新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)檢修 PPT課件 項(xiàng)目二 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí) 任務(wù)2 認(rèn)知?jiǎng)恿﹄姵毓芾硐到y(tǒng)

目錄CONTENTS

認(rèn)知?jiǎng)恿﹄姵毓芾硐到y(tǒng)任務(wù)2動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)任務(wù)3項(xiàng)目二

：動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的認(rèn)知?jiǎng)恿﹄姵爻山M技術(shù)任務(wù)1動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成一任務(wù)描述二任務(wù)分析三信息收集四制定方案五任務(wù)實(shí)施六總結(jié)評(píng)價(jià)任務(wù)描述一輛純電動(dòng)汽車，儀表上的動(dòng)力電池故障燈常亮，讀取故障碼顯示“P118522單體電池電壓不均衡故障”?，F(xiàn)在車間主管安排你完成此任務(wù)，你應(yīng)該如何檢修呢？任務(wù)分析:了解動(dòng)力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)組成。掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)五大功能。任務(wù)準(zhǔn)備：純電動(dòng)汽車一輛、純電動(dòng)汽車維修手冊(cè)、學(xué)習(xí)工作頁(yè)、微課資源、汽車維修專用工具等。收集信息1.動(dòng)力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)組成2.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本功能3.動(dòng)力電池的五大管理系統(tǒng)電池系統(tǒng)包含主要部件：電池箱體：為電池系統(tǒng)提供防水，防塵，抗振動(dòng)等保護(hù)，為電池系統(tǒng)安裝提供機(jī)械接口；動(dòng)力電池系統(tǒng)：為外部負(fù)載提供能源；電池管理系統(tǒng)：對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充放電管理，對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)沖/放和溫度等保護(hù)、與外部進(jìn)行通信；正負(fù)高壓繼電器：控制主回路的閉合與斷開(kāi)；高壓熔斷器：主回路短路保護(hù)；加熱系統(tǒng)：保證電池系統(tǒng)在低溫時(shí)能充電；高低壓輸出接插件：電池系統(tǒng)對(duì)外輸出能源的電氣接口；一、動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成一、動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

一個(gè)完整的動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)（BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，縮寫(xiě)為BMS）、輔助元器件及動(dòng)力電池箱體等四部分組成。1、動(dòng)力電池模組（電池pack）

電池模組是由幾顆到數(shù)百顆電池芯經(jīng)由并聯(lián)及串聯(lián)所組成的組合體，例如北汽EV160純電動(dòng)汽車的電芯組成方式是1P100S，即采用了100個(gè)磷酸鐵鋰單體電池串聯(lián)在一起組成了車輛的動(dòng)力電池模組；而北汽EV200純電動(dòng)汽車的電芯組成方式是3P91S，即該電池包是由3個(gè)三元單體電池并聯(lián)組成一個(gè)模塊，再用91個(gè)這樣的模塊串聯(lián)成一個(gè)整體，構(gòu)成了動(dòng)力電池總成。（字母P表示并聯(lián),字母S表示串聯(lián)）2、電池管理系統(tǒng)（BMS）BMS的組成：

按性質(zhì)可分為硬件和軟件，按功能分為數(shù)據(jù)采集單元和運(yùn)算控制單元；BMS的硬件：主板、從板及高壓盒，還包括采集電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件；BMS的軟件：監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過(guò)與VCU、充電機(jī)的通訊，來(lái)控制動(dòng)力電池系統(tǒng)的充放電。電池PACK（模組×n）電池管理系統(tǒng)（BMS）BMS能夠?qū)?dòng)力電池組總電壓、總電流、每個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度、和電池單體的電壓參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行故障診斷、SOC（剩余電量比）計(jì)算、行駛里程計(jì)算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、報(bào)警顯示、充放電模式選擇等。BMS可以將動(dòng)力電池相關(guān)參數(shù)上報(bào)VCU，由VCU控制動(dòng)力電池的充電和放電功率。動(dòng)力電池系統(tǒng)模組電池PACK箱體單體動(dòng)力電池系統(tǒng)1.結(jié)構(gòu)布置整車布置：布置整車底盤(pán)下，如右圖紅色區(qū)域。結(jié)構(gòu)組成：由上下殼體、17個(gè)模組、一套熱管理系統(tǒng)、CSC、BMU、BDU、MSD、高低壓插件及線束等組成；與2016款的自然冷卻動(dòng)力電池相比，2017款水冷動(dòng)力電池的不同點(diǎn)：增加一套熱管理系統(tǒng)，下箱體前部增加進(jìn)出水管接口電芯串?dāng)?shù)減少，模組成組方式為3P95S（10個(gè)3P6S，7個(gè)3P5S）動(dòng)力電池系統(tǒng)2.技術(shù)參數(shù)FE-3Z電池系統(tǒng)參數(shù)基本參數(shù)自然冷卻包水冷包系統(tǒng)成組方式3P98S3P95S總電量（kWh）45.3(1/3C)41.6(1C)額定電壓（V）359.66@1C346@1C電壓范圍（V）274.4~411.6266~394熱管理系統(tǒng)自然冷卻水冷系統(tǒng)尺寸（mm）2001*1096*381.42042.5*1096*381.4（包括水管接口）系統(tǒng)重量（kg）400416(不含冷卻液)冷卻液/50%乙二醇+50%水體積3.52L1.成組的電芯串?dāng)?shù)減少導(dǎo)致電量、電壓值降低2.增加熱管理系統(tǒng)導(dǎo)致電池尺寸、重量增加動(dòng)力電池系統(tǒng)二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的功能

電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)是對(duì)電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)電壓、電流、溫度以及SOC等參數(shù)采集、計(jì)算，進(jìn)而控制電池的充放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)，提升電池綜合性能的管理系統(tǒng)，是連接車載動(dòng)力電池和新能源汽車的重要紐帶。對(duì)于新能源車輛而言，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)電池使用壽命，降低運(yùn)行成本，保證動(dòng)力電池組的安全性和可靠性。BMS的功能：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)接口動(dòng)力電池系統(tǒng)

動(dòng)力電池電氣系統(tǒng)工作原理：1、電氣系統(tǒng)主要由BMS、電流傳感器、CSC采集模塊、繼電器、預(yù)充電阻、維修開(kāi)關(guān)MSD來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓電的輸出及充電的輸入。2、CSC采集模塊具備功能：采集單體電池的溫度信號(hào)采集單體電池的電壓信號(hào)3、BMS具備的功能：接收CSC反饋的單體電壓、單體溫度信號(hào)整車高壓部件絕緣電阻的監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)電池包冷卻液進(jìn)水口溫度繼電器的控制繼電器的監(jiān)測(cè)高壓互鎖監(jiān)控電流的監(jiān)控1.動(dòng)力電池的電量管理2.動(dòng)力電池的均衡管理3.動(dòng)力電池的熱管理4.動(dòng)力電池的安全管理5.動(dòng)力電池的通信管理三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)五大功能1、電量管理的功能電池電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)和估計(jì)具有重要的意義。電池荷電狀態(tài)(stateofcharge，SOC)是反映電池剩余電量，用于電量管理的重要參數(shù)，受到多種因素的影響，其估算精度對(duì)于能夠電池性能和使用壽命有著至關(guān)重要的作用。一、動(dòng)力電池的電量管理2、電池荷電狀態(tài)（SOC）估算精度的影響因素（1）充放電電流

（2）溫度

（3）電池容量衰減（4）自放電

（5）一致性3、精確估計(jì)SOC的作用（1）保護(hù)蓄電池

（2）提高整車性能

（3）降低對(duì)動(dòng)力電池的要求

（4）提高經(jīng)濟(jì)性4、

SOC估計(jì)常用的算法（1）開(kāi)路電壓法

(2)容量積分法

(3)電池內(nèi)阻法（4）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

（5）卡爾曼濾波法1、均衡管理的目的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。2、均衡管理的方式根據(jù)均衡過(guò)程中對(duì)所傳遞能量處理方式不同，可以分為能量耗散型均衡和非能量耗散型，又稱之為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。能量耗散型均衡主要通過(guò)讓電池組內(nèi)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，這種均衡結(jié)構(gòu)是以損耗電池組能量為代價(jià)。非能量耗散式均衡是利用儲(chǔ)能元件和均衡旁路構(gòu)建能量傳遞通道，將其從能量較高的電池直接或間接轉(zhuǎn)移到能量較低的電池。二、動(dòng)力電池的均衡管理二、動(dòng)力電池的均衡管理二、動(dòng)力電池的均衡管理電動(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)，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)的安全問(wèn)題，1、熱管理的功能（1）電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控；（2）電池組溫度過(guò)高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；（3）低溫條件下的快速加熱；（4）有害氣體產(chǎn)生時(shí)的有效通風(fēng)；（5）保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布三、動(dòng)力電池的熱管理2、熱管理的方式電池內(nèi)熱傳遞方式主要有熱傳導(dǎo)，對(duì)流換熱和輻射換熱3種方式，電池和環(huán)境交流的熱量也是通過(guò)輻射，傳導(dǎo)和對(duì)流3種方式進(jìn)行的。3、電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)按照傳熱介質(zhì)，電池組熱管理系統(tǒng)分為空冷、液冷和相變材料冷卻3種，目前常用的是空氣冷卻，又有串行通風(fēng)方式和并行通風(fēng)。三、動(dòng)力電池的熱管理串行通風(fēng)方式并行通風(fēng)方式主動(dòng)加熱與散熱-外部和內(nèi)部空氣流通三、動(dòng)力電池的熱管理自然風(fēng)強(qiáng)制冷卻/PTC加熱空調(diào)冷卻/PTC加熱2017款電池包熱管理總體概況FE-3Z水冷版熱管理基本功能介紹

整車熱管理系統(tǒng)分為三個(gè)部分：分為乘員艙回路的熱管理，電池系統(tǒng)回路的熱管理以及控制動(dòng)力系統(tǒng)回路熱管理。動(dòng)力冷卻系統(tǒng)的作用是對(duì)電池、電機(jī)、控制器及充電機(jī)等車輛關(guān)鍵部件進(jìn)行冷卻或加熱，使其保持在適當(dāng)工作溫度范圍內(nèi)，冷卻或加熱性能直接影響零部件的性能表現(xiàn)，對(duì)于提升動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性，有重要意義。2016款部分2017款增加部分2017款電池包熱管理總體概況FE-3Z熱管理電池系統(tǒng)回路原理電池冷卻原理圖電池加熱原理圖電池回路熱管理主要包括電池冷卻、電池加熱功能的實(shí)現(xiàn)；當(dāng)電池有冷卻需求時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)，電池回路通過(guò)Cheiller換熱器與空調(diào)回路進(jìn)行換熱。當(dāng)電池有加熱需求時(shí)，HVH啟動(dòng)，同樣電池回路通過(guò)Cheiller集成在一起的換熱器與HVH回路進(jìn)行換熱比亞迪E5相變液冷電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超過(guò)了人體可以承受的安全電壓，因此電池系統(tǒng)電氣絕緣性能是安全管理的重要內(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，更重要的是關(guān)系到人的生命財(cái)產(chǎn)安全。1、安全管理的功能主要包括煙霧報(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、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池等功能。2、絕緣檢測(cè)的方法(1)漏電直測(cè)法(2)電流傳感法(3)絕緣電阻表測(cè)量法四、動(dòng)力電池的安全管理電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超過(guò)了人體可以承受的安全電壓，因此電池系統(tǒng)電氣絕緣性能是安全管理的重要內(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，更重要的是關(guān)系到人的生命財(cái)產(chǎn)安全。1、安全管理的功能主要包括煙霧報(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、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池等功能。2、絕緣檢測(cè)的方法(1)漏電直測(cè)法(2)電流傳感法(3)絕緣電阻表測(cè)量法四、動(dòng)力電池的安全管理數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。主要涉及電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信、電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機(jī)等設(shè)備間的通信。五、動(dòng)力電池的數(shù)據(jù)通信動(dòng)力電池系統(tǒng)CSC采集原理圖絕緣監(jiān)測(cè)原理圖本次課我們主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容：一、動(dòng)力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)組成二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（