新能源汽車技術(shù)

授課人：

龍少良

博士

教授

2025

第四章

純電動汽車

2025機(jī)械工業(yè)出版社產(chǎn)教融合應(yīng)用型本科汽車類專業(yè)系列教材《新能源汽車技術(shù)》優(yōu)秀教材配套課件新能源汽車的定義和分類－課程項(xiàng)目導(dǎo)讀及學(xué)習(xí)、知識與能力目標(biāo)

的算法項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)

學(xué)習(xí)本章節(jié)前需要對本章內(nèi)容進(jìn)行課前輔導(dǎo)學(xué)習(xí)2小時(shí)。老師課堂講授3小時(shí)。

課后學(xué)生或培訓(xùn)學(xué)員需對本章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行2小時(shí)復(fù)習(xí)。

本章內(nèi)容特色主要是面向新能源汽車專業(yè)應(yīng)用型職業(yè)本科學(xué)生走向企業(yè)實(shí)習(xí)或即將走向企業(yè)就業(yè)崗位的能力提升課程，也可以作為新能源汽車制造企業(yè)或新能源汽車維修服務(wù)企業(yè)員工職業(yè)能力提升培訓(xùn)教材。本章提出了與新能源汽車技術(shù)能力的難題。有些屬于實(shí)際應(yīng)用難題，目的是讓學(xué)員解決，引導(dǎo)學(xué)員思考，指導(dǎo)學(xué)員主動自學(xué)。

1,掌握純電動汽車性能指標(biāo)2.重點(diǎn)了解純電動汽車的定義及優(yōu)缺點(diǎn)；3.重點(diǎn)理解純電動汽車的關(guān)鍵參數(shù)匹配。4.了解純電動汽車設(shè)計(jì)基本方法1.通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，熟悉純電動汽車結(jié)構(gòu)與工作原理。2.明確純電動汽車的優(yōu)勢及劣勢，重點(diǎn)理解純電動汽車的關(guān)鍵參數(shù)匹配與計(jì)算方法。

3.1.能夠?qū)冸妱悠嚹芰抗芾硐到y(tǒng)功能及組成分析能力。2.掌握新能源關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)方法和原則。3.掌握新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車車輛結(jié)構(gòu)及動力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別。4.能夠?qū)冸妱悠囯姵叵到y(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的匹配進(jìn)行評估。本章內(nèi)容特色純電動汽車概述

的算法項(xiàng)目導(dǎo)讀

新能源汽車多是指電動汽車，是相對于傳統(tǒng)燃油汽車而言的。根據(jù)我國工業(yè)和信息化部發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》（2020年8月19日修訂），新能源汽車是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車三大類。

純電動汽車是新能源汽車的一個重要分支。近年來，純電動汽車的市場滲透率逐漸提升，預(yù)計(jì)到2060年，純電動汽車的市場滲透率有望超過70%。目錄010302

純電動汽車概述純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)主題；新能源汽車技術(shù)

第四章；純電動汽車

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)04純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)05純電動汽車實(shí)例分析純電動汽車概述-汽車的發(fā)展史

的算法1.1.汽車的發(fā)展史（蒸汽機(jī)汽車））純電動汽車概述-新能源汽車的發(fā)展史

的算法1.2.新能源汽車的發(fā)展史純電動汽車概述-新能源電動汽車的發(fā)展史

的算法1.3.電動汽車技術(shù)的發(fā)展歷程純電動汽車概述-認(rèn)識純電動汽車EV

的算法1.3.認(rèn)識純電動汽車EV：（Electric

vehicle

）

純電動汽車是以電池為儲能單元，以電動機(jī)為驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。純電動汽車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)工藝相對成熟。缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。因此適合于行駛路線相對固定，有條件進(jìn)行較長時(shí)間充電的車輛。純電動汽車在傳統(tǒng)燃油汽車的基礎(chǔ)上取消了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)增加了動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、制動能量回收系統(tǒng)等電動系統(tǒng)。其新能源純電動汽車組成主要設(shè)備如右圖所示。新能源純電動汽車組成純電動汽車概述-純電動汽車EV技術(shù)進(jìn)步

的算法

1.4.現(xiàn)代純電動汽車的崛起與技術(shù)進(jìn)步崛起隨著環(huán)保意識的提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步，純電動汽車逐漸成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。各大汽車制造商開始推出自己的純電動汽車型，市場占有率也逐漸提高。技術(shù)進(jìn)步現(xiàn)代純電動汽車在技術(shù)方面取得了重大突破，包括電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)和電控技術(shù)等。這些技術(shù)的進(jìn)步使得純電動汽車的續(xù)航里程更長、充電時(shí)間更短、性能更優(yōu)越。特斯拉

Cybertruck

特斯拉

ModelS純電動汽車概述-純電動汽車的發(fā)展與挑戰(zhàn)

的算法1.4.純電動汽車的未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)發(fā)展趨勢未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和環(huán)保需求的提高，純電動汽車的市場份額將繼續(xù)增長。同時(shí)，人工智能、自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)的應(yīng)用也將為純電動汽車的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。挑戰(zhàn)然而，純電動汽車的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)，如電池回收利用、充電設(shè)施建設(shè)、成本降低等問題。此外，消費(fèi)者對純電動汽車的認(rèn)知和接受度也需要進(jìn)一步提高。純電動汽車概述-純電動汽車組成與原理

的算法1.5.純電動汽車組成與原理電動汽車主要由電力驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪前進(jìn)或后退。電動汽車?yán)m(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。典型電動汽車組成框圖純電動汽車概述-純電動汽車組成與原理

的算法1.5.純電動汽車組成與原理1)．電力驅(qū)動系統(tǒng)

電力驅(qū)動系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置和車輪等。它的功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制動時(shí)，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。包括電動機(jī)驅(qū)動器、控制器及各種傳感器，其中最關(guān)鍵的是電動機(jī)逆變器。電動機(jī)不同，控制器也有所不同?？刂破鲗⑿铍姵刂绷麟娔孀兂山涣麟姾篁?qū)動交流驅(qū)動電動機(jī)，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪，使電動汽車行駛。有關(guān)電動機(jī)的相關(guān)內(nèi)容已在第3章中介紹。純電動汽車概述-純電動汽車組成與原理

的算法1.5.純電動汽車組成與原理包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功用是向電動機(jī)提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。純電動汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。純電動汽車主要是指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測等。2)電源系統(tǒng)3)輔助系統(tǒng)主要包括輔助動力源、空調(diào)器、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、刮水器、收音機(jī)以及照明和除霜裝置等。輔助動力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的功用是向動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其它輔助設(shè)備提供動力。純電動汽車概述-純電動汽車類型

的算法1.6.純電動汽車類型純電動汽車概述-純電動汽車類型

的算法1.6.純電動汽車類型純電動汽車概述-純電動汽車類型

的算法1.6.純電動汽車類型純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

1.純電動汽車的電驅(qū)動的典型結(jié)構(gòu)形式純電動汽車分為機(jī)械傳動型、無變速器型、無差速器型和電動輪型四種類型根據(jù)目前普遍接受的按照動力驅(qū)動

系統(tǒng)的不同進(jìn)行分類的典型結(jié)構(gòu)形式，大體分為六種（如左圖所示）。（C-離合器D-差速器G-變速器M-電動機(jī)FG-定速比減速器GB-變速器）

電驅(qū)動的典型結(jié)構(gòu)形式純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式1.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類機(jī)械傳動型：保留了內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動系統(tǒng)，只是把內(nèi)燃機(jī)換成了電動機(jī)。

這種結(jié)構(gòu)形式可以提高純電動汽車的起動轉(zhuǎn)矩及低速時(shí)的后備功率，對驅(qū)動電機(jī)要求低，可選擇功率較小的電動機(jī)。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式2.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類無變速器型：取消了離合器和變速器，采用固定速比減速器，通過電動機(jī)控制實(shí)現(xiàn)變速功能。

優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械傳動裝置質(zhì)量較輕、體積較小，但對電動機(jī)要求較高(較高的起動轉(zhuǎn)矩，較大的后備功率)，以保證純電動汽車的起步、爬坡、加速等動力性能。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類

無變速器型：取消了離合器和變速器，采用固定速比減速器，通過電動機(jī)控制實(shí)現(xiàn)變速功能。

無變速器型純電動汽車的另一種結(jié)構(gòu)是把電動機(jī)、減速器和差速器集成為一個整體，兩根半軸連接驅(qū)動車輪，這種結(jié)構(gòu)在小型電動汽車上應(yīng)用很普遍。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式4.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類

無差速器型：這種結(jié)構(gòu)形式采用兩個電動機(jī)，通過固定速比的減速器分別驅(qū)動兩個車輪，每個電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)。

汽車轉(zhuǎn)向時(shí)由電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子差速，因此，電動機(jī)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式5.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類

電動輪型：這種電動汽車將電動機(jī)直接裝在驅(qū)動輪內(nèi)（也稱輪轂電動機(jī)），可進(jìn)一步縮短電動機(jī)到驅(qū)動車輪之間的動力傳遞路徑。

需要增設(shè)減速比較大的行星齒輪減速器，以便將電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低到理想的車輪轉(zhuǎn)速。這種結(jié)構(gòu)形式對控制系統(tǒng)控制精度和可靠性的要求較高。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.7.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式6.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類

電動輪型：這種電動汽車將電動機(jī)直接裝在驅(qū)動輪內(nèi)（也稱輪轂電動機(jī)），可進(jìn)一步縮短電動機(jī)到驅(qū)動車輪之間的動力傳遞路徑。

電動輪型純電動汽車的另一種結(jié)構(gòu)形式采用低速外轉(zhuǎn)子電動機(jī)，去掉了減速齒輪，電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上。純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.8.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式分類、特點(diǎn)、代表車型分析

純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)布置形式是決定車輛性能、操控性和適用場景的關(guān)鍵因素。隨著電動汽車技術(shù)的快速發(fā)展，驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式也呈現(xiàn)出多樣化趨勢。以下將從分類、特點(diǎn)、代表車型及適用場景等多個維度進(jìn)行全面分析。一、驅(qū)動系統(tǒng)主要分類純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)按照電機(jī)數(shù)量和布置位置可分為以下幾大類：純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式的算法1.8.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式分類、特點(diǎn)、代表車型分析二、各類布置形式特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)純電動汽車概述-純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式

的算法1.8.純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置形式分類、特點(diǎn)、代表車型分析純電動汽車概述-純電動汽車的特點(diǎn)

的算法1.9純電動汽車的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點(diǎn)是：純電動汽車概述-純電動汽車的特點(diǎn)

的算法

1）純電動汽車不產(chǎn)生排氣污染，是真正意義上的零污染汽車。純電動汽車電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲比內(nèi)燃機(jī)小，因而純電動汽車行駛時(shí)的噪聲很小，大大提高了汽車的乘座舒適性。

2)

純電動汽車能源效率更要高過燃油汽車。加之停駛時(shí)不消耗電能，又可以實(shí)現(xiàn)制動能量回收利用。充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風(fēng)力、潮汐等多種能源轉(zhuǎn)化?？梢岳靡归g電網(wǎng)用電的低谷向蓄電池充電，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，提高電力資源的利用率。3）EV結(jié)構(gòu)簡單，動力傳動部件少，維護(hù)保養(yǎng)工作量小，除有刷直流電動機(jī)外，其它電動機(jī)無需維護(hù)。EV動力驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)故障檢修與傳動汽車傳動系統(tǒng)相比，也較為簡單。EV的駕駛操縱也更為簡單。4）蓄電池多項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)還未達(dá)到設(shè)想目標(biāo)，且價(jià)格高、使用壽命短，EV本身價(jià)格較高，使用成本不低。蓄電池能量密度低，續(xù)駛里程短，充電時(shí)間長。EV新車價(jià)格、使用成本、充電時(shí)間等方面的問題，使其還不能完全超越傳統(tǒng)的燃油汽車。1.9純電動汽車的特點(diǎn)目錄010302

純電動汽車概述純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)主題；新能源汽車技術(shù)

第四章；純電動汽車

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)04純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)05純電動汽車實(shí)例分析純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法電動汽車動力傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足車輛對動力性能和續(xù)駛里程的要求。車輛行駛的動力性能可以用以下4個指標(biāo)來評價(jià)：（1）起步加速性能。電動汽車由靜止起步并以最大的加速度加速到某一車速或在某一預(yù)定的距離加速行駛所需的最短時(shí)間。（2）最高車速穩(wěn)定行駛的能力。在水平良好的路面上，電動機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該能夠維持電動汽車以最高車速行駛的能力。（3）額定車速穩(wěn)定行駛的能力。對電動汽車來說，蓄電池和電動機(jī)提供的全部功率能滿足電動汽車以額定車速穩(wěn)定行駛的能力。（4）最大爬坡能力。電動汽車提供的功率能使其爬上最大坡度路面的能力。除此之外，電動汽車上動力電池組的能量應(yīng)該能夠維持行駛一定的續(xù)駛里程。純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法

電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)主要包括電動機(jī)的額定功率、峰值功率、額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩及額定電壓等參數(shù)。

1．電動機(jī)的額定功率和峰值功率

電動機(jī)是電動汽車行駛的動力源，對整車的動力性有直接的影響。所選的電動機(jī)功率越大，整車的動力性也就越好，但是如果功率過大，電動機(jī)的質(zhì)量和體積也會增大，且電動機(jī)的工作效率不高，這樣就不能充分利用有限的車載能源，從而使續(xù)駛里程降低。因此，電動機(jī)功率參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)通常參考汽車的最高車速、最大爬坡度和加速性能。1）根據(jù)電動汽車最高車速確定電動機(jī)功率設(shè)計(jì)中初步選擇電動機(jī)的額定功率應(yīng)不小于汽車以最高車速行駛時(shí)行駛阻力消耗的功率之和，電動汽車以最高車速行駛消耗的功率為右（4.2-1）公式。

（4.2-1式）2.1.電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法2.1.電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法2.1.電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法2.1.電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法2.1.電動機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-傳動系傳動比參數(shù)設(shè)計(jì)

的算法2.2.傳動系傳動比參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-傳動系傳動比參數(shù)設(shè)計(jì)的算法2.2.傳動系傳動比參數(shù)設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電池組容量設(shè)計(jì)

的算法2.3.電池組容量設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電池組容量設(shè)計(jì)的算法2.3.電池組容量設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電池組容量設(shè)計(jì)

的算法2.3.電池組容量設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電池組容量設(shè)計(jì)的算法2.3.電池組容量設(shè)計(jì)純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)--電池組容量設(shè)計(jì)

的算法2.4.設(shè)計(jì)實(shí)例純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-電池組容量設(shè)計(jì)-

的算法2.4.設(shè)計(jì)實(shí)例純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-性能仿真

的算法

2.5性能仿真

圖4.2.5-1整車仿真模型組成示意圖純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-性能仿真

的算法2.5性能仿真純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-性能仿真

的算法2.5性能仿真圖4.2.5-2交流電動機(jī)，控制器仿真模型總成純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-性能仿真-

的算法2.5性能仿真-純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-性能仿真

的算法2.5性能仿真圖4.2.5-3動力電池仿真模型總成純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-仿真模型

的算法3．車身仿真模型

車身模型構(gòu)成如圖4.2.5.-6所示，它包括滾動阻力、坡度阻力、迎風(fēng)阻力、加速阻力計(jì)算子模塊、汽車車速計(jì)算子模塊。圖4.2.5-6車身仿真摸型總成純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)--仿真模型

的算法純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-仿真模型

的算法圖4.2.5-7主減速器仿真模型總成純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-仿真模型

的算法

圖4.2.5-8變速器仿真模型總成純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-仿真模型

的算法5.純電動汽車整車仿真模型

綜上，將各個模塊封裝連接組成純電動汽車的整車模型如圖4.2.5-9所示。圖4.2.5-8變速器仿真模型總成

圖4.2.5-9純電動整車仿真模型純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)-仿真結(jié)果

的算法圖4.2.5-10ADVISOR仿真結(jié)果

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第四章；純電動汽車

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)04純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)05純電動汽車實(shí)例分析純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電動機(jī)及控制技術(shù)

的算法

4.3.1．電動機(jī)及控制技術(shù)

電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)屬于特種電動機(jī)，是電動汽車的關(guān)鍵部件。要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電動機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動態(tài)制動強(qiáng)和能量回饋的性能。電動汽車所用的電動機(jī)正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。

隨著電動機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動汽車的電動機(jī)控制系統(tǒng)。它們的應(yīng)用將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個系統(tǒng)的綜合性能。

電動汽車再生制動控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益。再生制動還可以減少剎車片的磨損，降低車輛故障率及使用成本。純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.1.鉛酸電池(鉛酸電池的分類與結(jié)構(gòu))1）鉛酸電池的分類純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.1.鉛酸電池(鉛酸電池的分類與結(jié)構(gòu))2）鉛酸電池的結(jié)構(gòu)鉛酸電池由正負(fù)極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.1.鉛酸電池(鉛酸電池的分類與結(jié)構(gòu))3）鉛酸電池的工作原理

鉛酸電池工作時(shí)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過程叫作放電。在使用后，借助于直流電在電池內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而儲蓄起來，這種蓄電過程稱作充電。純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.1.鉛酸電池(鉛酸電池的分類與結(jié)構(gòu))（3）鉛酸電池的放電特性

隨著放電過程的進(jìn)行，活性物質(zhì)表面的電解液密度繼續(xù)下降。結(jié)果導(dǎo)致鉛酸電池的端電壓下降。

鉛酸電池繼續(xù)放電，極板外的電解液向活性物質(zhì)表面擴(kuò)散，活性物質(zhì)表面的電解液的濃度變化緩慢，鉛酸電池的端電壓也隨即保持穩(wěn)定

鉛酸電池繼續(xù)放電，極板外的電解液的整體濃度也逐漸降低，又由于電解液和活性物質(zhì)被消耗，其作用面積也不斷地減小，結(jié)果是鉛酸電池的端電壓也隨著下降。鉛酸電池的放電曲線純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.1.鉛酸電池(鉛酸電池的分類與結(jié)構(gòu))4）鉛酸電池的充電特性超過D點(diǎn)以后進(jìn)行的電解過程，使電池的端電壓又達(dá)到一個新的穩(wěn)定值。

鉛酸電池充電還受到充電電流條件的影響。

電流大，蓄電池端電壓也高，電流小，鉛酸電池端電壓也較低。鉛酸電池的充電曲線純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鉛酸電池

的算法2.1.2.鎳氫電池（1）鎳氫電池的分類與結(jié)構(gòu)

鎳氫電池按照形狀可以分為方形鎳氫電池和圓形鎳氫電池，主要由正極、負(fù)極、極板、隔板、電解液、安全閥、絕緣膜、外殼等組成。

鎳氫電池正極是活性物質(zhì)氫氧化鎳，負(fù)極是儲氫合金，用氫氧化鉀作為電解質(zhì)，在正負(fù)極之間有隔膜，共同組成鎳氫單體電池。

在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應(yīng)。鎳氫電池的結(jié)構(gòu)純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鎳氫電池的算法（2）鎳氫電池的工作原理鎳氫電池是將物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置。純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鎳氫電池

的算法（3）鎳氫電池的充放電特性1）鎳氫電池的充電特性

在充電起始階段，電池端電壓迅速上升，隨著時(shí)間的延長，電池電壓上升減緩，如圖中曲線1所示。電池在高溫情況下充電，雖然充電時(shí)間較長，但充電效率下降，導(dǎo)致放電容量減少。

鎳氫電池高溫（45℃）充電曲線純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鎳氫電池-

的算法

2）鎳氫電池的放電特性

隨著放電的進(jìn)行，總的趨勢是隨著放電時(shí)間的延續(xù)，電池的端電壓不斷下降。放電電流越大，電池所能放出的容量越小，電池的端電壓越低。電池常溫下不同倍率放電曲線純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鎳氫電池

的算法2）鎳氫電池的放電特性

雖然常溫下延長了充電時(shí)間，但在低溫情況下，電池放電容量將會下降。如圖所示。電池低溫（?18℃）放電曲線曲線1—常溫0.5C充電9.24A·h曲線2—低溫（?18℃）1C放電至0.9V純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法2.2.3鋰離子電池

鋰離子電池具有工作電壓高、壽命長、體積與質(zhì)量小、自放電率低、比能量高等優(yōu)點(diǎn)。（1）鋰離子電池的分類與結(jié)構(gòu)1）鋰離子電池的分類

適用于電動汽車的鋰離子電池，按照鋰離子電池正極材料的不同，主要分為錳酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池和三元聚合物鋰離子電池純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法（1）鋰離子電池的分類與結(jié)構(gòu)1）鋰離子電池的分類四種不同正極材料的鋰離子電池性能對比項(xiàng)目磷酸鐵鋰鈷酸鋰錳酸鋰三元聚合物克容量/（mA·h/g）160～170140～160110～120130～220放電平臺/V3.2～3.33.6～3.73.6～3.73.7循環(huán)壽命（次）＞2000＞500＞300＞500工作溫度/℃0～700～450～45?20～60安全性能優(yōu)越較差較優(yōu)越較優(yōu)越倍率放電較好較好較好較好純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法2）鋰離子電池的結(jié)構(gòu)圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法（2）鋰離子電池的工作原理

電池在充電時(shí)，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入負(fù)極中；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入正極材料晶格中。在整個充放電過程中，鋰離子往返于正負(fù)極之間。鋰離子電池的工作原理純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法（2）鋰離子電池的工作原理純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池

的算法(3)鋰離子電池的充放電特性

單體鋰離子電池的充電電壓必須嚴(yán)格保持在4.1V左右，充電電流通常限制在1C以下。

鋰離子電池通常采用恒流轉(zhuǎn)恒壓充電模式。鋰離子電池的充電特性曲線鋰離子電池的充電特性純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-鋰離子電池的算法(3)鋰離子電池的充放電特性鋰離子電池的充放電特性2）放電特性環(huán)境溫度對電池的放電容量有較大影響。采用0.2C放電速率時(shí)，若環(huán)境溫度為25℃，則可放出額定容量；若環(huán)境溫度為?10℃，則電池容量下降約5%；若環(huán)境溫度為?20℃，則電池容量下降約10%。環(huán)境溫度與電池容量的關(guān)系純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電池管理系統(tǒng)

的算法2.2.4動力電池管理系統(tǒng)

動力電池管理系統(tǒng)具有保障安全、延長壽命、估算剩余電量等重要功能，是動力和儲能電池組中不可或缺的重要部件。(1)電池管理系統(tǒng)的基本組成及功能電池管理系統(tǒng)由電池控制單元、主/輔充電器、熱管理系統(tǒng)、SOC估計(jì)、電池警報(bào)裝置、模塊傳感裝置、安全模塊構(gòu)成電池管理系統(tǒng)組成圖純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電池管理系統(tǒng)

的算法(1)電池管理系統(tǒng)的基本組成及功能電池管理系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)估計(jì)、能量管理、熱管理、安全管理和通信功能等，如下圖所示。電池管理系統(tǒng)功能示意圖純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電池管理系統(tǒng)

的算法(2)電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電池及管理技術(shù)

的算法2.2.5.動力電池及管理技術(shù)1）動力電池是電動汽車的動力源，是能量的存儲裝置，也是目前制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關(guān)鍵是開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的電池。2)電動汽車車用動力蓄電池經(jīng)過3代的發(fā)展，已取得了突破性的進(jìn)展。第1代是鉛酸電池，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前唯一能大批量生產(chǎn)的電動汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋅空氣等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程，但其價(jià)格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池能量轉(zhuǎn)變效率、比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池。純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-電池及管理技術(shù)

的算法

3)電池組性能直接影響整車的加速性能、續(xù)駛里程以及制動能量回收的效率等。電池的成本和循環(huán)壽命直接影響車輛的成本和可靠性，所有影響電池性能的參數(shù)必須得到優(yōu)化。電動車的電池在使用中發(fā)熱量很大，電池溫度影響電池的電化學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行、循環(huán)壽命和充電可接受性、功率和能量、安全性和可靠性。所以，為了達(dá)到最佳的性能和壽命，需將電池包的溫度控制在一定范圍內(nèi)。4)減小包內(nèi)不均勻的溫度分布以避免模塊間的不平衡，以此避免電池性能下降，且可以消除相關(guān)的潛在危險(xiǎn)。由于電池包的設(shè)計(jì)既要密封、防水、防塵、絕緣等，又要考慮空氣流流場分布、均勻散熱，所以電池包的散熱通風(fēng)設(shè)計(jì)，成為電動車研究的一個重要領(lǐng)域。

2.2.5.動力電池及管理技術(shù)純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-整車控制技術(shù)

的算法3.整車控制技術(shù)

1)新型純電動轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN總線和車身系統(tǒng)的低速總線。高速CAN總線每個節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的ECU。低速總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。2)實(shí)現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車上應(yīng)用的一個基礎(chǔ)，同時(shí)也為X-by-Wire技術(shù)提供有力的支撐。4．整車輕量化技術(shù)

整車輕量化始終是汽車技術(shù)重要的研究內(nèi)容。純電動汽車由于布置了電池組，整車重量增加較多，輕量化問題更加突出。

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)-整車控制技術(shù)-

的算法（1）通過對整車實(shí)際使用工況和使用要求的分析，對電池的電壓、容量、驅(qū)動電動機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、整車性能等車輛參數(shù)的整體優(yōu)化，合理選擇電池和電動機(jī)參數(shù)。（2）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕動力總成、車載能源系統(tǒng)的重量。這里包括對電動機(jī)及驅(qū)動器、傳動系、冷卻系統(tǒng)、空調(diào)和制動真空系統(tǒng)的集成和模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)得到優(yōu)化；電池、電池箱、電池管理系統(tǒng)、車載充電動機(jī)組成的車載能源系統(tǒng)的合理集成和分散，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。（3）積極采用輕質(zhì)材料，如電池箱的結(jié)構(gòu)框架、箱體封皮、輪轂等采用輕質(zhì)合金材料。（4）利用CAD技術(shù)對車身承載結(jié)構(gòu)件（如前后橋、新增的邊梁、橫梁等）進(jìn)行有限元分析研究，用計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。目錄010302

純電動汽車概述純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)主題；新能源汽車技術(shù)

第四章；純電動汽車

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)04純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)05純電動汽車實(shí)例分析純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

4.4.1純電動汽車的動力性1)電動汽車動力性與內(nèi)燃機(jī)汽車動力性不同之處在于產(chǎn)生驅(qū)動力的動力源，內(nèi)燃機(jī)汽車動力源來源于發(fā)動機(jī)，電動汽車動力源來源于電機(jī)。

2)電動汽車中驅(qū)動電機(jī)的外特性曲線如圖4.4.1所示。該特性曲線分為兩個區(qū)域：恒轉(zhuǎn)矩和恒功率工作區(qū)。恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域是從零轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩恒定，而功率隨轉(zhuǎn)速的提高線性增加；恒功率區(qū)域是從額定轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速，電機(jī)的輸出功率恒定，而轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的提高呈雙曲線逐漸下降。圖4.4.1驅(qū)動電機(jī)的外特性曲線純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法4.4.2.電動機(jī)外特性1.驅(qū)動電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩如下（4.4-1）式（4.4-1）

為了建立驅(qū)動電機(jī)外特性的數(shù)學(xué)模型，需在專門的電動汽車動力測功平臺上測試驅(qū)動電機(jī)的外特性，然后采用最小二乘法原理對電機(jī)外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立電機(jī)外特性數(shù)學(xué)模型。驅(qū)動電機(jī)外特性數(shù)學(xué)模型是整車動力性仿真計(jì)算的重要依據(jù)，是把在電動汽車動力平臺上測試的電機(jī)轉(zhuǎn)矩看成電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，其數(shù)學(xué)模型如下（4.4-2）式純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法

（4.4-2）式中，Aj為待擬合的各項(xiàng)系數(shù)，K為多項(xiàng)式的階數(shù)，一般取3～5。

電動汽車在行駛過程中，動力電池儲存的電能通過控制器輸出給驅(qū)動電機(jī)，電機(jī)輸出功率，驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪上。2.電動汽車驅(qū)動力如下（4.4-3）式.（4.4-3）純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法3.純電動汽車的驅(qū)動力和行駛阻力1）

電動汽車的行駛阻力也包括滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力，其表達(dá)式為和燃油汽車的一樣，即如下（4.4-4）式.（4.4-4）2）電動汽車動力性評價(jià)指標(biāo)和燃油汽車一樣，也是最高車速、加速能力和爬坡能力。純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法

當(dāng)電動汽車達(dá)到最高車速時(shí)，電機(jī)處于恒功率區(qū)域運(yùn)行，汽車的驅(qū)動力與滾動阻力及空氣阻力處于平衡狀態(tài)。求出電動汽車驅(qū)動力與行駛阻力曲線的交點(diǎn)，得出最高車速。

同時(shí)，電機(jī)調(diào)速所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，由式（4.4-5）確定所能達(dá)到的最高車速，取兩者之中的小者。圖4.2所示為某具有二擋變速器電動汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖，可以看出一、二檔驅(qū)動力曲線交點(diǎn)出現(xiàn)在車速約為38km/h處，當(dāng)汽車從原地起步加速行駛到此車速時(shí)，為了獲得最大驅(qū)動力，車輛應(yīng)該從一檔換入二檔。行駛阻力曲線與二檔驅(qū)動力曲線存在交點(diǎn)，汽車的最高行駛車速接近

110km/h。

圖4.4-5某純電動汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖3)電動車行駛速為(4.4-5)式式中，aj為電動汽車行駛加速度.(4.4-5)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法4)電動汽車從靜止起步全力加速度Va的加速時(shí)間為(4.4-6)式(4.4-6)圖4.4.6為某具有二檔變速器的純電動汽車行駛車速一時(shí)間曲線，從圖中可知0～50Km/h，加速時(shí)間約為7.3秒，在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10S之內(nèi)，50～80Km/h的加速時(shí)間約為7.5s，在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的15s之內(nèi)。圖4.4.6某純電動汽車行駛車速一時(shí)間曲線純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

(4.4-7)(4.4-8)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-動力性

的算法下圖是某具有二檔變速器的純電動汽車爬坡度。由下圖可知汽車最大爬坡度在純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法4.4.3.純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)

電動汽車與燃油汽車在驅(qū)動系統(tǒng)、動力源方面存在著質(zhì)的差別，由此導(dǎo)致這兩種車輛在經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)、評價(jià)方法上存在著很大的差異。動力電池作為電動汽車唯一的動力源，能量存儲密度不能達(dá)到燃油的水平，致使車輛續(xù)駛里程短，因此降低能量消耗率、提高能耗經(jīng)濟(jì)性對電動汽車更加重要。

電動汽車能耗經(jīng)濟(jì)性評價(jià)常用的指標(biāo)是以一定的速度或循環(huán)行駛工況為基礎(chǔ)，以車輛行駛一定里程的能量消耗量來衡量，主要有續(xù)駛里程和單位里程能量消耗率。

續(xù)駛里程是電動汽車電池組充滿電后可連續(xù)行駛的里程，可以分為等速續(xù)駛里程和循環(huán)工況續(xù)駛里程。此項(xiàng)指標(biāo)對于綜合評價(jià)電動汽車電池組、電機(jī)及傳動效率、電動汽車實(shí)用性具有積極意義。但此指標(biāo)與電動汽車電池組裝車容量及電池水平有關(guān)，在不同車型和裝配不同容量電池組的同種車型間不具有可比性。即使裝配相同容量同種電池的同一車型，續(xù)駛里程也受到電池組狀態(tài)、天氣、環(huán)境因素等使用條件影響而有一定的波動。純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-9)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法圖4.4.7電動汽車NEDC循環(huán)工況純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法

圖4.4.8市區(qū)基本循環(huán)工況

圖4.4.9市郊基本循環(huán)工況純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-10)(4.4-11)4.5.純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-12)(4.4-13)(4.4-14)將式（4.4.-11，4.4-12.4.4.-13.4.4-15.可得純電動汽車加速工況單位里程能量消耗量為(4.4-15)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-16)(4.4-17)將式（4.4.-10.，4.4-14.代入4.4.-10.可得純電動汽車等速工況單位里程能量消耗量為(4.4-18)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-18)(4.4-19)將式（4.4.-10.，4.4-14.代入4.4.-10.可得純電動汽車等速工況單位里程能量消耗量為(4.4-20)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-18)(4.4-19)純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)-經(jīng)濟(jì)性

的算法(4.4-20)(4.4-21)(4.4-22)純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法4.6.純電動汽車的續(xù)駛里程

電動汽車?yán)m(xù)駛里程的影響因素較為復(fù)雜，其中最主要的因素是車載能源問題。續(xù)駛里程與電動汽車在行駛過程中所消耗的能量密切相關(guān)，影響因素主要來自電動汽車行駛的外部條件和電動汽車本身的結(jié)構(gòu)條件。

1.滾動阻力系數(shù)對續(xù)駛里程的影響

輪胎的滾動阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大。所以降低輪胎滾動阻力系數(shù)可明顯增加電動汽車的續(xù)駛里程。特別是對低速、整車質(zhì)量較大的電動汽車，尤其如此。因此，采用滾動阻力系數(shù)小的子午線輪胎，增大輪胎氣壓等是增加電動汽車?yán)m(xù)駛里程的重要途徑。2.空氣阻力系數(shù)對續(xù)駛里程的影響

空氣阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大；車速越大，空氣阻力系數(shù)對電動汽車?yán)m(xù)駛里程的影響明顯。通過對電動汽車進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)，底部做成光滑表面，同時(shí)取消散熱器罩等措施，可以降低空氣阻力系數(shù)。

3.機(jī)械效率對續(xù)駛里程的影響

提高電動汽車動力傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率，能有效地增加電動汽車的續(xù)駛里程。電動汽車整車質(zhì)量越小，行駛速度越低，機(jī)械效率對續(xù)駛里程的影響越大。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法4.整車質(zhì)量對續(xù)駛里程的影響

整車質(zhì)量越大，續(xù)駛里程越小；并且不同車速時(shí)，續(xù)駛里程也不相同。為了降低整車總重量，可通過采用輕質(zhì)材料的方法實(shí)現(xiàn)。5.蓄電池參數(shù)對電動汽車?yán)m(xù)駛里程的影響

蓄電池參數(shù)包括很多，這里主要從蓄電池的放電深度、電池比能量、電池箱串聯(lián)電池個數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)、蓄電池的自行放電等幾個方面分析。1）蓄電池的放電深度蓄電池的放電深度越大，電動汽車的續(xù)駛里程就越大；同時(shí)，車速和負(fù)荷對續(xù)駛里程的影響也很明顯.2）電池比能量

當(dāng)電動汽車攜帶的電池總量一定時(shí)，電池參數(shù)中電池的比能量對續(xù)駛里程影響最大，可見提高電池的比能量對提高電動汽車?yán)m(xù)駛里程意義重大。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法3）電池箱串聯(lián)電池個數(shù)對續(xù)駛里程的影響

增加每個電池箱串聯(lián)電池的個數(shù)，電動汽車的續(xù)駛里程明顯增加。這主要是一方面由于增加了電池的數(shù)量，可以增加電池組的總能量儲備，另一方面由于電池組的電壓增高，在電池放電效率相同的情況下，減小了電池的放電電流，可以增加電池組的有效容量。

在增加電池?cái)?shù)量的同時(shí)，也增加了電動汽車的總質(zhì)量，從而增加了電動汽車的能量消耗，降低了電動汽車的續(xù)駛里程。但每個電池箱電池?cái)?shù)量的增加，會增加電池組的電壓，電動汽車的動力性會得到提高。因此，電動汽車動力傳動系統(tǒng)的匹配應(yīng)兼顧電動汽車的續(xù)駛里程和動力性。4）電池箱并聯(lián)電池組數(shù)對續(xù)駛里程的影響在保持電池組總電壓的情況下，增加并聯(lián)電池箱的數(shù)量可顯著增加電動汽車的續(xù)駛里程。這主要是一方面增加了電池的數(shù)量，可增加電池組的總能量儲備，另一方面由于并聯(lián)支路的增加，在各并聯(lián)支路電池箱不超過額定放電電流的情況下，可以增加電池組總的放電電流，從而增加電池組的額定容量。增加電池箱并聯(lián)數(shù)量，可提高電池組的放電功率，電動汽車的動力性會顯著提高。因此，增加電池箱并聯(lián)數(shù)量可提高電動汽車的動力性和續(xù)駛里程。但是，隨著電池?cái)?shù)量的增加，電池占整車質(zhì)量的比重和電動汽車的總質(zhì)量也將增大，這將增加電動汽車的能量消耗，降低電動汽車的續(xù)駛里程。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法5）自行放電率

蓄電池的自行放電率是指在電池的存放期間容量的下降率，即蓄電池?zé)o負(fù)荷時(shí)自身放電使容量損失的速度。顯然，自放電率越大，電池在存放期間的容量的損失就越多，能量的無用損耗越多，相應(yīng)的電動汽車的續(xù)駛里程也就越短。6．續(xù)駛里程其它影響因素的分析1）行駛工況對續(xù)駛里程的影響

行駛工況對電動汽車的續(xù)駛里程影響很大。對于恒速行駛，電流隨車速的增加而增加，每公里消耗的電能隨車速的升高增加，而電池的放電容量則隨車速的升高而減小，故其續(xù)駛里程隨行駛車速的升高而減少。2）行駛的環(huán)境狀況對續(xù)駛里程的影響純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法

在相同的車輛條件下，電動汽車行駛的道路情況與環(huán)境氣候?qū)﹄妱悠囆旭偟睦m(xù)駛里程有很大影響。如氣溫的高低一方面對電池的有效容量有很大影響，另一方面也會影響電動汽車的總效率（電動機(jī)效率、機(jī)械傳動效率和電器元件的效率等）和通風(fēng)、冷卻、空調(diào)所消耗的能量。另外，風(fēng)力的方向與大小、道路的種類（摩擦系數(shù)、坡度、平整性）及交通擁擠狀況都會使車輛的能量消耗增加或減小，從而使電動汽車的續(xù)駛里程有顯著的差別。3）輔助系統(tǒng)和低電壓電器系統(tǒng)對續(xù)駛里程的影響

電動汽車上制動系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵需輔助電動機(jī)驅(qū)動，其它還有照明、音響、空調(diào)、通風(fēng)、取暖等電器都需要消耗電池的能量。輔助系統(tǒng)和低電壓系統(tǒng)的功率越大，消耗的電能就越大，電動汽車的續(xù)駛里程就越小，動力性能也會受到影響。

由此可見，影響電動汽車?yán)m(xù)駛里程的因素眾多，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，盡可能綜合考慮各種因素的影響，提高電動汽車的續(xù)駛歷程。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法4.7.電池管理系統(tǒng)的功能

電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測、控制與管理為一體的、復(fù)雜的電氣測控系統(tǒng)，也是電動汽車商品化、實(shí)用化的關(guān)鍵。電池管理的核心問題就是SOC的預(yù)估問題，電動汽車電池操作窗SOC的合理范圍是30%～70%，這對保證電池壽命和整體的能量效率至關(guān)重要。

準(zhǔn)確和可靠地獲得電池SOC是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務(wù)，在此基礎(chǔ)上才能對電動汽車的用電進(jìn)行管理，特別是防止電池的過充及過放。蓄電池的荷電狀態(tài)是不能直接得到的，只能通過對電池特性――電壓、電流、電池內(nèi)阻、溫度等參數(shù)來推斷。這些參數(shù)與SOC的關(guān)系并不是簡單的對應(yīng)的關(guān)系。

電池管理系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵組成模塊，電池要配備電池管理系統(tǒng)才能正常工作，電池管理系統(tǒng)的功能主要包括：1．實(shí)時(shí)采集電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態(tài)不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進(jìn)行監(jiān)測。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法2．確定電池的SOC

準(zhǔn)確估測動力電池組的SOC，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%~70%的工作范圍。3．故障診斷與報(bào)警

當(dāng)蓄電池電量或能量過低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過高，非正常工作時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以保證蓄電池正常工作。4．電池組的熱平衡管理

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。5.一致性補(bǔ)償

當(dāng)電池之間有差異時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng)，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。一般采用充電補(bǔ)償功能。設(shè)計(jì)有旁路分流電路，以保證每個單體都可以充滿電，這樣可以減緩電池老化的進(jìn)度，延長電池的使用壽命。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的功能

的算法6．通過總線實(shí)現(xiàn)各檢測模塊和中央處理單元的通訊

在電動汽車上實(shí)現(xiàn)電池管理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準(zhǔn)確估計(jì)電動汽車蓄電池的SOC狀態(tài)。目前，主要是根據(jù)實(shí)際情況，確定具體純電動汽車的電池管理系統(tǒng)的功能和形式。這里以鎳氫電池為例，簡單介紹其電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

硬件的設(shè)計(jì)取決于管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。基本要實(shí)現(xiàn)對動力電池組的合理管理，即保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)通信、抗干擾性。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定需要采集動力電池組的數(shù)據(jù)類型；根據(jù)采集量以及精度要求確定前向通道的設(shè)計(jì)；根據(jù)通信數(shù)據(jù)量以及整車的要求選用合理的總線(如下圖4.4.8）。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法4.8.電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)圖4.4.8純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法

電池的SOC一部分是經(jīng)過對電流的的積分得到的，電流信號檢測的精度直接影響系統(tǒng)的SOC的準(zhǔn)確度，因此要求電流轉(zhuǎn)換隔離放大單元在較大范圍內(nèi)有較高的精度，較快的響應(yīng)速度，較強(qiáng)的抗干擾能力，較好的零飄、溫飄抑制能力和較高的線性度。電流轉(zhuǎn)換隔離放大單元是用電流性霍爾元件

將-400安培到+400安培的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號。電流的采樣精度要求為1%。電池的溫度是判斷電池能否正常使用的關(guān)鍵性參數(shù)，如果電池的溫度超過一定值，有可能造成電池的不可恢復(fù)性破壞。電池組之間的溫度差異造成電池組的單體之間的不均衡，從而會造成電池壽命的降低，系統(tǒng)中溫度采樣單元，是通過一總線數(shù)字化溫度傳感器完成，溫度采樣精度可達(dá)到0.5℃。

電壓是判斷電池組好壞的重要依據(jù)，系統(tǒng)要求能得到電池組在同一時(shí)刻的電壓值的變化和各電池組的值，通過算法來找出問題電池組，因此電壓的的采樣精度要求比較高，本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，精度可以達(dá)到0.1V。

電動汽車中電動機(jī)等強(qiáng)電磁干擾源的存在對系統(tǒng)的抗干擾性要求較高，所以要求系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)、印刷電路板的制作和軟件程序方面提高系統(tǒng)的抗干擾性。本硬件系統(tǒng)是在基于ATMEGA8L單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法1.電壓采樣的實(shí)現(xiàn)電壓采樣是對電動汽車電池組的電壓進(jìn)行采樣，每個電池組由10個單體電池構(gòu)成。本系統(tǒng)中一共有14個電池組組成電動汽車的動力電池。原理如圖4.4.9所示，每個電池為一個電池組。

ATMEGA8L通過邏輯控制單元，控制高壓開關(guān)陣列的通斷來采樣電池組電壓，電壓信號在經(jīng)過線性隔離器件，再經(jīng)放大后輸入到ATMEGA8L的A/D。圖4.4.9純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法2.電流采樣的實(shí)現(xiàn)

電流的采樣是估計(jì)電池SOC的主要依據(jù)，因此對其采樣的精度，抗干擾能力，零飄、溫飄和線性度誤差的要求都很高。在這里采用電流傳感器LT308（LEM），該電流傳感器是基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，具有高的精度、良好的線性度和最佳的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也具有很好的抗干擾能力。其原邊的額定電流為300A，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。副邊的額定電流為150mA，其轉(zhuǎn)換率為1:2000。供電電源為正負(fù)12V或正負(fù)15V。其測量電路如圖(4.4.10)所示。圖4.4.10純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法3．溫度采樣的實(shí)現(xiàn)

溫度傳感器采用美國DALLAS公司繼DS1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。

溫度采集電路如圖4.4.11所示。溫度檢測系統(tǒng)采用直接電源供電方式。當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。同時(shí)由于讀寫在操作上是分開的故不存在信號競爭問題。圖4.4.11純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法4.抗干擾措施的設(shè)計(jì)

由于電池管理系統(tǒng)用在情況比較復(fù)雜的電動汽車上，所以干擾可以沿各種線路侵入單片機(jī)系統(tǒng)。其主要的渠道有3條：即空間干擾、供電系統(tǒng)干擾、過程通道干擾。干擾對單片機(jī)系統(tǒng)的作用可以分為3個部位：第1個部位是輸入系統(tǒng)，干擾疊加在信號上，使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別在前向通道的傳感器接口是小電壓信號輸入時(shí)，此現(xiàn)象會更加嚴(yán)重；第2個部位是輸出系統(tǒng)，使各輸出信號混亂，不能正常反應(yīng)單片機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出量，導(dǎo)致一系列嚴(yán)重后果；第3個部位是單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核，使總線上的數(shù)字信號錯亂，程序運(yùn)行失常，內(nèi)部程序指針錯亂，控制狀態(tài)失靈，單片機(jī)中數(shù)據(jù)被修改，更嚴(yán)重的會導(dǎo)致死機(jī)，使系統(tǒng)完全崩潰。（1）硬件抗干擾設(shè)計(jì)硬件抗干擾效率高，若硬件措施得當(dāng)，可以將絕大多數(shù)干擾拒之門外。硬件抗干擾技術(shù)主要有以下幾種：1）電隔離：在輸入輸出通道上通過光藕器件傳輸信息可將單片機(jī)系統(tǒng)與各種傳感器、開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔離開來，阻擋很大一部分干擾。2）雙絞線傳輸和終端阻抗匹配：長線傳輸數(shù)字信號時(shí)利用雙絞線，對噪聲干擾有較好的抑制效果。可與光藕或者平衡輸入接收器和輸出驅(qū)動器聯(lián)合使用。在發(fā)送和接收信號端必須有末端電阻，雙絞線應(yīng)該與阻抗匹配。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法3）硬件濾波：RC低通濾波器可以大大消弱各類高頻干擾信號（如各類“毛刺”干擾）。4）良好的接地：有兩種接地，一種是為人身或設(shè)備安全目的，把設(shè)備的外殼接地，這種接地叫外殼接地或安全接地；另一種是為電路工作提供一個公共的電位參考點(diǎn)，這種接地稱為工作接地。兩種接地系統(tǒng)都要設(shè)計(jì)合理，同時(shí)，系統(tǒng)的數(shù)字地與模擬地要分開。5）屏蔽：高頻電源、交流電源、強(qiáng)電設(shè)備、電弧產(chǎn)生的電火花，甚至雷電，都能產(chǎn)生電磁波，從而成為電磁干擾的噪聲源。用金屬外殼將器件包圍起來，再將金屬外殼接地，其對屏蔽各種通過電磁感應(yīng)引起的干擾非常有效。（2）軟件抗干擾設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)中，充分挖掘軟件的抗干擾能力可以將干擾的影響抑制到最小。軟件抗干擾設(shè)計(jì)主要是消除模擬輸入信號的噪聲，程序運(yùn)行混亂時(shí)使程序重新正常運(yùn)行。1）數(shù)字濾波：數(shù)字濾波技術(shù)可以有效地消除模擬輸入信號的噪聲。數(shù)字濾波技術(shù)有：中值濾波、算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波等。2）程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)：若失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過不斷檢測程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)它超過最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，則對其進(jìn)行出錯處理。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法5．車載CAN通訊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

電池管理系統(tǒng)是混合電動車車載電氣系統(tǒng)的一部分。它與整車控制系統(tǒng)的通訊聯(lián)系是通過CAN通訊來實(shí)現(xiàn)的。在電池管理系統(tǒng)中，CAN通訊的實(shí)現(xiàn)是由外圍設(shè)置CAN的控制器和接收器組成的通訊模塊，它的設(shè)計(jì)如圖4.4.12所示。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

的算法

從圖4.4.12中可以看出，電路主要由4部分所構(gòu)成：微處理器ATMEGA8L、CAN控制器SAJ1000、CAN總線驅(qū)動器82C250和高速光電藕合器6N137。為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SAJ1000的CAN接口不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光藕6N137后與82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。同時(shí)光藕部分電路所采用的兩個電源VCC和VDD也完全隔離，否則采用光藕就失去了意義。電源的完全隔離采用的是兩個小功率的隔離電源模塊來實(shí)現(xiàn)的。這些部分雖然增加了接口電路的復(fù)雜性，但是卻提高了節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性和安全性。

82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個5Ω的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個30PF的小電容，可起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外，在兩CAN總線上與地之間分別接一個防雷擊管，可以防止總線與地之間的瞬間干擾。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

的算法電池管理系統(tǒng)的軟件主要包括3個部分：中央處理單元的管理部分、各ECU的測量與控制部分、整個系統(tǒng)的通訊部分。

電池管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是檢查電池的電壓、電流和溫度。通過對測的參數(shù)的分析，估計(jì)電池的剩余容量并做出各種錯誤報(bào)警。系統(tǒng)軟件是基于ATMEGA8L的C語言實(shí)現(xiàn)的，主要有以下幾部分：（1）系統(tǒng)初始化；（2）參數(shù)檢測及濾波；（3）剩余容量估計(jì)；（4）通訊；（5）數(shù)據(jù)診斷報(bào)警。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

的算法1．系統(tǒng)內(nèi)存配置

ATMEGA8L有兩種類型的的存儲器：程序存儲器(主要包含可執(zhí)行程序代碼)和數(shù)據(jù)存儲器(主要包含外部變量、靜態(tài)變量、系統(tǒng)堆棧)。有C語一言生成的每一塊程序或數(shù)據(jù)存放于存儲器空間的一個連續(xù)的段中。

在編寫軟件時(shí)，應(yīng)通過偽指令定義段，并給段分配空間，二進(jìn)制可執(zhí)行文件是以段的形式存儲的。使用段的好處是模塊化編程的需要，可以提供靈活方法來管理代碼和目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)存空間，編者可以自由的決定把哪些代碼歸屬到那些段。C編譯器對C語言編譯生成7個可以進(jìn)行重定位的代碼和數(shù)據(jù)塊，這些塊叫做段，這些段根據(jù)不同的系統(tǒng)配置以不同的方式被放到存儲器中。這7個塊有兩種類型：一種是己初始化的塊，另一種是未初始化的塊。已初始化的塊主要包含數(shù)據(jù)表和可執(zhí)行代碼，它包括：text，cinit，const和switch四種類型，未初始化的塊包括：bss，stack和ysmem三種類型，他們用于保留存儲空間。程序運(yùn)行時(shí)，利用這些空間創(chuàng)建和存儲變量。堆棧機(jī)制實(shí)現(xiàn)以下功能：保護(hù)函數(shù)的返回地址、分配局部變量、傳遞函數(shù)變量、保護(hù)臨時(shí)結(jié)果。堆棧的大小有全局符號多TACK_SIRE決定（缺省值為1k）。靜態(tài)變量和全局變量的存儲分配。在C程序中說明的每一個外部或靜態(tài)變量都是被分配給一個唯一的連續(xù)空間，空間的地址由鏈接器決定，編譯器保證這些變量空間分配多個字，以便每個變量按字邊界對齊。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

的算法

使用匯編器可以將匯編語言源程序變?yōu)槟繕?biāo)文件，用連接器將若干個目標(biāo)文件連接成可被CPU芯片執(zhí)行的可執(zhí)行文件。這些目標(biāo)文件的格式為通用目標(biāo)文件格式(coff)。連接器通過連接coff目標(biāo)文件建立可執(zhí)行文件，目標(biāo)文件中的段是連接時(shí)的重要依據(jù)，連接器可把段定位到用戶系統(tǒng)己配置的存儲器中。芯片的存儲器配置隨應(yīng)用的不同而不同。用戶可以通過cmd連接命令文件，用連接器偽指令MEMORY可以確定目標(biāo)系統(tǒng)的各種內(nèi)存配置，當(dāng)決定了存儲器的模式后，可以用連接器偽指令SECTIONS確定連接器組合輸入端的方法和輸出端在存儲器中的位置。

Coff文件會使模塊編程和管理變得更加方便，連接器根據(jù)連接命令文件(cmd)，將一個或多個coff文件連接起來將各個文件的各個段配置到目標(biāo)系統(tǒng)的存儲器中對各個符號和段進(jìn)行重定位。2.參數(shù)檢測及濾波電壓、電流的檢測都是通過AD中斷采集的。ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果為10位，存放于ADC數(shù)據(jù)寄存器ADCH及ADCL中。默認(rèn)情況下轉(zhuǎn)換結(jié)果為右對齊但可通過設(shè)置ADMUX寄存器的ADLAR變?yōu)樽髮R。在此設(shè)計(jì)中，采用默認(rèn)右對齊模式。在讀ADCH之前又有一次ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)也不會更新，從而保證了轉(zhuǎn)換結(jié)果不丟失。ADCH被讀出后，ADC即可再次訪問ADCH及ADCL寄存器。ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束可以觸發(fā)中斷。即使由于轉(zhuǎn)換發(fā)生在讀取ADCH與ADCL之間而造成ADC無法訪問數(shù)據(jù)寄存器，并因此丟失了轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，中斷仍將觸發(fā)。向ADC啟動轉(zhuǎn)換位ADSC位寫“1”可以啟動單次轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中此位保持為高，道到轉(zhuǎn)換結(jié)束，然后被硬件清零。如果在轉(zhuǎn)換過程中選擇了另一個通道，那么ADC會在改變通道前完成這一次轉(zhuǎn)換。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

的算法

使用ADC中斷標(biāo)志作為觸發(fā)源，可以在正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)束后即開始下一次ADC轉(zhuǎn)換。之后ADC便工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，持續(xù)地進(jìn)行采樣并對ADC數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行更新。第一次轉(zhuǎn)換通過向ADCSRA寄存器的ADSC寫1來啟動。在此模式下，后續(xù)的ADC轉(zhuǎn)換不依賴于ADC中斷標(biāo)志ADIF是否置位。在此設(shè)計(jì)中采用連續(xù)中斷模式，以保證數(shù)據(jù)更新速度和及時(shí)性。在中斷服務(wù)程序中，采集多組數(shù)據(jù)，剔除兩端極值，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行平均濾波。在溫度數(shù)據(jù)采集中也同樣經(jīng)過濾波處理。剩余容量估計(jì)剩余容量估計(jì)在系統(tǒng)軟件中分三部分：開機(jī)參數(shù)初始化，數(shù)據(jù)采集及電流積分，根據(jù)估計(jì)模型計(jì)算。4.CAN通訊CAN通訊是電池管理系統(tǒng)與整車控制單元進(jìn)行通訊的中介，電池管理系統(tǒng)把電池的SOC、溫度及相關(guān)報(bào)警信息發(fā)送到CAN總線上，中央控制單元接收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行對整車的控制。在系統(tǒng)中，CAN總線以報(bào)文的為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點(diǎn)對總線的訪問采取位仲裁方式。報(bào)文起始發(fā)送節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符分為地址標(biāo)識符和功能標(biāo)識符，CAN協(xié)議的最大特點(diǎn)是打破了傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)地址編碼方式，擴(kuò)展了對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼方式。采用這種方式可視不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)標(biāo)識符的值越小，幀數(shù)據(jù)的優(yōu)先級越高。CAN控制器監(jiān)聽總線的電平?jīng)Q定發(fā)送數(shù)據(jù)是否有效。純電動汽車知識拓展-電池管理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

的算法

CAN總線智能節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括三大部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。熟悉這三部分程序設(shè)計(jì)，就能編寫出利用CAN總線進(jìn)行通信的一般應(yīng)用程序。當(dāng)然，如果將CAN總線應(yīng)用于比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，還應(yīng)該詳細(xì)了解有關(guān)CAN總線錯誤處理、總線關(guān)閉處理等方面的錯誤。CAN通訊初始化過程只有在復(fù)位模式下進(jìn)行，主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器和接收代碼寄存器的設(shè)置等，在完成SJA1000的初始化設(shè)置以后，SJA1000就可以回到工作狀態(tài)，進(jìn)行正常的通訊任務(wù)。5.數(shù)據(jù)診斷報(bào)警

在此電池管理系統(tǒng)中，對電池組相關(guān)的數(shù)據(jù)分析處理是關(guān)鍵，也是電池管理系統(tǒng)的核心所在，這中間涉及到溫度的診斷、電壓高低的診斷、電池組好壞的診斷等，并且要在危險(xiǎn)情況下做出緊急處理和報(bào)警。

如在溫度診斷中，利用一總線式溫度傳感器對電池溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)溫度高于設(shè)定的上下限后，要斷開電池組的充電電路。電壓高低也要做相應(yīng)診斷，以免電動汽車電池組出現(xiàn)過充或壞電池現(xiàn)象，對于電池組中出現(xiàn)壞電池現(xiàn)象，也在程序中做了相應(yīng)的算法，以發(fā)現(xiàn)壞電池所在電池組，并顯示在液晶屏中，方便人們換電池組。目錄010302

純電動汽車概述純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)主題；新能源汽車技術(shù)

第四章；純電動汽車

純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)04純電動汽車動力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)05新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法5.1.匹配與集成技術(shù)（1）

整車功率匹配基本原則根據(jù)整車的動力性來確定?；旌蟿恿ζ嚨膭恿π灾笜?biāo)包括最高車速maxv、加速時(shí)間t及最大爬坡度要求maxi。①根據(jù)最高車速vmax確定最大功率Pmax1

為：（4.5-1）式（4.5-1）新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法②根據(jù)爬坡性能確定最大功率Pmax2

為：（4.5-2）式

（4.5-2）③根據(jù)加速性能確定動力裝置的總功率

：為：（4.5-3）式（4.5-3）根據(jù)上述三項(xiàng)動力性指標(biāo)計(jì)算的各工況最大功率，動力裝置總功率Ptotal必須滿足：（4.5-4）式（4.5-4）新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法

在電機(jī)輸出特性一定時(shí)，電動汽車傳動比的選擇應(yīng)該滿足汽車最高期望車速、最大爬坡度以及對加速時(shí)速的要求。①傳動系統(tǒng)傳動比的上限：（4.5-5）式（4.5-5）②傳動系統(tǒng)傳動比的下限：（4.5-6）式（4.5-6）新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法（3）儲能系統(tǒng)匹配基本原則電動汽車動力電池系統(tǒng)的參數(shù)匹配主要包括電池的類型、電池組的數(shù)目、電池組容量、電池組電壓等參數(shù)的選擇。動力電池匹配原則動力電池的電壓等級要與電機(jī)電壓等級相一致且滿足電機(jī)電壓變化。動力電池一般有能量型與功率型兩種②動力電池組參數(shù)匹配動力電池組類型選擇電池組數(shù)目的確最大功率續(xù)駛里程新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法5.2.動力系統(tǒng)集成技術(shù)1.本田IMA混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)特點(diǎn)：動力以發(fā)動機(jī)為主，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，布置緊湊，質(zhì)量較小.新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法2.IMA系統(tǒng)的基本構(gòu)成1)發(fā)動機(jī)新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法

2)電機(jī)

IMA電機(jī)為三相超薄永磁同步電機(jī)，安裝在發(fā)動機(jī)和CVT之間，能夠提供15kW的功率和139N·m的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)可作為電動機(jī)給發(fā)動機(jī)提供輔助動力或給車輛在低速狀態(tài)下提供驅(qū)動力，也可以作為發(fā)電機(jī)在減速和制動時(shí)回收動能給電池充電。IMA電機(jī)通過使用偏線圈纏繞，提高了線圈纏繞密度，使電機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別增加了50%和14%，轉(zhuǎn)換效率由原來的94.6%提高到96%。3）器無級變速

通過無級變速器，不但能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的變速過程，而且同傳統(tǒng)的固定檔位的自動變速器相比，能夠使發(fā)動機(jī)和IMA電機(jī)工作在最優(yōu)區(qū)域，從而提高系統(tǒng)效率；新設(shè)計(jì)的起動離合器可以充分發(fā)揮IMA系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，它在低速時(shí)接合能夠提高起步加速性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

4）智能動力單元IMA系統(tǒng)的動力流向是通過IPU來控制的，IPU由動力控制器（PCU）和電池系統(tǒng)集成。其中PCU包括電池監(jiān)控模塊（BCM）、電機(jī)控制模塊（MCM）和電機(jī)驅(qū)動模塊（MDM）。新能源汽車其他關(guān)鍵技術(shù)-匹配與集成技術(shù)

的算法（2）IMA系統(tǒng)的工作過程新能源汽車其他關(guān)鍵技