基于电动汽车的能量存储方(电动汽车主要能量来源是什么主要是动力电池)
一、纯电动汽车动力电池获取能量的方式有
1、电动汽车主要能量来源肯定是高压动力电池。电动汽车主要由电力驱动系统、机械传动系统、电池系统和充电系统等组成,其中电力驱动系统是整个电动汽车实现能量转换的核心,比如把电池的电能输出给电动机,机械传动装置是把传递来的电能以机械能的形式传递到驱动轮上。
2、纯电动的汽车结构为例,如下图所示。在汽车行驶时,通过电池输出的电能在控制系统的计算下,通过控制器(变频器)控制电机的转动,电动机输出的转矩通过传动系统是车轮前进或者后退。
3、控制系统能根据汽车在各种路况下车速、油门踏板位置传感器的开度信号和加速度等情况来进行能量转换。电动机的逆变器不同,控制器也不同,控制器把动力电池的直流电转换为交流电,用于驱动交流电动机的运转。
4、实际上现在市场上使用的动力电池主要分为两种:镍氢电池和磷酸铁锂电池。比如像丰田省油的混合动力系统THS-II,运用的车型有丰田卡罗拉、雷克萨斯和普锐斯等,其他品牌的比如别克君威和本田的CRV等,国外的特斯拉纯电动车使用一种三元锂电池,或者称为钴酸锂电池。
二、电动汽车整车控制系统的作用
新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点,其是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件(如图1所示)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。
公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车**及网络管理功能。
下面对每个模块功能进行简要的说明:
开关量调理模块,用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接;
2、继电器驱动模块
继电器驱动模块,用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接;
高速CAN总线接口模块,用于提供高速CAN总线接口,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与系统高速CAN总线相接;
电源模块,可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源,并对蓄电池电压进行监控,与微控制器相连;
5、模拟量输入和输出模块
模拟量输入和输出模块,可采集0~5V模拟信号,并可输出0~4.095V的模拟电压信号。
6、脉冲信号输入和输出模块
可采集脉冲信号并调理,范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V;输出PWM信号 范围1HZ—10KHZ,幅度0—14V。 7、故障和数据存储模块铁电存储器可以存储标定的数据和故障码,车辆特征参数等,容量32K。
新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能:
1. 对汽车行驶控制的功能
新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大,动力电机的输出功率越大。因此,整车控制器要合理解释驾驶员*作;接收整车各子系统的反馈信息,为驾驶员提供决策反馈;对整车各子系统的发送控制指令,以实现车辆的正常行驶。
2. 整车的网络化管理
在现代汽车中,有众多电子控制单元和测量仪器,它们之间存在着数据交换,如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题,为了解决这个问题,德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网(CAN)。在电动汽车中,电子控制单元比传统燃油车更多更复杂,因此,CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中,整车控制器是信息控制的中心,负责信息的组织与传输,网络状态的监控,网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。
3. 制动能量回馈控制
新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能,此时电动机作为发电机,利用电动汽车的制动能量发电,同时将此能量存储在储能装置中,当满足充电条件时,将能量反充给动力电池组。在这一过程中,整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈,如果可以进行,整车控制器向电机控制器发出制动指令,回收能部分能量。
4. 整车能量管理和优化
在纯电动汽车中,电池除了给动力电机供电以外,还要给电动附件供电,因此,为了获得大的续驶里程,整车控制器将负责整车的能量管理,以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候,整车控制器将对某些电动附件发出指令,限制电动附件的输出功率,来增加续驶里程。
整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测,并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统,其过程是通过传感器和CAN总线,检测车辆状态及其各子系统状态信息,驱动显示仪表,将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括:电机的转速、车速,电池的电量,故障信息等。
6. 故障诊断与处理
连续监视整车电控系统,进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。
实现充电的连接,监控充电过程,报告充电状态,充电结束。
8. 诊断设备的**诊断和下线检测
负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯,实现UDS诊断服务,包括数据流读取,故障码的读和清除,控制端口的调试。
三、新能源汽车控制原理过程怎样的
1、在驾驶新能源汽车的时候,我们所使用的动力并不是来自汽油燃烧产生的动力,而是由燃料电池与蓄电池混合动力一起驱动汽车行驶的。这也是新能源汽车比传统的燃油汽车节能环保的地方。
2、既然是汽车,我们就少不了要跟汽车的动力系统打交道,也只有了解了能源汽车的动力系统,我们才能更好的驾驶汽车,不损害我们的汽车。
3、新能源汽车的燃料电池电动汽车能量是有控制策略的,会随着动力系统的结构形式不同而有所不同,但新能源的能量控制策略有三大基本控制目标,这就是汽车动力性、汽车经济性和汽车续驶里程三种。
4、在新能源汽车的行驶过程中,燃料电池与蓄电池一起提供混合动力一起行驶,动力系统控制器需要时刻的根据汽车的功率需求及电池管理系统所提供的动力电池SOC,来决定能量在燃料电池系统和动力电池系统之间的分配。也就是需要根据油门踏板、制动踏板、以及档位等相关的信息计算出新能源汽车在此时所需要的转矩以及需求功率,然后在根据相关的需求提供优化的能量分配。
5、经过这样的程序,将燃料电池与动力电池的输出经过电机控制器控制,转化为驱动电机的功率输出,从而能够驱动车辆行驶。
6、看起来新能源汽车的动力并不是像燃油汽车那样只依靠单一的动力去驱动的,但是,无论是燃料电池还是蓄电池,在冬天的时候还是不如燃油汽车有强劲的输出动力,而且,到了一定的年限,新能源汽车所需更换的电池的费用,也能让人抓狂到想买一辆新的能源汽车。嗯,称呼新能源汽车为一次性汽车,感觉还是有点小形象的。
7、既然新能源汽车的动力系统是被控制的,那么必然的会存在相应的控制策略。只有这样我们的新能源汽车才能正常的行驶并且发挥出其优秀的性能,那么,新能源汽车的控制策略又有哪些呢?
8、常用的控制策略有三个,分别是On/Off控制策略、功率跟随控制策略、顺势优化佳能耗控制策略等,这都是常见的是那样控制策略,
四、电动汽车主要能量来源是什么主要是动力电池
电动汽车主要能量来源肯定是高压动力电池了,电池汽车与传统的燃油车的大区别在与能量来源上,燃油车的能量来源是汽油,通过火花塞点火*炸做功,排放的尾气通过发动机的反馈控制和排放处理,在排放到大气中。
随着汽车的逐渐增多,造成的环境污染和能源消耗越来越严重,随时**展的零排放的电动汽车开始发展起来,可以说每个国家都在大力发展新能源汽车,我们国家对于新能源汽车的发展是“弯道超车”,是以重点发展纯电动汽车为研究方向,特别是在一些经济发展好的城市,电动车基本上满大街都可以发现。那么,下面我们就来分析下电动汽车的能量来源-高压动力电池。
电动汽车主要由电力驱动系统、机械传动系统、电池系统和充电系统等组成,其中电力驱动系统是整个电动汽车实现能量转换的核心,比如把电池的电能输出给电动机,机械传动装置是把传递来的电能以机械能的形式传递到驱动轮上。
我们以纯电动的汽车结构为例,如下图所示。在汽车行驶时,通过电池输出的电能在控制系统的计算下,通过控制器(变频器)控制电机的转动,电动机输出的转矩通过传动系统是车轮前进或者后退。
控制系统能根据汽车在各种路况下车速、油门踏板位置传感器的开度信号和加速度等情况来进行能量转换。电动机的逆变器不同,控制器也不同,控制器把动力电池的直流电转换为交流电,用于驱动交流电动机的运转。
实际上现在市场上使用的动力电池主要分为两种:镍氢电池和磷酸铁锂电池。比如像丰田省油的混合动力系统THS-II,运用的车型有丰田卡罗拉、雷克萨斯和普锐斯等,其他品牌的比如别克君威和本田的CRV等,国外的特斯拉纯电动车使用一种三元锂电池,或者称为钴酸锂电池。
?现在混合动力汽车基本上都是使用镍氢电池的多,这个电池的正极是氢氧化镍,负极是金属氧化物,电解液是比例为30%的氢氧化钾。金属氧化物工作原理是利用水溶液里的氢离子移动产生电流,这时氢气会逐渐在负极上的消耗掉,工作原理如下图所示。
使用镍氢电池不存在重金属的污染问题,镍氢电池的电池比能量较高,可以超过70WH/kg,比功率是200W/kg,单体的额定电压是1.2V,通常由10个单体电池组成12V的电池组,也有的是由7个组成的7.4V电池组,比如像普锐斯,电容量是6.5AH,整体的电池电压是201.6V。
镍氢电池的充电和放电能力较强,在工作的过程中,正极释放氧气,负极释放出氢气,这两种气体很容易在电池内部结合成水,保存内部压力不变,基本上不需要调节电解液的密度。
磷酸铁锂电池的正极是磷酸铁锂结构,负极是石墨,中间隔板是聚乙烯,电池的中间上下两面装有有机的电解质,中间隔板在电池温度异常时可以阻断锂离子通过,可以防止电池内部电流短路。
在电池放电工作时,锂离子从石墨负极板上析出,通过中间的隔板到正极版,这样就产生了电流;在充电的过程中,锂离子在电动势的作用下从正极析出到达负极。
铁锂电池的电池单体电压是3.2V,高可以达到3.6V,大的沸点电压是2.0V。这种电池是由“18650”形状缠绕的结构,电池的直径是18mm,高度是65MM,大容量是3100MAh。
磷酸铁锂电池无电池的记忆反应,也就是在汽车使用过程中,如果发现车辆所剩的电量无几,可以就近寻找附近的充电站进行充电,这是不会影响电池的性能的,不需要用完后一点电再进行充电。而像镍氢电池就不同,如果是使用在插电式的混动车型上,是要求在第一次使用完电池电量后,然后再充满电的情况下使用,这是由于这两种电池具有不同的电池记忆效应决定的。
电动汽车主要能量来源是动力电池,动力电池分为镍氢电池和磷酸铁锂电池两种,这两张分别适合用在混动动力车型和纯电动车型上。由于使用时间久了之后,原来的单体电池的性能会存在一定的差异,比如电压达不到原有的水平,续航里程达不到应有的里程等,所以在发现故障后一定要及时对电池进行检测。
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