|
新能源Leander 中国汽车工程师之家 www.cartech8.com 加微信群--首页中间菜单--微信群--选择群 2017汽车行业各类专业培训（见菜单栏） 汽车人才--找工作，发布招聘信息（见微信菜单、网站首页） 汽车零部件通信录--（公共账号菜单--行业资讯--通信录） 五大工具（APQP/FMEA/PPAP/SPC/MSA） Adams_car高级应用培训 ---------------------------------------------------------------------- 电动车的关键组件之一是动力电池，动力电池为电动汽车提供能量，保证电动汽车的续航里程。 动力电池的表现，除了依赖自身的材料，工艺等硬件素质外，还依赖电池管理系统的表现，就是大家常说的BMS（Battery Management System）。 BMS BMS就像是电池的大脑，接收电池和外部各个接口的信息，分析和处理信息后，并发出执行指令，完成电池的充电，放电，保护，均衡，故障检测和故障预警等功能，确保电池的正常、高效、合理和安全的运行。 BMS的主要组成可以分成闭环反馈的三大部分：信息采集，信息分析处理，输出决策执行指令。 BMS在工作种还需要和充电机，车载控制系统通讯和交互，保证充电过程和放电过程的安全，高效运行。 信息采集 BMS需要实时监测电池的状态，这就需要各种传感器来采集电芯的电压，电流，温度等物理参数。 信息分析处理 BMS采集到相关信息后，需要对信息进行分析处理，以决定需要采取的动作。 例如根据电压电流的信息来估算电池的电量（SoC）； 根据温度来确定加热或者冷却系统的工作，输出指令到热管理系统，并监测热管理系统的工作状态。 对外交互接口 BMS对外有两大主要交互对象：充电设备和车辆控制系统。 充电时，BMS和充电设备交互，确定充电设备的输出电压和输出电流，保证对电池的安全高效充电。 在放电时，就是汽车运行过程中，和车载控制系统交互，确定电池的输出策略。 比如在电量低时，降低输出功率，来延长续航里程； 在电量继续下降到一定阈值后，禁止放电，防止电池过度放电，损坏电池。 SoC、DoD SoC（State of Charge），就是电池的剩余电量比，等于电池的剩余电量/电池的总电量，SoC=0%表示电池完全没电了，SoC=100%时表示电池满电。 DoD（Depth of Discharge）表示的是放电深度，和SoC正好相反，DoD=100%时表示电池没电了，DoD=0%时表示电池满电。 一般在电池使用的时候用SoC术语，在说明电池的循环寿命的时候使用DoD术语。 不像燃油车的油箱剩余油量比较容易的测量出来。电池的剩余容量无法直接被测量出来，而需要通过电压，电流等间接的相关信息，并由BMS软件的相关算法来估算。 所以SoC的精度是一个困扰电池BMS行业人员的难题，以目前市场上现有的电动汽车来说，SoC估算误差常常达到10%以上，精确到10%以内就算是优秀水平了。 SoC的估算，常用的有化学法、电压查表法、电流积分法、混合计算法和卡尔曼滤波法。 因为SoC的不准确，会导致电动汽车剩余续航里程的计算误差，从而产生抛锚的现象。 作为消费者，我们希望BMS行业人员努力提高SoC估算精度，就能更放心地使用电动汽车了。 热管理 电池的表现和使用环境的温度关系很大。 在安全状况下，适宜的温度能最大化发挥电池的潜力； 而为了安全，需要避免电池工作在极端情况下，或者在极端情况下，尽可能的保证系统的安全，防止或者降低起火或爆炸带来的损失。 那么就需要一个热管理系统来对电池的温度进行管理和控制，电池的控制有两个目标，在电池很冷的时候帮它取暖，在电池很热的时候为其降温。 从场景上来说主要有充电和放电两个场景。 如果在寒冷地区，气温特别低的时候充电，没有附属设施，就会造车充不进电的情况。 这时需要给电池增加一个预热模块，电池的物理温度升高后，再进行充电。如果在热带地区，高温条件下充电，也要关注电池温度，启动散热系统。 在放电情况下，主要考虑的是电池的散热，目前电池散热有自然冷却，加装风冷设备和加装液冷设备三种解决方案。 从效果上来说，液冷最好，大家熟悉的特斯拉系列电动汽车就采用了液冷解决方案。 电量均衡 一般汽车的电池系统由大量电芯通过串联和并联组合起来。比如特斯拉系列就是由数千节18650圆柱形电池组合而来。 我们知道，每个电芯的电量一致性好的时候，整体电池系统的性能最优。 而电池出厂后，因为内阻、自放电倍率等因素的影响，使用一段时间后，会导致一个电池系统中的各个电芯的电量很可能不一致。 那么这个时候就需要把电量大的电芯和和电量小的电芯电量做一个均衡。 电量均衡有主动均衡和被动均衡两种类型，主动均衡是BMS控制下，电量大的电芯的电量转移给电量小的电芯。主动均衡复杂，成本高。 被动均衡是指把电量大的电芯富于部分放电，生成热量，散发掉。被动均衡较为简单，成本低。 目前市场上的电量均衡基本是被动均衡。 小结 BMS作为电动汽车关键组件电池的大脑，需要让电池吃好喝好（充电），还要干好活（放电），身体健康（均衡），不出篓子（安全防护）。 所以BMS对于电动汽车是非常关键的一个组成部分。 开启节能减排之旅与SOC目标点设定 比亚迪的新能源汽车让车主有了全新的用车体验，带来的革新不亚于智能机替代传统手机，正如比亚迪在去年年终总结时，令船夫哥非常自豪的是，唐的车主86%都拥有大学学历，远超出其他车型比例，看到这里作为车主的我暗暗庆幸，没拖后腿[嘻嘻]！开这部车与智商有关系吗？如何才能开好它，如何才能更好的驾驭它？ 新能源车——最新一代混合动力车——唐，的确是时在充电桩还不普及的时代最好的选择，相信每位喜欢汽车的人都会关心自己爱车的性能，恨不得血管中流淌的是“汽油”，而“唐”又给了车主全新的体验和感觉，那就是电力的加入。 车内的总电量是一定的，如何才能用好这些电力呢，这就是今天探讨的问题，如果车友每天行程在40-80公里内，运用恰当的话，可以实现零油耗（这里建议大家每周要路上用一下发动机稍微消耗一点汽油，流水不腐、户枢不蠹吗），平时注意合理使用和保养电池，有充电条件就插着充电（充电完成后会自动启用均衡程序，均衡完成后自动断电）并适时满充满放，这样会让你爱车动力电池组保持在良好状态，平时可以储存足够的电能。 一、纯电行驶如何跑的更远 纯电行驶中速度与能耗的关系相当密切，热车与冷车状态也不相同，热车或者说行驶一段后能耗明显比冷车（刚开始）时要低，道路通畅情况和刹车情况同样也影响能耗，总在加减速比匀速行驶要高的多，虽说有能量回收，能量守恒定律让我们知道释放后在回收回来总要有损失的。知道以上后自己按照定速巡航测试各个速度下的能耗见下表。 速度40以下是棉花脚踩出来的，不同环境温度也同样影响能耗，冬天能耗比夏天要高，表中的黄金脚法和大众脚法是自己估算的，全车动力电池状态良好有18.5度电量，按上下预留保护电量0.5度算，从100-15%正常工作，15%以下如果强制EV，控制速度35公里/小时以下可以再行驶6-8公里。电量在做功过程中会损耗10%左右，按照12%计算，得出表格。 速度50-80公里/小时，能耗情况，在这里说明一下，行驶时前后电机共同作用，一旦松油门或刹车时，前后电机反向充电到动力电池。 总结一下，控制速度60公里/小时以下，郊区道路，郊区道路（减少加减速及红绿灯影响）会取得不错的续航，能耗自然少些，提醒大家不要总压榨电量的最后一部分，这样会让电池衰减情况好很多的，还有这个电池需要适时满充满放的。在这里不建议车友使用空挡滑行法或者开启坡道缓降（速度65公里/小时以下失去动能回收）增加里程，对车的未知损害和安全隐患（刹车效率降低）也许会让节能减排得不偿失！ 二、SOC值概念与SOC目标点设定 首先说明一下SOC：我们先来看一下SOC（State of Charge）荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。而我们中控屏中所设置的SOC是这个吗？我们看一下说明书，
这是说明书中204页和222页关于soc设定的说明，明确表示是在HEV模式下，行驶充电目标值设定，所以说这里的SOC又称为“HEV模式下蹭车发电或者使SOC目标点维持于某点，这个点就定义为SOC目标点”,说到这里大家要明白中控屏幕所设置的是SOC目标点，而SOC是速度显示器上能看到的电量百分比。204页的说明，SOC目标点值设定后具有记忆功能，不进行调整就不会改变。 大家注意出厂默认设置为25%，可调节范围是15-70%。
这里右侧的电量78%就是当前的电量百分比，即名词解释的SOC值。后面的问题主要是围绕这两个值来进行的。 三、纯电行驶中SOC目标点设定是否影响续航里程 纯电行驶时一般不用去关心中控的SOC值设定，虽然有些车主说这是也会有影响，但是这个是几乎无法察觉的，我曾经做过几次实验来验证这个问题，但是实在是看不出明显的差距。
验证的数据，相同路况下不同电量情况下，设定SOC目标点为70%测电量在70%以上和70%以下时能量回收效率，试图找出差别，是否在SOC目标点高于电量时能量回收弱点，这样就会增加续航里程，结果实在微乎其微的差别看不出来，看来真正想得出结论要跑几次长时间的验证，设定SOC目标值在70%和15%，分别在在条件相同的情况下跑两次纯电续航里程作比对才能得出结论，这个条件包括温度、风向风度、路况、定速速度等等，在此也不做进一步的讨论。 所以车友们纯电行驶时不用关心SOC目标点设置在什么位置，只要不低于15%，发动机不会过来凑热闹的。但是一旦发生这种情况，行驶体验马上降低几个档次。 四、发动机介入情况下SOC目标点设置对能耗的影响 我们有时候行程超过电续航里程（告诉大家个秘密，我平时用电一般控制在25-40%，如果路远我就在通畅路段用点汽油，防止它在油箱里变质），这时就要合理的规划行程和正确的设置soc目标点。先看一下发动机启动情况下，能量消耗的几种情况。
电量高于设定SOC目标点时，发动机驱动前轮，同时带动前电机发电，电量用来保证后电机用电，这时的油耗较为理想。
正常行驶中，电量等于设定SOC目标点时，发动机输出动力到前轮，同时带动前电机发电，电量用来保证后电机用电及维持动力电池当前电量，这时动力电池电量会在SOC设定点附近波动值，这时的油耗较为客观，后期正常油耗都是在这个基础上测得。
加速时，无论当前电量和SOC目标点设定如何，发动机、前后电机同时输出，保证动力，这时电量soc会下降，短时的加速基本看不出影响。
减速时，前后电机反向发电到动力电池，发动机正常运转无动力输出，此时油耗很低。
馈电行驶中，发动机输出动力到前轮，同时带动前电机发电，电量用来保证后电机用电和充入动力电池，使动力电池电量达到所设定SOC目标点。这时的油耗较高，后面再说明这时的油耗。当设定SOC目标点为70%时，匀速行驶中电量会在69-70%之间波动，属于正常现象。当设定SOC目标点为70%时，匀速行驶中电量会在69-70%之间波动，属于正常现象。当设定SOC目标点为70%时，匀速行驶中电量会在69-70%之间波动，属于正常现象。
当设定SOC目标点为70%时，匀速行驶中电量会在69-70%之间波动，属于正常现象。
以上两张截图是在正常行驶中SOC目标点设定为41%，电量与之相等时速度一定情况下会在发动机发电到电池和后电机，与电池供电到前后电机发动机正常运转之间频繁转换，这属于正常情况，这时所测的油耗也较为准确。 当然在这种情况下，如果深踩油门，发动机、前后电机会马上转入做功状态，保障驾驶员的指令及动力需求！ 五、唐的真实油耗 现在说一下大家关注最多的油耗，宣传称百公里油耗2个油，这时根据工信部标准算出来的，大家不要对这个吐槽，所有车标示的油耗相信大家都知道的，需要一定的条件下才能取得的成绩。
根据这个公式算出唐的油耗在8.4L/百公里。下面我就来试试它的油耗水平。 我所测试的条件是，当前目标SOC设定值与电量相同，通畅路况下行驶50公里以上看50公里内百公里油耗，分别截图。
平直路上80油耗，当时忘记拍油耗，记得是6.2左右。
平直高速路速度90公里/小时，油耗6.9升，中间偶有速度85左右。
高速山区路，高度在220-350米之间起伏，速度100公里/小时，油耗8.2升，中间偶有隧道速度80左右。
高速山区路，高度在220-330米之间起伏，速度110公里/小时，油耗9.6升，中间偶有隧道速度80左右。
高速山区路，高度在280-120米之间起伏，速度120公里/小时，油耗9.7升。这样看来给出的这个8.4升的油耗还是比较良心的！ 六、馈电行驶中的油耗 刚才说完电量等于设定SOC目标点的数据，再来看一下，行驶中发电充动力电池（馈电行驶）的情况，油耗是不是仍然这么感人！
这是馈电行驶中能量图，大家也能看出所需要功率较高！
电量15以下启动低速行驶油耗惨不忍睹，而且行驶质感非常差。
这时稍微好转些，但是瞬时油耗仍然在20升。
速度70，虽说是油耗基本和40-70区间一样，但是同样油可以更节省些时间。
速度110，这时比较理想了。 在高速保持速度90-110,馈电行驶至设定SOC目标点电量，实际行驶50公里以上馈电状态，测得油耗在14-15升之间，这时行驶质感比电量SOC大于或等于设定SOC目标点差了些。
把其中一次的馈电行驶数据做的表格，当时SOC目标点设为51%，可以看到在电量50%后就进入平衡点波动区，在电量较低时，好像充电功率更大些，其实这与底部电压升降变化快（底部容电量少）有关， 通过以上数据，大家可以直观的看到这时的充电功率和每公里能充入的电量，平均1.3公里冲入1%的电量，换算过来就是0.18/(1.3/110)=15.23kw/小时，同时要避免低速行驶中油充电的情况发生，这时油耗和行驶质感非常令人记忆深刻！
告诉大家一点小经验也是说明书里写的，大家注意最后一句话，测加速时，电量不同得到的结果也不同！ 总结：要想节能减排，就是要避免使用油充电情况，尽量在到达目的地或者可充电地时SOC保留在15%-25%，极端情况下可以到5%（不建议），最错误的做法就是反复馈电行驶至高电量在纯电行驶至低电量，行驶质感差不说，也会增加许多排放。对于不同路况，给车友以下建议： 1、市区用车，行程在续航里程内的，尽量使用EV纯电行驶，即可享受如丝滑般的动力又能做到节能减排！ 2、市区行车，里程超出纯电续航里程，拥堵路段纯电应对，通畅路段设置SOC目标点低于当前电量，切换HEV行驶，距离目的地小于纯电里程10公里左右（不要每次都把电量压榨干净），切换回EV。 3、市区加郊区，里程超出纯电续航里程较多时，拥堵路段使用EV，通畅路段切换HEV，但此时要避免出现馈电行驶，行程最后如果是拥堵的市区，要保留适当电量应对。有个懒人办法设置SOC目标点20%左右，拥堵用EV，畅通用HEV，一天下来，150公里内没有压力，我自己行驶市区+郊区133公里，全程空调，耗油16%电量降至25%，综合油耗约为6升/百公里。 4、高速或者快速路出行郊游，在速度跑起来之前保持EV应对拥堵路段，速度上来后HEV行驶，SOC目标点不高于当前电量，高速后根据下高速后的行程规划设置，如后期市区路段多可设为70%尽可能保留最大电量。如果当前电量较低（尽量避免电量在30%以下），为后期行驶质感可以馈电行驶，利于后期路况充足电量应对。 5、如没有条件充电，长期的建议不要选择这款车，属于选购时定位错误；短期内无法充电（在市区内即使使用HEV运动模式会遇到仍然无法保持当前电量）建议平时SOC稍低于或等于当前电量，通畅路段调高SOC目标点，使用油充电。 也许有的朋友会说，为什么不像丰田一样搞成傻瓜式的呢？因为这不是买菜车，是性能车与买菜车的的合体，比亚迪是比较赋予探索精神的代表，也许以后全面开花时会有一键傻瓜模式，相信以后会越来越好的！ --------------------------------------------------------------- 汽车工程师之家 |
|
|
