知識庫

電動車輛電能系統開發
  • 發布年度:2010
  • 主要類別:電動車與車輛電子
  • 次要類別:電子報
  • 研發處 電動車與系統驗證工程專案 許家興
     

     

    目前各國均對開發電動車投入非常多資源,主要是電動車能取代原有汽車的移動性與車輛產業發展,並且可減少對環境生態的汙染,而電動汽車是否能真正取代目前汽油車輛,除了馬達驅動技術外還有絕大部份是取決於電池技術的重大發展。


    在電動車電池類型選用上需注意電池是否能提供長時間輸出大電流的能力與瞬間高電流的輸出,電池本身的充電次數與充電時間也應達到要求。電池規格中的能量密度(Wh/L、Wh/kg)與儲電容量將會決定電池使用時間的長短,並且功率密度(W/kg 、W/L)越高的電池,將可提供越高的放電電流。對於電動車電池的使用上必須要求到絕對安全的地步,在使用上不會受到氣候的影響,而且要能確保電池受撞擊或刺穿時不會危及車輛及人員的安全。另外除了考量電池本身的儲能能力外,更重要的一點是考慮到電池的材料成分對環境的影響程度,是否會造成環境生態的破壞,圖一所示為常見的電池種類特性比較表。
     

    圖一 電池種類特性比較表

    圖二 電能管理系統


    目前考量到電動車的安全性與其有限的儲能容量,因此在運行過程中必須嚴格監控電池狀態與管理電能流向,一般電能管理系統可分為BMS(Battery Management System)與EMS(Energy Management System) 如圖二所示,BMS負責電池狀態監控、殘電量估測、電池老化預測、使用歷程紀錄、電池安全保護(如過充、過放、過溫等)與警示、電池通訊與散熱控制等。EMS則是監控BMS、車輛狀態、變頻器、直流高低壓轉換器、電動輔助系統以及其他設備等的狀態,並將這些狀態加以記錄、分類與權重分配,並根據控制策略做出整車最佳的電能分配,EMS另一方面也需提供整車電能的安全保護措施,如車輛的漏電檢測(註1)、充放電斷路保護等。電動車電能管理系統需要即時更新整車電能資料與電能流向,並將相關資料與車輛各子系統共用,良好的電能管理可以延長車輛運行里程,減少電池充電頻率,進而節約能源。


    註1 :電動汽車的絕緣狀況以直流電池組正負電源端對地的絕緣電阻來衡量。電動汽車的國際標準規定(FMVSS 305;SAE J1766):量測出之絕緣電阻值除以電動車電池組電壓值之結果應大於500Ω/V,才符合安全要求。

     

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