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如何实现混合动力汽车中的电池控制系统的设计?

时间:2023-10-16 16:05:12来源:21ic电子网

导语:?随着能源危机和环境污染问题的加剧,混合动力汽车(HEV)作为一种新型的汽车动力系统,受到了越来越多的关注和研究。HEV的电力系统由燃油发动机和电动机组成。

  因此,HEV的电池需要具有高能量密度和高功率密度的特性,以实现高效的能量转换和高性能驱动。

  三元锂离子电池作为一种高性能的电池,被广泛应用于HEV的电力系统中。同时,电池管理系统(BMS)也成为HEV电池组控制的核心技术之一。

  三元锂离子电池的基本性能和应用特点

  1.三元锂离子电池的基本原理

  三元锂离子电池是以锂钴酸、锂镍酸和锂锰酸作为正极材料,以碳、石墨和锂钛酸等作为负极材料的充放电电化学系统。其充放电过程如下:

  正极:LiCoO2/LiNiO2/LiMn2O4+Li+ +e- ? LiCoO2/LiNiO2/LiMn2O4

  负极:C/LiTi2O4+Li+ +e- ? LiC/LiTi2O4

  整体反应式:LiCoO2/LiNiO2/LiMn2O4+C ? LiC+LiCoO2

  三元锂离子电池具有高能量密度、长寿命、低自放电率、高充电效率和较高的安全性等优点,因此在HEV中得到广泛应用。

  2.基本性能

  高能量密度:三元锂离子电池具有较高的能量密度,通常可达到150Wh/kg以上,这意味着它能够为设备提供更长时间的使用时间。

  长寿命:三元锂离子电池寿命长,通常可以充放电几千次,这意味着它们具有更长的使用寿命。

  高充放电效率:三元锂离子电池具有高充放电效率,通常可以达到90%以上,这意味着它们能够更有效地利用电能。

  低自放电率:三元锂离子电池具有较低的自放电率,这意味着即使在长期存储之后,电池的电量也不会大量流失。

  3.三元锂离子电池的应用特点

  三元锂离子电池的应用特点主要包括以下几个方面:

  高能量密度:三元锂离子电池具有高能量密度,可以为HEV提供高效能的能量转换和高性能驱动。

  长寿命:三元锂离子电池具有较长的寿命,可满足HEV长期使用的要求。

  低自放电率:三元锂离子电池的自放电率很低,可以保证HEV在长时间停放后,仍然能够正常启动。

  高充电效率:三元锂离子电池的充电效率高,可以缩短HEV的充电时间。

  较高的安全性:三元锂离子电池具有较高的安全性,可以有效降低HEV的安全风险。

  电池管理系统的设计原理和功能

  1.电池管理系统的设计原理

  电池管理系统(BMS)是HEV电池组的重要组成部分,主要负责监测电池组的状态、控制电池组的充放电、保护电池组以及预测电池组的寿命等。BMS的设计原理主要包括以下几个方面:

  电池状态监测:BMS通过监测电池组的电压、电流、温度等参数,实时监测电池组的状态,以保证电池组的正常运行。

  电池组充放电控制:BMS通过控制电池组的充放电过程,实现对电池组的控制和保护。

  电池组保护:BMS通过监测电池组的状态,及时发现电池组的异常情况,并采取相应的措施,保护电池组的安全。

  电池寿命预测:BMS通过对电池组的寿命进行预测,实现对电池组的优化管理。

  2. 电池管理系统的功能

  电池管理系统的功能主要包括以下几个方面:

  电池状态监测:混合动力汽车电池管理系统可以实时监测电池的电压、电流、温度、电量等多个参数,了解电池的工作状态。

  充放电控制:混合动力汽车电池管理系统可以通过控制电池的充放电电流和电压,使电池在最佳充放电状态下工作,延长电池寿命。

  安全保护:混合动力汽车电池管理系统可以对电池进行多种保护,如过充保护、过放保护、温度保护、短路保护等,保证电池的安全性和稳定性。

  均衡管理:混合动力汽车电池管理系统可以对电池中的各个单体进行均衡管理,确保电池各个单体的电量均衡,避免因为单体电量差异导致整个电池寿命缩短。

  故障诊断:混合动力汽车电池管理系统可以对电池进行故障诊断,及时发现和排除电池故障,保证电池系统的正常运行。

  数据记录和分析:混合动力汽车电池管理系统可以记录和分析电池的工作数据,包括电池的充放电历史、电池的状态参数等,这些数据可以为后期的优化和升级提供参考。

  综上所述,混合动力汽车电池管理系统是一种非常重要的系统,通过对电池的监测和控制,可以延长电池寿命,提高电池的安全性和稳定性,同时也为车辆的优化和升级提供了重要的数据参考。

  随着电动汽车和混合动力汽车的需求和产量正在增加,两种类型的车辆都需要高电流容量的电池来运行50kW 或更高功率的电机,并且这些都使用高压系统。汽车电池管理系统中对于电流的测量检测需要隔离测量的方式,而霍尔电流传感器是隔离测量,所以霍尔电流传感器是该应用的首选产品。

  关键词:电动汽车;混合动力汽车;电池管理系统;霍尔电流传感器

  1:汽车电池管理系统功能概述

  汽车电池管理系统可以实现动态监测的功能。在电池充放电过程中,实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压。准确估测动力电池组的荷电状态,即电池剩余电量维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤,并随时显示混合动力汽车储能电池的剩余能量,即储能电池的荷电状态。

  2:霍尔电流传感器在汽车电池管理系统中的应用

  在电池充放电过程中,汽车电池管理系统可以通过霍尔电流传感器,实时采集电动汽车的动力电池组中每块电池的充放电电流,防止电池发生过充电或过放电现象。此外,依靠霍尔电流传感器,电池管理系统还能检测电池用电及时给出电池状况,有效杜绝出现电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况,进而挑选出有问题的电池,保持整组电池运行的可靠性和高效性。

  在电动汽车和混合动力汽车中,霍尔电流传感器用在三电系统中的电池系统、电机系统及充电系统。相对燃油车来说,霍尔电流传感器是电动汽车和混合动力汽车完全新增的需求,且所有的电动汽车和混合动力汽车都会使用。

  混合动力汽车的工作原理:在车辆开始时,电池充满电,其能量输出可以满足车辆的要求,辅助动力系统不需要工作。当电池电量低于60%时,辅助动力系统启动:当车辆能量需求较大时,辅助动力系统和电池组同时为驱动系统提供能量;

  当车辆能量需求较小时,辅助动力系统为驱动系统提供能量,并向电池组充电。由于电池组的存在,发动机在相对稳定的工况下工作,以改善其排放。

  混合动力汽车的两种工作方式串联并联:

  串联式动力

  串联动力由发动机、发电机和电机组成,由串联动力组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电机,电机通过变速器驱动汽车。小负荷由电池驱动,大负荷由发动机驱动。

  并联式动力

  并联装置的发动机和电机共同驱动汽车。发动机和电机属于两个系统,可以独立向汽车传动系统提供扭矩,可以在不同的道路上共同驱动。

  混联式动力

  混合装置包括串联和并联的特点。动力系统包括发动机、发电机和电机。根据不同的动力装置,分为发动机和电机。

  双引擎之所以被称为双引擎,是因为它有两种功率输出,一种是传统的内燃机,它使用1.8L阿特金森循环的自然吸气汽油发动机,另一套是依靠电机、电池组和电气控制系统的电动系统。

  这两种动力都是依靠的E-CVT变速箱传递到车轮上,混合动力系统实际上是为了改善传统内燃机的最佳工况。

  例如,当红灯发动机怠速时,当电池充足时,混合动力车型完全熄火,一滴油不消耗。当我们开始时,这也是内燃机最耗油的工作条件。它将依靠扭矩快速响应,大型电机将取代汽车的启动。

  所以,如果你开这款双引擎,你会发现起步的时候很安静,完全是电动车,所以很多人说这款车在大城市越堵越省油。

  混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组组组成。

  混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需求的小型发动机,依靠电机或其他辅助设备提供加速和爬坡所需的附加动力。结果是在不牺牲性能的情况下提高了整体效率。

  混合动力汽车被设计成可回收的制动能量。在传统汽车中,当司机踩下制动器时,这种本可以用来加速汽车的能量被白白扔掉。混合动力汽车可以回收大部分能量,并在加速时暂时储存。

  当司机想要有最大的加速度时,汽油发动机和电机并联工作,提供与强大的汽油发动机相同的启动性能。在加速要求较低的情况下,混合动力汽车可以单独依靠电机或汽油发动机,或两者结合以达到最大的效率。

  例如,在公路上巡航时使用汽油发动机。低速行驶时,无需汽油发动机的辅助,可单独由电机拖动。即使在发动机关闭时,电动转向动力系统仍然可以保持操作功能,提供比传统液压系统更高的效率。

标签: 新能源汽车

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