混合动力电动汽车电池管理系统的分析开题报告 2

第一篇：混合动力电动汽车电池管理系统的分析开题报告 2

芜 湖 职 业 技 术 学 院

毕业设计（论文）开题报告

题

目

混合动力电动汽车电池管理的分析

系（院）机械系 年级 10级 专 业 汽车检测与维修 班级 学生姓名 学号

芜湖职业技术学院教务处

2012 年 10月

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景



汽车在给人类带来无数便利的同时，也伴随带来了众多不利影响。目前世界汽车保有量约8亿辆。预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。2003全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。在汽车保有量高和使用集中的大城市，汽车噪声和尾气排放对城市环境己造成严重污染，对生态环境构成严重威胁。因此从节约资源、保护环境、降低汽车污染物的排放量、以绿色环保汽车代替燃油汽车也是社会可持续发展战略的需要，成为世界共同关注的问题。

我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展混合动力电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。

混合动力电动汽车在不降低动力性的前提下，可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放。因此，许多国家政府和大型汽车公司加大了混合动力电动汽车的研究开发工作，并取得了卓有成效的成果。可以相信，在蓄电池技术没有根本性突破之前使用混合动力电动汽车是解决能源与排放问题的最具有现实意义的途径之一。

2、研究意义

混合动力电动汽车在能源、环保方面的意义是重大的。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，预计2010年后将超过1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心预测：到2010年，我国汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃汽车在国外开发的历史已有百年，中国费了很大的力气却仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合动力电动汽车还属于产业化初期，尚未形成新的工业体系，中国和其他国家一样处在同一条起跑线上，因此中国在混合动力电动汽车领域参与

世界的竞争是公平的。“863”电动汽车重大专项规划组组长、同济大学新能源汽车工程中心主任万钢教授说：“在传统汽车领域，我们与发达国家的差距是20年，而在电动汽车领域的差距只有5年。” 作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，混合动力电动汽车在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代是一个刻不容缓的问题。

降低我国石油对外依存无非两个方面：一是节约用油，二是替代。跟其他发达国家一样，交通运输将成为我国石油最重要的消费行业。预计我国2020年汽车将消耗石油3.5亿吨左右，约占石油总消耗量的65%。因此，如果我们可以控制汽车增量，在一定程度上，就可以控制石油对外依存量。那么，我国的汽车产业发展状况如何？

2001—2009年，我国汽车需求年均增长24.9%，远高于全球汽车增长幅度。2010年我国汽车销量约1800万辆。随着收入的提高，汽车产业将继续保持高速增长态势，汽车市场规模将长期处于世界首位。

石油最具潜力的替代应该与交通运输相关，如果汽车的数量(增量)无法减少，那么，汽车燃料的石油替代将是我国减少石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代则是一个刻不容缓的问题。如果政府愿意将发展混合动力电动汽车提高到保障我国能源安全的位置，我们就可以预期混合动力电动汽车产业将有一个快速发展。

3、文献综述

随着全球经济的复苏和发展，汽车已经大量进入家庭，尤其是发展中国家。但是，能源紧缺，环境污染这些问题也日益突出，如何解决这些问题，实现可持续发展，这一课题摆在了我们面前。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位。美国三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国混合动力电动汽车的研究发展。

通过对文献资料阅读和分析，了解了混合动力电动汽车的一些关键技术，而且通过对于国家标准GBT19751-05混合动力电动汽车安全要求、GBT19752-05混合动力电动汽车动力性能试验方法和GBT19753-05轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法的查询，知道了对于混合动力电动汽车的检测是十分严格的。因为是电动汽车，能源是全车的核心，通过查阅资料和相关信息，对于混合动力电动汽车电池的种类及它们的优缺点有了一定的认识，也会在以后的研究中关注比较常用的电池。

除了电池以外，混合动力电动汽车的其他关键性能指标也是要求严格，如混合动力电动汽车的动力系统、驱动电机、电池管理、绝缘保护、制动系统、电气信号等。这些内容都是 在接下来的研究中需要特别注意的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：研究电池单体结构设计以及体系配比技术，研究系统SOC、SOH和SOF估算和控制技术，电池系统高效管理技术，系统热、电、结构设计一体化集成技术；研究系统试验验证评价技术；可靠性满足整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满足国家标准或相关规范要求。

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：研究电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合装置集成技术，研究双（单）电机控制器的集成技术，研究电机及其控制系统的性能提升与安全控制技术，研究电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术，研究批量生产的先进制造和质量控制技术。3.超级电容器：研究标准化和模块化的混合动力汽车电源模块。在保持超级电容器高比功率、长寿命和快充特点的基础上，大幅度提高比能量。4.相关检测方法技术经济分析

三、研究步骤、方法

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：以单片机为核心，采用分布式网络控制系统结构，可以实时检测动力电池的各种运行参数。可以根据电池状态进行故障诊断和报警, 同时具有热管理功能等；系统参数通过PC进行标定，通过CAN总线与整车其他系统进行通信实现信息共享。

车载充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依

据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。3）完备的安全防护措施： 交流输入过压保护功能； 交流输入欠压告警功能； 交流输入过流保护功能； 直流输出过流保护功能； 直流输出短路保护功能；

输出软启动功能，防止电流冲击；

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电；

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动； 高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出； 具有阻燃功能。车载充电机技术指标：

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz； 输出电压范围：DC140～360V 输出电流范围：1A～12A 最大功率：5KW 转换效率：≥92%（满载）功率因素：≥0.99（满载）

环境温度、工作温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）保护功能：输出过压、过流、短路、过热、电池反接保护

混合动力电动汽车车载充电机

系统总体：（1）具有CAN总线接口及功能：充电模式可通过CAN（2.0B）总线接口自动控 制； 电池管理系统通过CAN通讯控制充电机实现分阶段恒流恒压充电；工作状态和故 障信息可以通过CAN接口读取。

（2）必要的保护功能：短路（交流和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。（3）在交流电源欠压保护后，电源电压恢复正常后，可以自动恢复充电的功能； 停电后恢复供电时，充电机具有自动恢复充电功能。（4）电磁兼容性：满足车辆电气系统电磁兼容性

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通信、250—400VDC。充电机系统技术及考核指标（1）额定功率：2.8KW（2）输入电压22010%，50~60Hz

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时自动停机（5）整机效率：85%

（6）输出电压纹波：小于1%

（7）外形尺寸：小于370mm230mm180mm。

（8）连续工作时，环境温度-20~40℃，箱体内系统温度-20~65 ℃。（9）系统连续工作时间7~8小时（10）使用环境：车载

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：从电机、功率电子装置和控制技术三个方面论述了当前的研究现状，指出了其未来的发展趋势。混合动力电动汽车对驱动电机及控制系统的要求主要有：

(1)以转矩为控制目标，油门和制动的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小；

(2)混合动力电动汽车要求驱动电机要有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作；(3)为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为保证汽车能跑到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出；(4)驱动系统高效、可靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

3.超级电容器：研究碳材料、电解液等关键材料技术；研究单体电容电性能设计和结构设计、模块设计，模块均衡及热管理等技术等。

四、主要参考文献

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等.混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J].高技术通讯，2008.2，18(2)袁方伟，陈思忠.电动汽车电池管理系统的研究[J].汽车研究与开发，2003,(3)万沛霖.电动汽车的关键技术[M].北京：北京理工大学出版社，l998,12 王玲.混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计[D].北京：北方工业大学，2004 张扬，王峰光.铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势[J].电源技术应用，2005,(7)陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2002.1l 张锐，张维戈，文锋.一种电动汽车绝缘性能的测量方法[J].国外电子测量技术.2007,26（10）黄勇，陈全世，陈伏虎.电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J].仪器仪表与检测.2005,4

系（教研室）评论意见

评议人：

年 月 日

第二篇：HEV 混合动力电动汽车介绍

HEV（Hybrid-ElectricVehicel）—混合动力装置。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且

电能的来源都是发动机，只需加油即可。

混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力总成以动力传输路线分类，可分

为串联式、并联式和混联式等三种。

串联式动力：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成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动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

并联式动力：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应

用。

混联式动力：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。丰田的Prius属于

以电机为主的形式。

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当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。

现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置

（Hybrid-ElectricVehicel，缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高10％以上，废

气排放可改善30％以上。

混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV）和并联式（PHEV）两

种。

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统。负荷小时由电池驱动电动机带动车轮转动，负荷大时则由发动机带动发电机发电驱动电动机。当电动车处如启动、加速、爬坡的工况时，发动机-电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，由发动机-发电机组向电池组充电。这种串联式电动车不管在什么工况下，最终都要由电动机来驱动车轮。例如福特“新能级－2010”SHEV，其电池采用燃料电池，在城市市区行驶时全部由燃料电池驱动电动机，电动机通过减速器（变速器）和驱动桥驱动车轮，达到了“零排放”要求。当高速及爬坡时，则由发动机-电动机组和燃料电池组共同向电动机

供电，驱动车轮。

并联式装置的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，因此该装置更接近传统的汽车驱动系统，得到比较广泛的应用。例如大众汽车公司的高尔夫PHEV，发动机通过离合器１带动电动－发电机，输出扭力再通过另一边离合器２驱动车辆行驶。静止启动时，电池向电动－发电机供电，此时电动－发电机就是发动机的起动机。发动机启动后，发动机一方面作为车辆单独的动力源驱动车轮，另一方面又带动电动－发电机发电向电池充电，此时与传统汽车一样。

在市区行驶时，发动机关闭，离合器１脱开，离合器２接合，电池做为唯一能源向电动机供电，由电动机取代发动机驱动车轮。当电动车需要高速或高负荷时，发动机启动离合器１闭

合，发动机与电动－发电机系统组成复合驱动形式，以最大功率驱动车辆。

混合动力汽车在发达国家已经日益成熟，有些已经进入实用阶段。由于构造复杂，成本

较高，在电动汽车时代到来之前，混合动力型汽车只是一种过渡产品。

混合动力车标准出台在望

标准背后的博弈刚刚开始

目前，《混合动力电动汽车标准》的研究与制定，已经由中国汽车技术研究中心协助整理完毕，并通过了科技部的验收，上报主要负责国家度量衡体系的全国标准管理委员会等待

批准，即将择日出台。

“混合动力车标准即将出台，这意味着混合动力车很快就能上市销售了。”中国汽车技术研究中心汽车技术情报研究所总工程师、汽车产业政策研究室主任黄永和日前告诉记者。

混合动力电动车标准即将出台，企业界的混合动力车的量产研究，也正在如火如荼地进

行。

据来自科技部的消息，近期，国家将有一笔专项的拨款发放给长安，主要用于自主品牌的混合动力车的研究。江陵将成为长安的混合动力车研究基地。

“我们的混合动力车研究是国家863计划的一部分，拨款是肯定的。”长安集团宣传部部长刘跃肯定了拨款的说法。但对具体拨款数额和混合动力车生产基地的问题，刘表示不知

详情。

政策胎动，闻风而动者不仅仅只有长安一家。

一汽集团宣传部副部长沃仲声告诉记者，“我们和丰田关于混合动力车项目的合作正在顺利进行。按照原计划，今年Prius即将投产。”今年4月份上海国际车展上，一汽红旗已

经提前推出了完全自主研发的混合动力车。

引用:

据了解，从制定标准的成员上来看，参与制定标准的主要包括中国汽车技术研究中心、天津清源电动车辆公司、东风电动车辆公司、一汽集团技术中心、清华大学和奇瑞汽车公司等。新标准共六章

黄永和透露，混合动力车整车方面标准分为六个部分，包括混合动力车定型试验规程、混合动力车动力性能试验方法、混合动力车安全要求、轻型混合动力车污染物、轻型混合动力车能量消耗和混合重型混合动力车。

其中前三项是轻型车和重型车共用标准：即“安全要求”、“动力性能试验方法”和“定型试验规程”。此外，涉及混合动力车其他方面的标准还有七项。

更重要的是，所有标准只是推荐性标准，而且不涉及专利技术，除了电池、电机等特定部件和电气系统的专项技术要求外，其余的条款都是有关试验方法标准的。

有专家表示，这是因为混合动力车的发展在国内甚至国际上都是初级发展阶段，远没有成熟，制定一个标准着实费力。

事实也是如此。以世界公认最成熟的混合动力车丰田Prius为例，虽然它在美国上市后非常抢手，但是上周三，据CNN报道，美国政府宣布，由于发生了一连串的针对发动机的用户投诉事件，Prius因此将面临调查。

美国国家高速公路安全管理委员会已经收到了33个投诉，涉及04款和05款Prius。委员会称将评估用户所投诉的问题，约75000辆Prius有可能受到影响。

CNN援引美国国家高速公路安全管理委员会的报告说，在全部投诉中，85%的车主报告Prius在时速35到65英里时会发生发动机突然停转的现象，且事先没有任何警告。出现这样的问题，丰田面临召回 Prius的可能性。不久前，丰田曾宣称，将准备把用于Prius的发动机用于佳美和花冠。

丰田中国事务所公关部杨红坚女士告诉记者，丰田正全面协助美国道路交通安全局的调查。

Prius尚且如此，中国起步更晚的混合动力车研究就更难制定强硬性标准。所以，对该标准的制定过程中也非常慎重。科技部从“八五”就开始组织混合动力汽车的研究工作，在“十五”期间则将混合动力汽车列为863重大专项。

有关标准的研究一直是其中的重点内容之一。全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会也在两年中分三次对标准进行了审查。

标准公平之虑

丰田在混和动力车研究方面居于世界绝对领先地位。2004年，丰田Prius在钓鱼台国宾馆高调登场。当时丰田宣布，一汽丰田将成为这款据称是代表最先进混合动力技术的小车唯一的一家海外生产厂家。

丰田选择在中国生产Prius，业界普遍猜测认为，已经占尽先机的丰田，力图通过标准的推行，在中国独霸混合动力轿车的天下，是提前在中国控制标准话语权的举动。

3月9日，长安集团总裁尹家绪告诉记者：“丰田极力推动自己的混合动力车标准，是想用他的标准代表中国的标准，但如果按照丰田的标准就要走丰田的路线。”

对于业界的顾虑，黄永和告诉记者，“该标准保证了公允，不会偏袒哪个企业。并不存在此前业内担心的所谓中国标准就是丰田标准的问题。”

对于没有参加混合动力标准研究的国内主要企业，汽车技术研究中心都向他们发送了有关的会议通知和资料。

而在此之前，标准草案还参考了国际标准(1SO)、联合国欧洲经济委员会法规(ECE)、欧洲标准(正N)、美国汽车工程师学会(5AE)、日本电动车协会(1EVS)等国际性、地区性和各国行业性组织的标准或规范。

“虽然这些标准本身也不完善，有些也只是草案，但事实上，对中国标准的制定起到了很大的启发。”一位知情人士透露，在国际合作与技术交流方面，涉及日、美、欧多家企业和机构，而不仅仅是一两家公司。

但是，这样的安排并不能让所有人感到平衡。“可以肯定的是，并不是所有企业都积极参与了此事。”该知情人士告诉记者。所以，对哪家有利，哪家吃亏都是不可知的。

该人士分析，由于不涉及专利，该标准保持中立并不难。而正因为不涉及专利，该标准也就不痛不痒，缺乏实际上的标准应该具备的强制性。“标准显得太中庸了，尽量做到谁都不得罪。因此此后的修订和修改是可以预见的。”

事实上，通用已承认自己的混合动力车大部分专利技术都买自丰田。因此发展混合动力技术，由于丰田目前是全球领先，必然具有更多的话语权。

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第三篇：关于电动汽车的电池技术调研报告

关于电动汽车的电池技术调研报告

引言

随着全球大气环境污染越来越严重，能源紧缺问题日益突出，电动汽车以其环保节能的突出特点，受到各国的重视，电动汽车成为汽车未来发展的趋势。当前电动汽车的热点研究有电机驱动系统，充电机技术，充电谐波分析和充电站监控系统等，其中电动汽车电池技术是最主要的难题。

电动汽车电池及其管理系统现状

电动汽车电池可分为蓄电池与燃料电池，蓄电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池。衡量电池的性能参数有电性能、机械性能、贮存性能，其中电性能是电池的主要参数。电池的检测和保养通过电池管理系统实现，电池管理系统(BMS)的主要工作是监控和管理蓄电池组。通过电池管理系统，蓄电池的使用效率可以得到很大提升，使用寿命可以延长，从而达到降低运行成本、提升电池组的可靠性的目的，是电动汽车的核心部件。纵观整个电动汽车的发展过程，出现过多种不同类型的电池，电池的管理系统也因各个国家各个企业不同，目前国内外市场使用最多的电池主要有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。

国内外使用铅酸蓄电池作为电动汽车电源的企业有：吉利汽车控股公司、奇瑞汽车控股公司、美国通用汽车公司、德国奔驰汽车公司等。铅酸蓄电池是市场中使用最广泛的电池，它的优点是：价格低廉、可靠性高、能达到电动汽车的动力性要求。然而它有两大缺点；一是使用寿命短，导致成本高；另一个缺点是比能量低，导致体积和质量很大，且充电单次续航短。另外由于铅是重金属，所以这种电池存在环境污染的问题。

奇瑞汽车控股公司使用的是成新一代阀控式铅酸电池（VRLA），阀控式铅酸蓄电池是普通铅酸蓄电池的改进，正负极板栅用铅钙锡合金铸以减少氢气析出。新一代阀控式密封铅酸蓄电池具有不须维护，允许深度放电，可循环使用等优点，但阀控式铅酸蓄电池仍未能解决铅酸蓄电池比能量和比功率低的问题，其根本原因是金属铅的密度大。在典型的应用中，电池经常工作于一个高倍率部分荷电状态，使用寿命和性能会因此受到严重影响。铅酸电池作为电动汽车电池的未来研究重点是解决比能量低的问题，以及高倍率部分荷电状态时寿命严重缩短的问题。其电池管理系统采用分布式结构，由多个电池模组远程数据采集模块CAN总线和电池管理模块构成，能够管理电池单体均衡充电和扩充接口。首先，通过监测电池的状态，控制整车用电器的适用状态，同时控制发电机的发电功率以及输出电压，并向驾驶员提供蓄电池的状态信息，最大程度的优化整车的电平衡；其次，控制整车静态电流，降低静态电流对于蓄电池电量的损耗，保证车辆停放后可以正常启动的时间，另外，优化蓄电池的充放电状态，延长蓄电池的使用寿命。

美国通用汽车公司的EV1电动汽车由26个铅酸蓄电池供电，放电深度为80%，电池寿命是450个深度放电周期。EVI的电池管理系统包括四个组成部分：电池模块、软件BPM、电池组热系统、电池组高压断电保护装置。EV1电池管理系统的核心是BPM，其功能有：单电池电压检测、电池组电流分流采样、电池组高压保护（保险丝）。EV1的电池管理系统与一般电池管理系统的区别在于，它把系统侧重点放在电池组的可靠性上，其可靠性措施有：电池组高压断电保护装置、手动断电开关、地线绝缘失效检测、自动开关与手动开关连锁。

国内外使用镍氢电池作为电动汽车电源的企业有：东风汽车集团、一汽集团、丰田汽车公司等。镍氢电池是一种碱性电池，不含重金属，因此有“绿色电池”的称号。相对铅酸电池，镍氢电池在能量体积密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。镍氢电池主要有以下特性：①外部温度越低，镍氢电池充满之后保持的电压越高。反之，电压越低。②充电电流越大，镍氢电池自身温度升温越快。③电池充满之后，继续充电，电池电压反而下降。④长时间闲置，自身会消耗内部电量。它的缺点是：高成本，价格是铅酸电池的5-8倍；自放电损耗大；单体电池电压低；对环境温度敏感低温时容量减小和高温时充电耐受性的限制，导致电池组温度管理难度高；不易确切的判定电池的荷电水平，因此降低了蓄电池组的实际使用寿命。

东风汽车集团电动汽车使用的镍氢电池管理电路主要通过主控芯片控制外围电压采集电路、电流检测电路、温度监测电路和UART通讯电路。镍氢电池管理系统能够实现对20组串联电池组中任一单节电池的实时电压进行监控。串联电池组具有大范围(测量电压范围为0—28V)，高精度(测量精度要求达到mV级别)，强实时(测量时间要求达到秒级)等一系列特点，因此必须对20组电池电压进行同时测量，减少实时误差，并通过内部软件校正实现测量精度要求。

国内外使用锂离子电池作为电动汽车电源的企业有：比亚迪汽车公司、万向集团、天津清源电动车辆有限责任公司、天津力神电池股份有限公司、深圳雷天公司、北京嘉捷恒信能源公司技术公司、美国通用汽车公司、德国宝马汽车公司、日产汽车公司等。与镍氢电池相比，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍。锂离子电池体积小质量轻，电池高能量密度，电池电压较高，电池的自放电小，安全性较高，可满足大电流放电，无记忆效应，循环充放电次数较多，使用寿命长，锂离子对环境友好，绿色环保。电池单个性能指标的数值范围跨度大，其原因是锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差距。目前在电动汽车中，企业应用较多的锂离子电池是磷酸铁锂电池，其热稳定性和安全性较好，同时价格相对便宜。锂离子电池大量应用于电动汽车仍然存在问题，主要是因为多种性能的限制，包括锂离子电池的安全性、循环寿命、成本、工作温度和材料供应。

比亚迪汽车公司采用的电池管理系统为分布式管理系统，有三个模块组成，分别为电池组数据采样模块、电池采样管理模块和电池数据综合分析处理模块。其特点为有效提高采样速度，解决电池组充电不均的问题；能够实现对电池组的实时监控一个电池组采样数据模块；可管理多节电池；电池包的电池数可根据实际应用情况调整，适用范围广泛。

德国宝马汽车公司最新款电动汽车i3，通过专门研发的高压锂离子蓄电池给驱动系统以及所有其它车辆功能供电。这款电动汽车使用的蓄电池再一次奠定了能源效率的新基准。高压蓄电池的智能加热/冷却系统可保证能量输出（和车辆的续航里程）受温度波动的影响小于通常使用的同类蓄电池，有助于提高电池的性能和使用寿命。高压蓄电池的保用期时间长，充电迅速，在8小时之内即可完全充满电。电池管理系统的两种电子控制器电池管理单元和电芯监控传感单元由普瑞提供。电池管理系统的由两部分组成，分别为：电池管理单元和电芯监控传感单元。这两种控制器通过给高压电池进行均匀的充电保证电池的最佳性能。电芯监控传感器对每一个电池单体的电压和温度都会进行实时监控。电池管理单元对监控数据进行处理，从而对不同的电荷状态进行调节，以此保证电池的最佳性能。

电动汽车电池技术的展望

在目前市场上的电池中，锂离子电池具有轻巧方便、比能量高、比功率高、高效环保等优点，已是公认的未来汽车动力电池的不二之选，有进一步研发和大规模应用的前景。但考虑安全性、输出功率、成本等问题，车锂离子动力电池仍处于产业起步期。今后BMS的研究的重点：BMS的高度集成化、通用化；建立一个适合于电动汽车工况的动态特性好、精度高、适用于大电流充放电工况的电池模型；BMS不仅要能够准确估测电池组的SOC，还要具有评估电池组的健康状态和剩余使用寿命的功能；研究电池的优化充放电控制算法；电池组均衡方式向能量非耗散型转变；充电过程中，BMS能够与充电机通讯实现协调控制和优化充电，保障充电快速性和安全性；提高BMS安全性能，包括BMS抗干扰技术、BMS异常及报警技术和电池组热管理技术等。

电动汽车电池系统的最优方案

集中式电池管理系统因无法满足电池的安全性和可靠性要求，采用分布式结构，对各个子系统进行管理，通过CAN总线实现各个子系统的通信连接。系统由状态检测系统和均衡管理系统组成。状态检测系统通过检测电池的电流、电压、温度等电池状态量，对电池的剩余量（SOC）和相应的驾驶里程进行估计。SOC的估计采用安培积分法，用卡尔曼滤波法进行校正。均衡管理系统通过状态检测系统采集的电流、电压信息，判断电池电流、电压的高低，通过均衡模块对每节电池进行均衡。

参考文献

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[3] 陶银鹏，余强，朱德祥《纯电动汽车分布式电池管理系统的设计与实现》 [4] 袁翔 ,黄威等《铅酸蓄电池的充放电均衡方法》 [5] 岳仁超《电池管理系统的研究》

[6] 蔡文浩，林芳，齐乐《电动汽车电池剩余量的估测方法》

[7] 金国栋、黄禹、吴晓明《阀控式铅酸电池在电动车发展中的地位》 [8] 比亚迪公司《铁电池的技术特点和应用前景》 [9] 杨飞《磷酸铁锂动力电池管理系统的研究》 [10]张莹《动力镍氢电池管理系统的研究》

第四篇：电动汽车开题报告资料

毕业设计（论文）开题报告

题 目 学 院专 业 姓 名 班 级 学 号 指导教师

电动汽车充电对配电系统的影响

自动化学院

电气工程与自动化专业

一、综述本课题选题的依据和意义

2015年9月，关于充电桩的好消息频频传出，如国务院常务会议上提出加快电动汽车充电基础设施、电动汽车充电接口国家标准修订稿通过审查，以及国务院办公厅日前发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，到2020年，我国将基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求。尤为引人关注的是，北京通信展举行期间，国务院副总理马凯称：国家准备将充电桩普及的任务交由铁塔公司负责。

随着时代的发展，汽车的普及，石油的消耗也日益增加，作为不可再生的石油资源，总有枯竭的一天，而且汽车尾气的排放对环境有很大的污染，所以利用电能替代石油，实现汽车尾气的零排放，将是未来汽车行业的发展趋势。截至2015年一月，从公开信息显示，目前杭州已经建成了70座充换电站、620个充电桩，其中杭州主城区投入运营的充换电站有27个。在杭州市区里，一辆新能源车要找到最近的充电站，只要开4.5公里。

国内外电动汽车在近几年的发展情况如下：经过2012和2013年的缓慢起步，全球电动汽车销量终于在2014年下半年爆发，全年销售已超过30万辆大关，中国新能源汽车品牌突飞猛进，比亚迪从2013年的第40名跃升至第七位，康迪电动车也挤进第十名。在2015年，全球电动汽车销售量达到40万辆左右。

随着电动汽车规模化应用,电网原有装机和线路容量是否能应对新增充电负荷需求,即在不扩大规模的情况下,如何提高原有电网利用率,增加容纳能力,同时最大限度降低充电负荷对电网的负面影响,在分析充电负荷特性基础上,针对电动汽车充电对电网各方面的影响,提出相应对策,将对电动汽车产业化进程具有重要的研究意义。

二、国内外研究动态

我国电动汽车起步较发达国家晚,但研究发展快。各汽车生产商进入研发电动汽车的行列,已经在促进电动汽车各方面技术发展方面取得有益的成见。由于配套设施等主要原因,家用电动汽车并没有广泛的推广开来，现有的电动汽车充电站主要对电动公交车和工程车辆进行充电。同时针对电动汽车充电站运行和电动汽车充电对配电网的研究仍然非常缺乏。电动汽车规模预测，用户充电行为的随机性,以及接入电网造成的影响和相应充电控制策略都没有一套成熟的模式和系统，以及对此的全面研究。

电动汽车对电网的影响，主要包括电网负荷特性影响、谐波影响、电压电流冲击影响、负荷不平衡影响以及功率损耗影响。在负荷特牲方面,由于用户充电行为习惯具有极大随机性和不确定性,目前国内主要采用简化假设的思路和数学统计两种方法。在谐波方面,很多研究人员采用不用的方法和工具对电动汽车充电规模化接入产生的谐波问题进行了分析,如利用概率统计学大数定律和中心极限定理,建立多谐波源谐波分析数学模型,研究多个电动汽车充电站产化的偕波电流特性：利用MATLAB或PSCAD仿软件建立充电站的仿真模型,通过快速傅里叶变换对电流进行谐波分析,研究充电站电流谐波特性。在对电网负荷特性影响研究方面,对充电负荷预测目前主要采用对历年负荷曲线进行叠加,“填谷”等方法,但是这些方法都缺乏实际运行数掘作为参考,因此利用数学统计的方法,根据实际测量的数据,进行拟合将更切合实际。

美国电科院(Electrical Power Research Institute,EPRI)的开放式配电系统仿真分析平台,可用于建立配电网模型,分别结合时空随机因素和确定因素,从两方面分析电动汽车对配网负荷平衡、电压以及三相平衡的影响。一般在设定情景(不同渗透水平、预测规模、充电模式、电池容量/车型)下,研究充电对配电网的影响,例如通过潮流计算,分析电网损耗和电压畸变率。考虑负荷接入位置、SOC实时状态、充电行为随机性等多种因素,建立负荷模型,研究电动汽车在配网中随接入位置不同对电网节点电压产生的影响。大量研究表明,大规模无序负荷接入,将使配网各节点电压波形严重畸变,峰值负荷显著上升,经济运行指标下降此外,在电能质量三大影响中,谐波影响尤为重要,并利用改进的潮流计算法对配网影响进行分析,得出配电变压器是电网中相对薄弱环节,低压配网中充电负荷接入导致其过载、寿命降低、甚至失效。

同时，其对电动汽车的影响进行了一系列的研究。在节能减排方面,充电一次行驶60英里的电动汽车与燃油汽车相比,能够减少二氧化碳排放50%,能够减少汽油消耗75%。电动汽车的减排效果主要受到一次能源类型的影响。低排放的优势只有在以低碳发电为主的区域才比较显著,而在以燃煤发电本身就增加了碳排放,因此并不太显著。根据美国对加利福尼亚州汽车保有数量研究表明,在2020年电动汽车销量可能为180万,如果对充电不加以管理,电网就需要在变压器和发电容量方面增加50亿美元投资。

三、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

决定电动汽车充电负荷曲线的主要因素包括电动汽车保有量、电池容量、起始荷电状态（SOC）、每辆电动汽车的充电功率、起始充电时间等。其中，电动汽车保有量和充电功率决定了电动汽车充电所需总功率；电动汽车保有量、电池容量和起始SOC则决定了所需消耗的总电量。用户起始充电时间越集中，则系统所需提供的充电功率就越大，电动汽车接入对系统的影响也就越明显。

本文主要针对电动汽车充电站接入电网后的稳态分析 ：电动汽车充电站接入电网以后属于电网中的大功率负荷,因此可能会造成电网负荷的重新分布,从而引起潮流变化和网损增加,利用所学科目《电力系统分析》中的牛顿--拉夫逊法潮流计算和MATLAB仿真软件仿真计算电动汽车充电站接入以后对配电网潮流的影响。以及电动汽车充电站对电网负荷特性影响分析，包括:电动汽车充电站对负荷的影响、网损的影响、电压质量的影响以及其它影响。并提出相应的降低网络损耗措施。

主要针对某一具体案例分析电动汽车充电站对配电网系统的影响，电动汽车在充放电过程中不仅仅考虑充电的效率也要靠考虑经济效益，由于一天当中电价是变化的因此这里我们假设：高峰时为C，因此一天的电价时间可分为：

c/222t24,1t7C(t)8t21c因此对于此电价来说最好的充电分配为每个小时最优的连接如电站的数量如下：

这样，电动汽车就可在配电系统负载率较低时充电，并在系统峰荷附近反向放电，可以起到削峰填谷作用。分别对电动汽车在同一个节点不同时间的负荷情况，分析最优的充电日常安排，对同节点的不同数量的充电，分配节点最优的工作数量，对不同节点同一数量的充电状况分析，了解不同负荷节点产生的影响。从而合理的进行电动汽车充放电安排。

四、研究步骤、方法及措施：

1．查看资料学习电力系统分析的基本知识，学习有关电动汽车的知识，了解现今国内外电动汽车的发展及前景。

2．利用潮流计算中的牛顿--拉夫逊法进行充电站的潮流计算。3．学习MATLAB软件，学会如何运用MATLAB编程建立的系统模型进行潮流计算并研究分析相关问题。

4.对已知数据进行电动汽车对电网负荷特性影响分析。

五、研究工作进度：

序号 1 2 3 4 5 6

时间

2016.03.01-2016.03.14 2016.03.15-2016.03.31 2016.04.01-2016.04.15 2016.04.16-2016.04.30 2016.05.01-2016.5.05 2016.05.06-2016.05.20

内容

借阅书籍，查阅资料，确立自己的设计方

案

掌握相关的理论知识，整理设计思路 学习MATLAB软件和前推回代法潮流计算

进行相关计算分析 整理材料，撰写报告

准备答辩

六、主要参考文献

[1] 甄文媛．电动车生态链的“智慧风暴”聚焦中国电动汽车百人会论坛[J]．汽车纵横，2015，(3)：40-41．

[2] 刘春娜．中国的电动汽车市场发展展望[J]．电源技术，2015，(1)：49-53． [3] 节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)[R]．国务院，2012． [4] 中华人民共和国科技部．电动汽车科技发展“十二五”项规划 [EBOL].http://www.xiexiebang.com/，2012-08-07 [5] 张海燕，李建伟．电动汽车充放电对电网的影响分析[J]．电气传动，2013，28(5)：1-6．

[6] 王辉．电动汽车充放电特性及其对配电系统的影响分析[J]．华北电力大学学报（自然科学版），2011，22(22)：129-132．

[7] 王锡凡，邵成成，王秀丽，杜超．电动汽车充电负荷与调度控制策略综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(1)：1-10． [8] 严辉，李庚银，赵磊，等．电动汽车充电站监控系统的设计与实现[J]．电网技术，2009，33(12)：15-19．

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[10] 占恺峤，宋永华，胡泽春，等．以降损为目标的电动汽车有序充电优化[J]．中国电机工程学报，2012，32(31)：11-20．

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[12] 潘炜，刘文颖，杨以涵．概率最优潮流的点估计算法[J]．中国电机工程学报，2008，28(16)：28-33．

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第五篇：混合动力电动汽车驱动系统的研究与设计任务书

湖北文理学院毕业论文（设计）任务书

毕业论文（设计）题目混合动力电动汽车驱动系统的研究与设计

学生姓名车辆工程班级指导教师张 琎

一、毕业论文（设计）的主要内容：

二、毕业论文（设计）的基本要求及应完成的成果：

4、制定尽量完善的研究方案.；

5、完成毕业设计论文（不少于8000字）；

6、完成英文文献翻译（不少于2500字）；

三、毕业论文（设计）的进度安排：

四、毕业论文（设计）应收集的资料及主要参考文献：

2、主要参考文献：

（1）陈清泉，孙逢春等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社, 2002.（2）段岩波、张武高、黄震.混合动力电动汽车技术分析[J].柴油机，2002，（6）：43-46

（3）刘金玲，宋健等.并联混合动力客车控制策略比较[J].公路交通科技, 2005, 22(1)

（4）高海鸥，王仲范等.PRIUS混合动力汽车驱动系统键合图建模仿真[J].武汉理工大学学报, 2004, 26(1)：63-65.（5）程伟，徐国卿等.混合动力车用永磁无刷电动机驱动系统[J].微特电机, 2004年9期

（6）范健文，马小强等.电动汽车电驱动系统控制技术[J].广西工学院学报, 2003年3期1988,(02)