电动汽车动力电池系统热管理系统

㈠ 纯电动汽车动力电池管理系统有哪些功能

纯电动汽车动力电池管理系统功能有数据采集、电池状态估计、能量管理、热管理、安全管理和通信功能等。

一、数据采集

电池管理系统的所有算法、电动车的能量控制策略、驾驶员的驾驶信息等都以采集的数据作为输入，采样速度、精度和前置滤波特性是影响电池管理系统性能的重要指标。电动汽车管理系统的采样速率一般要求大于200Hz。

电池能量管理系统按电池包内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。电池箱内通常有温度传感器及电压、电流或内阻的测量装置。

二 、电池状态估计

电动汽车电池状态主要包括SOC和SOH等。是车辆进行能量或功率匹配和控制的重要依据。对于纯电动车来说使驾驶人员知道车辆的续驶里程，以便决定如何行驶，在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。

三、能量管理

在能量管理中，电流、电压、温度、SOC、SOH 参数作为输入用来完成以下功能：控制充电过程，包括均衡充电;用SOC、SOH和温度限制电动汽车电源系统的输入、输出功率与能量;放电过程的监控与管理。

四、安全管理

电动汽车电池管理系统的安全管理具体功能包括监测电池的电压、电流、温度等是否超过限制；防止电池过度放电，尤其是防止个别电池单体过度放电，防止电池过热而发生热失控；

防止电池出现能量回馈时的过充电；在电源系统出现绝缘度下降时对整车多能源控制系统进行报警或强行切断电源以及电源系统出现短路情况下的保护等。

五、热管理

对大功率放电和高温条件下使用的电池组，电池的热管理尤为必要。热管理的功能是使电池单体温度均衡，并保持在合理的范围内，对高温电池实施冷却，在低温条件下对电池进行加热等。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号。

六、通信功能

电池管理系统与车载设备或非车载设备的通信是其重要功能之一。根据应用需要，数据交换可采用不同的通信接口，如模拟信号、PWM信号、CAN总线或I2C串行接口。某些BMS还有远程通信功能，将电源系统的数据传输到远程终端。

㈡ 调节“体温”全靠它 纯电动车的热管理系统

新冠疫情几乎让身边所有人都对体温的敏感度上升了一个level，人体的“高烧”是免疫系统自我调节的一种表现，而纯电动车的“高烧”同样需要一套“免疫系统”去对冲它的不利影响，这就是纯电动车的整车热管理系统。

[ ·1· 为什么温控系统对纯电车如此重要？ ]

纯电产生多余热量的地方主要是动力系统，它由是“三电”即电机、电控和电池组成。在进行长时间高负荷运转时，它会积累过多的热量，电机电控热量过高就会导致性能下降甚至损坏，电池热量过高就会加速能量衰减甚至 发生燃爆 。其中高温对动力电池的威胁最大，目前 广泛运用的镍钴锰三元锂电池热失控温度在200℃左右 ，磷酸铁锂电池热失控温度在500℃以上。

相反，除了“高烧”，温度过低也将对纯电车产生影响，这主要集中在动力电池上。低温状态下锂离子活性会大大降低，从而影响充放电速度，同时低温时进行强制的大功率充放电会在电芯内部析锂结晶，给锂离子电池造成不可逆的伤害。低温状态下的锂离子活性就像是把一批搬砖的工人由精壮小伙变成手无缚鸡之力的老太太，工作效率自然大大降低。这时，就需要温控系统为电池加温，达到最佳工作温度，愉快的充放电了。

所以一套高效的温控系统对于电动车来说至关重要。

[ ·2· 纯电车如何调节“体温”？ ]

纯电动车上用来调节“体温“的“免疫系统”主要包括：空调制冷系统、采暖系统、电机冷却系统和电池温度控制系统。

空调制冷系统跟燃油车的结构类似，此处不再赘述。采暖系统方面，由于纯电动车动力单元发热很少，所以没办法像燃油车那样利用到发动机余热，所以需要特别设计加热单元。

目前主流的做法是PTC加热和热泵空调两种。PTC加热可以简单想象为用“小太阳”直接加热空气传热，这种方法结构简单成本低廉，但它也是耗电大户，对纯电车的续航带来较大威胁。

热泵空调是通过吸收空气中热量，再利用少量电量驱动压缩机将这些热量搬运到车内（不管温度多低空气都存在热量，除非达到了绝对零度）。好处是它的能耗比PTC加热要小很多，对续航非常友好，但不好的地方是由于空气中的热源分散，所以它的传热速度较慢，同时成本较高。目前一些厂家在售价较高的产品上采用PTC+热泵的方式为座舱加热，即加热前期利用PTC，后期关闭PTC采用热泵，将能耗利用最大化。

电机冷却目前最普遍的做法是在电机外壳布设水冷管道为其降温，也有一些产商特别针对电动机开发了油冷系统，由于油不导磁不导电的特性，不会对电机磁路产生影响，所以油冷系统可以深入电机内部为转子定子等部分进行更直接的全方位冷却。

在此重点说一下电动车的电池温控系统，它按照冷却形式大体可以分为风冷、液冷两类。

风冷简单来说就是靠行驶中产生的自然风给电池系统散热，高阶一点的风冷会通过风机等手段进行主动的强制冷却。这种冷却形式结构简单，成本低廉，在早期的纯电动产品中被广泛应用，不过它的冷却效果非常有限， 如果动力电池热失控温度不高的话 ，很容易发生自燃事故。同时这种方案受外界环境影响比较大，特别是 高温天气下， 需要从乘员舱引入冷风，换热效率比较低，并且由于入口风温比较难控制，所以电池温度也比较难控制。

液冷的冷却效果明显优于简单的风冷，它通过液体导热介质实现热传递，也是目前多电池温控系统采用的做法。液冷系统形式比较多样，比如它:可将电池单体或模块沉浸在液体中，也可在电池模块间设置冷却通道，或在电池底部采用冷却板等等。

[ ·3· 热管理系统的应用 ]

热管理系统的不同形式之间的优劣似乎很好分辨，但是在量产车中，各家会根据自身 产品的定位和使用特性进行取舍 ，拿出性价比最高的方案，这也就使得量产产品在热管理方案上的千差万别。不过它们的目的都是让动力系统保持在最佳温度区间，就像人体的免疫系统一样。

首先值得一提的就是目前最贵的量产纯电动车——保时捷Taycan。为什么要强调它是“最贵”的，其实这说明它的高成本允许一些先进复杂的技术应用其中，另外Taycan也是一款性能取向的纯电车，在连续高强度驾驶的工况下，就需要更加强大的热管理系统调节温度。所以Taycan设有两套冷却器与两套导流装置，以及三套独立热管理系统回路，简单来说，Taycan的三电系统关键部分都有温控系统有针对性地进行温度调节。

三个回路中低温回路主要负责对蓄电池系统的冷却，同时对乘员舱进行制冷；中温回路负责对前后电机和后桥变速器的冷却；高温回路主要负责乘员舱的加热。三个回路之间热能可以互相转换，最大限度提升热管理效率。同时位于车头两侧的进气格栅为主动的电控出风口，可以根据实际散热需求实现单独开启和关闭，做到全自动数字化调节，进一步提升管理效率。

强大的温控系统给Taycan带来更稳定的性能表现，经过我们的实测，Taycan连续进行十多次全力加速刹车测试，其性能都不会出现衰减，这很大一部分的功劳都归功于此。

特斯拉的热管理系统比较有特点的是动力电池的蛇形液冷系统和异步电机的油冷系统。特斯拉的电池液冷系统采用串行流道，冷板安装于电池间隙，形成一个蛇形的冷却板。其实这种形式的采用很大程度山是由于圆柱电池的物理形状所致，冷却蛇的形式尽可能地增大了接触面积，相对较高效率的为其降温。这个设计的结构设计难度较大，同时，蛇形冷板在一定程度上增加了液冷系统的压力损失。

特斯拉在电机冷却上实现了内部和外部的双重冷却系统，它将轴冷技术和油冷机壳技术混用，冷却油在离心泵的作用下先冷却转子，然后通过管道流向机壳，既冷却定子又和大气交换热量。

在国内造车新势力中，威马采用的柴油“暖宝宝”也算是一个比较有特点的创造。它通过给电池温控系统额外配上一条柴油加热装置，在低温的情况下利用柴油的能量让电池工作温度保持在合理区间，同时通过柴油发出的热量还会用于座舱内的加热。这样做的好处就是无需利用电能维持工作温度，在低温或者极寒情况下，它能极大地保证续航里程。不过作为一款纯电车，冬季还要时不时地去加柴油，这样的操作是不是有些怪异了。

除此之外，还有许多设计巧妙的热管理系统，本文就不一一介绍，相信随着纯电动车技术的进步以及更加精细化的纯电产品问世，热管理系统的设计将会更加复杂和巧妙，它发挥的作用也将更加强大。

[ ·写在最后· ] 整车热管理系统更是保证整车安全和关键零部件寿命的重要的一环，同时在这个电池技术仍旧制约纯电动车发展的当下，一款高效的热管理系统能够帮助纯电车将能效最大化，提升整车的续航里程，所以选择一款拥有先进热管理系统的纯电车就变得非常重要了。通过本文的简单讲解，希望您已对纯电车的热管理系统形成了一个初步的认识。

㈢ 1、纯电动汽车由哪些系统组成三大件为哪三大件

纯电动汽车主要有电池系统来，电机系统和电控系统组成，而我们的传统源部件呢？跟我们传统的燃油车一样啊，都有我们的底盘系统车身电气系统和辅助电源系统组成。而三大件主要是指的我们纯电动汽车上三个核心东西分别是电池电机电控。

㈣ 新能源汽车三电系统(电池、电机、电控)你了解多少

2020年，中国的 汽车 保有量超过2.75亿辆，超越美国成为世界上规模最大的 汽车 保有国。

与此同时，在国家政策大力支持、制造技术逐渐成熟、居民购买力不断提高等利好因素的共同作用下，我国新能源车保有量也大幅提升，成为全球最大的新能源车市场。

新能源 汽车 区别于传统车最核心的技术是“三电”系统，主要是指电机、电池、电控。

和燃油发动机的 汽车 相比，纯电动 汽车 使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机；以电池组代替了燃油，为电动机提供动力；其中还有一个最主要的部件就是电控系统，电控系统由电池管理系统和控制系统构成，管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等，是连接新能源电池和电机的重要中间载体。

电池：制约新能源 汽车 发展的关键因素

电池技术是新能源 汽车 的核心技术，是制约新能源 汽车 发展的关键因素。

新能源 汽车 电池主要分类: 从全球新能源 汽车 的发展来看，新能源 汽车 动力来源主要有蓄电池、燃料电池以及超级电容器三类。

其中超级电容器由于储电容量低的缺陷，无法持续供电，大多以辅助动力源的形式出现。

蓄电池

蓄电池是纯电动 汽车 驱动系统的唯一动力源，主要有锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等。其中锂离子电池以其独特的物理和电化学性能，目前正处于高速发展阶段。

燃料电池

燃料电池是一种电化学装置，将燃料具有的化学能直接变为电能，类似于一个“发电厂"。

燃料电池为一次电池，能量转化效率高、使用寿命较长、能连续大功率供电，但使用成本高。

由于其续航能力与燃油 汽车 相当，新能源 汽车 电池技术的开发中具有较强竞争力。

天眼查APP专业版数据显示，目前我国有超过20万家经营范围含“新能源 汽车 、电动 汽车 、插电式混合动力 汽车 、燃料电池 汽车 ”，且状态为在业、存续、迁入、迁出的新能源 汽车 相关企业。

其中88%的相关企业为有限责任公司，近3成的相关企业注册资本在1000万以上。

从行业分布上看，53%的新能源 汽车 相关企业分布在批发和零售业，另有15%的相关企业分布在科学研究和技术服务业，10%分布在租赁和商务服务业。

从地域分布上看，广东省的新能源 汽车 相关企业数量最多，超过2.5万家。其次为山东省和江苏省，两省分别有超过1.9万家和1.8万家相关企业。

此外，河南省、湖南省以及浙江省的现有新能源 汽车 相关企业也均超过1万家。

新能源 汽车 电池发展情况:

由于各种动力电池自身的性能、涉及的材料以及开发成本等差异，形成了不同的使用前景。

在上述主要的新能源 汽车 电池类别中，目前技术最成熟的是镍氢电池，但商业化最成功的是锂离子电池，并已经成为新能源 汽车 电池主流，燃料电池目前为各大车企研发目标。

当前，锂离子电池已经成为所有新能源 汽车 电池中增长速度最快的一类。从2012 年至今，锂离子电池行业一直呈现快速增长趋势，并将加快取代传统电池。

随着科学技术的进步， 汽车 产业将不断升级，锂离子电池将保持持续增长速度，并且成本将会呈下降态势。

纯电力驱动 汽车 已经成为新能源 汽车 发展的重要趋势，大众集团计划 2025 年前提供超过 30 款电动 汽车 。

近几年来，随着新能源 汽车 电池相关基础技术的成熟化，不断突破技术难点，燃料电池技术也取得了重大进展。

电机： 汽车 核心驱动部件

新能源 汽车 电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心，主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。

目前，应用于新能源 汽车 的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类，其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷）电机、交流感应（异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。

其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器（ Dmp-EVT），目前市场化应用较少，是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。

1）交流异步电机，也称为感应电机（Inction Motor），在定子绕组中输入三相交流电，定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场， 此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。

当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用，定子绕组中的励磁电流也增加。

交流异步电机控制器采用脉宽调制（ PWM） 方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。

交流异步电机的优点在于结构简单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。

不足之处在于能耗高，转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容量的变频器，造价较高，调速性较差。

目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。

2）永磁电机（Permanent Magnetic Motor） 包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成， 定子采用三相绕组，输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。

永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率，具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功率的异步电机小 15%以上；其缺点在于高速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解决， 电机造价较高。

目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动 汽车 、低速电动车领域应用较为广泛。

3）开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor）的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成，利用冲片上的齿槽构成双凸极结构， 定子产生扭曲磁场，利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。

开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，但转矩脉动严重，非线性严重，在电动 汽车 驱动中有利有弊，目前电动 汽车 应用较少。

4）直流电机（DC Motor）通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场，转子电枢绕组也通以直流电，通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。

直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式（ PWM），控制性能好，调速平滑度高，控制简单，技术成熟，且成本较低。

直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器，导致速度提升受限；电刷易损耗，维护成本较高。

直流电机多用于早期的电动 汽车 驱动系统，目前新研制的车型已经基本不再采用。

纯电池的大脑：电控系统介绍

电控系统是纯电动 汽车 的大脑，其由各个子系统构成，每一个子系统一般由传感器，信号处理电路，电控单元，控制策略，执行机构，自诊断电路和指示灯组成。

纯电动 汽车 的电控系统主要包括整车控制系统，电机控制系统和电池管理系统，各技术分支的功能不是简单的叠加，而是综合各个分支功能来控制 汽车 。电子控制技术是纯电动 汽车 发展的核心技术。

电控系统的主要功能包括：

1)接收来自驾驶员的操作命令，并向各个控制部件发送控制指令，使 汽车 按照驾驶员的预期行驶。

2)电控系统对关键信息的模拟量状态通过传感器进行采集并输入到相关控制部件的信号通道。

3)接收到的各个部件的信息发送到电池管理系统，提供各个部件当前能量的信息状态。

4)对系统故障可判断和存储，实时检测系统信息，记录电动 汽车 运行过程中出现的故障。

5)对 汽车 具有保护功能，在突发或者紧急情况下可自动复位电动机。

在 汽车 电控系统中，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS）是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。

BMS 提供电池出现的问题及状况，MCU 提供电池电能的利用与收回信息，VCU 主要是整理合并以上收到的信息，针对电池充放电的电压、电流、功率等指数进行分析处置后，及时鉴别电池的安全逻辑，并将形成的相关指令传送至电池管理系统中，通过该系统来执行相关的充放电行为。

整车控制系统（VCU ）

VCU 是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源 汽车 配备、传统燃油车无需该装置。

VCU 通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由 VCU 判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU 具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

电机控制器（MCU）

电机控制器（MCU）通过接收 VCU 的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。

实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。

车用 MCU 在 汽车 中的应用呈现出多样性，从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、 汽车 远程通信实现，高、中、低端 MCU 在 汽车 中都可以发挥作用。

不同 汽车 电子系统对 MCU 的要求是不同的，也就决定了车用 MCU 的多样性。

电池管理系统（BMS）

电池管理系统（BMS）作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。

电动 汽车 动力电池是由几千个小电芯组成的，电池包的组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和 BMS。

电池管理系统（Battery Management System，缩写 BMS）是对电池进行管理的系统，主要负责监测和管理整个电池组的政策工作：

主要功能包括估测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管控电池的循环寿命、在充电过程中对电池进行热管理、启停锂电池冷却系统，同时也管理单体电池间的均衡，防止单体电池过充过放产生的危险。

注：本文内容主要摘自天风证券，中外行业研究整理推送

㈤ 在新能源汽车热管理系统中，如何实现加热

和传统的燃油车相比的话，新能源汽车包括纯电和混动，制冷系统是一样的，热管理的话，因为没有发动机，所以车辆自身无法产生热量，需要PTC和热泵进行加热，热泵因为技术尚未成熟，且成本太高了，普及度不高，市面上主流还是采用PTC加热器去加热电池电机和空调系统。

㈥ 电动汽车热管理系统三大组成部分是什么,各包括那些回路

纯电动汽车充电站主要由配电系统、充电系统、电池调度系统和充电站监控系统组成，下面就为大家分别介绍。 1、充电站配电系统 配电系统为充电站的运行提供电源，它不仅提供充电所需电能，而且还要满足照明、控制设备的需要，包括变配电所有设备、配电监控系统等。 2、充电站充电系统 充电系统是整个充电站的核心部分，根据电能补给方式的不同，氛围地面单相充电和整车充电两种充电系统，通常情况下，充电站采用单箱充电方式为更换下来的电池进行充电。单箱充电方式有利于提高电池组的均衡性，延长电池使用寿命。在配电站外配备4台75KW打工了充电机在应急情况下为整车充电使用。 3、充电站电池调度系统 电池调度系统对所有的电池实时进行数量、质量和状态的额监控和管理，具备电池存储、电池更换、电池重新配组、电池组均衡、电池组实际容量测试、电池故障的应急处理等功能。电池更换是电池调度系统的核心。自动更换方式是动力电池快速更换的主要方式，由更换机械装置可控制系统组成的更换机器人完成。 4、充电站监控系统 充电监控系统是电动汽车充电站高效安全运行的保证，它实现对整个充电站的监控、调度和管理。 三大件为:1.新能源车的“油箱”：电池 2.决定动力的关键：电机 3.新能源汽车的“管家”：电控系统，