新能源汽車動(dòng)力電池拆裝與檢測學(xué)習(xí)單元3-2 動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測

動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測學(xué)習(xí)單元3.2《新能源汽車動(dòng)力電池拆裝與檢測》

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測123456學(xué)習(xí)導(dǎo)航7情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)小結(jié)實(shí)踐技能拓展閱讀理論知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)自主學(xué)習(xí)

小王買了一輛新的比亞迪E5電動(dòng)汽車，需要讀取動(dòng)力電池信息，你知道如何安全規(guī)范的進(jìn)行讀取嗎？自主學(xué)習(xí)情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)拓展閱讀實(shí)踐技能學(xué)習(xí)小結(jié)

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測1．能通過查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)維修要求制定正確的狀態(tài)監(jiān)測計(jì)劃。3．能按照正確操作規(guī)范進(jìn)行動(dòng)力電池的信息讀取。4．能按照要求整理現(xiàn)場。自主學(xué)習(xí)情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)拓展閱讀實(shí)踐技能學(xué)習(xí)小結(jié)

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測電池管理系統(tǒng)的控制和算法的實(shí)現(xiàn)主要是以電壓、電流、溫度這三個(gè)物理量為基礎(chǔ)的，所以數(shù)據(jù)采集結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響電池管理系統(tǒng)的整體性能，具體涉及到電池荷電狀態(tài)的估算、均衡控制的效果、電池充放電效率以及電池狀態(tài)分析等。電池工作參數(shù)的檢測是電池管理系統(tǒng)最主要的功能之一，電池的工作參數(shù)包括電池的電壓、工作電流以及溫度。具體需要測量的是電池的電壓，電池的充放電電流以及電池的溫度。其中對單體電池電壓的測量是數(shù)據(jù)采集的首要任務(wù)，通過電壓可以很好地判斷電池的工作狀態(tài)，荷電狀態(tài)的估算需要用到單體電池電壓，其他功能的實(shí)現(xiàn)也需要通過電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量3.2.3溫度的采集3.2.1電壓的測量自主學(xué)習(xí)情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)拓展閱讀實(shí)踐技能學(xué)習(xí)小結(jié)

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測

3.2.4接觸器狀態(tài)檢測3.2.5絕緣檢測3.2.6高壓互鎖檢測

3.2.1電壓的測量電壓檢測分為兩部分，即動(dòng)力電池包的電壓測量和電池模組的電壓測量。1.動(dòng)力電池包的電壓測量電池包電壓測量一般在母線上設(shè)置電壓測量模塊。典型的測量方式如圖

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量電壓的監(jiān)測是通過并聯(lián)連接三個(gè)電壓傳感器V1、V2和V3來進(jìn)行測量的。動(dòng)力電池不進(jìn)行充放電時(shí)，正、負(fù)繼電器和預(yù)充電繼電器都斷開，此時(shí)V1和V2為動(dòng)力電池開路電壓，V3測量高壓用電設(shè)備電壓，且有V1=V2，V3=0。當(dāng)動(dòng)力電池放電時(shí)，首先預(yù)充電繼電器和負(fù)極繼電器閉合，V1測量動(dòng)力電池工作電壓，V2、V3測量高壓用電設(shè)備電壓，且有V1＞V2=V3；然后預(yù)充電繼電器斷開，正負(fù)極繼電器閉合，此時(shí)V1、V2、V3測量動(dòng)力電池工作電壓，且有V1=V2=V3；

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量當(dāng)外部向動(dòng)力電池充電時(shí)，預(yù)充電繼電器和負(fù)極繼電器閉合，此時(shí)V1測量動(dòng)力電池電壓，V2、V3測量外部充電線路電壓，且有V1＜V2=V3；然后預(yù)充電繼電器斷開，正負(fù)極繼電器閉合，此時(shí)V1、V2、V3測量動(dòng)力電池工作電壓，且有V1=V2=V3。通過三個(gè)電壓測量模塊共同測量，來確定動(dòng)力電池充放電狀態(tài)，并能正確測量動(dòng)力電池電壓和外部充電線路電壓。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量電池包電壓主要的故障現(xiàn)象有：電池包電壓過壓、壓欠和電壓異常。電池包過壓的現(xiàn)象為高壓檢測到電池包電壓大于某閾值，欠壓的現(xiàn)象為電池包電壓小于某閾值，電池包總電壓異樣表現(xiàn)為總電壓值大于單節(jié)電池電壓值與數(shù)量的乘積。以上情況一旦出現(xiàn)，BMU將會(huì)更新故障標(biāo)志，并且根據(jù)相應(yīng)的故障等級(jí)對故障碼進(jìn)行存儲(chǔ)以及點(diǎn)亮故障警報(bào)燈，同時(shí)采取相應(yīng)的故障解決措施。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量2.電池模組的電壓測量電池組電壓采集目前有兩種方式，一種是通過搭建電壓采集電路進(jìn)行采集，另一種是通過專用電壓采集芯片。搭建電壓采集電路主要有兩種常用的方法，即共模測量法和差模測量法。共模測量是相對于同一參考點(diǎn)，采用精密電阻等距比例衰減之后測量各點(diǎn)的電壓，也就是先采集第n節(jié)電池的總電壓，再采集第n+1節(jié)電池的總電壓，最后相減得到每節(jié)電池的電壓，原理如圖

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量差模測量是通過繼電器選通單體電池直接進(jìn)行測量，此方法采集精度比較高但電路比較復(fù)雜，原理圖如圖

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量很多大型半導(dǎo)體器件生產(chǎn)企業(yè)面向電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)開發(fā)出專用的芯片，目前市場上有多款電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集專用芯片，選用專用集成芯片，與搭建電壓采集電路相比，電路得到了很大的簡化，降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，而且其安全性和穩(wěn)定性較好，測量精度高。電池模組主要的故障現(xiàn)象有：電池組電壓過壓、電池組電壓欠壓以及電池模塊電壓異常。BMS將會(huì)設(shè)置固定的采樣時(shí)間對電池包電壓以及電池組電壓進(jìn)行監(jiān)控，并且采用兩種安全保護(hù)機(jī)制。第一種針對電池的欠壓，BMS將請求降功率措施。第二種針對電池的嚴(yán)重過壓欠壓，BMS將請求切斷高壓接觸器。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.1電壓的測量比亞迪E5動(dòng)力電池采用了共模測量，測量點(diǎn)如圖

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量電流的采集相比電壓而言采集的通道數(shù)較少，因?yàn)殇囯x子電池往往串聯(lián)使用，各個(gè)電池的工作電流相同，只測量串聯(lián)之后的總電流就可以了。在電流監(jiān)測時(shí)一般將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，基于此測量方法電流采集主要有基于串聯(lián)電阻采樣和基于霍爾電流傳感器采樣兩種方案。前者是在電流流過的主回路中串聯(lián)采樣電阻，該采樣電阻阻值極小，精度較高且溫漂小，但是存在熱損耗和隔離問題，如果增加隔離電路會(huì)使得電路變得復(fù)雜。后者是利用霍爾效應(yīng)來檢測電流的一種電子元件，可以測量從直流電到幾十千赫茲的交流電，測量精度高，靈敏度好。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量電流采集的準(zhǔn)確與否不僅會(huì)影響SOC的估算，還會(huì)影響保護(hù)方案的設(shè)置，對整個(gè)電池管理系統(tǒng)的性能及安全性至關(guān)重要。電流檢測一般有兩種方案，一種是電阻檢測法，即通過歐姆定律計(jì)算電池組的電流。這種方法原理雖然簡單，但是由于外部條件的干擾需要做好隔離設(shè)計(jì)，電路比較復(fù)雜；另一種方案是通過霍爾電流傳感器采集，將電源線穿過霍爾電流傳感器，通過電磁感應(yīng)獲取電流值。電流對于電池的狀態(tài)估算至關(guān)重要，在汽車電子領(lǐng)域?qū)τ陔娏鱾鞲衅鞯木?、魯棒性、溫度漂移和線性度都具有一定的要求。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測分流器是通過串聯(lián)于電流通路的微小電阻產(chǎn)生的電壓變化來測量電流的設(shè)備。由于電池包的工作環(huán)境特殊，分流器需要在大電流的工況下工作，電阻表面的溫度將會(huì)影響采樣精度。所以對于分流器的選型，應(yīng)該選擇低溫度漂移、低功率系數(shù)和低熱電勢的產(chǎn)品。由于其電壓輸出值為毫伏級(jí)別，所以在使用時(shí)需要復(fù)雜的調(diào)理電路。典型的分流器如圖

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量3.2.2電流的測量圖3分流器式電流的測量開環(huán)霍爾電流傳感器采用霍爾直放式原理，電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場在垂直于電流及磁場的霍爾元件端面上形成霍爾電壓。霍爾電壓大小與原邊電流以及磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。閉環(huán)霍爾電流傳感器采用磁平衡原理，由霍爾元件控制電流流過次級(jí)線圈產(chǎn)生磁場補(bǔ)償，當(dāng)磁平衡時(shí)，補(bǔ)償值可以準(zhǔn)確表現(xiàn)實(shí)際值。由于閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作狀態(tài)為零磁通，磁芯的非線性以及磁滯對輸出影響較小，所以閉環(huán)霍爾的響應(yīng)時(shí)間以及精度較開環(huán)霍爾更有優(yōu)勢，閉環(huán)更適用于小電流的檢測，但電池包在現(xiàn)實(shí)工況中將通過百安量級(jí)的電流。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量比亞迪E5電流測量采用開環(huán)霍爾電流傳感器，傳感器安裝于高壓電控總成內(nèi)部

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量磁通門傳感器利用高磁導(dǎo)率、易飽和的線束鐵芯在交變磁場的激勵(lì)下，磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場，從而達(dá)到測量電流的目的。磁通門電流傳感器優(yōu)勢在于無偏移誤差、高精度、低線性誤差以及完全的電隔離。磁通門傳感器多用于混合動(dòng)力以及新能源汽車電池包，傳統(tǒng)的鉛酸電池以及電池管理系統(tǒng)的精確測量模塊，用于更精確的電池狀態(tài)的輸出。在汽車級(jí)別的應(yīng)用中，器件供應(yīng)商在傳感器中嵌入CAN模塊，可以通過CAN通訊直接傳送被測電流值。在本課題中，鑒于成本以及測量精度，母線電流的檢測使用磁通門式電流傳感器，出于功能安全的考慮，本系統(tǒng)還增加的冗余的霍爾電流傳感器。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.2電流的測量電池包由多個(gè)模組串聯(lián)而成，模組內(nèi)會(huì)有多節(jié)串聯(lián)的電池組，單個(gè)電池組由多個(gè)電芯并聯(lián)。電池系統(tǒng)電壓電流采樣的基本結(jié)構(gòu)如圖5所示，電池包中，每個(gè)模組都會(huì)有一個(gè)CMU檢測以及控制，CMU內(nèi)部的模擬前端會(huì)采集各模組內(nèi)部電池組電壓和模組電壓，電池包高壓部分檢測由BMU執(zhí)行。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.3溫度的采集溫度對電池的性能影響很大，溫度過高將會(huì)導(dǎo)致電池的外殼破裂，發(fā)生爆炸等安全事故；溫度過低會(huì)使得電池的電解液凝固，電池的充放電就無法正常進(jìn)行，所以電池需要在一定的溫度范圍內(nèi)才能夠正常工作。溫度監(jiān)測對于電池的安全保護(hù)、SOC估算、電池?zé)峁芾矶加惺种匾囊饬x。例如對SOC進(jìn)行估算時(shí)，不同的溫度下電池所能放出的電量是不相同的，必須充分考慮到溫度因素對其結(jié)果的影響。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測常見的溫度采集方法有：（1）熱敏電阻方式熱敏電阻是最常用的采集溫度的方式，其電阻值隨著溫度幾乎是線性的變化，通過阻值的變化即可判斷溫度的變化。（2）DS18B20方式DS18B20是常用的一種芯片級(jí)的溫度傳感器，采用總線的方式能夠使一個(gè)控制器同時(shí)連接多個(gè)傳感器，降低了連線的復(fù)雜程度。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.3溫度的采集（3）采用專用的一體化芯片有些專門針對電池管理設(shè)計(jì)的芯片同時(shí)集成了電壓、電流、溫度的采集功能。當(dāng)前市場上多數(shù)BMS不具備檢測所有單體電池電芯溫度的功能，一般只是檢測電池模塊或電池模組的溫度。但是從技術(shù)角度上考慮，采集每支電池的電芯溫度都非常重要。電池連接松動(dòng)、使用不當(dāng)、內(nèi)部出現(xiàn)故障等情況下，很重要的表現(xiàn)就是溫度上升，通過檢測每支電池的電芯溫度可以實(shí)時(shí)了解電池運(yùn)行情況，提供異常報(bào)警，避免發(fā)生事故。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.3溫度的采集大部分電動(dòng)汽車采用DS18B20芯片作為溫度傳感器監(jiān)測電池溫度溫度傳感器安裝在每個(gè)動(dòng)力電池模組側(cè)面，通過螺栓壓緊在電池組外殼。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。通過廠商專用的軟件，可以讀出BMS中動(dòng)力電池的溫度數(shù)據(jù)

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.3溫度的采集比亞迪E5每個(gè)模組內(nèi)安裝了3個(gè)溫度傳感器

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.3溫度的采集3.2.4接觸器狀態(tài)檢測根據(jù)之前的危害分析風(fēng)險(xiǎn)評估，當(dāng)整車遇到過電流、欠壓或過溫度等狀況時(shí)，需要電池管理系統(tǒng)發(fā)出切斷接觸器的指令，保證電池包以及交通參與者的安全。但是在現(xiàn)實(shí)工況下，接觸器會(huì)發(fā)生粘連以及無法吸和的情況，所以在設(shè)計(jì)過程中需要對接觸器的驅(qū)動(dòng)線圈回路以及接觸器端電壓進(jìn)行診斷，以反饋接觸器按照正確的指令執(zhí)行相對應(yīng)的操作。當(dāng)BMS發(fā)出斷開接觸器信號(hào)后，主控制單元將會(huì)檢測接觸器觸點(diǎn)的電壓，壓差超過某閾值表示接觸器狀態(tài)正常，壓差低于某閾值表示接觸器可能粘連。電池管理系統(tǒng)發(fā)出閉合接觸器指令后，主控單元也會(huì)檢測接觸器兩端的電壓，電壓小于某閾值表示接觸器正常閉合，壓差大于某閾值時(shí)表示接觸器不能正常吸合。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.4接觸器狀態(tài)檢測除了診斷接觸器兩端電壓，本系統(tǒng)也擁有線圈回路的診斷功能。接觸器線圈回路的控制以及診斷使用高低邊驅(qū)動(dòng)模塊。高邊驅(qū)動(dòng)芯片模塊具有診斷以及保護(hù)電路的功能，包含MOSFET的開通關(guān)斷信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電壓的輸入輸出以及狀態(tài)回讀信號(hào)。高邊驅(qū)動(dòng)（Highsidedriver，HSD）可根據(jù)輸入信號(hào)的高低、狀態(tài)回讀信號(hào)以及輸出的電壓值來區(qū)分正常工作狀態(tài)、過溫、欠壓、過載或者對地短路、輸入輸出短路以及接觸器開路等工作狀態(tài)。智能低邊驅(qū)動(dòng)（Lowsidedriver，LSD）芯片也具備邏輯輸入、輸入保護(hù)、過載保護(hù)、過壓保護(hù)以及斷路保護(hù)等功能。通過輸入信號(hào)標(biāo)志以及輸出電壓，低端驅(qū)動(dòng)能夠診斷出接觸器正常工作狀態(tài)、接觸器驅(qū)動(dòng)開路以及接觸器驅(qū)動(dòng)短到地等情況。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.4接觸器狀態(tài)檢測對于驅(qū)動(dòng)控制資源不足的情況，一般采用多個(gè)接觸器復(fù)用同一高邊驅(qū)動(dòng)并且各自使用不同的低邊驅(qū)動(dòng)。圖10中，供電電壓是12V，接觸器共用HSD，這種情況下，診斷覆蓋率將會(huì)有局限性。如果HSD，LSD1以及LSD2均正常，那么接觸器2斷開的故障將診斷不出。如果HSD與LSD1正常，LSD短接到地將診斷不出。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.5絕緣檢測動(dòng)力電池絕緣電阻指的是：若動(dòng)力電池與車身公共地之間某處發(fā)生短路，最大的漏電流值相對的阻值。在現(xiàn)實(shí)情況下，由于車輛的振動(dòng)、絕緣漆、冷卻液體和電解液的潛在影響，電池包正負(fù)母線對于底盤地都有各自的絕緣電阻，并且電動(dòng)汽車電池包絕緣電阻的取值以正負(fù)母線絕緣電阻值較小的為準(zhǔn)。當(dāng)母線的一邊和底盤發(fā)生短路時(shí)，泄漏電流的大小由另一邊的對底盤地的電阻決定，無論哪一側(cè)發(fā)生對地短路，電阻值越小意味著電流越大，當(dāng)電流超過人體的安全閾值時(shí)，將會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.5絕緣檢測為了減小相關(guān)人員的觸電風(fēng)險(xiǎn)，電池包系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)絕緣檢測電路，如果計(jì)算后的絕緣電阻低于500Ω/V，BMS需要向VCU發(fā)出報(bào)警的請求。絕緣電阻值過低時(shí)，BMS需要向VCU發(fā)送切斷接觸器的請求。圖11為絕緣檢測原理圖，BMU將根據(jù)絕緣檢測策略，計(jì)算電池系統(tǒng)絕緣電阻值，并且通過CAN通訊的方式發(fā)送至VCU。RP和RN分別是母線正極和負(fù)極對地絕緣電阻值。但是在現(xiàn)實(shí)情況中，RP和RN并非真實(shí)存在的電阻。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.6高壓互鎖檢測高壓互鎖（Highvoltageinterlockloop，HVIL）用于判斷整個(gè)車載高壓系統(tǒng)的完整性。在電動(dòng)汽車整車系統(tǒng)中，判斷高壓電氣件的連接狀態(tài)是重要環(huán)節(jié)，如果高壓系統(tǒng)回路斷開或者高壓回路不完整，將會(huì)發(fā)生高壓裸露、電池包輸入輸出功率下降和連接器燒結(jié)等情況，對電池包以及整車系統(tǒng)的安全性造成影響。高壓互鎖回路的輸出源既可以是BMS，也可以是整車控制器。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.6高壓互鎖檢測源電路位于BMS上的絕緣檢測，要求車輛其他高壓部件提供互鎖接口。BMU的主控芯片將會(huì)發(fā)出占空比為50%的脈沖寬度調(diào)制（Pulsewidthmodulation，PWM）信號(hào)，此信號(hào)將通過高壓互鎖回路的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)有連接器狀態(tài)異常，HVIL回路開路，BMU捕獲不到有效的PWM信號(hào)時(shí)，BMU將會(huì)向整車控制器發(fā)出HVIL失效的警告。如果BMU接收的PWM信號(hào)波形的占空比與發(fā)送的PWM信號(hào)占空比相差10%之內(nèi)，則BMU將會(huì)認(rèn)為這是正常的干擾或者捕獲偏差，HVIL處于正常工作狀態(tài)。如果BMU檢測到占空比比輸入的PWM信號(hào)波形占空比大于60%，則高壓互鎖回路與電源短路或者斷路。如果BMU檢測到占空比比輸入的PWM信號(hào)波形占空比小于40%，則高壓互鎖回路對地短路。對于以上兩種情況，BMU將會(huì)在內(nèi)存里記錄相應(yīng)的故障代碼，并且點(diǎn)亮相應(yīng)的故障燈，并且在電動(dòng)汽車行車之前靜止吸合高壓接觸器。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.6高壓互鎖檢測HVIL的硬件主要通過連接器與線束的連接實(shí)現(xiàn)，如圖12所示，在整車高壓回路的各個(gè)連接器中，用低壓線串聯(lián)起所需要監(jiān)控的連接器，并最后回到主控單元，以此來實(shí)時(shí)檢測各個(gè)部件的連接狀態(tài)。HVIL將由BMU產(chǎn)生預(yù)定占空比的脈寬調(diào)制波，通過整個(gè)高壓回路后再回到BMU，如果BMU檢測到PWM波的占空比不符合預(yù)期，BMU將會(huì)向VCU發(fā)出切斷高壓接觸器的指令，直至該故障排除，接觸器才能重新吸合。

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.6高壓互鎖檢測

學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)拓展閱讀實(shí)踐技能學(xué)習(xí)小結(jié)

情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

國外發(fā)達(dá)國家對于電池管理系統(tǒng)的研究起步早、發(fā)展快，有些技術(shù)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。早在1991年，美國的通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司就成立了“先進(jìn)電池聯(lián)合體”，共同致力于電動(dòng)汽車先進(jìn)技術(shù)的研究；日本的豐田公司早在十幾年前便開始了電池管理系統(tǒng)的研發(fā)，其混合動(dòng)力汽車技術(shù)世界一流；歐盟以及其他國家也積極投入其中，如今都己經(jīng)取得了不錯(cuò)的技術(shù)成果。學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

美國作為發(fā)達(dá)國家的代表，對于電動(dòng)汽車技術(shù)的研究一直走在世界的前列。最先提出電池管理系統(tǒng)概念的是TheUniversityofToxed。目前比較典型的電池管理系統(tǒng)有美國ACPropulsion公司的BATOPT系統(tǒng)、Aerovironment公司SmartGuard系統(tǒng)、通用公司EVI電池管理系統(tǒng)以及近幾年以來比較火熱的特斯拉（Tesla）電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)。BATOPT系統(tǒng)是一個(gè)分布式系統(tǒng)，由主控模塊和監(jiān)控模塊共同實(shí)現(xiàn)電池管理功能。監(jiān)控模塊通過兩條總線向主控芯片實(shí)時(shí)傳遞電池組的信息，然后主控芯片通過這些信息對電池組進(jìn)行優(yōu)化處理。學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

SmartGuard系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，主要提供自動(dòng)監(jiān)測電池過充電、電壓與溫度采集以及提供最差單體電池的數(shù)據(jù)。美國通用公司研發(fā)的EVI電池管理系統(tǒng)利用微處理器對26塊串聯(lián)而成的鉛酸蓄電池組進(jìn)行監(jiān)控，從而獲取電池組信息，估算電池的荷電狀態(tài)。該管理系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：電池模塊（包含電池組和管理軟件）、電池組熱管理模塊、高壓自動(dòng)斷電保護(hù)模塊。實(shí)現(xiàn)單體電壓、溫度監(jiān)測，電池組電流的采樣，電池過放報(bào)警和高壓保護(hù)等功能。學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

美國特斯拉公司生產(chǎn)的高檔電動(dòng)汽車讓全世界矚目，其代表性車型MODELS續(xù)航里程高至500公里，百里加速只需4.4s，可與傳統(tǒng)的燃油汽車相媲美，它采用6000多節(jié)鋰離子電池構(gòu)成電池包，給電動(dòng)汽車提供充足的動(dòng)力，該電池包設(shè)有其自主研發(fā)的BMS，能夠有效監(jiān)測電池組異常并進(jìn)行修復(fù)，保障整個(gè)電池包的安全。學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

日本對電池管理技術(shù)的研宄同樣歷史悠久，1995年日本的索尼公司首次研發(fā)出第一款電動(dòng)汽車，雖然這款電動(dòng)汽車的行駛里程只有200公里，最高時(shí)速120km/h，但是該電動(dòng)汽車僅由96節(jié)鋰電池構(gòu)成，電源的動(dòng)力系統(tǒng)得到了有效的利用。豐田汽車公司于1997年在世界上首次實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的大批量生產(chǎn)。而且日本汽車企業(yè)BMS技術(shù)的專利申請數(shù)目更是占據(jù)絕對的優(yōu)勢，這其中既包括豐田、本田、三洋、富士、三菱等大規(guī)模的汽車廠商，矢崎總業(yè)株式會(huì)社、株式會(huì)社電裝等汽車零部件供應(yīng)商，還包括松下等一些非汽車企業(yè)。這些專利申請數(shù)目充分地表明了日本在電池管理系統(tǒng)技術(shù)方面取得的突出成績學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.7典型電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

德國在汽車制造業(yè)方面一直獨(dú)樹一幟，在電池管理系統(tǒng)方面比較有名的有BADICHEQ系統(tǒng)、BADICOACHＢ系統(tǒng)和BATTMAN系統(tǒng)。BADICHEQ系統(tǒng)最多可以管理２０節(jié)電池，在原有系統(tǒng)的采集功能之外，又增加了電池組的均衡控制功能和記錄電池組的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息。BADICHEQ系統(tǒng)的單體電池都采用非線性的電路對電壓及溫度進(jìn)行監(jiān)測，然后使用單一的信號(hào)線將單體電池信息傳遞給主控芯片；還細(xì)化了電池管理系統(tǒng)的SOC等其他功能。學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)拓展閱讀實(shí)踐技能學(xué)習(xí)小結(jié)情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

1.準(zhǔn)備工作1）穿戴好工服、絕緣鞋；2）打開車門，安裝方向盤套、地板墊、座椅套；3）拉起前艙蓋開啟手柄，打開前艙蓋；4）安裝翼子板布、前格柵布；學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

2.電池管理器的更換1）將故障診斷儀插頭與汽車上的診斷插座連接學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

2）踩下制動(dòng)踏板，按下電源開關(guān)，車輛上電；3）打開故障診斷儀開關(guān)，向上滑動(dòng)解鎖屏幕；4）點(diǎn)擊“新能源”選項(xiàng)學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

5）點(diǎn)擊“比亞迪”選項(xiàng)；6）點(diǎn)擊“E5”選項(xiàng)；7）點(diǎn)擊“診斷”選項(xiàng)學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

8）點(diǎn)擊“控制單元”選項(xiàng)學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

9）點(diǎn)擊“動(dòng)力模塊”選項(xiàng)；10）點(diǎn)擊“電池管理系統(tǒng)-水冷”學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

11）點(diǎn)擊“讀數(shù)據(jù)流”選項(xiàng)；12）點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)流”選項(xiàng)，滑動(dòng)屏幕觀察數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)流顯示如下：SOC為23%；電池組當(dāng)前總電壓653V；電池組當(dāng)前總電流0.5安培學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

絕緣阻值為9214k歐姆；放電是否允許：允許；充電是否允許：不允許；充電感應(yīng)信號(hào)-交流：無；預(yù)充狀態(tài)：完成；主接觸器：吸合；負(fù)極接觸器：吸合學(xué)習(xí)單元3.2動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測3.2.8使用故障診斷儀讀取電池信息

正極接觸器：吸合；預(yù)充接觸器：斷