《新能源汽车概论》课件-3 纯电动汽车构造

3.1纯电动汽车基本构造纯电动汽车概念

纯电动汽车（BladeElectricVehicles，BEV）是指以车载电源（如铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池）为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规等各项要求的车辆。以车载电源为动力以电机为驱动符合道路安全法规纯电动汽车的特点环保，无污染噪声低能源效率高内部空间布置灵活结构相对简单，使用维修方便能源多样化

优点纯电动汽车的特点续驶里程较短充电时间长配套设施不完善动力电池寿命短,更换电池成本高

缺点纯电动汽车的组成

典型纯电动汽车，主要包括电驱动系统、电源系统、车身、底盘和辅助系统等部分组成。

动力电池输出电能，通过电机控制器驱动电机运转产生动力，再通过减速机构，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。车身电驱动系统底盘纯电动汽车的组成

电驱动系统

电驱动系统包括电气和机械两个部分。电气包括电机、功率变换器、电子控制器。机械包括机械传动装置和车轮。纯电动汽车的组成

电驱动系统——电机

电机的作用是将储存在动力电池的电能高效的转化为车轮的动能。并能够在汽车减速制动和下坡滑行时，将车轮的动能转化为电能。

汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高和效率高的特性，另外还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。纯电动汽车的组成

电驱动系统——电机控制器

电机控制器根据车辆的档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或辅助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。

它是电动车辆的关键零部件之一。纯电动汽车的组成电源系统车载充电机动力电池电池管理系统辅助动力源纯电动汽车的组成电源系统动力电池是电动汽车上的主要动力源，是能量存储装置，也是制约电动汽车发展的关键因素之一电池管理系统实时监控动力电池实用情况，对动力电池电压、温度进行检测并完成电池的控制保证其安全使用车载充电机是当车辆进行交流充电时把电网中的交流电转化为直流电，并按要求控制其充电电流辅助动力源是供给电动汽车其他辅助装置所需要的动力源，一般为12V或24V的低压直流电源纯电动汽车的结构与原理

在视频中我们了解到，整车控制器根据加速踏板和制动踏板信号，向电机控制器发出相应的控制指令，对电机进行启动、加速、减速、制动控制。当汽车行驶时，储存在动力电池的动能经电机控制器将电能送给电机，驱动车辆行驶；当汽车制动减速或下坡滑行时，又将车轮的动力转化为电能储存在动力电池中，进行能量回收。3.2新能源汽车驱动电机结构及工作原理电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏，是把电能转化为机械能来驱动车辆的部件。它的任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力电池的能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到动力电池中。电动汽车“心脏”——驱动电机

作为新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控系统）之一，驱动电机及其控制系统未来发展前景可观。新能源汽车的核心部件新能源汽车驱动电机功用0201（2）电机实现转矩的快速响应性指标要比发动机高出两个数量级。常规来说，电气执行的响应速度都要比机械机构快几个数量级，因此随着计算机电子技术的发展，用先进的电气控制系统来取代笨重、庞大而响应滞后的部分机械、液压装置已成为技术进步的必然趋势。这样不但使各项性能指标大大提高，也将使制造成本降低。（1）由于发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内，因而需通过庞大而复杂的变速机构来适应这一特性，而电机可以在相当宽广的转速范围内高效地产生转矩。电机驱动与发动机驱动相比具有以下两大技术优势:新能源汽车对驱动电机的性能要求（1）体积小、质量轻。为了充分利用有限的车载空间，减小车辆质量，降低运行中的能量消耗，应尽量减小驱动电机的体积和质量。（2）全速段高效运行。一次充电续航里程长，特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下，驱动电机应具有较高的效率。（3）低速大转矩及宽范围的恒功率特性。即使没有变速器，驱动电机本身也应能满足所需的转矩特性，以满足在起动、加速、制动等要求。（4）高可靠性。在任何运行工况下都应具有高可靠性，以确保车辆的行驶安全。（5）高电压。在允许的范围内尽可能采用高电压，可以减小电机的尺寸和控制器、导线等设备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。（6）安全性能达标。动力电池组、驱动电机等强电部件的工作电压能达到300V以上，对电气系统的安全性提出了更高的要求。（7）高转速。与低转速电机相比，高转速电机的体积和质量较小，有利于降低整车装备的质量。（8）使用寿命长。为降低新能源汽车的使用成本，驱动电机的使用寿命应与车辆保持一致，真正实现节能环保的目标。新能源汽车对驱动电机的性能要求新能源汽车驱动电机分类新能源汽车驱动电机的分类1）直流电机优点：调速性能和起动性能好；具有较宽的恒功率范围；控制较为简单；价格便宜。缺点：效率低；维护工作量大；转速低；质量和体积大

应用：巡逻车、电动观光车、电动叉车等。2）交流异步电机：优点：效率高、成本低、结构简单、制造方便、可靠性好缺点：体积大、质量大、功率密度低应用：大功率、低速车辆，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车、特斯拉电动汽车等调速范围大的场合。3）永磁同步电机优点：小体积、轻量化、功率密度高，能耗小缺点：成本高。应用广泛，国内大部分纯电动汽车均采用。4）开关磁阻电机优点：结构简单，效率高（>85%）,成本低，调速灵活（可以通过改变电压，导通和关断角度，拥有很好的调速范围和能力）；缺点：转矩脉动较大，噪音大。在电动汽车上在试验阶段目前电动汽车基本上使用交流异步电机和永磁同步电机两种。交流异步电机又称交流感应电机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现电能转换为机械能的一种交流电机。按转子结构来分，可分为笼型和绕线型。在新能源汽车中，笼型交流异步电机应用较为广泛，具有结构简单且坚固、制造成本低、维护方便等优点。交流异步电机的结构和所有旋转电机的结构一样，交流异步电机由静止的定子和可以旋转的转子组成，定子和转子之间为气隙。交流异步电机的气隙一般为0.5～2.0mm，气隙的大小对交流异步电机的性能有很大影响。交流异步电机的结构02交流异步电机的定子01交流异步电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。2）定子绕组定子绕组是电机的电路部分，通入三相交流电，其作用是吸收电功率和产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间上互隔120°对称排列且结构完全相同的绕组（每个绕组为一相）组成，根据需要连接成Y形或△形。1）定子铁芯定子铁芯主要作为电机主磁路的一部分并且用来嵌放定子绕组，为了降低定子铁心的铁耗，定子铁芯一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。033）机座机座主要用于固定定子铁心和前、后端盖，支承转子并起到防护和散热等作用，一般不作为工作磁路的组成部分。大多数机座采用铸铁铸造而成，也有部分采用钢板焊接或铸铝制成。交流异步电机的转子交流异步电机的转子包括转子铁芯和转子绕组。1）转子铁芯转子铁芯是电机磁路的一部分，它由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。转子铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。交流异步电机的转子2）转子绕组转子绕组分为笼型和绕线型两类。笼型绕组绕线型绕组交流异步电机定子绕组接通三相交流电源后，定子内便形成旋转磁场，若转子不转，则转子导条与旋转磁场有相对运动，导条中变会产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转。交流异步电机的工作原理永磁同步电机的结构

永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值，受到国内外电动汽车界的高度重视，是最具竞争力的电动汽车驱动电机系统之一。02永磁同步电机的定子01永磁同步电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组组成。2）定子绕组定子绕组是电机的电路部分，通入三相交流电，其作用是吸收电功率和产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间上互隔120°对称排列且结构完全相同的绕组（每个绕组为一相）组成，根据需要连接成Y形或△形。1）定子铁芯

定子铁心作为电机主磁路的一部分并且用来嵌放定子绕组，为了降低定子铁心的铁耗，定子铁心一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。嵌入式径向式凸出式02永磁同步电机的转子01永磁转子主要由永磁体、转子铁心和转轴等构成。其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料；转子铁心可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或采用钢板或硅钢片冲制后叠压而成。表面式内置式切向式知识拓展1目前，PMSM系统的位置传感器有很多种方式，比如光电编码式、旋转变压器式和霍尔式。但无论哪种测量方式，其本质都是用来测量转子位置信息的，只是安装的体积、方便程度、成本及可靠性要求不同而已。永磁同步电机的位置传感器旋转变压器霍尔式光电编码式永磁同步电机定子绕组接通三相交流电源后，定子内便形成旋转磁场，永磁转子产生的磁场与旋转磁场相互作用，转子受磁力的作用产生电磁转矩，使转子旋转。永磁同步电机的工作原理3.3新能源汽车电机控制器结构及工作原理新能源汽车电机控制器功用

新能源汽车的驱动电机系统主要由驱动电动机DM和电机控制器MCU组成，驱动电机系统通过高低压线束、冷却管路与整车其它系统进行连接。

电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，通常简称为MCU。主要功能是控制电机的旋转速度、旋转方向以及再生能量回收。

在驱动行驶时，动力电池的高压直流电输送至电机控制器，电机控制器将直流电转换为交流电输送给驱动电机。新能源汽车电机控制器功用在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为发电机的功能，由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向动力电池充电。新能源汽车电机控制器功用此外，电机控制器的另一个重要的功能就是通信和保护。

电机控制器要对电流传感器、电压传感器、温度传感器等输入信号进行处理，并将驱动电机系统的运行状态通过CAN总线发送给整车控制器，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统及整车安全可靠运行。永磁同步电机控制器新能源汽车电机控制器功用

电机控制器以IGBT模块为核心，主要由控制板、冷却水道、UVW高压插件、直流高压插件、IGBT模块及驱动板、超级电容、放电电阻、电流传感器、壳体水道等组成。新能源汽车电机控制器结构超级电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在需要电机起动时，电容能够把储存的能量释出至电路。接通高压电路时给电容充电，在电机起动时保持电压的稳定。当断开高压电路时，通过电阻给电容放电，放电电阻通常和电容器并联，电源电压波动时，电容器会随之充放电。新能源汽车电机控制器结构超级电容当控制器带动的电机或其他感性负载在停机的时候，可采用能耗制动的方式来实现快速停车。当供电停止后，控制器的逆变电路就反向导通，把这些剩余电能反馈到变频器的直流母线上来，母线上的电压会因此而升高，当升高到一定值的时候，电阻就投入运行，使这部分电能通过电阻发热的方式消耗掉，同时维持母线上的电压保持一个正常值。放电电路故障，有可能会导致高压断电。新能源汽车电机控制器结构超级电容与整车控制器进行通信，监测直流母线电流，控制IGBT模块工作状态，监控高压线束的绝缘和工作连接情况并反馈。同时，IGBT模块的温度信号、旋变传感器信号经过处理后反馈给电机控制单元。

控制器内部设有故障诊断电路，当诊断出系统异常时会激活一个错误代码，发送给整车控制器，同时也会存储该故障码和数据。新能源汽车电机控制器结构控制主板IGBT又称为绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管（GTR）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，是电机控制器电压变换与传输的核心器件。新能源汽车电机控制器结构IGBT模块旋转变压器是一种电磁式传感器，又称作同步分解器，简称旋变。用来测量驱动电机的转轴角位移和角速度。传感器线圈由励磁绕组、余弦绕组和正弦绕组3个线圈组成，固定在壳体上，信号齿圈固定在转子上，随转子以统旋转。新能源汽车电机控制器结构旋转变压器旋转变压器转子旋转变压器定子新能源汽车电机控制器结构高压电源输入正常(一般绝缘性能大于20MΩ);低压12V电源供电正常(电压范围11~14V);与整车控制器通信正常;电容充放电正常;旋变传感器信号正常;三相交流输出电路正常，电机及电机控制器温度正常，开盖保持开关信号正常。驱动电机系统工作必须满足的条件：高压电控总成，又称“四合一”，集成双向交流逆变式电机控制器模块、车载充电器模块、DC-DC变换器模块和高压配电模块，另内部还装有漏电传感器。高压电控总成上层下层丰田普锐斯带转换器的逆变器总成新能源汽车电机控制器工作原理

电机控制器与驱动电机配套使用，由于动力电池是以直流方式供电，而驱动电机是永磁同步交流电机。当驱动电机驱动车辆行驶时，电机控制器需将动力电池的直流电转换为交流电（DC-AC逆变）供给驱动电机。当驱动电机作为发电机，回收能量时，电机控制器则需将交流电转换为直流电（AC-DC整流），为动力电池充电。与此同时，电机控制器通过电流传感器、电压传感器及温度传感器实时监测自己与驱动电机的工作状态，确保电驱系统处于稳定的工作状态。新能源汽车电机控制器工作原理当电机驱动车辆前行或倒退时，动力电池通过PDU将高压直流电流向电机控制器，电机控制器将动力电池的高压直流电逆变为三相交流电，供给驱动电机，驱动车辆。在车辆驱动过程中，电机控制器主要起逆变作用，由六个IGBT模块实现。驱动模式VCU通过控制不同IGBT模块导通，就可以给电机不同定子绕组供电，如此连续不断的导通变化，在驱动电机绕组中形成连续的旋转磁场。此外，改变IGBT的触发信号频率和时间，就能改变驱动电机定子绕组电流的相位和幅值，以适应驱动电机的驱动需要。IGBT3和IGBT5导通IGBT1和IGBT6导通IGBT2和IGBT4导通新能源汽车电机控制器工作原理当车辆减速或制动时，电机控制器将驱动电机输送过来的三相交流电整流成稳定的直流电，再通过高压控制盒，输送到动力电池，为动力电池充电，在车辆能量回收过程中，电机控制器主要起整流作用，由六个二极管模块实现。能量回收模式：电动蔚蓝——3.4电动汽车充电系统的结构电动汽车充电系统的组成电动汽车充电系统包括：充电设备、车载充电机、非车载充电机。充电设备是指与电动汽车或动力蓄电池相连接，并为其提供电能的设备。电动汽车对充电设备有以下基本要求：安全性：充电时要确保人员的人身安全和蓄电池的安全；使用方便：应具有较高的智能性；成本经济：提高运行的经济性；效率高：影响电动车的能量效率；对供电电源污染小：对供电网及其他用电设备产生有

害的谐波污染少。电动汽车充电设备

电动汽车对充电设备的要求电动汽车充电设备一般分为交流充电桩、直流充电桩和交直流充电桩。电动汽车充电设备

电动汽车充电设备的类型交流充电桩直流充电桩交直流充电桩交流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，采用传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专用供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。电动汽车充电设备

电动汽车充电设备的类型交流充电桩直流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，可以为非车载电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置。直流充电桩直接输出直流电给车载电池进行充电，功率较大，有60kw、120kw、200kw甚至更高，充电速度较快，故一般安装在大型充电站。电动汽车充电设备

电动汽车充电设备的类型直流充电桩交直流充电桩是采用交直流一体的结构，既可实现直流充电，也可以交流充电。白天充电业务多的时候，使用直流充电方式进行快速充电，当夜间充电站用户少时可用交流充电方式进行慢充操作。电动汽车充电设备

电动汽车充电设备的类型交直流充电桩车载充电机由交流输入端口、功率单元、控制单元、低压铺助单元、直流输出端口等组成。车载充电机

车载充电机的组成车载充电机车载充电机作为电动汽车电气系统的一部分，被固定在汽车上。车载充电机的输入端，以标准充电接口的形式固定在车体上，用于连接外部电源;车载充电机的输出端，直接连接动力电池包慢充电接口。车载充电机

车载充电机在汽车上的位置车载充电机车载充电机

车载充电机技术参数序号额定输入电压/V额定输入电流/A额定输入功率/KW额定频率/Hz1单相220102.2502单相220163.53单相220327.04三相3801610.55三相3803221.06三相3806341.0车载充电机

车载充电机充电接口电动汽车车载充电机属于交流充电，其接口应满足交流充电接口的要求。交流充电口(慢充口)有7个孔，中间三个大圆孔分别接中线(火线)、地线、交流电源(零线)，用来传导交流电。

除此以外还有CC和CP两个信号，其中CC是指充电连接确认信号，CP是充电控制信号，控制车辆充电电流。车载充电机

车载充电机发展趋势随着电动汽车续航里程的提升(350~500km)，电池电量普遍大于60kW·h,传统的3.3kW和6.0kW车载充电机功率已不能满足当下纯电动汽车的慢充(6~8h)需求，车载充电机功率扩容势在必行。然而，整车配备大功率充电机虽可减少充电时间，但由于受限于车辆配重、空间以及成本制约，同时大功率的交流充电也受电网基础设施的影响，如小区配电的容量，该解决方案面临诸多挑战。车载充电机

车载充电机发展趋势电动汽车充电系统的设计趋势是大功率、高效率，以便在一次充电可以保证尽可能多的续航里程。对于车载充电机产品扩功率、降成本的发展趋势，主要形成两种技术形态。(1)单向充电技术向双向充电技术发展，单向充电机变成双向充电机。(2)单相充电技术向三相充电技术发展。非车载充电机作为推动电动汽车发展的重要因素，电动汽车充电站这一基础设施的建设显得尤为重要，没有充电站就相当于没有加油站，充电站的建设对于提供电动汽车远程旅行，提高续航里程，具有非常重要的作用。而作为充电站的核心，非车载充电机是必不可少的。非车载充电机

非车载充电机的组成非车载充电机主要由充电机主体和充电终端两个部分组成。充电机主体包括三相输入接触器、功率模块和管理模块。充电机主体的输出经过充电终端的充电线缆接口与电动汽车的蓄电池相连。充电终端主要包括终端MCU主控制器、整流柜控制系统、IC卡计费系统、信息打印系统、电能测量系统、电池管理系统、充电站监控系统、人机界面等。非车载充电机

非车载充电机技术参数输入方式输入电压额定值/V输入电流额定值/A频率/Hz1单相220IN≤16502单相220/三相38016＜IN≤323三相380IN＞32非车载充电机

非车载充电机充电接口电动汽车非车载充电机车辆插头的触头布置方式如图所示，非车载充电机充电接口(快充口)有9个孔，中间两个大孔分别接直流正极和直流负极。S+和S-是通讯线，CC1和CC2是充电连接确认信号，A+和A-是辅助电源。3.5纯电动汽车充电系统的工作原理电动汽车的充电模式目前，电动汽车充电模式主要包括4种。模式1：

交流

插座直连模式2：

交流

插座直连+控制和保护装置模式3：

交流

带控制引导装置的专用交流充电设备模式4：

直流

带控制导引功能的直流充电设备常见的充电模式是充电模式3。电动汽车的连接方式

电动汽车按照使用电缆和连接器将电动车连接到电网的方法分类，目前充电连接方式主要分为以下3种：连接方式A：将车辆与交流电连接时，使用和电动车永久连接在一起的充电线缆和供电插头，目前该种连接方法已经基本淘汰。连接方式B：将车辆与交流电连接时，使用带有车辆插头和供电设备插头的独立的线缆组件。目前北汽新能源等可使用该种方法进行连接。连接方式C：将车辆与交流电连接时，使用供电设备永久连接的供电线缆和车辆插头。该方法是目前最常见的连接方法。电动汽车的充电方式充电方式直流充电交流充电

电动汽车常用的充电方式有直流充电和交流充电。电动汽车的充电方式

交流充电方式是为具备车载充电机的电动汽车提供交流电能的充电方式。交流充电也叫慢充，将慢充桩的充电枪连接到车载充电机上，车载充电机再经过高压控制盒，给高压动力电池充电。高压控制盒还可以根据低压蓄电池的电量情况进行DC/DC模块给蓄电池充电。交流充电适用范围为有私人乘用车、公务车和环卫车等。交流充电电动汽车的充电方式优点缺点交流充电桩建设成本比较低，安装比较简单;可利用负荷低谷时段进行充电，充电费用相对低廉。充电时间较长，难以满足充电紧急需求交流充电的特点

交流充电方式是目前最常用的充电方式，该充电方式的特点是：电动汽车的充电方式

直流充电是利用专门配置的充电机对电动汽车电池提供高电压、大电流的直流电进行充电，使其快速完成电能补充的模式。直流充电也叫快充，首先将快充桩的充电枪连接到电动汽车直流充电接口上，再通过高压控制盒给高压动力电池进行充电，有些车型不经过高压控制盒，采用快充桩直接连接动力电池的充电方式。交流充电电动汽车的充电方式优点缺点充电时间短，可满足充电紧急需求对充电的可靠性和安全性要求较高；充电电流较大，充电时对配电网产生一定的冲击；充电设施建设成本较高，安装较复杂；大电流充电对电池寿命有影响；直流充电的特点

直流充电方式作为一种应急充电方式，其特点是：电动汽车的交流充电步骤车辆慢充过程主要的步骤：

物理连接——连接充电枪；充电模式启动——车辆判断连接了充电枪后；充电设备启动——监测点电压变为9V；慢充连接确认——OBC发送慢充连接信号给VCU。VCU、BMS被唤醒；数据交换——VCU、BMS、仪表、DCDC等进行信息交换；充电功能启动——充电桩电源跳转PWM，车辆S2闭合；继电器控制——VCU、BMS控制继电器吸合、K1K2继电器吸合；充电枪锁止，车辆开始充电3.6动力电池分类及性能指标动力电池系统组成

单体：电池单体（cell）是指直接将化学能转换成电能的基本装置和基本单元，它是构成电池的基本元件，包括电极、隔膜、电解质和外壳。

动力电池系统组成

模组：是指一个以上的电池单体并联或串联而成，封装在一个物理上独立的电池壳体内，具有独立的正极和负极输出的部件。

单体电池单体电池保险

动力电池系统组成

电池包：电池包（batterypack）也成为了电池组，是有多块电池模组串联或并联构成的一个存储电能活对外输出电能的部件。通常意义上的电池包还包括动力电池管理系统、电池箱等元器件。出水管进水管继电器区BMS及信息采集系统电池模组（1P5S）电池模组（1P6S）熔断器

动力电池系统组成一般的电池排布都是单体→模组→电池包，而比亚迪通过CTP技术（CelltoPack，“单体”到“包”），直接取消了模组这一步，实现单体→电池包。动力电池分类

按电解质种类分：碱性电池、酸性电池、中性电池、有机电解液电池镍氢电池碱性电池：电解质主要以氢氧化钾水溶液为主，如镍镉电池、镍氢电池等动力电池分类酸性电池：

酸性电池主要是以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池等铅酸电池动力电池分类中性电池：

中性电池是以盐溶液为介质，如锌锰干电池、海水电池等锌锰干电池动力电池分类有机电解液电池：

有机电解液电池主要是以有机溶液为介质，如锂离子电池等。三元锂电池动力电池分类按照能量来源分：可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。化学电池：是利用物质的化学反应发电，按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。燃料电池动力电池分类物理电池：是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。飞轮电池超级电容电池动力电池分类生物电池：生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。生物燃料电池电池性能指标电压电动势开路电压额定电压放电终止电压工作电压动力电池性能指标容量理论容量A是指活性物质全部参加电化学反应所放出的电量。标称容量B用来鉴别电池的近似容量。额定容量C是指电池在规定条件下应该放出的最低限度的容量。实际容量D是指电池在实际负载条件下所能放出的电量。89理论能量指电池在一定标准规定的放电条件下电池所输出的能量，是电池的理论容量与额定电压的乘积。实际能量是电池放电时实际输出的能量，数值上等于电池实际容量与电池平均工作电压的乘积。比能量是指单位质量或单位体积的电池所放出的能量，也称能量密度。动力电池性能指标能量动力电池性能指标荷电状态荷电状态（StateofCharge，SOC）是蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比，描述了电池的剩余电量，是电池使用过程中的重要参数，此参数与电池的充放电历史和充放电电流大小有关仪表SOC信息动力电池性能指标功率在一定放电制度下，单位时间内电池输出的能量，称为电池的功率，单位为W或KW。循环寿命电池的循环寿命一般指电池的充放电循环次数，不同的应用要求，考核寿命的方法也不同。3.7动力电池结构及工作原理镍氢电池结构及工作原理

镍氢动力电池是将84-240个容量为6-6.5Ah的单体电池以串联方式连接后使用的。

镍氢电池是在镍镉电池的基础上发展起来的，相对于镍镉电池，其最大的优点是环境友好，不存在重金属污染。利用镍氢电池高功率密度的优点，该类电池目前在混合动力电动汽车上应用广泛。至今在国际市场上产销量最大的日本丰田公司普锐斯（Prius）混合动力汽车采用的就是288V，6.5A·h的镍氢动力电池。a）丰田普锐斯的镍氢电池单元b）本田思域的镍氢电池单元镍氢电池结构及工作原理结构：镍氢电池一般有圆柱形和方形两种结构，均由正极、负极、隔膜、碱性电解质、外壳等组成。

圆柱形镍氢电池结构方形镍氢电池结构镍氢电池结构及工作原理

圆形镍氢电池的结构是将以隔板作为间隔层的镍正极板和贮氢合金负极板卷成涡旋形后插入用金属制成的外壳内，正极和负极分别采用烧结式（或非烧结式）的镍正极和膏状的贮氢合金负极。封口的固定方法是把以绝缘热圈作为间隔的且具有再恢复功能的安全阀的封口板预先固定在电解槽的外壳上。镍氢电池结构及工作原理

方形镍氢电池其电极群的结构是由多个单体电池组成的整体式树脂型电解槽内，分别将多块镍正极板和贮氢合金负极板以隔板作为间隔层互相重叠而成，封口采用的是一种可再恢复安全阀的树脂型外盖下端部与电解槽上端部之间采用热焊进行密封焊接的结构。对于这种方形的电池模块，以串联方式连接20-40个模块时，由于它比圆柱形模块更节省空间且减轻了重量，因此具有良好的搭载性。镍氢电池结构及工作原理工作原理：电池正极的活性物质为氢氧化亚镍，充电后变为羟基氧化镍；负极的活性物质为储氢合金，充电后变为金属氢化物；使用以KOH为主并少量添加NaOH、LiOH组成的水溶液为电解液。充电正极：负极：放电正极：负极：锂电池结构及工作原理

锂电池（Lithiumbattery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。

锂离子蓄电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池。锂离子蓄电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽、安全可靠和能够制造成任意形状等优点，广泛应用在电动汽车中。锂离子动力蓄电池组锂电池结构及工作原理锂电池分类按正极材料分类钴酸锂电池锰酸锂电池磷酸铁锂电池三元锂电池按电解质状态分类聚合物理离子电池液态电解质电池按电池形状和包装材料分类方形电池圆柱形电池软包电池锂电池结构及工作原理北汽新能源EV150磷酸铁锂电池磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，具有循环寿命达到800次以上、使用安全、可大电流快速放电、热稳定性好、金属资源丰富、无记忆效应等特点，不过其低温性能较差。锂电池结构及工作原理三元锂电池正极使用镍钴锰酸锂三元材料，具有能量密度大、单体电压高、循环使用寿命高、热稳定性好等特点。但三元锂材料同时具有容易热解的特性，因此在应用过程中应加强过充保护、过放保护、过温保护、过流保护等。北汽新能源EU5三元锂电池锂电池结构及工作原理a）圆形离子电池b）方形离子电池

锂电池（Lithiumbattery）由正极、负极、电解质、隔膜、金属外壳组成。磷酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂，三元锂电池的正极材料为镍钴锰酸锂。

碳材料是商品化的锂离子电池应用最为广泛的负极材料之一。

锂离子电池电解质材料是电池的重要组成部分，在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，对于电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能至关重要锂电池的结构中。

隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。锂电池结构及工作原理离子电池的工作原理图为锂离子电池的示意图，它由作为氧化剂的正极活性物质、作为还原剂的负极活性物质、作为锂离子导电的电解液以及防止两个电极产生短路的隔板组成，利用正极与负极之间锂离子的移动来进行充电和放电。锂电池结构及工作原理超级电容器也叫作双电层电容器，是一种通过极化电解质来储能的电化学元件，但在储能过程中并不发生化学反应，而且储能过程是可逆的，可以反复充放电数十万次。超级电容器是一种物理储能电池。超级电容工作原理当充电电源加在两电极上时,在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带的电荷极性相反的电荷并被束缚在电介质界面上,形成事实上的电容器的两个电极。当两电极板间的电动势低于电解液的氧化还原电极电势时,电解液界面上的电荷不会脱离电解液,超级电容处于正常工作状态飞轮电池工作原理飞轮电池美国飞轮系统公司已经生产出了以克莱斯勒轿车为原形的飞轮电池轿车AFS20，这是一种完全由飞轮电池供电的电动汽车，它由20节飞轮电池驱动，每节电池直径230mm，质量为13.64kg,电池用市电充电需要6h，而快速充电只需要15min，一次充电行驶路程可达560km，而其原形LHS汽油车为520km，其加速性能也很好，0～96km/h加速时间只需要6.5s，其寿命超过3210000km。动力电池结构

动力电池系统主要由动力电池箱体、动力电池模组、电池管理系统、电池控制器、维修开关及其他辅助元器件等组成。其他辅助元件主要包括冷却管道、高低压线束、继电器、熔断器、传感器等。电池管理系统电池模组电池控制器维修开关电流传感器电池箱体直流母排低压线束动力电池结构动力电池箱体

动力电池箱体是动力电池的承载件，一般安装在车体下部，主要用于保护动力电池在受到外界碰撞、挤压时免遭破坏，在动力电池安全工作和防护方面起着重要作用。图为北汽新能源EV200电池箱体，它的防护等级为IP67。下壳体采用高强度铝合金，设有加强边框，有效预防汽车碰撞和底部异物撞击。上壳体采用高强度工程塑料，绝缘阻燃，耐腐蚀性好，隔热性能佳。动力电池结构动力电池模组

电池模组是由多个电池模块串联组成的一个组合体。电池模块是一组并联的电池单体的组合。电池单体是构成动力电池模块的最小单元。

图为吉利帝豪EV300车型搭载三元锂电池，共包含17个电池模组，模组之间采用高压母排进行连接。电池模组（1P5S）电池模组（1P6S）动力电池结构检修开关

检修开关设置在动力电池系统中，属于物理性电路开关。其主要结构为快速熔断器，当电流超过规定值时，熔断器熔断，断开电路，以保证维修作业人员的人身安全。检修开关动力电池结构

继电器：高压继电器本质上就是说一种控制开关，能够全自动接入或断掉电源电路图为吉利帝豪EV300动力电池包内部原理图，主要有主正继电器、主负继电器、预充继电器、快充继电器。

电池能量管理系统(BMS)安装在电池包内部，是电池保护和管理的核心部件。在动力电池系统中，BMS的作用相当于人的大脑。是连接车载动力电池和电动汽车的重要桥梁。用来对车辆电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池使用效率的装置。对于电动车辆而言，通过该系统对电池组充放电的有效控制，可以达到增加续驶里程，延长使用寿命，降低运行成本的目的，并保证动力电池组应用的安全性和可靠性。电池组BMS电动汽车电池管理系统电池管理系统电池管理系统功能：BMS的功能主要包括估算电池组荷电状态（SOC)、动态监控电池组的工作状态、单体电池的均衡、动力电池内部温度控制、与其他控制器进行通讯。BMS信号采集电池管理系统电池管理系统的组成：主要分为包括数据监测模块、控制模块（包括继电器、均衡和热管理）、状态估计模块、故障诊断模块，以及通信模块等。电池管理系统监测模块01主要包括电压、温度、电