純電動、混合動力汽車結構原理與檢修項目三任務2 動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修

項目三純電動、混合動力汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修任務2動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修

知識目標1.能描述動力電池管理系統(tǒng)的安裝位置、作用和功能。2.能描述動力電池管理系統(tǒng)的結構組成。3.能描述動力電池管理系統(tǒng)采集的控制參數(shù)。4.能描述動力電池熱管理系統(tǒng)的作用、形式、結構原理。技能目標1.能認識動力電池管理系統(tǒng)的結構組成。2.能認識動力電池熱管理系統(tǒng)的結構組成。情境描述一輛電動汽車組合儀表的紅色動力電池故障指示燈點亮，你的主管讓你進一步檢測，判斷故障是動力電池還是管理系統(tǒng)，你能完成這個任務嗎？學習目標基本知識純電動、混合動力汽車動力電池的能量儲存與輸出由電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem，簡稱BMS，也稱動力電池能量管理模塊）進行管理。（1）動力電池管理系統(tǒng)的安裝位置如圖3-2-1所示，通常純電動或混合動力汽車內的BMS管理模塊只有一個，但是由于動力電池內部由多個電池組（電池模塊）串聯(lián)而成，因此BMS還會在每個電池組上設計一個接口模塊，BMS最后通過管理每個接口模塊來實現(xiàn)對整個電池的管理。動力電池管理系統(tǒng)BMS位于動力電池總成內部或附近，如圖3-2-2是豐田混合動力汽車HV電池BMS的位置。31.動力電池管理系統(tǒng)概述動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（2）動力電池管理系統(tǒng)的作用BMS是動力電池的控制模塊，用于檢測動力電池內單個電池單元的電壓、電流、溫度，并實現(xiàn)多個電池單元之間的均衡控制。BMS也是動力電池保護和管理的核心部件，不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長使用壽命。BMS作為動力電池和整車控制器VCU以及駕駛員溝通的橋梁，通過高壓接觸器控制動力電池的充放電，并向VCU上報動力電池的基本參數(shù)及故障信息。（3）動力電池管理系統(tǒng)的功能動力電池管理系統(tǒng)BMS的主要控制功能包括：數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)計算、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機接口等。4動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修動力電池管理系統(tǒng)BMS的結構組成分為硬件和軟件。硬件包括控制模塊及采集電壓線、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件；軟件則用于監(jiān)測動力電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值和溫度值等參數(shù)，通過與整車控制器VCU、車載充電器的通訊，來控制動力電池系統(tǒng)的充放電。52.動力電池管理系統(tǒng)的結構組成動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修帝豪EV300BMS模塊6動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修以下以北汽新能源純電動汽車為例，介紹動力電池管理系統(tǒng)BMS采集的主要控制參數(shù)，詳細數(shù)據(jù)請參照相關車型的維修手冊及其他技術資料。73.動力電池管理系統(tǒng)采集的控制參數(shù)動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修8（1）充電溫度與電流采用車載充電器充電時（慢充），充電溫度與充電電流要求如表：慢充時充電溫度與充電電流的關系溫度小于0℃（加熱）0℃～55℃大于55℃可充電電流0A10A0A備注當單體最高電壓高于額定電壓0.4V時，降低充電電流到5A；當單體電壓高于額定電壓0.5V時，充電電流為0A，請求停止充電動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（2）充電加熱與保溫對于有加熱功能的動力電池，充電加熱與保溫的要求如下：9充電狀態(tài)車載充電器（慢充）非車載充電器（快充）溫度小于0℃（加熱）小于5℃（加熱）動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（3）放電狀態(tài)具備的條件動力電池管理系統(tǒng)BMS對動力電池放電的控制，需同時滿足以下條件：1）動力電池內部條件a.儲電能量＞10%（SOC)。b.電池溫度在-20～45℃。c.單體電芯溫度差＜25℃。d.實際單體最低電壓不小于額定單體電壓0.4V。e.單體電壓差＜300mv。f.絕緣性能＞500Ω/1V。g.動力電池內部低壓供電、通訊正常h.電動電池監(jiān)測系統(tǒng)工作正常（電壓、電流、溫度、絕緣）。10動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修2）動力電池外部條件a.動力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負極）。b.點火開關ON信號正常。c.整車控制器VCU喚醒信號正常。d.車載網(wǎng)絡系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設備絕緣性能＞500Ω/1V。g.充電連接確認信號線或充電喚醒信號無短路斷路（CC、CP，VCU到車載充電器或充電連接線束）。11動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修12動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（4）充電狀態(tài)具備的條件動力電池管理系統(tǒng)對動力電池充電的控制，需同時滿足以下條件：1）車載充電器（慢充）a.動力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負極）。b.點火開關ON信號正常。c.充電喚醒信號正常。d.車載網(wǎng)絡系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設備絕緣性能＞500Ω/1V。g.動力電池溫度高于0℃。h.動力電池內部無故障。13動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修2）非車載充電器（快充）a.動力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負極）。b.點火開關ON信號正常。c.充電喚醒信號正常。d.車載網(wǎng)絡系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設備絕緣性能＞500Ω/1V。g.動力電池溫度高于5℃。h.動力電池軟件版本與充電樁軟件版本匹配。i.動力電池與充電樁通訊不超時。j.動力電池內部無故障。14動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（1）動力電池熱管理系統(tǒng)的作用和形式電動汽車的動力電池、驅動電機、電機控制器等部件在工作中會產生大量的熱量，部件的過熱會嚴重影響其工作性能。以鎳氫電池為例，由表3-2-4可以看出，電池經過放電工況后，電池的最高溫度和最低溫度與電池平均溫度之差在4.2℃左右,電池的最高溫度在35.5℃左右。154.動力電池熱管理系統(tǒng)動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修（2）水冷式動力電池熱管理系統(tǒng)1）水冷式的結構和工作原理采用水冷的動力電池，會設計有一套較為復雜的冷卻回路，如圖3-2-9所示是水冷動力電池熱管理系統(tǒng)結構，主要部件包括散熱器、膨脹壺、電動水泵（冷卻液泵）、冷卻液控制閥、加熱器和冷卻管路，以及相關的控制模塊（VCU、BMS和空調控制模塊）等。16動力電池管理系統(tǒng)結構原理與檢修2）帝豪ITCS電池智能溫控管理系統(tǒng)2017年款以后的帝豪EV300及其他車型搭載了ITCS電池智能溫控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠讓動力電池實現(xiàn)在-20℃快速充電，-30℃車輛仍可正常使用，確保車輛在極寒、極熱地區(qū)的充電效率不降低，車輛的續(xù)駛里程不衰減。帝豪EV300及其他純電動車型采用的三元鋰電池的電芯具有容量高、能量密度高、低溫性能好等優(yōu)點。在適配了水冷散熱和低溫預熱系統(tǒng)后，可以讓整車在高溫和低溫環(huán)境下，保持動