环境下，电池电荷量会急剧下降，并且具有记忆效应和充电发热 等方 面的问题。在燃料电池混合动力系统中镍氢电池 SOC 应保持在40%-60沱间，充放电电 流应处于160-240 A 的范围，温度应维持在常温附近，以确保系统安全性和经济性。 锂离子电池具有体积小，能量密度高(>120Wh/kg)、高安全性和无污染性等优点。本田 FCXClarity,通用Chevrolet Sequel 锂和日产X-Trail FCV 等都采用锂离子电池作为燃料电 池汽车的辅助能源系统。 离子电池的能量密度是镍氢电池的 1.5-3倍。其单体电池的平均电 压为3.2V,相当于3个镍锌或镍氢电池串接起来的电压值 ,因而能够减少电池组合体的数量 降低单体电池电压差所造成的电池故障发生概率 ，从而提高了电池组的使用寿命。 锂离子电池具备自放电低(仅为5%-10%)的优点，当在非使用状态下贮存，内部相当稳定 几乎不发生任何化学反应。由于锂离子电池不含有镉、汞和铅等重金属 ，因而在使用过程中 不会对环境造成污染。对于电动汽车而言，锂离子电池易于车载布置安装 ，是较为理想的能量 存储媒介。常常使用 Simulink 和Dymola 等工具来对电池系统进行仿真分析，提高电池的使 用效率和寿命。 目前铅酸电池由于比能量及比功率均较低 有镍氢电池和锂离子电池等。 ,已经淘汰。在汽车上常用的动力蓄电池主要 新能源汽车动力电池及其管理系统试卷A 汽运19-301（26人） 一、【单选题】(每题2分共20分) 【单选题】 1、可逆电池的定义是：外接电源电压（A）电池装置电动势。（2分） A.大于 B.等于 C.小于 D.不一定 【单选题】 2、以下电池中不作为电动汽车动力电池的是（D）。（2分） A.铅酸电池 B.锂离子电池 C.镍氢电池 D.锌银电池 【单选题】 3、关于蓄电池的检测，下列说法正确的是（D）。（2分） A.外观检查时，只检查蓄电池接线柱、电缆和托架固定架是否有腐蚀即可。 B.外观检查时，只检查蓄电池周围无漏液，壳体和桩柱无破损裂纹即可。 C.用万用表检测蓄电池电压，只要在12.6V以上就一定可以用。 D.万用表检测的蓄电池端电压，只能作为检测的参考因素。 【单选题】 4、（B）电池性能比较高，可以快速充电、高功率放电、能量密度高，且循环寿命长，但高温下安全性能差。（2分） A.镍氢电池 B.锂离子电池 C.铅酸电池 D.锌银电池 【单选题】 5、动力电池包衰减诊断故障代码在下列（B）情况下可能出现。（2分） A.电池组已经退化到需要进行更换 B.电池组已经退化到只有原电池容量的20%左右 C.车辆的动力电池包电压为0伏 D.这些诊断故障代码是根据汽车的行驶里程设定的 【单选题】 6、动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理，即动力电池能量管理模块，也称为动力电池管理系统，或动力电池能量管理系统，简称(C) 。（2分） A.BBC B.ABS C.BMS D.EPS 【单选题】 7、集中式动力电池管理系统的特征是（D）。（2分） A.电池管理系统与电池包分开 B.电池信息采集器与电池管理控制器分开 C.电池信息采集器与电池模组分开 D.信息采集器和管理器集合在一起 深入浅出史上最易懂的动力电池系统 设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。 一种典型的动力电池系统 由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。 因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。 燃料电池汽车的动力传动系统设计 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动 ，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转 换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。 目前，燃料电池轿车的样车正在 进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公 里）。 在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池 轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又 在北京奥运进行了示范运行。 2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有 196辆燃 料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。 燃油绘济性 排放环保 l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection Internal combustion engine Shori peicxl Mid peitxl Long pei 燃料电池电动汽车发展现状与前景 随着社会的进步和人员移动性增强，全球汽车需求 量快速增长，迄今世界上的汽车保有量达到创纪录的10 亿 辆以上且还在不断大幅增长，使得基于传统的内燃机 Internal Combustion Engine ，ICE )汽车的轻量化与节能减排等技术进步难以降低汽车燃料的消耗和减少污染物的排放。2020 年之前温室气体(Greenhouse Gas ，GHG) 排放在1990 年水平基础上下降20% 的任务日益艰巨。如果再不采取有效措施，公路交通运输车辆的GHG 温室气体排放将会持续不断增长。通过研讨纯电动汽车( Battery Electric Vehicle ，BEV ）、混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle HEV )、或燃料电池电动汽车( Fuel Cell Vehicles ，FCVs ； Fuel Cell Electric Vehicles ，FCEVs ）等多种类型的电动汽车( Electric Vehicle ，EV )技术[3-5]有望明确实现节能减排 的理想途径。自1966 年通用汽车推出了世界上第1 款燃料电池电动汽车GMC Electrovan ，尤其是本田在1999 年推出了世界上第1 台商用的燃料电池电动汽车FCX-V4 以来，世界上EV 电动汽车型号不断丰富和租赁销售量明显增长，太、北美和欧洲成长为全球EV 电动汽车重要的新车研发制造和租赁销售市场，2014 年全世界的EV 电动汽车销售量达到34.6 万辆以上，年增长率达到86% 。 燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来 得到国内外高度重视，成为最被看好的可用于替代汽油和柴 油等传统的 ICE 内燃机发动机技术的先进新能源汽车技术。 日本政府希望其到 2020 年的 FCVs 燃料电池汽车销量达到 500 万辆，再通过 10 年的研发推广实现全面普及 FCVs 燃 料电池汽车。 美国政府在 2003 年投入 12 亿美元大力推进氢 技术和燃料电池技术，其中重要项目之一就是美国能源部 Department of Energy ， DOE ）在北加州、南加州、密歇 展的氢技术和基础实施验证与示范综合工程，吸引了 Hyundai-Kia/Chevron 、 DaimlerChrysler/BP 、 Ford/BP 和 GM/Shell 等多家汽车制造 /能源供应商参与。 美国能源部大力推进氢经济和燃料电池技术，尤其是商 业化推广应用方面取得显著进展，比如目前高容量和低容量 燃料电池制造成本分别为 55 美元 /kW 和 280 美元 /kW[6] ， 汽车燃料电池 2014 年的制造成本自 2006 年下降 50% 并自 2008 年以来进一步下降 30% 以上（基于高容量电池制造） 这必将带动创造工作岗位、投资机会和可持续、安全的能源 供应。为了在 2020 年前争取把欧盟建立成一个具有全球领 先水平的燃料电池 （Fuel Cell ，FC ）系统和氢能源 （Hydrogen Energy ，HE ） 经济的巨大市场，欧盟高度重视燃料电池技术 和氢能源技术并把之视作能源领域的战略高新技术大力推 根州东南部、大西洋区中部和佛罗里达州中部等 5 个区域开 f It 步 新能源汽车之动力电池（2020）市场拐点将至 新能源汽车之动力电池（2020）报告，重点分析了动力电池领域最新的技术路线革新和政策变迁对行业竞争格局的新变化。 ■动力电池市场规模有望达860亿，未来拥有一定的增量空间。动力电池市场规模的三大核心因素是新能源汽车销量、单车带电量、动力电池售价。关于新能源汽车销量，随着补贴退坡平缓、产品力显著提升、配套设施持续完善和C 端用户需求释放，2021年有望迎来拐点。预计2022年销量有望达到160万，未来2年的年复合增长率约为22.57%。关于单车带电量，在技术、政策、用户需求驱动下，续航里程逐年提升，助力单车带电量持续攀升，预计未来2年的年复合增长率约为10.02%；关于动力电池售价，在下游整车平价需求、上游原材料成本下降和自身制造成本下降三维度助力之下，动力电池售价逐年下降，预计未来2年的年复合增长率约为-9.93%。单车带电量的提升有望对冲掉动力电池售价的下降，动力电池市场规模随销量的增加而呈上升的趋势，预计2022年有望达860亿，约为2019规模的1.2倍。 ■技术路线：磷酸铁锂有望回暖至40%，模组技术有所革新。目前动力电池技术路线有所波动，在材料层面：动力电池领域形成了三元（69.96%）为主、磷酸铁锂为辅（28.18%）的产品结构。随着补贴退坡、新国标5 min热扩散要求、能量密度边际改善，磷酸铁锂呈现回暖趋势，预计2021年有望回暖至35~40%。而高镍三元由于能量密度优势凸出，成本和安全边际逐渐改善，未来仍将是动力电池的主流方向。在工艺层面：推出了具有革新性的无模组技术（CTP和刀片电池），在高镍电芯的基础上，新能源汽车续航里程有望达到接近800km，助力新能源汽车渗透率进一步提升，利好拥有无模组技术的龙头企业。 ■竞争格局：外资有望重回前列，二线企业有望崛起。动力电池白名单取消，外资企业强势进入，2020 Q1 LG（10.7%）和松下（4.7%）分别位列第三、第四，未来随着原材料国产化进程、客户资源增加、现有车型放量，其市场份额呈上升趋势，外资企业有望重回前列；外资车企对供应商的新一轮选择和车企二供的开发，有望孕育新的微巨头，优质二线电池企业仍有望崛起。 电动汽车动力电池系统总体方案设计 1.1 额定电压及电压应用范围 对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照《GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级》可选择144V、288V、320V、346V、400V、576V等。对于微型低速电动车动力电池系统的电压等级，100V以下主要以48V、60V、72V和96V为主。 动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的 电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电压、容量规格等）并确定单体电池的串联数量、系统额定电压及工作电压范围。通常允许使用的电压范围上限为系统额定电压的115%~120%，下限为系统额定电压的75%~80%。 1.2 动力电池系统容量 整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求，可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。动力电池系统容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。 1.3 功率和工作电流 整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为峰值充电电流。 整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度的电流，即持续放电工作电流。 1.4 可用SOC范围 在动力电池系统产品设计上，由于SOC可用范围会直接影响总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。动力电池系统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用能量等方面的需求，同时结合单体电池在不同温度条件下的充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、安全特性，以及电池管理系统的SOC估算精度等影响因素来确定。 2006年(第28卷)第8期 汽车工程AutomotiveEngineering 2006(Vo.l28)No.8 2006163 燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配 贠海涛,万钢,孙泽昌 (同济大学汽车学院,上海 201804) [摘要] 结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。 关键词:燃料电池汽车,动力总成,结构配置,参数匹配AStudyonConfigurationandParametersOptimizationof Drive-trainforFuelCellVehicle YunHaitao,WanGang&SunZechang AutomobileSchool,TongjiUniversity,Shanghai 201804 [Abstract] Aimingatthedevelopmentofafuelcellbusdrive- train,ageneralmethodoftheconfigurationandparametersoptimizationofadrive-trainforfuelcellvehicleispresentedwiththreesteps.Firs,taconfiguration schemeofhybriddrive-trainsystemisadoptedbasedontheanalysisonthecharacteristicsoffuelcel;lSecond,ac-cordingtotheperformancerequirementsoffuelcellvehicle,theappropriatetypesofmajorpow ercomponentsareselectedandtheirbasicparametersaredefined;Third,anoptimizingsimulati oniscarriedoutontheparametersofhybridpowersystemoffuelcellbus.Theresultsofsimulatio nandtestsshowthattherequirementsoffuelcellbusareme.t Keywords:Fuelcellvehicle,Drive-train,Configuration,Parametersoptimization 系统结构简单等优点,但同时也存在一些问题。 1 前言 从能量转换角度看,燃料电池汽车与传统汽车有着本质的区别,这就要求燃料电池汽车动力系统采用全新的结构形式。文中在深入分析燃料电池动力系统特性的基础上,结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,系统研究并提出了燃料电池汽车动力总成结构设计及参数匹配的一般方法。 特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。 动力电池产业深度研究报告 一、动力电池产业简介 动力电池是电动汽车的动力源，是车载能量的存贮装置。动力电池在纯电动汽车、燃料电池汽车、非插电式混合动力汽车和插电式混合动力汽车上作为驱动力能源，同时向空调系统、动力转向系统、照明、信号系统、刮水器和喷淋器以及车载娱乐和通信设备等设施提供电能。在新能源汽车中其还作为驱动电机的动力源，为新能源汽车提供动力。 随着近两年新能源汽车行业的快速发展，动力电池作为在新能源汽车占比高达50%的动力系统的核心部件未来将随着行业的发展呈现爆发式的增长。 2. 行业产业链 3．技术发展趋势 由于目前动力电池的主要应用方是新能源汽车，并且由于续航里程一直是该行业的主要限制因素，因此高能量密度的三元锂电池将逐步成为行业趋势（在没有其他技术颠覆的情况下）。对于磷酸铁锂电池，目前主要应用于新能源客车行业，由于新能源客车行业目前主要的替代方是公交车，因此安全问题的考虑反而大于续航问题，伴随着城市公交替代的逐步完成，磷酸铁锂电池的行业天花板也逐渐显现，未来的发展空间有可能在储能领域的渗透（因为储能领域的安全考虑大于能量密度考虑） 二、动力电池产业全球现状分析 1.全球产销分析 动力锂电池属于锂电池行业的一个分支，因此对于锂电池行业的研究十分必要。全球锂电池行业近5年来发展迅速，在2014年之前主要得益于消费电子的快速增长，随着消费电子的增速放缓，2014年之后新能源汽车行业异军突起，继续带动整个锂电池行业的发展。全球的锂电池出货量从2011年的26.64GWH增长到2016年的118.7GWH，年复合增长率达到34.83%，可谓是增长迅速。 随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大，越来越多的新能源汽车走进大众的视野。很多汽车品牌强势进军新能源汽车领域，使得新能源汽车技术不断成熟、供消费者选择的车型也越来越多，加上新能源汽车经济实用、绿色环保的特点，越来越多的家庭和企业将新能源汽车作为买车、换车的第一选择。 新能源汽车江湖有句话：“新能源汽车，得电池者得天下”。动力电池技术成了关乎一台新能源汽车性能的关键，因此本期文章，知科君为大家普及一下新能源电动汽车最重要的核心部件---汽车动力电池 首先我们了解下电池，总称为化学电池，现阶段我们将总类的化学电池可以分为； 一次电池，也称干电池，即不能够再充电的电池，如生活中常用的5号碱性电池； 二次电池，即可充电的电池，这也是汽车动力电池最基本的要求； 燃料电池，指正负极本身不含活性物质，活性材料连续不断从外部加入，如氢燃料电池; 对于新能源汽车动力电池，我们主要关注化学电池中的二次电池和燃料电池，也就是有两条技术路线。一条是以锂电池为主要研究方向的二次电池，目前发展迅速可谓“炙手可热”；另一条是一直被寄予厚望的以氢燃料为主要研究方向的燃料电池， 氢燃料电池，目前与二次电池比起来，有一个很大的优势，就是可以在很快时间（五分钟左右）给电池加满燃料，而不是等上几个小时来充满电。氢燃料电池充入的是氢气，而最终产生水分，也没有废旧电池回收的问题，可以说是真正的新能源汽车，但由于氢的来源问题还未实现大规模量产和工业化应用、以及最重要的安全、储存等方面因素，目前发展还是很大的瓶颈，不如二次电池发展的成熟。 在二次电池中，就目前锂电池无论在能量密度，循环寿命和环保性能上都具有很大的优势，是目前动力电池的首选，动力电池技术成了关乎一台新能源车型性能的关键，因此很多车企纷纷押宝在新能源电池领域。目前市面上主流的新能源电动汽车电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元锂（镍钴锰酸锂）等几大门类。今天知科君就带大家从目前市场上动力电池的主流技术路线。去研究研究关于动力电池中的各种门道，看看这些电池都有什么优缺点！哪种才是适合咱们家用的电池类型。 铅酸电池 优点：成本低、低温性较好，价比高 不足：能量密度低、比功率低、寿命特别短、体积大、安全性差 作为比较成熟的技术，因其成本较低，而且能够高倍率放电，性价比高、依然是可供大批量生产的电动车用电池、如电动自行车、摩托车、低速电动车及老年代步车。但是铅酸电池的比能量、比功率和能量密度及使用寿命都很低，以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及较高的续航里程、因此一般只能用于低速车的使用。 铅酸图片 镍氢电池 优点：价格低廉、技术成熟、寿命耐用性长 纯电动大巴车用动力电池系统设计输入要求 一．设计输入--项目可行性报告 1、车辆技术参数： 车辆尺寸（车辆三维模型） 总质量 kg 轴荷分配 kg 主传动比 最大车速 km/h 常规车速 km/h 爬坡车速 km/h 最大爬坡度 % 迎风面积 m2 风阻系数 车轮的滚动半径 m 2、车辆性能： 车速、加速性、行驶距离、车速变化曲线 3、使用环境： 路面、全年早晚温度变化与负荷变化关系曲线、全年雨量分布、湿度范围、 4、运行工况： 负荷变化曲线、每天运行时间 实际路测数据输入： 1）行驶里程（平路里程和坡道里程）按满备质量计算 2）运行的最高车速 3）运行的平均车速 4）爬坡车速 5）满载质量波动 5、驱动电机参数： 电机结构、工作电压范围、工作温度范围 电动机的额定功率、扭矩、转速、尺寸、重量等基本参数 电动机的瞬时最大功率、扭矩、转速等参数 变速箱的主减速比、传动比等基本参数 电机制动参数 6、控制器参数 7、充电机参数 二．根据需求输入及汽车改装的实际情况，编制技术协议--项目设计任务书，需要提供的参数： 1．提出电池箱最大包络； 2．确定电池箱体固定安装方式、固定点及定位销位置（三维模型）； 3．明确接插件及管脚定义； 4．提出电性能指标（电压等级﹑能量密度﹑功率密度﹑寿命等）及试验工况要求； 5．提出环境适应性能指标（防腐等级﹑冲击振动﹑高低温等）；6．提出安全性能指标（过充﹑过放﹑短路﹑挤压﹑针刺﹑跌落等； 高压安全，碰撞与高压安全，绝缘安全，防水安全等）； 7．提出上下电及相关逻辑； 8．确定通信协议（和VCU﹑CHARGER）； 9．确定故障定义及故障分类，并设置合理的阀值； 10．对售后服务提出一定的要求。 三．动力电池组设计输入要求 纯电动电池pack性能 研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减 动力电池智能制造技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 1新能源汽车动力电池的智能制造 我国已成为名副其实的全球最大的新能源汽车市场。动力电池作为最为核心的 关键零部件，它的相关技术必须与电动汽车的发展相适应。新能源汽车能走多远， 最终取决于动力电池能走多远。综合各类电池的技术优势及发展趋势，锂离子电池 在混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车领域，将会有越来越广泛的应 用。该类电池技术对新能源汽车产业发展的意义重大。 当前国内生产动力电池的企业约有上百家，但由于自动化程度低，不少企业呈 现出生产效率低、产品良品率低和运营信息互联互通效率低的“三低”特点。这使 得动力电池在技术以及一致性问题上一直很难有实质性突破，严重影响了动力电池 的整体性能，也制约了我国新能源汽车产业的发展。 基于此，动力电池的智能制造应运而生。什么是动力电池的智能制造？它是指， 动力电池生产智能工厂综合运用ERP系统、MES系统等软件，并实现全周期生产的 可视化、自动化、智能化。未来，包括动力电池在内的新能源汽车制造，未来必然 走向大规模和智能化，呈现高精度、高速度和高可靠性的“三高”特点。而以无人 化、可视化和信息化为代表的“三化”是实现“三高”的利器，亦是智能制造的范 畴。 2动力电池工艺装备智能制造技术的发展水平 作为动力电池制造环节必需的工具，动力电池生产工艺装备对动力电池规模化生产条件下的技术发展起着极为关键的作用，近年来动力电池装备产业发展势头迅猛。结合动力电池生产工艺流程，我们将从动力电池电芯生产的前、中、后各段工序以及电池组模组及系统装配工序对动力电池装备产业的智能制造技术发展现状进行分析。 1.动力电池电芯生产前段工序的技术水平 作为动力电池整条产线最为关键的环节，生产前段工序对动力电池产品品质一致性和性能稳定性产生直接影响。动力电池电芯生产前段工序是指实现锂离子动力电池从原材料输送到模切的极片加工成型的过程。自动加料系统、搅拌机、涂布机、辊压机和模切机等是动力电池制造过程的核心工艺装备。 由于前段工艺装备对动力电池性能影响较大，各项技术指标要求高，且设备技术复杂程度高，前几年国产装备技术相对较为落后，在效率、精度、稳定性等方面与国外还存在一定差距，尤其是涂布机。近年来随着行业技术日趋成熟，国内装备行业快速发展，自动加料系统、大容积自动搅拌机、高速涂布机、高速模切机等高端设备逐步实现国产化，并在实际应用中产生了较好效果。 表1. 国内电池电芯前段工序设备情况 2.动力电池电芯生产中段工序的技术水平 传统工艺主要以手工作业和单机自动化为主，近年来随着大规模生产对生产效率和过程控制的要求，动力电池生产中段装配工序已逐步实现整线自动化控制。通过对自动化工作站、上下料机构、自动传输机构、多轴机器人等部件的连接整合，采用高精度传感器技术实现对过程数据数据的自动采集、监控和反馈，并结合设备MES系统的应用，实现动力电池中段工序智能化生产。 电动汽车动力电池系统五大国标最详解读 [导读]国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求，范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级，产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车，已基本上了构成了一个完整的体系。 关键词：电池系统电动汽车 国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求——容量、能量、功率、效率、标准循环寿命、工况循环寿命、存储、荷电保持、容量恢复、倍率性能、高低温性能等，建立了安全防护要求——操作安全、故障防护、人员触电防护、滥用防护、环境适应性、事故防护、用户手册和特殊说明等，范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级，产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车，已基本上了构成了一个完整的体系。 一、构建标准体系 电动汽车早期的发展过程中，GB或GB/T国家标准的缺失在一定程度上造成了行业的良莠不齐和鱼龙混杂。仅依靠汽车行业的QC/T推荐标准作为一种参考，并不具有权威性和广泛性，整车企业和电池企业要么茫无头绪，要么各行其是、各执一词，缺乏一个统一的衡量标准。 随着2015年新版GB/T国家推荐标准的陆续发布，我国电动汽车产业围绕动力电池系统已基本上构建了完整的标准体系，形成了行业的准入门槛，有利于行业的规范发展和优胜劣汰。 新国标在2015年5月颁布(部分标准将在10月份或年底颁布)，与旧标准之间有一年的过渡期，从2016年开始，相关企业都将遵循新的标准进行相关检测。新国标与工信部2015年3月发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》一起，将加速动力电池行业的洗牌，提高行业集中度水平。 119 1 燃料电池乘用车的发展必要性及战略意义 新能源汽车主要包括纯电动汽车（BEV），插电式混合动力电动汽车（PHEV）和燃料电池乘用车（FCEV）。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。 2 燃料电池乘用车关键零部件介绍 2.1 燃料电池电堆 燃料电池主要有四种类型，分别是碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），质子交换膜燃料电池（PEMFC），从燃料的种类、工作的温度、质量功率密度和燃料电池特性等因素综合考虑，质子交换膜燃料电池具有功率密度高、体积小、启动速度快，低腐蚀性、反应温度适中等特点，因此最适合应用于燃料电池乘用车领域。 质子交换膜燃料电池的基本反应原理是氢气在阳极发生氧化反应分解成H +和e ?，电子不断地输出到外部回路进行供电，氧离子穿过电解质膜到达阴极，阳极发生的 化学反应为：222H H e +? →+。 阴极发生的是原反应，氧气和氢离子在阴极结合产生水，阴极发生的化学反应为22 222O e H H O ?+++→。质子交换膜燃料电池的总反应为： 22 2 12H O H O +→。燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成。单电池主要由双极板和膜电极组成。膜电极包含了质子交换膜、催化剂和气体扩散层。单电池双极板主要作用是隔绝燃料和空气、收集电流、传递热量，同时为反应气体提供通道。质子交换膜主要作用是为电解质提供氢离子通道，隔离阴阳极反应气体，同时对催化剂层起支撑作用。质子交换膜用催化剂为Pt 基催化剂，最常用的是商业化Pt/C 催化剂。气体扩散层主要作用为支撑催化层，稳定电极结构,提供气、电、热量的通道。 图1 燃料电池乘用车结构 2.2 车载供氢系统 在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气 All Value In Creation CALB 车用动力电池系统设计与开发 谢秋 2017年3月31日 目录 CONTENTS 第一部分：车用动力电池系统概述 第二部分：结构技术 第三部分：电池管理系统 第四部分：系统开发的工具和方法 第五部分：车用动力电池系统开发模式 第一部分：车用动力电池系统概述 ● 2014年，公司金属壳电池、软包电池生产线建成并投入使用，公司产品实现转型升级与技术跨越。 ● 2015年，中航工业与江苏省政府签署战略合作协议，建设中航绿色电源科技园。 ● 2009年，中航工业集团做出大力发展动力电池产业的决定，分三期完成36亿投资规模。 ● 2011年，中航锂电洛阳产业园新建1.2亿安时自动化生产线投产。 ● 2016年，中航锂电洛阳三期、江苏一期建成投产，公司迎来跨越式发展新阶段。 车辆类型： -EV 用 -HEV 用： -弱混（12V\48V ） -中混、强混(144V\~288V) -PHEV 用 安装结构形式： -吊挂式 -盛放式 布置方式 -集中式：系统由一个电池包组成 -分步式：系统由多个电池包组成 车用动力电池系统定义： 一种为车辆提供双向能量转换和能量存储功能的装置。即向外界提供功率和能量，也可以从外界吸收功率和能量。 车用动力电池系统构成 电芯结构路线 方形铝壳软包圆柱 优势： 单体容量大，成组简单，尺寸控 制容易 弱势： 壳体成本 优势： 散热好，成本低，质量能量密度高 弱势： 尺寸控制复杂，日历寿命有待验证 优势： 标准化程度高，成本低，生产效率 高 弱势： 成组复杂 燃料电池汽车发展动力 一、引言 早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。 当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正 日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作 为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。 燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的 燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。 二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存有燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。 FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用 作辅助电源（APU）。 事实上，人们考虑更多的是FC电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内 燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来 说尤为方便。 目前开发的FCEV主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一 蓄电池混合动力车。纯燃料电池动力车采用大功率的FC堆栈，以确保 在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电 池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续 程器。 当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地 转化为电能，它可以为汽 车辅助设备提供充足的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。 汽车用FC研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，因为具有能量转化率高、低温启动、无电解质 泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是因 为PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提升了成本；而且限 制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。对 于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大 为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够 实现商业化。 电动汽车动力电池管理系统设计 第一章磷酸铁锂电池用作电动汽车动力电池 1.1 电动汽车 1.2 动力电池 1.3 磷酸铁锂动力电池 第二章电动汽车电池管理系统的基本功能 2.1 电池状态监测 2.2 电池状态分析 2 3 电池安全保护 2.4 能量控制管理 2 5 电池信息管理 2.6 基本功能定义难以统一原因分析 第三章动力电池管理系统开发的基本问题 3.1 动力电池管理系统的拓扑结构 3.2 通用的电池管理系统与定制的电池管理系统 3.3 动力电池管理系统开发的一般流程 第四章动力电池的特性测试 4.1 针对电池管理系统开发的电池测试 4.2 容量及充放电效率测试 4.3 放电倍率特性测试 4.4 充放电平衡电势曲线及等效内阻测试 4.5 动力电池的循环测试 4.6 循环过程中的阶段性评估 第五章动力电池状态的实时监测 5.1 关于实时与同步的讨论 5.2 电池电压监测 5.3 电池电流监测 5.4 温度监测 第六章动力电池的建模与仿真 6.1 面向电池管理系统的动力电池建模 6.2 现有模型的不足 6 3 磷酸铁锂动力电池的外特性及分析 6.4 一种针对磷酸铁锂动力电池的新型模型 6.5 模型的实现及仿真 第七章电池剩余电量(soc)评估 7.1 剩余电量的一些相关概念及其理解 7 2 几种经典的评估方法 7.3 剩余电量评估的困难 7.4 剩余容量评估需要考虑的实际问题 7.5 基于电池模型及扩展Kalman滤波器的评估方法 第八章动力电池的均衡控制 8.1 均衡控制管理及其意义 8.2 均衡控制管理的分类 8.3 两种耗散型的均衡控制管理8.4 基于能量转移的均衡控制管理第九章动力电池的信息管理 9.1 电池信息的显示 9.2 系统内外信息的交互 9.3 电池历史信息存储与分析 第十章总结与展望 电池包结构分析及优化设计方案 (电池包结构分析及优化设计方案) 项目编号： 项目名称： 文档版本： 批准审核校对设计 . . . . . . . . 版本履历 版本日期变更者变更章节变更内容变更理由 目录 1 电池包设计原则 (4) 2 研究目标 (5) 3 研究内容 (6) 3.1电池包有限元模型 (6) 3.2 仿真计算条件 (7) 3.3 计算结果分析 (7) 3.3.1 静力学结构仿真 (7) 3.3.2 振动仿真 (9) 3.3.3 动态仿真 (11) 3.4 电池包结构优化设计 (12) 4.技术能力与效益预测 (13) 5.发布单位 (14) 1 电池包设计原则 蓄电池包为由一个或多个蓄电池模块组成的单一机械总成。通常每套电动车用动力电源系统由多个电池包组成。电池包包括电池模块、箱体、连接线束、管理板等。 电池包的设计需满足以下要求： (1)满足整车安装条件，包括尺寸、安装接口等； (2)电池箱体与电池模块之间的绝缘，电池箱体与整车之间绝缘； (3)防水、防尘满足IP67或以上要求； (4)减少电池包内部使电池产生自放电的可能性； (5)各种接口（通信、电气、维护、机械）等完全、合理； (6)模块在电池箱体内的固定、电池包在整车上的固定满足振动、侧翻、碰撞等要求； (7)温度场设计合理，要求电池箱体内部电池温差不超过5摄氏度； (8)禁止有害或危险性气体在电池包内累积，更不能进入乘客舱； (9)部分应用（纯电动汽车）要求快速更换。 电池包的最大外形要满足整车安装空间的要求，设计时注意考虑电池包的安装与维护。电池包的安装位置要考虑冲击、振动、侧翻等情况，箱体应能承受一定程度的冲击力（可以参照电池模块的冲击性能测试要求进行设计）。车型不同，留给电池包的空间不一样，电池包的设计必须与整车设计相结合。新能源汽车动力电池及其管理系统试卷A
动力电池系统设计讲解
燃料电池汽车的动力传动系统设计
燃料电池电动汽车发展现状与前景
新能源汽车之动力电池(2020)市场拐点将至
电动汽车动力电池系统总体方案设计
燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配.
特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)
新能源汽车之动力电池
新能源汽车各种电池详细解释
动力电池系统设计输入地要求
研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术
动力电池智能制造技术【全面解析】
电动汽车动力电池系统五大国标最详解读
燃料电池汽车关键技术介绍及其应用
车用动力电池系统设计与开发
燃料电池汽车发展动力
电动汽车动力电池管理系统设计
动力电池系统结构分析及优化设计方案