新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)課件

新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

項(xiàng)目1動(dòng)力電池的認(rèn)識(shí)與維護(hù)動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源，是存儲(chǔ)電能的裝置，是純電動(dòng)汽車不可缺少的組成部分，目前也是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。純電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池可分為鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池等。本項(xiàng)目介紹純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的作用、類型、結(jié)構(gòu)、性能及發(fā)展趨勢(shì)。任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池任務(wù)1.2動(dòng)力電池的檢查與維護(hù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///思維導(dǎo)圖任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．能夠表述動(dòng)力電池的含義2．能夠表述動(dòng)力電池各性能參數(shù)的含義3．熟悉鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用車型技能目標(biāo)1．能識(shí)別鎳氫電池的結(jié)構(gòu)及組成部件2．能畫出鎳氫電池的工作原理圖新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///動(dòng)力電池、電機(jī)和電控系統(tǒng)是新能源汽車的三大關(guān)鍵組成部分。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596—2004，動(dòng)力電池的定義為：為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。一、動(dòng)力電池的定義新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///動(dòng)力電池的性能指標(biāo)有電壓、電池容量、能量、功率、自放電率、放電速率、內(nèi)阻、使用壽命、成本。1．電壓（1）端電壓。

（2）開路電壓。（3）額定電壓。

（4）工作電壓。（5）終止電壓。2．電池容量電池容量指充滿電的電池在指定條件下放電到終止電壓時(shí)輸出的電量。（1）理論容量。

（2）實(shí)際容量。（3）標(biāo)稱容量。

（4）額定容量。電池的荷電狀態(tài)（SOC）：是電池剩余容量占額定容量的百分比。SOC＝1表示電池為充滿狀態(tài)。隨著電池放電，電池的電荷逐漸減少，一般電池放電高效率區(qū)為（50%～80%）SOC。二、動(dòng)力電池的性能參數(shù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．能量能量是指在規(guī)定的放電制度下電池所輸出的電能，它決定電動(dòng)汽車的行駛距離。（1）標(biāo)稱能量（2）實(shí)際能量（3）比能量（W·h/kg）（4）能量密度（W·h/L）4．功率功率指在一定的放電制度下，電池在單位時(shí)間內(nèi)所輸出的能量。（1）比功率（W/kg）（2）功率密度（W/L）5．自放電率自放電率是電池在無(wú)負(fù)荷時(shí)自身放電時(shí)容量損失的速度。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///6．放電速率（1）時(shí)率（2）倍率7．內(nèi)阻內(nèi)阻是電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力。8．使用壽命使用壽命是電池在規(guī)定條件下的有效壽命。電池的使用壽命分為時(shí)間使用壽命和循環(huán)使用壽命。9．成本電池的成本與電池的技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．鎳氫電池組成及作用（1）單體電池（2）能量管理系統(tǒng)（BMS）（3）溫度監(jiān)測(cè)（4）電壓監(jiān)測(cè)（5）電流傳感器（6）正、負(fù)極接觸器（7）預(yù)充電電阻（8）檢修開關(guān)（9）外殼三、動(dòng)力電池的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用車型圖1-1

鎳氫電池新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．鋰離子電池1）鋰離子電池的組成圖1-3鋰離子電池的組成新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2）鋰離子電池的工作原理圖1-4鋰離子電池工作原理3）鋰離子電池的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶性、可實(shí)現(xiàn)快速充電、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、能夠制造成任意形狀。缺點(diǎn)：成本高、單體電池需要保護(hù)線路控制，成組電池需要配有管理系統(tǒng)。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．燃料電池優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)環(huán)境污染小（排放基本達(dá)到零污染）、燃料適用范圍廣、無(wú)振動(dòng)和噪聲、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、使用方便。缺點(diǎn)：燃料種類單一、要求高質(zhì)量的密封、價(jià)格高、需要配備輔助電池系統(tǒng)。4．動(dòng)力電池的發(fā)展純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的研究主要集中在鋰離子電池上，其次為鉛酸電池、鎳氫電池等。全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)目前面臨技術(shù)制約和成本制約，只有當(dāng)動(dòng)力電池性能得到改善、成本大幅降低、規(guī)?；瘧?yīng)用之后，才能帶動(dòng)其他較為成熟的環(huán)節(jié)大力發(fā)展。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///任務(wù)1.2動(dòng)力電池的檢查與維護(hù)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池箱體的組成結(jié)構(gòu)及特性2．了解動(dòng)力電池外觀的檢查、維護(hù)方法及注意事項(xiàng)3．了解拆裝動(dòng)力電池的步驟及注意事項(xiàng)技能目標(biāo)1．能夠?qū)?dòng)力電池外觀進(jìn)行檢查與維護(hù)2．能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行拆裝新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///動(dòng)力電池箱體是支撐、固定和包圍動(dòng)力電池系統(tǒng)的組件，起到承載和保護(hù)動(dòng)力電池系統(tǒng)的作用。一、動(dòng)力電池箱體的組成結(jié)構(gòu)及特性圖1-5動(dòng)力電池箱體結(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///（1）檢查與維護(hù)前的準(zhǔn)備工作（2）動(dòng)力電池外觀檢查（3）檢查動(dòng)力電池箱體的密封性能（4）檢查動(dòng)力電池螺栓的緊固狀態(tài)（5）檢查動(dòng)力電池外部高低壓插接件（6）檢查動(dòng)力電池外部絕緣性能二、動(dòng)力電池的檢查與維護(hù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．動(dòng)力電池的拆卸（1）拆裝前的準(zhǔn)備工作（2）安裝液壓升降臺(tái)（3）拆下動(dòng)力電池的10只安裝螺栓2．動(dòng)力電池的安裝及注意事項(xiàng)（1）安裝前需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行以下檢查。（2）動(dòng)力電池安裝步驟與拆卸步驟相反。（3）安裝動(dòng)力電池后，須檢查動(dòng)力電池能否正常運(yùn)行。三、動(dòng)力電池的拆裝新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

項(xiàng)目2純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)主要分為高壓電源系統(tǒng)和低壓電源系統(tǒng)，主要由高壓電源、低壓電源、高壓電纜、高壓配電系統(tǒng)等部分組成。純電動(dòng)汽車工作時(shí)，電源系統(tǒng)通過(guò)汽車高壓線束向電機(jī)及其他電氣設(shè)備供電。。任務(wù)2.1

認(rèn)識(shí)純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)任務(wù)2.2電源系統(tǒng)高壓線束的檢查與維護(hù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///思維導(dǎo)圖任務(wù)2.1認(rèn)識(shí)純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．能夠表述純電動(dòng)汽車電源的類型2．能夠表述純電動(dòng)汽車高壓電源系統(tǒng)的作用及組成3．能夠表述純電動(dòng)汽車低壓電源系統(tǒng)的作用及組成技能目標(biāo)1．能在實(shí)車上找出高壓電源系統(tǒng)的主要部件及配電路徑2．能在實(shí)車上找出低壓電源系統(tǒng)的主要部件及配電路徑新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)由高壓電源、低壓電源、高壓電纜、高壓配電系統(tǒng)等部分組成，其主要作用如下。（1）純電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，電源系統(tǒng)向電機(jī)及其他電氣設(shè)備供電。（2）當(dāng)蓄電池電壓高于或低于設(shè)定的電壓時(shí)，電源系統(tǒng)會(huì)切斷動(dòng)力電池，同時(shí)發(fā)出警告。（3）當(dāng)動(dòng)力電池短路或損壞時(shí)，電源系統(tǒng)會(huì)切斷動(dòng)力電池以保障人員安全。（4）電源系統(tǒng)能吸收整車電氣系統(tǒng)電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保護(hù)電子元件。一、電源系統(tǒng)的作用新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．高壓電源純電動(dòng)汽車的高壓電源即動(dòng)力電池，純電動(dòng)汽車的高壓電源是由眾多單體電池串聯(lián)而成的動(dòng)力電池包，其功能為存儲(chǔ)能量和釋放能量。2．高壓配電系統(tǒng)高壓配電系統(tǒng)由高壓控制盒、電機(jī)控制器、電機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、空調(diào)PTC加熱裝置、快充口及慢充口組成。二、高壓電源系統(tǒng)圖2-1

動(dòng)力電池新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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純電動(dòng)汽車上的電源除動(dòng)力電池外，還有一個(gè)12V的鉛酸蓄電池，即低壓電池。它主要給汽車低壓電氣設(shè)備，如燈光系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)、電動(dòng)車窗、刮水器、除霜器和各種控制器等供電。低壓電池的12V直流電壓由動(dòng)力電池的290～420V直流電壓經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而來(lái)。低壓電源系統(tǒng)由動(dòng)力電池、高壓控制盒、DC/DC轉(zhuǎn)換器、低壓電池等主要部件組成。三、低壓電源系統(tǒng)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///任務(wù)2.2電源系統(tǒng)高壓線束

的檢查與維護(hù)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解高壓線束的常用規(guī)格及常用材料2．了解高壓線束功能及性能要求3．了解高壓線束設(shè)計(jì)原則及高壓線束分布4．了解高壓線束的檢查、維護(hù)方法及注意事項(xiàng)技能目標(biāo)能夠?qū)冸妱?dòng)汽車高壓附件進(jìn)行檢查與維護(hù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．常用線束規(guī)格一、認(rèn)識(shí)高壓線束表2-2

不同規(guī)格線束的用途新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．常用材料（1）波紋管。波紋管在線束包扎中一般占到60%左右，其主要特點(diǎn)是有較好的耐磨性、耐高溫性、阻燃性。（2）PVC管。PVC管的功用和波紋管差不多，PVC管其柔軟性和抗彎曲變形性較好，所以PVC管主要用于線束拐彎的分支處。PVC管的耐熱溫度不高，一般在80℃以下。（3）膠帶。膠帶在線束中起到捆扎、耐磨、絕緣、阻燃、降噪等作用，在包扎材料中一般占到30%左右。圖2-8波紋管圖2-9PVC管圖2-10膠帶新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3.高壓線束的性能要求高壓線束承載的電流越大，線束直徑越大，這使布線走向以及屏蔽電磁干擾顯得非常重要。（1）電壓要求。（2）絕緣性能。（3）阻燃要求。（4）較高的電磁屏蔽要求（5）優(yōu)越的耐沖擊和振動(dòng)能力。4．高壓線束的設(shè)計(jì)原則（1）雙線制設(shè)計(jì)。（2）高低壓系統(tǒng)分離式設(shè)計(jì)將高低壓線束分離開來(lái)，避免將高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾引入低壓系統(tǒng)，保證低壓系統(tǒng)通信、控制信號(hào)不受干擾。（3）高壓線束保護(hù)套包括波紋管、熱縮套管，波紋管的顏色為橙色（GB30）。（4）高壓線束從類型上分為單芯線和多芯線，高壓線束的截面為圓形，其護(hù)套顏色為橙色（GB30）。多芯線由多股單芯線組成。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///5．純電動(dòng)汽車高壓線束分布純電動(dòng)汽車的高壓線束是專用電纜，包括高壓線束和高壓線束專用接口，其功能是傳輸大電流、大電壓的同時(shí)滿足散熱性能、絕緣性能。純電動(dòng)汽車整車共有5段高壓線束，分別為：（1）動(dòng)力電池高壓線束。（2）電機(jī)控制器高壓線束。（3）快充線束。（4）慢充線束。（5）高壓附件線束。圖2-11北汽E160整車高壓線束分布新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．檢查高壓線束外觀目測(cè)檢查高壓線束（包括動(dòng)力電池高壓線束、電機(jī)控制器高壓線束、快充線束、慢充線束、高壓附件線束）過(guò)線孔、過(guò)線護(hù)套等防護(hù)是否完好，線束是否出現(xiàn)磨損，高壓線束保護(hù)套有無(wú)進(jìn)水、老化、破損，固定卡子有無(wú)損壞。2．檢查高壓線束插接器連接情況目測(cè)檢查高壓線束電纜與插接器之間是否松動(dòng)，插接器是否插到位，線束根部有無(wú)過(guò)熱變形、松脫現(xiàn)象；檢查高壓插接器互鎖端子有無(wú)缺失或退針現(xiàn)象。二、高壓線束的檢查與維護(hù)圖2-17檢查高壓線束外觀圖2-18檢查高壓線束插接器連接情況新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．檢查高壓線束的絕緣性能（1）絕緣性能要求（2）高壓線束絕緣性能的檢測(cè)方法①動(dòng)力電池絕緣性能檢測(cè)。②動(dòng)力電池高壓線束絕緣性能檢測(cè)。③電機(jī)控制器高壓線束絕緣性能檢測(cè)。④電機(jī)控制器正負(fù)極電纜絕緣性能檢測(cè)。⑤高壓控制盒高壓線束11芯插接器絕緣性能檢測(cè)。⑥D(zhuǎn)C/DC高壓線束4芯插接器絕緣性能檢測(cè)。⑦快充線束絕緣性能檢測(cè)。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

項(xiàng)目3動(dòng)力電池充電系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)動(dòng)力電池作為純電動(dòng)汽車的唯一能量來(lái)源，需要充電。當(dāng)動(dòng)力電池剩余電量低于30%時(shí)，充電系統(tǒng)會(huì)提醒使用者對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。充電系統(tǒng)是維持純電動(dòng)汽車運(yùn)行的能源補(bǔ)給設(shè)備，是從供電電源提取能量對(duì)動(dòng)力電池充電時(shí)使用的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。任務(wù)3.1

充電系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與使用任務(wù)3.2車載充電機(jī)的拆裝與檢測(cè)任務(wù)3.3

DC/DC轉(zhuǎn)換器的拆裝與檢測(cè)任務(wù)3.4高壓控制盒的拆裝與檢測(cè)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///思維導(dǎo)圖任務(wù)3.1充電系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與使用任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．能夠表述純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的類型2．能夠掌握純電動(dòng)汽車慢充系統(tǒng)的組成及工作原理3．能夠掌握純電動(dòng)汽車快充系統(tǒng)的組成及工作原理技能目標(biāo)1．會(huì)用慢充及快充設(shè)備給純電動(dòng)汽車充電2．會(huì)對(duì)快充及慢充設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢查與維護(hù)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///充電系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車主要的能源補(bǔ)給系統(tǒng)，為保障車輛持續(xù)行駛提供動(dòng)力能源，并能根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)控制啟動(dòng)充電和停止充電，同時(shí)根據(jù)動(dòng)力電池的電量、溫度控制充電電流和動(dòng)力電池的加熱。對(duì)純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的要求如下。（1）安全性。

（2）易用性。

（3）經(jīng)濟(jì)性。（4）高效性。

（5）低污染性。充電系統(tǒng)可分為慢充系統(tǒng)和快充系統(tǒng)兩種，可根據(jù)充電時(shí)長(zhǎng)要求來(lái)選擇充電方式。一、汽車充電系統(tǒng)概述表3-1

快充和慢充的區(qū)別新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．慢充系統(tǒng)的組成慢充方式也稱交流充電或常規(guī)充電方式，是指通過(guò)慢充線束將純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池和交流充電裝置連接起來(lái)進(jìn)行充電。二、慢充系統(tǒng)圖3-1慢充系統(tǒng)的組成圖3-2慢充口位置新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．充電方式分類1）交流充電樁充電2）家用220V交流插座充電新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．慢充系統(tǒng)的工作原理及流程1）慢充系統(tǒng)的充電流程2）慢充系統(tǒng)的充電要求圖3-7

慢充系統(tǒng)的充電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3）慢充系統(tǒng)的工作原理交流充電樁（或家用16A供電插座）提供的交流電經(jīng)車載充電機(jī)整流、濾波、升壓后轉(zhuǎn)換為高壓直流電壓，通過(guò)高壓控制盒給動(dòng)力電池充電。（1）交流供電。

（2）充電喚醒。

（3）BMS檢測(cè)充電需求。（4）BMS發(fā)送充電指令。

（5）充電過(guò)程。

（6）停止充電。圖3-8

慢充系統(tǒng)的工作原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///4）慢充系統(tǒng)的充電策略慢充一般采用恒壓充電的方式，超過(guò)一定電壓值，動(dòng)力電池會(huì)發(fā)生分解，影響動(dòng)力電池的安全性。電過(guò)程一般分為三個(gè)階段：預(yù)充電階段、恒定電流充電階段和恒定電壓充電階段。圖3-9慢充的三個(gè)階段新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．快充系統(tǒng)的組成快充方式又稱直流充電，指用充電連接線將純電動(dòng)汽車與直流充電樁連接起來(lái)進(jìn)行充電的方式。快充系統(tǒng)一般由快速充電樁、快充口、充電連接線、高壓控制盒、動(dòng)力電池高壓線、動(dòng)力電池等組成。三、快充系統(tǒng)圖3-12快充系統(tǒng)充電路徑新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．快充系統(tǒng)的工作原理在其工作原理中，VCU是快充系統(tǒng)的主控模塊。主要包括：（1）直流供電。

（2）充電喚醒。

（3）BMS檢測(cè)充電需求。（4）BMS發(fā)送充電指令。

（5）充電過(guò)程。

（6）停止充電。圖3-13

快充系統(tǒng)的工作原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．快充系統(tǒng)的充電策略快充方法是采用脈沖快速充電。脈沖快速充電是指充電過(guò)程中不斷用反復(fù)放電、充電的循環(huán)充電，其充電過(guò)程如圖所示。圖3-14

脈沖快速充電過(guò)程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．快充-直流充電樁充電操作流程2．慢充-交流充電樁充電操作流程3．慢充-家用交流電充電操作流程四、電動(dòng)汽車常用充電方式的操作流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．快充口的檢查與維護(hù)五、充電設(shè)備的檢查與維護(hù)表3-5

快充口檢查與維護(hù)內(nèi)容新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．慢充口的檢查與維護(hù)圖3-16慢充口端子布置形式表3-6

慢充口的額定值表3-7

慢充口各端子功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．家用交流慢充線的檢查與維護(hù)表3-8家用交流慢充線指示燈狀態(tài)

表3-9家用交流慢充線檢查與維護(hù)內(nèi)容新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///4．交流充電樁用慢充線的檢查與維護(hù)圖3-19交流充電樁用慢充線及端子表3-10交流充電樁用慢充線檢查與維護(hù)內(nèi)容新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

49

///任務(wù)3.2車載充電機(jī)的拆裝與檢測(cè)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解車載充電機(jī)的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理2．了解車載充電機(jī)的安裝位置及接口定義3．了解檢查與維護(hù)車載充電機(jī)的方法和注意事項(xiàng)技能目標(biāo)1．能夠正確選擇維修工具對(duì)車載充電機(jī)進(jìn)行更換2．能按正確操作規(guī)范進(jìn)行車載充電機(jī)的維護(hù)與更換新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

50

///車載充電機(jī)是指固定安裝在純電動(dòng)汽車上的充電機(jī)。它能將外部輸入的交流電轉(zhuǎn)化成直流電輸送給高壓控制盒，從而能夠?yàn)閯?dòng)力電池充電；還能依據(jù)BMS提供的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或者電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，對(duì)動(dòng)力電池安全、自動(dòng)地充電。一、認(rèn)識(shí)車載充電機(jī)圖3-20車載充電機(jī)安裝位置新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

51

///純電動(dòng)汽車車載充電機(jī)采用高頻開關(guān)技術(shù)，其功能如圖所示。二、車載充電機(jī)的功能圖3-21車載充電機(jī)的功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

52

///1．提供直流電源車載充電機(jī)最主要的功能是將外部提供的交流電（220V），通過(guò)整流、升壓轉(zhuǎn)換成動(dòng)力電池所需的高壓直流電，保證車輛正常行駛。表3-13車載充電機(jī)的供電功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

53

///2.保護(hù)車載充電機(jī)提供保護(hù)功能，包括過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)溫、欠電壓等多種保護(hù)功能，能夠在充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)切斷供電，在充電完成后自動(dòng)切斷輸出。表3-14車載充電機(jī)的保護(hù)功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

54

///3．通信車載充電機(jī)的通信系統(tǒng)將充電狀態(tài)發(fā)送給BMS，BMS通過(guò)通信系統(tǒng)控制車載充電機(jī)的工作狀態(tài)，可以將內(nèi)部故障信息發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)。表3-15車載充電機(jī)的通信功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

55

///車載充電機(jī)主要由機(jī)體、散熱片、冷卻風(fēng)扇、線束接口、車載充電機(jī)指示燈組成。三、車載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖3-22車載充電機(jī)的組成1．交流輸入端2．直流輸出端3．低壓信號(hào)端4.車載充電機(jī)指示燈新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

56

///車載充電機(jī)的主要作用就是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電輸出。當(dāng)車載充電機(jī)接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過(guò)BMS首先對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行采集、分析和判斷，進(jìn)而調(diào)整充電機(jī)的充電參數(shù)。充電時(shí)，首先連接交流充電樁或家用220V插座給車載充電機(jī)提供交流電，在充電前輸出低壓?jiǎn)拘颜嚳刂葡到y(tǒng)，整車控制系統(tǒng)給BMS信號(hào)去檢測(cè)電源系統(tǒng)的充電需求，BMS先對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓過(guò)低時(shí)，BMS給車載充電機(jī)發(fā)送工作指令，車載充電機(jī)開始工作，進(jìn)行充電。剛開始充電時(shí)，先用小電流對(duì)其進(jìn)行修復(fù)性充電；若檢測(cè)到動(dòng)力電池電壓在正常的工作范圍內(nèi)，則直接進(jìn)入恒流充電模式。當(dāng)BMS檢測(cè)到電源系統(tǒng)充電完成后，給車載充電機(jī)發(fā)送停止指令，車載充電機(jī)停止工作。四、車載充電機(jī)的工作原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

57

///1．車載充電機(jī)的維護(hù)2．車載充電機(jī)的拆裝五、車載充電機(jī)的維護(hù)與拆裝新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

58

///任務(wù)3.3DC/DC轉(zhuǎn)換器的拆裝與檢測(cè)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理2．了解DC/DC轉(zhuǎn)換器安裝位置及接口定義3．了解檢查與維護(hù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的方法和注意事項(xiàng)技能目標(biāo)1．能夠正確選擇維修工具對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行更換2．能夠按操作規(guī)范進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換器的維護(hù)與更換新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

59

///1．DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用一、認(rèn)識(shí)DC/DC轉(zhuǎn)換器圖3-27DC/DC轉(zhuǎn)換器及其安裝位置圖3-29DC/DC轉(zhuǎn)換器工作流程圖3-28DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

60

///2．DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)DC/DC轉(zhuǎn)換器主要由機(jī)體、散熱片、低壓輸出正極、低壓輸出負(fù)極、低壓控制端、高壓輸入端組成。圖3-30DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖3-31DC/DC轉(zhuǎn)換器高壓輸入端與高壓控制盒連接新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

61

///1．主電路。主電路用來(lái)完成直流到直流的電壓變換，又稱直流斬波電路。2．控制電路?？刂齐娐酚脕?lái)產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號(hào)。3．驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，通過(guò)控制開關(guān)的通斷來(lái)控制降壓斬波電路的主電路。4．保護(hù)電路。保護(hù)電路用來(lái)防止電路產(chǎn)生過(guò)電流現(xiàn)象而損害電路設(shè)備。二、DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理圖3-32DC/DC轉(zhuǎn)換器工作原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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62

///1．DC/DC轉(zhuǎn)換器的維護(hù)（1）DC/DC轉(zhuǎn)換器外觀檢查。（2）DC/DC轉(zhuǎn)換器連接線束檢查。（3）DC/DC轉(zhuǎn)換器緊固螺栓檢查。（4）DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓檢查。（5）DC/DC轉(zhuǎn)換器絕緣性能檢查。2.DC/DC轉(zhuǎn)換器的拆裝（1）拆裝準(zhǔn)備工作（2）拔下DC/DC轉(zhuǎn)換器線束插頭（3）拆卸DC/DC轉(zhuǎn)換器緊固螺栓（4）取下DC/DC轉(zhuǎn)換器（5）安裝DC/DC轉(zhuǎn)換器（6）安裝后的檢查三、DC/DC轉(zhuǎn)換器的維護(hù)與拆裝新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

63

///任務(wù)3.4高壓控制盒的拆裝與檢測(cè)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解高壓控制盒的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理2．了解高壓控制盒的安裝位置及接口定義3．了解檢查與維護(hù)高壓控制盒的方法和注意事項(xiàng)技能目標(biāo)1．能夠正確選擇維修工具對(duì)高壓控制盒進(jìn)行更換2．能按操作規(guī)范進(jìn)行高壓控制盒的維護(hù)與更換新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

64

///1．高壓控制盒的作用高壓控制盒也稱高壓配電盒或高壓配電箱，跨接在快充口和電池之間，以及動(dòng)力電池和MCU之間，主要功能是對(duì)動(dòng)力電池中存儲(chǔ)的電能進(jìn)行輸出及分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)支路用電器件的保護(hù)。高壓電流通過(guò)高壓電纜直接進(jìn)入高壓控制盒后，根據(jù)各車型系統(tǒng)需要，被分配到系統(tǒng)各高壓電氣部件，并且需要保證整個(gè)高壓系統(tǒng)及各高壓電氣設(shè)備的安全性、絕緣性、電磁干擾屏蔽性等。2．高壓控制盒的結(jié)構(gòu)高壓控制盒的外形如圖所示。高壓控制盒外殼為鋁合金結(jié)構(gòu)，前后共有5個(gè)插件接口，分別為快充插件接口、低壓控制插件接口、高壓附件插件接口、動(dòng)力電池插件接口及電機(jī)控制器插件接口。一、認(rèn)識(shí)高壓控制盒圖3-35高壓控制盒的外形圖3-36高壓控制盒插件接口新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

65

///二、高壓控制盒的工作原理圖3-47充電模式下高壓控制盒工作原理示意圖新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

66

///圖3-48驅(qū)動(dòng)模式下高壓控制盒工作原理示意圖新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

67

///圖3-49制動(dòng)能量回收模式下高壓控制盒工作原理示意圖新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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68

///1．高壓控制盒的維護(hù)（1）高壓控制盒外觀檢查（2）高壓控制盒連接線束檢查（3）高壓控制盒緊固螺栓檢查（4）高壓控制盒絕緣性能檢查2．高壓控制盒的拆裝（1）拆裝準(zhǔn)備工作（2）拔下高壓控制盒線束插頭（3）拆卸高壓控制盒緊固螺栓（4）取下高壓控制盒（5）安裝高壓控制盒（6）安裝完成后的檢查三、高壓控制盒的維護(hù)與拆裝新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

項(xiàng)目4動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)純電動(dòng)汽車在使用過(guò)程中，要使動(dòng)力電池工作在合理的電壓、電流和溫度范圍內(nèi)，就需要對(duì)動(dòng)力電池的使用進(jìn)行有效管理。動(dòng)力電池只有在優(yōu)良的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)支持下才能發(fā)揮能效。實(shí)踐證明，先進(jìn)的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)能夠?qū)?dòng)力電池工作效率提高30％以上。對(duì)于鎳氫電池和鋰離子電池，有效管理尤其重要，如果管理不善，不僅會(huì)顯著縮短動(dòng)力電池的使用壽命，還可能引起火災(zāi)等安全事故。因此，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem，BMS）是純電動(dòng)汽車的必備裝置。任務(wù)4.1

認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)任務(wù)4.2動(dòng)力電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)4.3動(dòng)力電池能量管理任務(wù)4.4動(dòng)力電池信息管理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

71

///思維導(dǎo)圖任務(wù)4.1認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．能夠表述純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義和基本功能2．能夠表述純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理技能目標(biāo)1．能在實(shí)車上找出動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的位置和主要部件2．能在實(shí)車上進(jìn)行動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的更換新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

72

///新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

73

///在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596—2017《電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)》中動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義為：監(jiān)測(cè)電池的溫度、電壓、荷電狀態(tài)，預(yù)測(cè)動(dòng)力電池的電池容量和相應(yīng)的剩余行駛里程，可以為電池提供通信、安全、電芯平衡及管理控制，并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口的系統(tǒng)。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義圖4-1動(dòng)力電池管理系統(tǒng)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

74

///二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本組成圖4-2

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)架構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

75

///BMS是保護(hù)和管理動(dòng)力電池的核心部件，它不僅要保證動(dòng)力電池安全、可靠，而且要充分發(fā)揮動(dòng)力電池的性能和延長(zhǎng)動(dòng)力電池壽命。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本功能圖4-3BMS的基本功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

76

///1．充電原理四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖4-4充電初期預(yù)充電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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77

///圖4-5充電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

78

///圖4-6放電初期預(yù)充流程2．放電原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

79

///圖4-7放電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

80

///圖4-8充電加熱流程3．充電加熱原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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81

///任務(wù)4.2動(dòng)力電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池電壓采集的方式2．了解動(dòng)力電池溫度采集的方式3．了解動(dòng)力電池電流采集的方式技能目標(biāo)1．會(huì)用解碼儀讀取與動(dòng)力電池狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)流2．能對(duì)動(dòng)力電池狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

82

///1．繼電器陣列法一、單體電池電壓采集圖4-9基于繼電器陣列法的單體電池電壓采集電路原理圖2．恒流源法恒流源電路進(jìn)行單體電池電壓采集的基本原理是，在不使用轉(zhuǎn)換電阻的前提下，將單體電池端電壓轉(zhuǎn)化為與之呈線性變化關(guān)系的電流信號(hào)，以此提高系統(tǒng)的抗干擾能力。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

83

///3．隔離運(yùn)放采集法隔離運(yùn)算放大器是一種能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離的電子元件，廣泛用作工業(yè)過(guò)程控制中的隔離器和各種電源設(shè)備中的隔離介質(zhì)。4．壓/頻轉(zhuǎn)換電路采集法利用壓/頻轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)單體電池電壓采集功能時(shí)，壓/頻轉(zhuǎn)換器是關(guān)鍵元件，它是把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)的元件，具有良好的精度、線性度和積分輸入等特點(diǎn)。5．線性光耦合放大電路采集法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，還能使模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中保持較好的線性度。該電路較復(fù)雜，精度影響因素較多。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

84

///1．熱敏電阻采集法熱敏電阻采集法的原理是利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，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。2．熱電偶采集法熱電偶的原理是雙金屬體在不同溫度下會(huì)產(chǎn)生不同的熱電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)采集這個(gè)電動(dòng)勢(shì)的值就可以通過(guò)查表得到溫度值。3．集成溫度傳感器采集法由于溫度測(cè)量在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所以半導(dǎo)體生產(chǎn)商們推出了許多集成溫度傳感器。二、溫度采集新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

85

///三、電流采集常用的電流采集元件有分流器、互感器、霍爾元件電流傳感器和光纖傳感器等。表4-3不同電流采集元件的特點(diǎn)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

86

///任務(wù)4.3動(dòng)力電池能量管理任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池均衡控制管理的意義2．了解動(dòng)力電池均衡控制管理的分類技能目標(biāo)1．會(huì)用解碼儀讀取動(dòng)力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流2．能對(duì)動(dòng)力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

87

///1．均衡控制管理的基本模型動(dòng)力電池的容量與剩余電量模型如圖所示。一、均衡控制管理及其意義圖4-11動(dòng)力電池的容量與剩余電量模型2．均衡控制管理的意義1）均衡控制管理有助于提升動(dòng)力電池的整體容量2）均衡控制管理有助于控制動(dòng)力電池的充放電深度新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

88

///二、均衡控制管理的分類表4-5均衡控制管理的分類標(biāo)準(zhǔn)及主要類型均衡方法的分類沒(méi)有絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，按不同分類標(biāo)準(zhǔn)劃分的各個(gè)方法之間也沒(méi)有明顯的界限。各個(gè)方法之間也沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)勝者，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求及成本預(yù)算等多方面的因素選擇最合適的方案，非耗散型均衡、雙向均衡等是未來(lái)高性能均衡方案的主流。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

89

///1．集中式均衡與分布式均衡圖4-12典型的集中式均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖4-13典型的分布式均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

90

///2．放電均衡、充電均衡與雙向均衡圖4-14放電均衡圖4-15充電均衡3．耗散型均衡與非耗散型均衡耗散型均衡是指利用并聯(lián)電阻的方式將動(dòng)力電池中荷電較多的單體電池的能量消耗掉，直到與組內(nèi)其他單體電池達(dá)到均衡。非耗散型均衡（也稱無(wú)損均衡）是指利用中間儲(chǔ)能元件和一系列開關(guān)元件將動(dòng)力電池中荷電較高的單體電池的能量轉(zhuǎn)移到荷電較低的單體電池中，以達(dá)到均衡目的。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

91

///任務(wù)4.4動(dòng)力電池信息管理任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池信息管理的內(nèi)容2．了解動(dòng)力電池信息顯示3．了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)之間的信息交互4．了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)歷史信息存儲(chǔ)與分析技能目標(biāo)1．能夠在實(shí)車上對(duì)儀表指示進(jìn)行識(shí)別2．能通過(guò)動(dòng)力電池信息管理判斷純電動(dòng)汽車的狀態(tài)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

92

///動(dòng)力電池信息顯示都是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的重要功能之一。GB/T19836—2019《電動(dòng)汽車儀表》明確規(guī)定，純電動(dòng)汽車儀表應(yīng)包括動(dòng)力電池荷電狀態(tài)指示器、電壓表、電流表、轉(zhuǎn)速表、驅(qū)動(dòng)電機(jī)指示儀表、動(dòng)力電池充電指示儀表等。傳統(tǒng)的車用儀表系統(tǒng)根本無(wú)法滿足要求，所以必須針對(duì)純電動(dòng)汽車開發(fā)新型儀表系統(tǒng)。一、動(dòng)力電池信息顯示圖4-16CAN總線組合儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖4-17液晶儀表新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

93

///1．系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)外的信息交互1）系統(tǒng)內(nèi)的信息交互2）系統(tǒng)外的信息交互二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)之間的信息交互表4-7動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制單元之間進(jìn)行信息交互的內(nèi)容及信息流向新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

///

94

///2．利用CAN總線實(shí)現(xiàn)信息交互1）車輛運(yùn)行模式下的通信圖4-18車輛運(yùn)行模式下動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池