電動汽車動力電池系統熱管理系統

㈠ 純電動汽車動力電池管理系統有哪些功能

純電動汽車動力電池管理系統功能有數據採集、電池狀態估計、能量管理、熱管理、安全管理和通信功能等。

一、數據採集

電池管理系統的所有演算法、電動車的能量控制策略、駕駛員的駕駛信息等都以採集的數據作為輸入，采樣速度、精度和前置濾波特性是影響電池管理系統性能的重要指標。電動汽車管理系統的采樣速率一般要求大於200Hz。

電池能量管理系統按電池包內安裝的感測器提供的信號對電池進行管理。電池箱內通常有溫度感測器及電壓、電流或內阻的測量裝置。

二 、電池狀態估計

電動汽車電池狀態主要包括SOC和SOH等。是車輛進行能量或功率匹配和控制的重要依據。對於純電動車來說使駕駛人員知道車輛的續駛里程，以便決定如何行駛，在能量允許的條件下使車輛行駛到具有充電功能的地方，補充電量防止半路拋錨。

三、能量管理

在能量管理中，電流、電壓、溫度、SOC、SOH 參數作為輸入用來完成以下功能：控制充電過程，包括均衡充電;用SOC、SOH和溫度限制電動汽車電源系統的輸入、輸出功率與能量;放電過程的監控與管理。

四、安全管理

電動汽車電池管理系統的安全管理具體功能包括監測電池的電壓、電流、溫度等是否超過限制；防止電池過度放電，尤其是防止個別電池單體過度放電，防止電池過熱而發生熱失控；

防止電池出現能量回饋時的過充電；在電源系統出現絕緣度下降時對整車多能源控制系統進行報警或強行切斷電源以及電源系統出現短路情況下的保護等。

五、熱管理

對大功率放電和高溫條件下使用的電池組，電池的熱管理尤為必要。熱管理的功能是使電池單體溫度均衡，並保持在合理的范圍內，對高溫電池實施冷卻，在低溫條件下對電池進行加熱等。由於溫度的變化對其他參數都有影響，所以一般都以電池模塊的溫度來做為控制的指令信號。

六、通信功能

電池管理系統與車載設備或非車載設備的通信是其重要功能之一。根據應用需要，數據交換可採用不同的通信介面，如模擬信號、PWM信號、CAN匯流排或I2C串列介面。某些BMS還有遠程通信功能，將電源系統的數據傳輸到遠程終端。

㈡ 調節「體溫」全靠它 純電動車的熱管理系統

新冠疫情幾乎讓身邊所有人都對體溫的敏感度上升了一個level，人體的「高燒」是免疫系統自我調節的一種表現，而純電動車的「高燒」同樣需要一套「免疫系統」去對沖它的不利影響，這就是純電動車的整車熱管理系統。

[ ·1· 為什麼溫控系統對純電車如此重要？ ]

純電產生多餘熱量的地方主要是動力系統，它由是「三電」即電機、電控和電池組成。在進行長時間高負荷運轉時，它會積累過多的熱量，電機電控熱量過高就會導致性能下降甚至損壞，電池熱量過高就會加速能量衰減甚至 發生燃爆 。其中高溫對動力電池的威脅最大，目前 廣泛運用的鎳鈷錳三元鋰電池熱失控溫度在200℃左右 ，磷酸鐵鋰電池熱失控溫度在500℃以上。

相反，除了「高燒」，溫度過低也將對純電車產生影響，這主要集中在動力電池上。低溫狀態下鋰離子活性會大大降低，從而影響充放電速度，同時低溫時進行強制的大功率充放電會在電芯內部析鋰結晶，給鋰離子電池造成不可逆的傷害。低溫狀態下的鋰離子活性就像是把一批搬磚的工人由精壯小伙變成手無縛雞之力的老太太，工作效率自然大大降低。這時，就需要溫控系統為電池加溫，達到最佳工作溫度，愉快的充放電了。

所以一套高效的溫控系統對於電動車來說至關重要。

[ ·2· 純電車如何調節「體溫」？ ]

純電動車上用來調節「體溫「的「免疫系統」主要包括：空調製冷系統、採暖系統、電機冷卻系統和電池溫度控制系統。

空調製冷系統跟燃油車的結構類似，此處不再贅述。採暖系統方面，由於純電動車動力單元發熱很少，所以沒辦法像燃油車那樣利用到發動機余熱，所以需要特別設計加熱單元。

目前主流的做法是PTC加熱和熱泵空調兩種。PTC加熱可以簡單想像為用「小太陽」直接加熱空氣傳熱，這種方法結構簡單成本低廉，但它也是耗電大戶，對純電車的續航帶來較大威脅。

熱泵空調是通過吸收空氣中熱量，再利用少量電量驅動壓縮機將這些熱量搬運到車內（不管溫度多低空氣都存在熱量，除非達到了絕對零度）。好處是它的能耗比PTC加熱要小很多，對續航非常友好，但不好的地方是由於空氣中的熱源分散，所以它的傳熱速度較慢，同時成本較高。目前一些廠家在售價較高的產品上採用PTC+熱泵的方式為座艙加熱，即加熱前期利用PTC，後期關閉PTC採用熱泵，將能耗利用最大化。

電機冷卻目前最普遍的做法是在電機外殼布設水冷管道為其降溫，也有一些產商特別針對電動機開發了油冷系統，由於油不導磁不導電的特性，不會對電機磁路產生影響，所以油冷系統可以深入電機內部為轉子定子等部分進行更直接的全方位冷卻。

在此重點說一下電動車的電池溫控系統，它按照冷卻形式大體可以分為風冷、液冷兩類。

風冷簡單來說就是靠行駛中產生的自然風給電池系統散熱，高階一點的風冷會通過風機等手段進行主動的強製冷卻。這種冷卻形式結構簡單，成本低廉，在早期的純電動產品中被廣泛應用，不過它的冷卻效果非常有限， 如果動力電池熱失控溫度不高的話 ，很容易發生自燃事故。同時這種方案受外界環境影響比較大，特別是 高溫天氣下， 需要從乘員艙引入冷風，換熱效率比較低，並且由於入口風溫比較難控制，所以電池溫度也比較難控制。

液冷的冷卻效果明顯優於簡單的風冷，它通過液體導熱介質實現熱傳遞，也是目前多電池溫控系統採用的做法。液冷系統形式比較多樣，比如它:可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部採用冷卻板等等。

[ ·3· 熱管理系統的應用 ]

熱管理系統的不同形式之間的優劣似乎很好分辨，但是在量產車中，各家會根據自身 產品的定位和使用特性進行取捨 ，拿出性價比最高的方案，這也就使得量產產品在熱管理方案上的千差萬別。不過它們的目的都是讓動力系統保持在最佳溫度區間，就像人體的免疫系統一樣。

首先值得一提的就是目前最貴的量產純電動車——保時捷Taycan。為什麼要強調它是「最貴」的，其實這說明它的高成本允許一些先進復雜的技術應用其中，另外Taycan也是一款性能取向的純電車，在連續高強度駕駛的工況下，就需要更加強大的熱管理系統調節溫度。所以Taycan設有兩套冷卻器與兩套導流裝置，以及三套獨立熱管理系統迴路，簡單來說，Taycan的三電系統關鍵部分都有溫控系統有針對性地進行溫度調節。

三個迴路中低溫迴路主要負責對蓄電池系統的冷卻，同時對乘員艙進行製冷；中溫迴路負責對前後電機和後橋變速器的冷卻；高溫迴路主要負責乘員艙的加熱。三個迴路之間熱能可以互相轉換，最大限度提升熱管理效率。同時位於車頭兩側的進氣格柵為主動的電控出風口，可以根據實際散熱需求實現單獨開啟和關閉，做到全自動數字化調節，進一步提升管理效率。

強大的溫控系統給Taycan帶來更穩定的性能表現，經過我們的實測，Taycan連續進行十多次全力加速剎車測試，其性能都不會出現衰減，這很大一部分的功勞都歸功於此。

特斯拉的熱管理系統比較有特點的是動力電池的蛇形液冷系統和非同步電機的油冷系統。特斯拉的電池液冷系統採用串列流道，冷板安裝於電池間隙，形成一個蛇形的冷卻板。其實這種形式的採用很大程度山是由於圓柱電池的物理形狀所致，冷卻蛇的形式盡可能地增大了接觸面積，相對較高效率的為其降溫。這個設計的結構設計難度較大，同時，蛇形冷板在一定程度上增加了液冷系統的壓力損失。

特斯拉在電機冷卻上實現了內部和外部的雙重冷卻系統，它將軸冷技術和油冷機殼技術混用，冷卻油在離心泵的作用下先冷卻轉子，然後通過管道流向機殼，既冷卻定子又和大氣交換熱量。

在國內造車新勢力中，威馬採用的柴油「暖寶寶」也算是一個比較有特點的創造。它通過給電池溫控系統額外配上一條柴油加熱裝置，在低溫的情況下利用柴油的能量讓電池工作溫度保持在合理區間，同時通過柴油發出的熱量還會用於座艙內的加熱。這樣做的好處就是無需利用電能維持工作溫度，在低溫或者極寒情況下，它能極大地保證續航里程。不過作為一款純電車，冬季還要時不時地去加柴油，這樣的操作是不是有些怪異了。

除此之外，還有許多設計巧妙的熱管理系統，本文就不一一介紹，相信隨著純電動車技術的進步以及更加精細化的純電產品問世，熱管理系統的設計將會更加復雜和巧妙，它發揮的作用也將更加強大。

[ ·寫在最後· ] 整車熱管理系統更是保證整車安全和關鍵零部件壽命的重要的一環，同時在這個電池技術仍舊制約純電動車發展的當下，一款高效的熱管理系統能夠幫助純電車將能效最大化，提升整車的續航里程，所以選擇一款擁有先進熱管理系統的純電車就變得非常重要了。通過本文的簡單講解，希望您已對純電車的熱管理系統形成了一個初步的認識。

㈢ 1、純電動汽車由哪些系統組成三大件為哪三大件

純電動汽車主要有電池系統來，電機系統和電控系統組成，而我們的傳統源部件呢？跟我們傳統的燃油車一樣啊，都有我們的底盤系統車身電氣系統和輔助電源系統組成。而三大件主要是指的我們純電動汽車上三個核心東西分別是電池電機電控。

㈣ 新能源汽車三電系統(電池、電機、電控)你了解多少

2020年，中國的 汽車 保有量超過2.75億輛，超越美國成為世界上規模最大的 汽車 保有國。

與此同時，在國家政策大力支持、製造技術逐漸成熟、居民購買力不斷提高等利好因素的共同作用下，我國新能源車保有量也大幅提升，成為全球最大的新能源車市場。

新能源 汽車 區別於傳統車最核心的技術是「三電」系統，主要是指電機、電池、電控。

和燃油發動機的 汽車 相比，純電動 汽車 使用電動機代替了燃油車的柴油/汽油發動機；以電池組代替了燃油，為電動機提供動力；其中還有一個最主要的部件就是電控系統，電控系統由電池管理系統和控制系統構成，管理電池組和控制電池的能量輸出以及調節電動機的轉速等，是連接新能源電池和電機的重要中間載體。

電池：制約新能源 汽車 發展的關鍵因素

電池技術是新能源 汽車 的核心技術，是制約新能源 汽車 發展的關鍵因素。

新能源 汽車 電池主要分類: 從全球新能源 汽車 的發展來看，新能源 汽車 動力來源主要有蓄電池、燃料電池以及超級電容器三類。

其中超級電容器由於儲電容量低的缺陷，無法持續供電，大多以輔助動力源的形式出現。

蓄電池

蓄電池是純電動 汽車 驅動系統的唯一動力源，主要有鋰離子電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等。其中鋰離子電池以其獨特的物理和電化學性能，目前正處於高速發展階段。

燃料電池

燃料電池是一種電化學裝置，將燃料具有的化學能直接變為電能，類似於一個「發電廠"。

燃料電池為一次電池，能量轉化效率高、使用壽命較長、能連續大功率供電，但使用成本高。

由於其續航能力與燃油 汽車 相當，新能源 汽車 電池技術的開發中具有較強競爭力。

天眼查APP專業版數據顯示，目前我國有超過20萬家經營范圍含「新能源 汽車 、電動 汽車 、插電式混合動力 汽車 、燃料電池 汽車 」，且狀態為在業、存續、遷入、遷出的新能源 汽車 相關企業。

其中88%的相關企業為有限責任公司，近3成的相關企業注冊資本在1000萬以上。

從行業分布上看，53%的新能源 汽車 相關企業分布在批發和零售業，另有15%的相關企業分布在科學研究和技術服務業，10%分布在租賃和商務服務業。

從地域分布上看，廣東省的新能源 汽車 相關企業數量最多，超過2.5萬家。其次為山東省和江蘇省，兩省分別有超過1.9萬家和1.8萬家相關企業。

此外，河南省、湖南省以及浙江省的現有新能源 汽車 相關企業也均超過1萬家。

新能源 汽車 電池發展情況:

由於各種動力電池自身的性能、涉及的材料以及開發成本等差異，形成了不同的使用前景。

在上述主要的新能源 汽車 電池類別中，目前技術最成熟的是鎳氫電池，但商業化最成功的是鋰離子電池，並已經成為新能源 汽車 電池主流，燃料電池目前為各大車企研發目標。

當前，鋰離子電池已經成為所有新能源 汽車 電池中增長速度最快的一類。從2012 年至今，鋰離子電池行業一直呈現快速增長趨勢，並將加快取代傳統電池。

隨著科學技術的進步， 汽車 產業將不斷升級，鋰離子電池將保持持續增長速度，並且成本將會呈下降態勢。

純電力驅動 汽車 已經成為新能源 汽車 發展的重要趨勢，大眾集團計劃 2025 年前提供超過 30 款電動 汽車 。

近幾年來，隨著新能源 汽車 電池相關基礎技術的成熟化，不斷突破技術難點，燃料電池技術也取得了重大進展。

電機： 汽車 核心驅動部件

新能源 汽車 電機主要是由定子、轉子和機械結構三大部分組成。定子和轉子是其中的核心，主要原理是轉子繞組通過切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流，並形成電磁轉矩而使電動機旋轉。

目前，應用於新能源 汽車 的驅動電機主要包括直流電機、交流電機和開關磁阻電機三類，其中在目前乘用車、商用車領域應用較為廣泛的電機包括直流（無刷）電機、交流感應（非同步）電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等。

其他特殊類型的驅動電機包括輪轂/輪邊電機、混合勵磁電機、多相電機、雙機械埠能量變換器（ Dmp-EVT），目前市場化應用較少，是否能夠大規模推廣需要更長時間的車型驗證。

1）交流非同步電機，也稱為感應電機（Inction Motor），在定子繞組中輸入三相交流電，定子繞組中的勵磁電流在定子鐵芯中產生旋轉磁場， 此時轉子繞組中有感應電流通過並推動轉子作旋轉運動。

當轉子帶有機械負載時，轉子電流增加，由於電磁感應作用，定子繞組中的勵磁電流也增加。

交流非同步電機控制器採用脈寬調制（ PWM） 方式實現高壓直流到三相交流的電源變換，採用變頻器實現電機調速，採用矢量控制或直接轉矩控制實現轉矩控制的快速響應，滿足負載變化特性的要求。

交流非同步電機的優點在於結構簡單，定子轉子無直接接觸，運行可靠性強，轉速高，維護成本低。

不足之處在於能耗高，轉子發熱快，高速工況下需要額外冷卻系統；功率因數低，需要大容量的變頻器，造價較高，調速性較差。

目前，交流非同步電機主要用於空間要求較低、且速度性能要求不高的電動客車、物流車、商用車等車型中。

2）永磁電機（Permanent Magnetic Motor） 包括永磁同步電機（正弦波）和永磁無刷直流電機（方波）兩大類，其轉子均由永磁材料製成， 定子採用三相繞組，輸入調制方波產生旋轉磁場帶動永磁轉子轉動。

永磁同步電機的優點在於其較大的轉矩和驅動效率，具有高功率密度和寬調速范圍，且沒有勵磁損耗和散熱問題，電機結構簡單，體積比同功率的非同步電機小 15%以上；其缺點在於高速運行時控制復雜，永磁體退磁問題目前難以解決， 電機造價較高。

目前，永磁同步電機主要應用於體積小，且速度、操控性能要求較高的電動乘用車領域，部分中小型客車亦開始嘗試使用永磁電機作為驅動源。永磁無刷直流電機則一般在小功率電動 汽車 、低速電動車領域應用較為廣泛。

3）開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor）的定子和轉子鐵芯均由硅鋼片疊壓而成，利用沖片上的齒槽構成雙凸極結構， 定子產生扭曲磁場，利用「磁阻最小原理」驅動轉子運動。

開關磁阻電機結構和控制簡單、出力大，可靠性高，成本低，起動制動性能好，運行效率高，但電機雜訊高，但轉矩脈動嚴重，非線性嚴重，在電動 汽車 驅動中有利有弊，目前電動 汽車 應用較少。

4）直流電機（DC Motor）通過在定子主磁極上繞制勵磁線圈並通以直流電以產生磁場，轉子電樞繞組也通以直流電，通電繞組置於磁場中輸出電磁轉矩拖動負載運行。

直流電機控制器一般採用晶閘管脈寬調制方式（ PWM），控制性能好，調速平滑度高，控制簡單，技術成熟，且成本較低。

直流電機的缺點是需要獨立的電刷和換向器，導致速度提升受限；電刷易損耗，維護成本較高。

直流電機多用於早期的電動 汽車 驅動系統，目前新研製的車型已經基本不再採用。

純電池的大腦：電控系統介紹

電控系統是純電動 汽車 的大腦，其由各個子系統構成，每一個子系統一般由感測器，信號處理電路，電控單元，控制策略，執行機構，自診斷電路和指示燈組成。

純電動 汽車 的電控系統主要包括整車控制系統，電機控制系統和電池管理系統，各技術分支的功能不是簡單的疊加，而是綜合各個分支功能來控制 汽車 。電子控制技術是純電動 汽車 發展的核心技術。

電控系統的主要功能包括：

1)接收來自駕駛員的操作命令，並向各個控制部件發送控制指令，使 汽車 按照駕駛員的預期行駛。

2)電控系統對關鍵信息的模擬量狀態通過感測器進行採集並輸入到相關控制部件的信號通道。

3)接收到的各個部件的信息發送到電池管理系統，提供各個部件當前能量的信息狀態。

4)對系統故障可判斷和存儲，實時檢測系統信息，記錄電動 汽車 運行過程中出現的故障。

5)對 汽車 具有保護功能，在突發或者緊急情況下可自動復位電動機。

在 汽車 電控系統中，整車控制器（VCU）、電機控制器（MCU）和電池管理系統（BMS）是最重要的核心技術，對整車的動力性、經濟性、可靠性和安全性等有著重要影響。

BMS 提供電池出現的問題及狀況，MCU 提供電池電能的利用與收回信息，VCU 主要是整理合並以上收到的信息，針對電池充放電的電壓、電流、功率等指數進行分析處置後，及時鑒別電池的安全邏輯，並將形成的相關指令傳送至電池管理系統中，通過該系統來執行相關的充放電行為。

整車控制系統（VCU ）

VCU 是實現整車控制決策的核心電子控制單元，一般僅新能源 汽車 配備、傳統燃油車無需該裝置。

VCU 通過採集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖；通過監測車輛狀態（車速、溫度等）信息，由 VCU 判斷處理後，向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令，同時控制車載附件電力系統的工作模式；VCU 具有整車系統故障診斷保護與存儲功能。

電機控制器（MCU）

電機控制器（MCU）通過接收 VCU 的車輛行駛控制指令，控制電動機輸出指定的扭矩和轉速，驅動車輛行駛。

實現把動力電池的直流電能轉換為所需的高壓交流電、並驅動電機本體輸出機械能。

車用 MCU 在 汽車 中的應用呈現出多樣性，從簡單的車燈控制到復雜的發動機控制、 汽車 遠程通信實現，高、中、低端 MCU 在 汽車 中都可以發揮作用。

不同 汽車 電子系統對 MCU 的要求是不同的，也就決定了車用 MCU 的多樣性。

電池管理系統（BMS）

電池管理系統（BMS）作為保護動力鋰離子電池使用安全的控制系統，時刻監控電池的使用狀態，通過必要措施緩解電池組的不一致性，為新能源車輛的使用安全提供保障。

電動 汽車 動力電池是由幾千個小電芯組成的，電池包的組成主要包括電芯、模塊、電氣系統、熱管理系統、箱體和 BMS。

電池管理系統（Battery Management System，縮寫 BMS）是對電池進行管理的系統，主要負責監測和管理整個電池組的政策工作：

主要功能包括估測電流的電荷狀態、檢測電池的使用狀態、管控電池的循環壽命、在充電過程中對電池進行熱管理、啟停鋰電池冷卻系統，同時也管理單體電池間的均衡，防止單體電池過充過放產生的危險。

註：本文內容主要摘自天風證券，中外行業研究整理推送

㈤ 在新能源汽車熱管理系統中，如何實現加熱

和傳統的燃油車相比的話，新能源汽車包括純電和混動，製冷系統是一樣的，熱管理的話，因為沒有發動機，所以車輛自身無法產生熱量，需要PTC和熱泵進行加熱，熱泵因為技術尚未成熟，且成本太高了，普及度不高，市面上主流還是採用PTC加熱器去加熱電池電機和空調系統。

㈥ 電動汽車熱管理系統三大組成部分是什麼,各包括那些迴路

純電動汽車充電站主要由配電系統、充電系統、電池調度系統和充電站監控系統組成，下面就為大家分別介紹。 1、充電站配電系統 配電系統為充電站的運行提供電源，它不僅提供充電所需電能，而且還要滿足照明、控制設備的需要，包括變配電所有設備、配電監控系統等。 2、充電站充電系統 充電系統是整個充電站的核心部分，根據電能補給方式的不同，氛圍地面單相充電和整車充電兩種充電系統，通常情況下，充電站採用單箱充電方式為更換下來的電池進行充電。單箱充電方式有利於提高電池組的均衡性，延長電池使用壽命。在配電站外配備4台75KW打工了充電機在應急情況下為整車充電使用。 3、充電站電池調度系統 電池調度系統對所有的電池實時進行數量、質量和狀態的額監控和管理，具備電池存儲、電池更換、電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等功能。電池更換是電池調度系統的核心。自動更換方式是動力電池快速更換的主要方式，由更換機械裝置可控制系統組成的更換機器人完成。 4、充電站監控系統 充電監控系統是電動汽車充電站高效安全運行的保證，它實現對整個充電站的監控、調度和管理。 三大件為:1.新能源車的「油箱」：電池 2.決定動力的關鍵：電機 3.新能源汽車的「管家」：電控系統，