電池管理系統(tǒng)

1、電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng) 1 引言引言 v電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)( Battery Management System( Battery Management System， BMS)BMS)是用來(lái)對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理是用來(lái)對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理 ，提高蓄電池使用效率的裝置。對(duì)于電動(dòng)車輛而，提高蓄電池使用效率的裝置。對(duì)于電動(dòng)車輛而 言，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可言，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可 以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)使用壽命，降低運(yùn)行以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)使用壽命，降低運(yùn)行 成本的目的，并保證動(dòng)力電池組應(yīng)用的安全性和成本的目的，

2、并保證動(dòng)力電池組應(yīng)用的安全性和 可靠性。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車不可靠性。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車不 可缺少的核心部件之一。本章將重點(diǎn)介紹動(dòng)力電可缺少的核心部件之一。本章將重點(diǎn)介紹動(dòng)力電 池管理系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和工作原理。池管理系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和工作原理。 2 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 v1.掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能 v2.掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)電壓、電流、溫度等參掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)電壓、電流、溫度等參 數(shù)采集方法數(shù)采集方法 v3.掌握動(dòng)力電池電量管理、電安全管理、均衡管掌握動(dòng)力電池電量管理、電安全管理、均衡管 理、熱管理等的實(shí)現(xiàn)方法理、熱管理等的實(shí)現(xiàn)方法

3、3 電池管理系統(tǒng)的功能電池管理系統(tǒng)的功能 v數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、安全管理數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、安全管理 、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口 4 單體電壓采集方法單體電壓采集方法 v(1)繼電器陣列法繼電器陣列法 組成：端電壓傳感器、繼電器陣列、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光 耦、多路模擬開(kāi)關(guān) 應(yīng)用特點(diǎn)：所需要測(cè)量的電池單體電壓較高而且對(duì)精 度要求也高的場(chǎng)合使用 5 單體電壓采集方法單體電壓采集方法 v（2）恒流源法）恒流源法 組成：運(yùn)放和場(chǎng)效應(yīng)管組合構(gòu)成減法運(yùn)算恒流源電路 應(yīng)用特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，共模抑制能力強(qiáng)，采集精度 高，具有很好的實(shí)用

4、性。 6 單體電壓采集方法單體電壓采集方法 v(3)隔離運(yùn)放采隔離運(yùn)放采 集法集法 組成：隔離運(yùn)算 放大器、多路選 擇器等 應(yīng)用特點(diǎn)：系統(tǒng) 采集精度高，可 靠性強(qiáng)，但成本 較高 7 單體電壓采集方法單體電壓采集方法 v(4)壓壓/頻轉(zhuǎn)換頻轉(zhuǎn)換 電路采集法電路采集法 組成：壓/頻轉(zhuǎn)換 器、選擇電路和 運(yùn)算放大電路 應(yīng)用特點(diǎn)：壓控 振蕩器中含有電 容器，而電容器 的相對(duì)誤差一般 都比較大，而且 電容越大相對(duì)誤 差也越大 8 單體電壓采集方法單體電壓采集方法 v(5)線性光耦合放大電路采集法線性光耦合放大電路采集法 應(yīng)用特點(diǎn)：線性光耦合放大電路不僅具有很強(qiáng)的隔離 能力和抗干擾能力，還使模擬信號(hào)在傳輸

5、過(guò)程中保持 較好線性度，電路相對(duì)較復(fù)雜，精度影響因素較多 基于線性光耦合元件基于線性光耦合元件TIL300的電池單體電壓采集電路原理圖的電池單體電壓采集電路原理圖 9 電池溫度采集方法電池溫度采集方法 v(1)熱敏電阻采集法熱敏電阻采集法 原理：利用熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化的特 性，用一個(gè)定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一個(gè)分 壓器，從而把溫度的高低轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再通過(guò)模 數(shù)轉(zhuǎn)換得到溫度的數(shù)字信息。 特點(diǎn)：熱敏電阻成本低，但線性度不好，而且制造誤 差一般也比較大。 10 電池溫度采集方法電池溫度采集方法 v(2)熱電偶采集法熱電偶采集法 原理：采集雙金屬體在不同溫度下產(chǎn)生不同的熱電動(dòng)

6、勢(shì)，通過(guò)查表得到溫度的值。 特點(diǎn)：由于熱電動(dòng)勢(shì)的值僅和材料有關(guān)，所以熱電偶 的準(zhǔn)確度很高。但是由于熱電動(dòng)勢(shì)都是毫伏等級(jí)的信 號(hào)，所以需要放大，外部電路比較復(fù)雜。 11 電池溫度采集方法電池溫度采集方法 v(3)集成溫度傳感器采集法集成溫度傳感器采集法 原理及特點(diǎn)：集成溫度傳感器雖然很多都是基于熱敏 電阻式的，但都在生產(chǎn)的過(guò)程中進(jìn)行校正，所以精度 可以媲美熱電偶，而且直接輸出數(shù)字量，很適合在數(shù) 字系統(tǒng)中使用。 18B20 AD590 12 電池工作電流采集方法電池工作電流采集方法 項(xiàng)目分流器互感器 霍爾元件電流 傳感器 光纖傳感器 插入損耗有無(wú)無(wú)無(wú) 布置形式需插入主電路 開(kāi)孔、導(dǎo)線傳 入 開(kāi)孔、

7、導(dǎo)線傳 入 - 測(cè)量對(duì)象 直流、交流、 脈沖 交流 直流、交流、 脈沖 直流、交流 電氣隔離無(wú)隔離隔離隔離隔離 使用方便性 小信號(hào)放大、 需控制處理 使用較簡(jiǎn)單使用簡(jiǎn)單- 使用場(chǎng)合 小電流、控制 測(cè)量 交流測(cè)量、電 網(wǎng)監(jiān)控 控制測(cè)量 高壓測(cè)量，店 里系統(tǒng)常用 價(jià)格較低低較高高 普及程度普及普及較普及未普及 13 7.2 7.2 動(dòng)力電池電量管理系統(tǒng)動(dòng)力電池電量管理系統(tǒng) 掌握精確估計(jì)掌握精確估計(jì)SOC的作用的作用2 掌握電池掌握電池SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法3 掌握電池掌握電池SOC估算精度的影響因素估算精度的影響因素1 14 引入引入 v電池電量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對(duì)于電池電

8、量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對(duì)于 整個(gè)電池狀態(tài)的控制，電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè)整個(gè)電池狀態(tài)的控制，電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè) 和估計(jì)具有重要的意義和估計(jì)具有重要的意義 v由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC)的非線性，并且受的非線性，并且受 到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方 法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)SOC比較困難。比較困難。 15 電池電池SOC估算精度的影響因素估算精度的影響因素 v(1)充放電電流充放電電流 大電流可充放電容量低于額定容量，反之亦然。 v(2)溫度溫度 不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化。 v(3)電

9、池容量衰減電池容量衰減 電池的容量在循環(huán)過(guò)程中會(huì)逐漸減少。 v(4)自放電自放電 自放電大小主要與環(huán)境溫度有關(guān)，具有不確定性。 v(5)一致性一致性 電池組的一致性差別對(duì)電量的估算有重要的影響。 16 精確估計(jì)精確估計(jì)SOC的作用的作用 v1)保護(hù)蓄電池。保護(hù)蓄電池。 準(zhǔn)確控制電池SOC范圍，可避免電池過(guò)充電和過(guò)放電 v2)提高整車性能。提高整車性能。 SOC不準(zhǔn)確，電池性能不能充分發(fā)揮，整車性能降低 v3)降低對(duì)動(dòng)力電池的要求。降低對(duì)動(dòng)力電池的要求。 準(zhǔn)確估算SOC，電池性能可充分使用，降低對(duì)動(dòng)力電 池性能的要求 v4)提高經(jīng)濟(jì)性。提高經(jīng)濟(jì)性。 選擇較低容量的動(dòng)力蓄電池組可以降低整車制造成本

10、 由于提高了系統(tǒng)的可靠性，后期維護(hù)成本降低 17 SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法 v（1）開(kāi)路電壓法）開(kāi)路電壓法 v隨著放電電池容量的增加，電池的開(kāi)路電壓降低隨著放電電池容量的增加，電池的開(kāi)路電壓降低 ?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開(kāi)路電?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開(kāi)路電 壓和壓和SOC的對(duì)應(yīng)曲線，通過(guò)測(cè)量電池組開(kāi)路電壓的對(duì)應(yīng)曲線，通過(guò)測(cè)量電池組開(kāi)路電壓 的大小，插值估算出電池的大小，插值估算出電池SOC的值的值 18 SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法 v(2)容量積分法容量積分法 v容量積分法是通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池容量積分法是通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池 組的

11、電池進(jìn)行累積組的電池進(jìn)行累積. 從而獲得電池組每一輪放電從而獲得電池組每一輪放電 能夠放出的電量，確定電池能夠放出的電量，確定電池SOC的變化。的變化。 0 t M M Qidt SOC Q 19 SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法 v(3)電池內(nèi)阻法電池內(nèi)阻法 v電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱交流阻抗常稱交流阻抗)和直流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻 之分，它們都與之分，它們都與SOC有密切關(guān)系。準(zhǔn)確測(cè)量電池有密切關(guān)系。準(zhǔn)確測(cè)量電池 單體內(nèi)阻比較困難，這是直流內(nèi)阻法的缺點(diǎn)。在單體內(nèi)阻比較困難，這是直流內(nèi)阻法的缺點(diǎn)。在 某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與Ah計(jì)量法組合使計(jì)量法

12、組合使 用來(lái)提高用來(lái)提高SOC估算的精度。估算的精度。 20 SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法 v（4）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 v模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析 和推理，具有較強(qiáng)的自然語(yǔ)言處理能力；和推理，具有較強(qiáng)的自然語(yǔ)言處理能力； v神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組 織、自學(xué)習(xí)能力?？棥⒆詫W(xué)習(xí)能力。 v共同的特點(diǎn)：均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的共同的特點(diǎn)：均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的 輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系。輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出

13、關(guān)系。 v神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量 的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn) 練方法的影響很大。練方法的影響很大。 21 SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法 v（5）卡爾曼濾波法）卡爾曼濾波法 v核心思想：對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義核心思想：對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義 上的最優(yōu)估算。上的最優(yōu)估算。 v適用于各種電池，不僅給出了適用于各種電池，不僅給出了SOC的估計(jì)值，還的估計(jì)值，還 給出了給出了SOC的估計(jì)誤差。的估計(jì)誤差。 v缺點(diǎn)：要求電池缺點(diǎn)：要求電池SOC估計(jì)精度越高，電池

14、模型越估計(jì)精度越高，電池模型越 復(fù)雜，涉及大量矩陣運(yùn)算，工程上難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，涉及大量矩陣運(yùn)算，工程上難以實(shí)現(xiàn) v該方法對(duì)于溫度、自放電率以及放電倍率對(duì)容量該方法對(duì)于溫度、自放電率以及放電倍率對(duì)容量 的影響考慮的不夠全面。的影響考慮的不夠全面。 22 7.3 7.3 動(dòng)力電池的均衡管理動(dòng)力電池的均衡管理 掌握非能量耗散型均衡管理2 電池均衡管理系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題3 掌握能量耗散型均衡管理1 23 引入引入 v寶馬公司寶馬公司 ActiveE 混合動(dòng)力汽車即采用了由混合動(dòng)力汽車即采用了由 Preh GmbH 公司提供的帶有能量耗散式均衡公司提供的帶有能量耗散式均衡 系統(tǒng)的系統(tǒng)的 BMS。 v均衡

15、系統(tǒng)的目的是什么？均衡系統(tǒng)的目的是什么？ 為了平衡電池組中單體電池的容量和能量差異，提高 電池組的能量利用率。 v均衡系統(tǒng)如何分類？均衡系統(tǒng)如何分類？ 能量耗散型均衡和能量非耗散型。 24 均衡系統(tǒng)的分類均衡系統(tǒng)的分類 v能量耗散型均衡能量耗散型均衡 主要通過(guò)令電池組中能量較高的電池利用其旁路電阻 進(jìn)行放電的方式損耗部分能量，以期達(dá)到電池組能量 狀態(tài)的一致。如混合動(dòng)力汽車。 v能量非耗散型均衡能量非耗散型均衡 能量非耗散式均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前已出現(xiàn)很多種， 本質(zhì)上均是利用儲(chǔ)能元件和均衡旁路構(gòu)建能量傳遞通 道，將其從能量較高電池直接或間接轉(zhuǎn)移至能量較低 的電池 25 能量耗散型均衡管理能量耗散型

16、均衡管理 v通過(guò)單體電池的并聯(lián)電阻進(jìn)行充電分流從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)單體電池的并聯(lián)電阻進(jìn)行充電分流從而實(shí)現(xiàn) 均衡均衡 v電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均衡過(guò)程一般在充電過(guò)程中完成電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均衡過(guò)程一般在充電過(guò)程中完成 v由于均衡電阻在分流的過(guò)程中，不僅消耗了能量由于均衡電阻在分流的過(guò)程中，不僅消耗了能量 ，而且還會(huì)由于電阻的發(fā)熱引起電路的熱管理問(wèn)，而且還會(huì)由于電阻的發(fā)熱引起電路的熱管理問(wèn) 題題 v只適合在靜態(tài)均衡中使用，其高溫升等特點(diǎn)降低只適合在靜態(tài)均衡中使用，其高溫升等特點(diǎn)降低 了系統(tǒng)的可靠性，不適用于動(dòng)態(tài)均衡了系統(tǒng)的可靠性，不適用于動(dòng)態(tài)均衡 v僅適合于小型電池組或者容量較小的電池組。僅適合于小型電池組或者容量較

17、小的電池組。 26 能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理 v恒定分流電阻均衡充電電路恒定分流電阻均衡充電電路 每個(gè)電池單體上都始終并聯(lián)一個(gè)分流電阻。 可靠性高，分流電阻的值大，通過(guò)固定分流來(lái)減小由 于自放電導(dǎo)致的單體電池差異 無(wú)論電池充電還是放電過(guò)程，分流電阻始終消耗功率 ，能量損失大 一般在能夠及時(shí)補(bǔ)充能量的場(chǎng)合適用 27 能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理 v開(kāi)關(guān)控制分流電阻均衡充電電路開(kāi)關(guān)控制分流電阻均衡充電電路 工作在充電期間，可以對(duì)充電時(shí)單體電池電壓偏高者 進(jìn)行分流，分流電阻通過(guò)開(kāi)關(guān)控制 當(dāng)單體電池電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，阻止其過(guò)充并將多 余的能量轉(zhuǎn)化成熱能 由于均衡時(shí)間的限制，導(dǎo)致分

18、流時(shí)產(chǎn)生的大量熱量需 要及時(shí)通過(guò)熱管理系統(tǒng)耗散，尤其在容量比較大的電 池組中更加明顯 28 非能量耗散型均衡管理非能量耗散型均衡管理 v（1）能量轉(zhuǎn)換式均衡）能量轉(zhuǎn)換式均衡 v通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)，將電池組整體能量對(duì)單體電池進(jìn)通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)，將電池組整體能量對(duì)單體電池進(jìn) 行能量補(bǔ)充，或者將單體電池能量向整體電池組行能量補(bǔ)充，或者將單體電池能量向整體電池組 進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 29 非能量耗散型均衡管理非能量耗散型均衡管理 v（2）能量轉(zhuǎn)移式均衡）能量轉(zhuǎn)移式均衡 v利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把電池組中容量高利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把電池組中容量高 的單體電池，通過(guò)儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的的單

19、體電池，通過(guò)儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的 電池上電池上 30 7.4 7.4 動(dòng)力電池的熱管理動(dòng)力電池的熱管理 了解電池內(nèi)傳熱的基本方式2 了解電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3 掌握動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能1 31 引入引入 v電動(dòng)汽車自燃事件頻出，究其原因主要與電池管電動(dòng)汽車自燃事件頻出，究其原因主要與電池管 理系統(tǒng)的熱管理有關(guān)。理系統(tǒng)的熱管理有關(guān)。 v由于過(guò)高或過(guò)低的溫度都將直接影響動(dòng)力電池的由于過(guò)高或過(guò)低的溫度都將直接影響動(dòng)力電池的 使用壽命和性能，并有可能導(dǎo)致電池系統(tǒng)的安全使用壽命和性能，并有可能導(dǎo)致電池系統(tǒng)的安全 問(wèn)題，并且電池箱內(nèi)溫度場(chǎng)的長(zhǎng)久不均勻分布將問(wèn)題，并且電池箱內(nèi)溫度場(chǎng)的長(zhǎng)久不均勻

20、分布將 造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此電造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此電 池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)而言是池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)而言是 必需的。可靠、高效的熱管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛必需的。可靠、高效的熱管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛 的可靠安全應(yīng)用意義重大。的可靠安全應(yīng)用意義重大。 32 動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能 v電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控；電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控； v電池組溫度過(guò)高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；電池組溫度過(guò)高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)； v低溫條件下的快速加熱；低溫條件下的快速加熱； v有害氣體產(chǎn)生時(shí)的有效通風(fēng)；有害氣體產(chǎn)生時(shí)的有效通風(fēng)

21、； v保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布。保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布。 33 電池內(nèi)傳熱的基本方式電池內(nèi)傳熱的基本方式 v熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 指物質(zhì)與物體直接接觸而產(chǎn)生的熱傳遞。電池內(nèi)部的 電極、電解液、集流體等都是熱傳導(dǎo)介質(zhì)。 v對(duì)流換熱對(duì)流換熱 電池表面的熱量通過(guò)環(huán)境介質(zhì)（一般為流體）的流動(dòng) 交換熱量，和溫差成正比 v輻射換熱輻射換熱 主要發(fā)生在電池表面，與電池表面材料的性質(zhì)相關(guān) 34 電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) v按照傳熱介按照傳熱介 質(zhì)分空冷、質(zhì)分空冷、 液冷和相變液冷和相變 材料冷卻材料冷卻 v空冷系統(tǒng)又空冷系統(tǒng)又 分串行通風(fēng)分串行通風(fēng) 方式和并行方式和并行 通風(fēng)方式兩通風(fēng)方

22、式兩 種種 35 電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) v按照是否有內(nèi)部加熱或制冷裝置可分為被動(dòng)式和按照是否有內(nèi)部加熱或制冷裝置可分為被動(dòng)式和 主動(dòng)式兩種主動(dòng)式兩種 被動(dòng)加熱與散熱-外部空氣流通 被動(dòng)加熱與散熱-內(nèi)部空氣流通 主動(dòng)加熱與散熱-外部和內(nèi)部空氣流通 36 電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 電池列前后纏繞硅膠加熱線電池列前后纏繞硅膠加熱線 電池列間添加電熱膜電池列間添加電熱膜 電池本體上包覆電熱膜電池本體上包覆電熱膜 電池上、下添加加熱板電池上、下添加加熱板 37 7.5 7.5 動(dòng)力電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通訊動(dòng)力電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通訊 了解電池內(nèi)煙霧

23、報(bào)警方式2 了解電池組絕緣檢測(cè)方法3 掌握動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能1 了解動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)4 38 引入引入 v電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、 336V、384V以及以及544V等，已經(jīng)大大超過(guò)了等，已經(jīng)大大超過(guò)了 人體可以承受的安全電壓人體可以承受的安全電壓 v電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)電氣絕緣性能是電安全管電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)電氣絕緣性能是電安全管 理重要的內(nèi)容，絕緣性能的好壞不僅關(guān)系到電氣理重要的內(nèi)容，絕緣性能的好壞不僅關(guān)系到電氣 設(shè)備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是還關(guān)系到設(shè)備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是還關(guān)系到 人的生命財(cái)產(chǎn)安全。人的生命

24、財(cái)產(chǎn)安全。 39 動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能 v主要包括煙霧報(bào)警、絕緣檢測(cè)、自動(dòng)滅火、過(guò)電主要包括煙霧報(bào)警、絕緣檢測(cè)、自動(dòng)滅火、過(guò)電 壓和過(guò)電流控制、過(guò)放電控制、防止溫度過(guò)高、壓和過(guò)電流控制、過(guò)放電控制、防止溫度過(guò)高、 在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池等功能。在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池等功能。 動(dòng)力電池在電動(dòng)車輛上安裝應(yīng)用，因此必須滿足車輛 部件的耐振動(dòng)、 耐沖擊、耐跌落、耐鹽霧等強(qiáng)度要求 ，保證可靠應(yīng)用。 為滿足防水、防塵要求，電池包應(yīng)滿足一定的IP防護(hù)等 級(jí) 在極端工況下，通過(guò)電池安全管理系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電池 包的高壓斷電保護(hù)、過(guò)流斷開(kāi)保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò) 充電保護(hù)等功

25、能。 40 煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警 v在車輛行駛過(guò)程中由于路況復(fù)雜及電池本身的工在車輛行駛過(guò)程中由于路況復(fù)雜及電池本身的工 藝問(wèn)題，可能由于過(guò)熱、擠壓和碰撞等原因而導(dǎo)藝問(wèn)題，可能由于過(guò)熱、擠壓和碰撞等原因而導(dǎo) 致電池出現(xiàn)冒煙或著火等極端惡劣的事故，若不致電池出現(xiàn)冒煙或著火等極端惡劣的事故，若不 能即使發(fā)現(xiàn)并得到有效處理，勢(shì)必導(dǎo)致事故的進(jìn)能即使發(fā)現(xiàn)并得到有效處理，勢(shì)必導(dǎo)致事故的進(jìn) 一步擴(kuò)大，對(duì)周圍電池、車輛以及車上人員構(gòu)成一步擴(kuò)大，對(duì)周圍電池、車輛以及車上人員構(gòu)成 威脅，嚴(yán)重影響帶車輛運(yùn)行的安全性。威脅，嚴(yán)重影響帶車輛運(yùn)行的安全性。 v動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中煙霧報(bào)警的報(bào)警裝置應(yīng)安裝動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中煙霧報(bào)

26、警的報(bào)警裝置應(yīng)安裝 于駕駛員控制臺(tái)，在接收到報(bào)警信號(hào)時(shí)，迅速發(fā)于駕駛員控制臺(tái)，在接收到報(bào)警信號(hào)時(shí)，迅速發(fā) 出聲光報(bào)警和故障定位，保證駕駛員能夠及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警和故障定位，保證駕駛員能夠及時(shí)發(fā) 現(xiàn)，能接收?qǐng)?bào)警器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)，能接收?qǐng)?bào)警器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。 41 煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警 v由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不 可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩 種特定性質(zhì)的煙霧。種特定性質(zhì)的煙霧。 v在動(dòng)力電池上應(yīng)用，需要在了解電池燃燒產(chǎn)生的在動(dòng)力電池上應(yīng)用，需要在了解電池燃燒產(chǎn)生的 煙霧構(gòu)成的基礎(chǔ)上進(jìn)

27、行傳感器的選擇。一般電池?zé)熿F構(gòu)成的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器的選擇。一般電池 燃燒產(chǎn)生大量的燃燒產(chǎn)生大量的CO和和CO2，因此可以選擇對(duì)這，因此可以選擇對(duì)這 兩種氣體敏感的傳感器。在傳感器的結(jié)構(gòu)上需要兩種氣體敏感的傳感器。在傳感器的結(jié)構(gòu)上需要 適應(yīng)于車輛長(zhǎng)期應(yīng)用的振動(dòng)工況，防止由于路面適應(yīng)于車輛長(zhǎng)期應(yīng)用的振動(dòng)工況，防止由于路面 灰塵、振動(dòng)引起的傳感器誤動(dòng)作?；覊m、振動(dòng)引起的傳感器誤動(dòng)作。 42 煙霧報(bào)警實(shí)例煙霧報(bào)警實(shí)例 車載煙塵報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 43 絕緣檢測(cè)方法絕緣檢測(cè)方法 v(1)漏電直測(cè)法漏電直測(cè)法 將萬(wàn)用表打到電流檔，串在電池組正極與設(shè)備外殼(或 者地)之間， 可檢測(cè)到電池組負(fù)極對(duì)殼體之間的漏電流

28、 將萬(wàn)用表打到電流檔，串在電池組負(fù)極與殼體之間檢 測(cè)電池組正極對(duì)殼體之間的漏電流。 該方法簡(jiǎn)單易行，在現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)、車輛例行檢查中 常用。 44 v(2)電流傳感法電流傳感法 將電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極動(dòng)力總線一起同方向穿過(guò)電 流傳感器，當(dāng)沒(méi)有漏電流時(shí)，從正極流出的電流等于 返回到電源負(fù)極的電流，因此，穿過(guò)電流傳感器的電 流為零，電流傳感器輸出電壓為零，當(dāng)發(fā)生漏電現(xiàn)象 時(shí)，電流傳感器的輸出電壓不為零。根據(jù)該電壓的正 負(fù)可以進(jìn)一步判斷該漏電電流是來(lái)自于電源正極還是 負(fù)極。 應(yīng)用這種檢測(cè)方法的前提是待測(cè)動(dòng)力電池組必須處于 工作狀態(tài)，要有工作電流的流入和流出，它無(wú)法在系 統(tǒng)空載的情況下評(píng)價(jià)電池系統(tǒng)對(duì)地的

29、絕緣性能。 45 絕緣檢測(cè)方法絕緣檢測(cè)方法 v(3)絕緣電阻表測(cè)量法絕緣電阻表測(cè)量法 絕緣電阻表俗稱兆歐表，絕緣電阻表大多采用手搖發(fā) 電機(jī)供電，故又稱搖表，它的刻度是以絕緣電阻為單 位的，是電工常用的一種測(cè)量?jī)x表 用絕緣電阻表可直接測(cè)量絕緣電阻的阻值 v電路測(cè)量方法電路測(cè)量方法 常用的直流電壓絕緣測(cè)量原理 46 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng) v數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。 v電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信 v電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機(jī)等電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、

30、非車載充電機(jī)等 設(shè)備間的通信設(shè)備間的通信 v在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管理系統(tǒng)上，還有電池在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管理系統(tǒng)上，還有電池 管理系統(tǒng)主控板與上位機(jī)的通信。管理系統(tǒng)主控板與上位機(jī)的通信。 vCAN通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的 主流主流 vRS232、RS485總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi)總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi) 部通信中也有應(yīng)用。部通信中也有應(yīng)用。 47 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)例動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)例 BJ6123C7C4D 純電動(dòng)客車電池 管理系統(tǒng)通信方 式示意圖 48 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng) 車載運(yùn)行模式下的電池管車載

31、運(yùn)行模式下的電池管 理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 應(yīng)急充電模式下電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖應(yīng)急充電模式下電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 49 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 v一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo) v1.鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)的功能、原理和組鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)的功能、原理和組 成；成； v2.熟悉車用電池電源管理系統(tǒng)功能測(cè)試操作流程熟悉車用電池電源管理系統(tǒng)功能測(cè)試操作流程 ； v3.鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)性能特點(diǎn)；鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)性能特點(diǎn)； v4.能根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析車用電池電源管理系統(tǒng)是能根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析車用電池電源管理系統(tǒng)是 否有功能故障及故障原因。否有功

32、能故障及故障原因。 50 v二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 v1.XP-EVBT400-150 型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)；型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)； v2.車用鋰離子動(dòng)力電池；車用鋰離子動(dòng)力電池； v3.車用鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)；車用鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)； v4.快速充電機(jī)；快速充電機(jī)； v5.萬(wàn)用表、絕緣扳手、絕緣手套等工具及護(hù)具若萬(wàn)用表、絕緣扳手、絕緣手套等工具及護(hù)具若 干。干。 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 51 v三、操作步驟及工作要點(diǎn)三、操作步驟及工作要點(diǎn) v電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)驗(yàn)證電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)驗(yàn)證 v1.準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作 v按要求連接按要求連接X(jué)P

33、-EVBT400-150 型動(dòng)力電池測(cè)型動(dòng)力電池測(cè) 試系統(tǒng)的電源柜和采樣柜、動(dòng)力電池包、電源管試系統(tǒng)的電源柜和采樣柜、動(dòng)力電池包、電源管 理系統(tǒng)。理系統(tǒng)。 v2.確認(rèn)電池管理系統(tǒng)觸摸顯示屏與主控箱正確連確認(rèn)電池管理系統(tǒng)觸摸顯示屏與主控箱正確連 接，接通電池管理系統(tǒng)輔助電源，此時(shí)會(huì)聽(tīng)到電接，接通電池管理系統(tǒng)輔助電源，此時(shí)會(huì)聽(tīng)到電 池管理系統(tǒng)主控箱中繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作聲音。池管理系統(tǒng)主控箱中繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作聲音。 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 52 v3.輔助電源接通后電源管理系統(tǒng)開(kāi)始工作，觸摸輔助電源接通后電源管理系統(tǒng)開(kāi)始工作，觸摸 顯示屏將顯示電池相關(guān)參數(shù)。顯

34、示屏將顯示電池相關(guān)參數(shù)。 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 53 v4.通過(guò)觸摸屏上的按鈕通過(guò)觸摸屏上的按鈕“電池信息電池信息”查看電池的查看電池的 參數(shù)。參數(shù)。 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 54 v5.查看和記錄電池管理系統(tǒng)報(bào)警參數(shù)和保護(hù)限值查看和記錄電池管理系統(tǒng)報(bào)警參數(shù)和保護(hù)限值 參數(shù)參數(shù) 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 55 v采用圖形化界面查看時(shí)系統(tǒng)界面和圖標(biāo)說(shuō)明采用圖形化界面查看時(shí)系統(tǒng)界面和圖標(biāo)說(shuō)明 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證

35、56 v6.查看電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間的通訊情況查看電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間的通訊情況 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 57 v7.配置充電控制參數(shù)配置充電控制參數(shù) 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證 58 v8.連接電池與充電機(jī)，按照正確操作流程對(duì)電池連接電池與充電機(jī)，按照正確操作流程對(duì)電池 進(jìn)行充電，充電模式選擇進(jìn)行充電，充電模式選擇“BMS”模式，檢查電模式，檢查電 池管理系統(tǒng)對(duì)充電過(guò)充的監(jiān)測(cè)和控制情況。測(cè)試池管理系統(tǒng)對(duì)充電過(guò)充的監(jiān)測(cè)和控制情況。測(cè)試 過(guò)程中隨時(shí)查看和記錄充電機(jī)充電電流和電壓，過(guò)程中隨時(shí)查看和記錄充電機(jī)充電電流和電壓， 并及時(shí)了解各模塊電池是否出