电动汽车电池系统相关零部件及控制系统全集

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　　电动车逆变器
　　逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V，50Hz正弦波）的设备。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
　　车载逆变器充分利用了车载电瓶做为能源，将 DC12V直流电转换为和市电相同的 AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。在国外汽车普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作， 因而大大降低了使用成本。逆变器是应急电源的首选，是一种常备的车用汽车电子装具用品。车载逆变器一般使用汽车电瓶或者点烟器供电，先将低压直流电转换为265V左右的直流电，然后将高压的直流电转变为220V、50Hz的交流电。车载逆变器打破了在车内使用电器的诸多局限。不仅适用于车载系统，只要有DC12V直流电源的场合，都可使用。当发生过载或短路现象时车载逆变器将自动保护关机。
　　在电动汽车中，逆变器将直流动力源转变为交流输出驱动三相电机进而将电能转变成机械能驱动汽车运行。它是整个电驱动系统的核心部分，因此它控制性能的好坏直接关系到驱动电机能否可靠、高效的运行。
　　
　　锂离子蓄电池能量密度大、输出电压高、自放电小、没有记忆效应、循环寿命长，被称为"绿色电池"。但是近年来手机电池和笔记本电脑锂电池频繁发生的起火、爆炸事故，使得锂离子蓄电池的安全性问题被广大消费者所关注。
　　现阶段电动车锂离子蓄电池的电池防护主要采用两种方法：
　　一、锂离子蓄电池保护板
　　为了避免锂离子蓄电池过充电、过放电、外部短路等安全性问题，防止电池性能的恶化，锂离子蓄电池组在使用中必须安装保护线路板（简称保护板）。保护板同时可可以在极端情况下保护锂离子电池不会因穿刺漏液等问题出现燃烧、爆炸现象。
　　保护板的使用是里离子蓄电池与其他类型电池的重要区别，其性能的好坏、功能的完善直接关系到锂离子蓄电池在使用中的安全性及循环寿命。
　　

　　锂离子蓄电池保护板
　　二、保护电路
　　保护电路一方面要通过元器件筛选和电路设计的优化，提高电池组的安全系数。另一方面研制功能完善的电池管理系统，包括：第1极保护IC（防止电池过充、过放、短路）、第2极保护IC（保护第2次过压 ）、保险丝、LED灯、温度调节部件。
　　除了上述技术方法。厂商在动力电池种类选择、底盘安装位置等做的一步步优化，也有利于提高电池的安全性。在多级保护机制下，及时出现异常的情况下，电池也只能转为自动保护状态，不会发生意外情况。
　　

　　保护电路
　　
　　

　　电动汽车专用变频器
　　变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能，在电动车上起调节和控制车速的作用，多采用PWM (脉冲宽度调制，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形)调制方式。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
　　电动汽车中多采用的矢量变频器（电机控制器）。它是整个电驱动系统的核心部分，因此它控制性能的好坏直接关系到驱动电机能否可靠、高效的运行，会影响到整个车辆的动力性能和乘客的舒适感。
　　
　　

　　某插电式锂离子电池包热管理系统体网格划分
　　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0C)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10~30C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。
　　
　　电池损耗指的是电池在长时间使用后，实际容量变小，低于标称容量。容量值是电池最大容量的理论值。随着电池的使用，实际容量的最大值会逐渐缩小，而缩小的这部分容量就是电池的损耗。电池损耗的多少和电池使用频率的高低成直接的关系。出现电池损耗现象环境很多，包括高温或低温环境长时间作业、过度充放电、长期在电磁强辐射地使用电池、长期在湿润的条件下使用电池等。现阶段的电池技术还不能完全解决此类问题。
　　

　　镍镉电池，长期不彻底充电、放电，易在电池内留下痕迹，降低电池容量，这种现象称为电池记忆效应。意思是说，电池好像记忆用户日常的充、放电幅度和模式，日久就很难改变这种模式，不能再做大幅度充电或放电。一般认为，电池记忆效应产生的原因是由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。
　　电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。
　　过载保护指电气线路中电气设备负载过大时，为防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而采取的保护措施，主要通过加装过载保护器实现，也是电动汽车中必不可少的设备。
　　

　　低温时蓄电池产生化学反应变慢，充放电效率大幅下降。为了解决低温启动，有些车型会为电池装备低温启动加热装置。
　　

　　
　　

　　电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，MBS）一般是一个整体系统中的一个子系统，广泛应用于工业生产的各个环节，它的主要功能是通过监控和管理蓄电池，使电池始终保持在最佳工作状态，最大限度延长电池寿命;并将电池信息传输给相关子系统，为系统整体决策提供判断依据。
　　在各种BMS中，新能源汽车动力电池BMS较为独特，是一个复杂的系统。它必须具备实时监控并调整电池管理状态的能力，并可以与多个平行子系统同步协调工作。车辆实际行驶中，加速和减速总是在不停地交替进行着，所以BMS必须能够接受动态信息反馈并不停地调整其监控管理方式。BMS是动力电池的核心配件，主要功能有：
　　1、 监测电池组中各个单体电芯的健康状况;平衡各个电芯的性能;保证所有电芯都在额定工作范围内;当电芯被透支时最大限度地保护电池组整体功能;为个别电芯充电提供接入方式。
　　2、 在系统失控或失去联系是提供故障保护;在紧急状态下(如过载、火灾等)将电池隔离;在部分电芯失效时提供"应急行驶模式"。
　　3、 监控电池温度，调整散热/保温器的工作状态，保正电池在最佳温度运行。
　　4、 向系统和车主提供电池SOC信息(充电程度)和SOH信息(健康程度);计算电池余量可行驶的里程。
　　5、 为电池提供最佳充电流程，并设定合适的充放电比例，防止回收动能时对电池过度充电。
　　6、 为启动车辆前的负载阻抗测试预留足够的电量，实现分阶段充电以限制涌流的发生;
　　7、 适应车辆驾驶模式的变化，实时调整电池管理模式。
　　8、 记录电池使用情况，做使用历史记录。
　　9、 获取并执行相关子系统给予的信息及命令。
　　

　　在实际应用当中，新能源汽车的BMS还可以集成更多的电能管理功能，就看设计上有没有这样的需求了。单个模块集成度越高，占得体积越小，可以为电池腾出宝贵的空间，但高集成度也会带来一些不便，例如其损坏时殃及的范围广，修理更换的成本高等。所以，整车厂商还是要根据实际需求和成本要求设计BMS的功能，电动车没有完美的BMS，只有最合适的BMS。
　　

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学习学习，受教了。