电动汽车热泵和电池热管理系统部件解决方案-PPT
新能源汽车能源管理系统 ppt课件
图8-5 燃料电池汽车能源管理系统结构
• 2．混合动力汽车的能源管理系统 • （1）长安混合动力汽车的系统结构 • 该车的能源传递路线有四条: • 第1条路线为从四缸电喷发动机到轮胎； • 第2条路线为动力电池组到轮胎； • 第3条为从发电装置ISG到动力电池组； • 第4条路线为轮胎到动力电池组，在汽车下坡或制
• 能源管理策略主要包括功率分配策略、速比控
制和制动能量回馈策略三个组成部分。功率分配 是核心问题。只有三者紧密结合，才能降低燃料 消耗、延长燃料电池和蓄电池的使用寿命。
• 对于采用蓄电池的燃料电池汽车来说，能源管理 策略的主要任务为：
• ① 在不损害蓄电池的情况下，满足汽车动力性的 设计要求，保证统采集从纯电动汽车各子系统通过
传感器收集到的运行数据，完成下列功能：选择 电池的充电方案、显示蓄电池的荷电状态 （SOC）、监控蓄电池的动作、预测剩余行驶里 程、调节车灯亮度、调节车内温度以及回收再生 制动能量为蓄电池充电等。其中，电池管理系统 （BMS）是能量管理系统（EMS）中的一个主要 子系统，它处理蓄电池的显示、测量、预测和全 面管理等问题。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
• 教学目的和要求： • 了解电动汽车能源管理系统与辅助装置分类，
掌握组成、构造和工作原理、特点、应用。 • 本章重点： • 电动汽车的能源管理系统 、充电器、电源变换
2．电池管理系统的功能
• 显示荷电状态 （SOC）、提供电 池温度信息、电池高 温报警、电池性能异 常早期警报、显示电 解液状态、提供电池 老化信息、记录电池 关键数据。
新能源汽车电池热管理系统 ppt课件
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2. 重大前期电池热管理研究工作基础
A样电池包优化方案二（电池位置不动，添加挡板）
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
24
长安杰勋
1
长安志翔
13
360
350
12
340
330
第 1-24组 电 池 升 温 情 况 第 9组 电 池
第 18组 电 池
320
恒通客车
310
300 0
100
200
15
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
优化方案一CFD分析结果
第三腔 第二腔 第一腔
5
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
热管理系统原始方案整车实验验证 原始模型的CFD仿真分析 A样电池包优化方案 B样电池包优化方案
长安志翔
恒通客车
6
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
热管理系统原始方案整车实验验证
长安杰勋
长安志翔
恒通客车
试验在长安公司试验环境 舱中进行，按双方设定循环工 况试验，试验发现电池组温度 分布严重不均衡。
7
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
原始模型的CFD仿真分析
长安杰勋
长安志翔 恒通客车
在极限工况发热功率为1750W时 ，最高温度和最低温度温差 约33℃，变工况最大温差为17.2℃，远大于温差在5℃内的要求。
8
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
A样电池包优化方案一（改变倾斜角度和电池的间距）
急加速急减速工况充放电电流（二）图
90
急加速急减速工况（二）
70
50
30
10
电动汽车能源管理系统(ppt)
发生衰减，(3)式是描述温度对电池容量影响的
最常用模型。
C C 2(1 5 (2 5 T ))
(3)
式3中，C为电池在温度T时的容量；C25为电池
在25℃时的容量; 为温度系数Ah/℃，不同种类 或型号电池的温度系数不同，需要通过试验得
到；T为电池工作温度。还有以其它影响因素为 研究对象的电池模型，如循环寿命、容量衰减。
电路元件的特点，可分为线性等效电路模型和非
线性等效电路模型。
• 1.2.1 基本电路模型
•
基本电路模型是其他复杂等效电路模型的基
础。Thevenin模型如图1所示，是最有代表性的
电路模型。电容C与电阻R2并联（描述超电势）
后与电压源Voc（描述开路电压）、电阻R1（电
池内阻）串联。由于随着电池工作条件和内部状
，中间层神经元响应函数为
LS
1 1 ex
。神经网络输
入变量的选择和数量影响模型的准确性和计算量
。神经网络方法的误差受训练数据和训练方法的
影响很大，所有的电池试验数据都可用来训练模
型并优化模型性能。
图4 用于估计电池SOC的典型神经网络结构
• 1.4、温度模型
•
电池在其最佳工作温度范围外工作时容量会
二、电池管理系统
1、电池模型
•
电动汽车电池性能模型又可分为简化的电化
学模型、等效电路模型、神经网络模型、部分放
电模型和特定因素模型
• 1.1 简化的电化学模型
• Peukert(普克特 )方程
In Ti 常数
（1）
式（1）中，I为放电电流；n为电池常数；T i为电流 的放电时间
• Shepherd模型
3、动力电池及其管理系统 3.1、动力电池
新能源汽车动力电池及电源管理 ppt课件
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车辆使用注意事项
• 每天出车前先检查电量是否正常（纯电动汽车是否充足 电），仪表显示是否正常，刹车性能是否良好，螺钉是否 松动等，有故障应及时修理排除，检查完成确定没有故障 时才能出车。
• 经常在凹凸不平的道路上行驶或经常负载运输，应每天检 查车身受力部位和重要焊接点，发现异常情况，应及时进 行修理。
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维护内容
• 检查动力电源系统的状态
• 检查管理系统的功能是否正常、
• 对电池进行充放维护
• 外观维护：
• 对电源系统的外观进行检查，如果有问题应及时排除，如果无法排除，请及 时与厂家联系。
• 检查电池包箱体是否完好，有无损坏或腐蚀
• 检查各紧固件螺栓、螺母是否松动
• 检查电池包之间的连接线是否松动
• 每次停车都必须关闭电源开关，拔下钥匙，将档位开关扳 至空挡位置，并将手刹拉起。
• 儿童在车内玩耍时要拔掉钥匙开关，以免造成危险。 • 充电应在儿童无法接触到的地方进行 • 因事故或其他原因造成起火时应立即关闭总电源开关
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电源系统的常规维护
• 常规维护时对影响电源使用过程中的安全隐患进行检查和 排除，避免发生危险性事故，通过制定常规的预防性维护 计划，可以更好地了解所使用电池的健康状况和终止寿命， 确定电池的更换或重点维护计划。常规维护一般每月进行 一次。
• 严格按照维修手册要 求进行维护和维修操 作。
• 拆检动力电池系统时 必须佩带绝缘手套。
• 所使用的工具必须具 有绝缘功能，如绝缘 扳手、绝缘旋具等。
• 维护和拆检前必定要 熟悉电路图
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特斯拉热管理介绍ppt课件
Tesla MODEL X
MODEL X
➢ 电池加热、乘员舱加热原理：PTC加热及电机回路余热加热的方式对电池包和乘员舱加热。共有两种加热 方式，完全依靠PTC加热和电机余热利用的加热方式，途中绿色线条即为单独PTC加热的路径，即：水泵电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-水泵-chiller-水泵。另外一种加热方式则依靠四通阀的控制来实现，即：电 机回路-三通-三通阀-四通阀-四通阀-水泵-chiller-水泵-电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-副水箱-电机回路。
特斯拉热管理介绍
MODEL S
➢ 总架构
Tesla MODEL S
Tesla MODEL S
MODEL S
➢ 电池冷却：chiller-三通-水泵-三通-PTC-电池包-三通-三通-四通阀-水泵-三通阀-chiller ➢ 电池加热：水泵-三通-PTC-电池包-三通-三通-四通阀-水泵-三通阀-三通-水泵
Tesla MODEL X
MODEL X
➢ 电驱及电控冷却：电机、电控存在三种冷却方式①电机回路不经过散热器的小循环冷却；②电机回路经 过电池包的小循环冷却；③电机回路经过散热器的大循环冷却，不经过电池包。
MODEL 3
➢ 结构
1. A/C Compressor 压缩机 2. Cabin heater 加热PTC 3. HV Battery Pack 动力电池 4. HV Battery Pack service panel 集成 式高压盒 5. Rear Drive unit 后电机 6. HV cabling 高压线束 7. Charge port 充电口
MODEL X
➢ 电池冷却：车辆行驶或充电时，电池温度上升，BMS会根据预先设定的程序发送指令让压缩机工作，并 调节通向chiller的膨胀阀，同时电池包回路的水泵会运转，冷却液在chiller内部与冷媒进行热交换，冷却液 温度降低，然后经水泵-电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-水泵-chiller，完成一个循环。
新能源整车热管理（三）：电池系统热管理
新能源整车热管理（三）：电池系统热管理动⼒电池作为新能源汽车的主要动⼒源，其对新能源汽车的重要性不⾔⽽喻。
在实际的车辆使⽤过程中，电池会的⾯临的使⽤⼯况复杂多变。
为了提⾼续航⾥程，车辆需要在⼀定的空间内布置尽可能多的电芯，因此车辆上电池包的空间⾮常有限。
电池在车辆运⾏过程中产⽣⼤量的热量且随着时间的累积在相对狭⼩的空间内内积聚。
由于电池包内电芯的密集堆放，也在⼀定程度上造成中间区域散热相对更困难，加剧了电芯间的温度不⼀致，其结果会降低电池的充放电效率，影响电池的功率；严重时还会导致热失控，影响系统的安全性和寿命。
动⼒电池的温度对其性能、寿命、安全性影响很⼤。
在低温下，锂离⼦电池会出现内阻增⼤、容量变⼩的现象，极端情况更会导致电解液冻结、电池⽆法放电等情况，电池系统低温性能受到很⼤影响，造成电动汽车动⼒输出性能衰减和续驶⾥程减少。
在低温⼯况下对新能源车辆进⾏充电时，⼀般BMS先将电池加热到适宜的温度再进⾏充电的操作。
如果处理不当，会导致瞬间的电压过充，造成内部短路，进⼀步有可能会发⽣冒烟、起⽕甚⾄爆炸的情况。
电动汽车电池系统低温充电安全问题在很⼤程度上制约了电动汽车在寒冷地区的推⼴。
电池热管理是BMS中的重要功能之⼀，主要是为了让电池组能够始终保持在⼀个合适的温度范围内进⾏⼯作，从⽽来维持电池组最佳的⼯作状态。
电池的热管理主要包括冷却、加热以及温度均衡等功能。
冷却和加热功能，主要是针对外部环境温度对电池可能造成的影响来进⾏相应的调整。
温度均衡则是⽤来减⼩电池组内部的温度差异，防⽌某⼀部分电池过热造成的快速衰减。
如表1所⽰，通常我们期望电池在20~35℃的温度范围内⼯作，这样能实现车辆最佳的功率输出和输⼊、最⼤的可⽤能量，以及最长的循环寿命。
表1 动⼒电池温度特性⼀般来说，动⼒电池的冷却模式主要分为风冷、液冷和直冷三⼤类。
风冷模式是利⽤⾃然风或者乘客舱内的制冷风流经电池的表⾯达到换热冷却的效果。
液冷⼀般使⽤独⽴的冷却液管路⽤来加热或冷却动⼒电池，⽬前此种⽅式是冷却的主流，如特斯拉和volt均采⽤此种冷却⽅式。
电动汽车电池管理系统BMSPPT教学课件
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
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电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。
SOC
22
Q M idt
0
t
QM
SOC估计常用的算法
(3)电池内阻法 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻 之分，它们都与SOC有密切关系。准确测量电池 单体内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。在 某些电池管理系统中，内阻法与Ah计量法组合使 用来提高SOC估算的精度。
25
7.3 动力电池的均衡管理
1
掌握能量耗散型均衡管理
2
掌握非能量耗散型均衡管理
3
电池均衡管理系统应用中存在的问题
26
引入
宝马公司 ActiveE 混合动力汽车即采用了由 Preh GmbH 公司提供的带有能量耗散式均衡 系统的 BMS。 均衡系统的目的是什么？
为了平衡电池组中单体电池的容量和能量差异，提高 电池组的能量利用率。
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电池温度采集方法
(2)热电偶采集法
原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
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电池温度采集方法
(3)集成温度传感器采集法
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动力电池热管理系统的功能
2024版新能源汽车电池热管理系统PPT课件
冷却系统设计与选
型
介绍适用于电池热管理系统的冷 却系统设计原则，包括冷却液选 择、冷却管道设计、散热器设计 等，以及冷却系统的选型建议。
04
电池热管理系统性能评价
Chapter
性能评价指标及方法
01
02
03
温度均匀性
散热效率
能耗
衡量电池组内温度分布的一致性， 通过温度传感器测量并计算温差。
评价热管理系统在特定条件下的 散热能力，通过对比实验和模拟 分析得出。
电池热管理系统重要性
电池性能与热环境关系 热管理系统对电池寿命和安全性的影响 提高新能源汽车整体性能的意义
课件目的与结构
课件目的
介绍新能源汽车电池热管理系统的 原理、设计及应用
课件结构
概述、热管理系统原理、设计方法 与实例、应用与展望
02
电池热管理系统基本原理
Chapter
电池工作原理及热特性
针对实验结果，分析热管理系统 的优缺点，提出改进建议。
温度均匀性分析 散热效率评价 能耗分析 结果讨论
根据实验数据绘制温度分布图， 评估热管理系统的温度均匀性。
根据功率计等设备采集的数据， 计算热管理系统的能耗并进行评 估。
05
新能源汽车电池热管理系统应 用案例
Chapter
纯电动汽车电池热管理系统应用
能量管理策略
探讨基于电池能量状态的控制策略，如SOC、 SOH等，用于优化电池的能量利用和延长电池寿 命。
关键部件设计与选型
传感器设计与选型
阐述适用于电池热管理系统的温 度传感器、电流传感器、电压传 感器等的设计与选型原则。
控制器设计与选型
探讨电池热管理系统控制器的设 计原则，包括控制算法、硬件电 路、软件编程等，以及控制器的 选型建议。
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电动汽车热泵和电池热管理系统部件解决方案
三花汽车零部件有限公司
张荣荣博士2017年6月30日
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主要内容
•电动汽车的热管理的要求•电动汽车热泵系统的特点
•三花在电动汽车热泵系统领域的部件解决方案•
三花在电动汽车电池热管理部件解决方案
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电动汽车的热管理的要求
通过最少的能源消耗实现车内发热设备的正常运行和车内人员的舒适
电池冷却
电子设备冷却车厢温度和湿度调节驱动电机冷却
发动机冷却
传动系统冷却
进排气系统冷却与热回收
热管理系统的目的：
热泵是实现电动汽车热管理优化的最佳手段
如果管理这个复杂的热系统？
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电动汽车热泵系统的特点
复杂多样
电动汽车热泵系统
家用热泵空调：
•制冷、制热、除霜•工况简单
车用热泵空调：
•制冷、制热、除雾、除霜、除冰
•设备热管理（余热回收）•工况复杂
传统车用空调：
•结构型式基本固定•零部件型式统一
新型车用热泵：
•结构型式不统一，无固定模式
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电动汽车热泵系统的特点
家用空调热泵
汽车空调热泵
传统家用空调热泵内外换热器功能切换的模式不能满足汽车复杂的热管理的要求！
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电动汽车热泵系统的特点
实现基本热泵功能的Nissan Leaf热泵系统简图
典型车用热泵系统结构
•蒸发器+室内冷凝器，室外换热器（冷凝器、蒸发器）
车用热泵基本部件要求
•三通（多通）冷媒切换阀和截止阀•宽温度工作范围和带截止功能的膨胀阀•可逆流动的室外换热器•
气液分离器
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三花电动汽车空调热泵系统部件解决方案
为客户定制化开发的热泵系统部件
Interior
Condenser
Evaporator 热泵室外
换热器
单向阀多通路阀
电磁截止阀
气液分离器
电子膨胀阀
球阀
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三花在电动汽车热泵系统领域的部件解决方案
车用电子膨胀阀
•精确的流量控制功能•具备总线通讯能力•具有故障反馈功能•极低的功率消耗•具备关闭功能•高耐久性
三花电子膨胀阀于2014年开始批量生产。
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电动汽车电池热管理的要求
9
空气冷却
液体冷却
制冷剂冷却
电池热管理为电池的关键技术
高效利用热失控控制快速充电延长寿命
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三花电动汽车电池热管理系统部件解决方案
E
V
A
P
COND
COMP
RAD
电池及电子设备冷却部件
带截止功能的TXV
（TXV+SOV）
电池及电子
设备冷却板
电池冷却器总成
（chiller+EXV）
电子水阀
电子水泵
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液冷式电池热管理
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Cond
M Chiller
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P/T Cond M Chiller Controller P/T P/T Evap M EXV
EXV EXV ETXV
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EXV+EXV EXV+Chiller 的优势分析
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12液冷式电池热管理
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8K
EXV+Chiller 有助于提高电池和蒸发器出风温度的稳定性
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液冷式电池热管理
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test time[min]Battery average temperature of cooling@45c 电池平均温度@水冷换热器电池平均温度@微通道换热器ambient T & battery T:45c;comp speed:2500rpm
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