《新能源汽車動(dòng)力電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)》課件-項(xiàng)目二 動(dòng)力電池能量管理系統(tǒng)

任務(wù)1動(dòng)力電池能量管理系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目二

動(dòng)力電池能量管理系統(tǒng)建議課時(shí)：1課時(shí)一輛電動(dòng)汽車的儀表無(wú)法顯示電池電量，診斷結(jié)果為電池能量管理模塊無(wú)法通信，需要進(jìn)行更換。作為一位電動(dòng)汽車售后服務(wù)人員，完成上述任務(wù)需要具備以下技術(shù)能力：1.能夠識(shí)別電池管理模塊的位置與作用；2.可以進(jìn)行電池能量模塊的更換。這些能力你是否都具備了？1.能夠描述動(dòng)力電池系統(tǒng)的構(gòu)成和基本功能；2.能夠描述動(dòng)力電池組的構(gòu)成和功能；3.能夠描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本功能；4.能夠描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作模式。1.能夠正確識(shí)別與拆裝動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的各部件。動(dòng)力電池系統(tǒng)的構(gòu)成和基本功能工作準(zhǔn)備實(shí)施步驟動(dòng)力電池組的構(gòu)成和功能電池管理系統(tǒng)的基本功能1.動(dòng)力電池系統(tǒng)的構(gòu)成和基本功能（1）動(dòng)力電池系統(tǒng)的構(gòu)成動(dòng)力電池系統(tǒng)是指驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力汽車等電動(dòng)汽車輛的電池、電池管理系統(tǒng)及附屬裝置等。其主要構(gòu)成要素是：1）動(dòng)力電池組（電池模塊）；2）電池管理系統(tǒng)（BMS）；3）電池冷卻系統(tǒng)；4）動(dòng)力電池組箱體。（2）動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本功能動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本功能是：?儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)所用電能；?控制最佳行駛電池特性；?確保電池相關(guān)的安全性、可靠性。2.動(dòng)力電池組的構(gòu)成和功能一般為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高效率化，會(huì)將電動(dòng)汽車輛的工作電壓設(shè)定為100-500V。因此，電池組主要利用單體電池（Cell）串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖所示，電池組一般由若干單體電池連接而成的電池模塊組成。電池組（電池模塊）電池模塊的主要構(gòu)成零件是?單體電池（Cell）；?電壓測(cè)量部分；?電池溫度測(cè)量部分；?單體電池間的接線材料和絕緣材料。另外，電池模塊所要求的功能是：?保持電池固定；?配線部絕緣；?檢測(cè)電池電壓和溫度；?電池散熱（冷卻）結(jié)構(gòu)。3.電池管理系統(tǒng)的基本功能動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）是電池保護(hù)和管理的核心部件，它的作用要保證電池安全可靠的使用，控制動(dòng)力電池組的充放電，并向VCU上報(bào)動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測(cè)、控制與管理為一體的、復(fù)雜的電氣測(cè)控系統(tǒng)，也是電動(dòng)汽車商品化、實(shí)用化的關(guān)鍵。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池緊密結(jié)合在一起，對(duì)動(dòng)力電池的電壓、電流、溫度進(jìn)行時(shí)刻檢測(cè)，同時(shí)還進(jìn)行漏電檢測(cè)、熱管理、電池均衡管理、報(bào)警提醒，計(jì)算剩余容量、放電功率，報(bào)告SOC（StateOfCharge荷電狀態(tài)）、SOH（StateOfHealth性能狀態(tài)，也稱健康狀態(tài)），還根據(jù)動(dòng)力電池的電壓、電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程，以及用算法控制充電機(jī)進(jìn)行最佳電流的充電，通過(guò)CAN總線接口與車載，控制器、電動(dòng)機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。如圖所示，常見(jiàn)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能主要包括數(shù)據(jù)釆集、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)估計(jì)、熱管理、數(shù)據(jù)通信、安全管理、能量管理（包括動(dòng)力電池電量均衡功能）和故障診斷電池管理系統(tǒng)功能框圖BMS最基本的功能是監(jiān)控與動(dòng)力電池自身安全運(yùn)行相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)（如動(dòng)力電池的電壓、電流和溫度）、預(yù)測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化控制有關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)（SOC、SOH）和相應(yīng)的剩余行駛里程、進(jìn)行與工作環(huán)境適應(yīng)性有關(guān)的熱管理等。任務(wù)傳感器輸入信號(hào)執(zhí)行器件防止過(guò)充動(dòng)力電池電壓、電流和溫度充電器避免深放動(dòng)力電池電壓、電流和溫度電動(dòng)機(jī)控制器溫度控制動(dòng)力電池溫度熱管理系統(tǒng)動(dòng)力電池組件電壓和溫度的均衡動(dòng)力電池電壓和溫度均衡裝置預(yù)測(cè)動(dòng)力電池的SOC和剩余行駛里程動(dòng)力電池電壓、電流和溫度顯示裝置動(dòng)力電池診斷動(dòng)力電池電壓、電流和溫度非在線分析裝置通常在車輛運(yùn)行過(guò)程中，能夠通過(guò)傳感器直接測(cè)量得到的參數(shù)僅有動(dòng)力電池端電壓U、動(dòng)力電池工作電流I、動(dòng)力電池的溫度T，而車輛動(dòng)力系統(tǒng)控制需要用到的物理量包括電池當(dāng)前的SOC、電池當(dāng)前的SOH、最大可充放電功率等，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系如圖電池管理系統(tǒng)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系電池保護(hù)功能的主要項(xiàng)目和概要如下：1）防止過(guò)充電功能過(guò)充電是指超過(guò)各單體電池具有的上限充電電壓充電。過(guò)充電不僅會(huì)引起電池性能下降，有時(shí)甚至?xí)鸢l(fā)熱或冒煙等。因此，需要監(jiān)視各單體電池電壓，控制充電電流和再生電流不超越上限電壓，杜絕過(guò)充電。2）防止過(guò)放電功能過(guò)放電是指低于單體電池內(nèi)部使用的化學(xué)物質(zhì)具有的固有下限電壓放電。出現(xiàn)過(guò)放電時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生異于常態(tài)的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)部物質(zhì)不可逆變化，之后電池就無(wú)法再繼續(xù)使用。因此，必須避免行駛時(shí)各單體電池電壓低于下限電壓，需要實(shí)施抑制輸出電流的控制。3）電壓均衡功能如前所述，把若干單體電池串聯(lián)連接使用的電動(dòng)汽車十分常見(jiàn)。這種情況下，各單體電池的電壓不均衡時(shí)，電壓最低的單體電池會(huì)影響整體性能，電池組無(wú)法獲得應(yīng)有性能。為改進(jìn)這種情況，通常多數(shù)會(huì)在模塊管理單元和電池管理單元等中設(shè)置電壓均衡電路，主要使用以下方式：a.消耗電阻方式b.轉(zhuǎn)移電能型變壓器方式c.轉(zhuǎn)移電能型電容器方式4）防止過(guò)熱功能該功能是指防止各單體電池超過(guò)推薦使用的溫度范圍上限值的功能。用最大輸出功率連續(xù)行駛和快速充電時(shí)，單體電池因自身內(nèi)部電阻而發(fā)熱。轉(zhuǎn)移電能型電容器方式電路圖a.消耗電阻方式。相對(duì)于各單體電池，借助開(kāi)關(guān)功能，并聯(lián)電阻，使電壓高的單體電池電流流過(guò)這個(gè)電阻，產(chǎn)生消耗，從而與電壓最低的單體電池匹配方式。雖然此方式能做到電路結(jié)構(gòu)緊湊和控制簡(jiǎn)單，但是另一方面，電能消耗會(huì)使充電效率下降消耗電阻方式電路圖b.轉(zhuǎn)移電能型變壓器方式。此方式是指并聯(lián)連接到整個(gè)電池組的線圈為1次側(cè)送電電壓，并聯(lián)連接到各單體電池的線圈為2次側(cè)送電電壓的變壓器電路，把電壓高的電池電能轉(zhuǎn)移到1次側(cè)送電變壓器電路，之后2次側(cè)送電變壓器電路重新把電能轉(zhuǎn)移到電壓低的電池，使各單體電池電壓均衡轉(zhuǎn)移電能型變壓器方式電路圖c.轉(zhuǎn)移電能型電容器方式。此方式是指電容器相對(duì)于各單體電池并聯(lián)連接，通過(guò)切換電路可以使電容器與相鄰電池連接，電能從電壓高的電池轉(zhuǎn)移至電壓低的電池，實(shí)現(xiàn)均衡轉(zhuǎn)移電能型電容器方式電路圖4）防止過(guò)熱功能。該功能是指防止各單體電池超過(guò)推薦使用的溫度范圍上限值的功能。用最大輸出功率連續(xù)行駛和快速充電時(shí)，單體電池因自身內(nèi)部電阻而發(fā)熱。如果超過(guò)上限溫度，不僅會(huì)使電池容量和輸出性能下降，還會(huì)發(fā)生電池鼓脹等問(wèn)題。模塊管理單元監(jiān)測(cè)各單體電池或是電池模塊的溫度。此外，為避免超過(guò)上限溫度，在抑制輸出電流和充電電流的同時(shí)，需要借助后述電池冷卻系統(tǒng)強(qiáng)制降低溫度。4.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作模式動(dòng)力電池管理系統(tǒng)可工作于下電模式、準(zhǔn)備模式、放電模式、充電模式和故障模式5種工作模式。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）1）下電模式下電模式是整個(gè)系統(tǒng)的低壓與高壓處于不工作狀態(tài)的模式。在下電模式下，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)控制的所有高壓接觸器均處于斷開(kāi)狀態(tài)，低壓控制電源處于不供電狀態(tài)。下電模式屬于省電模式。2）準(zhǔn)備模式在準(zhǔn)備模式下，系統(tǒng)所有的接觸器均處于未吸合狀態(tài)。在該模式下，系統(tǒng)可接受外界的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、整車控制器、電動(dòng)機(jī)控制器、充電插頭開(kāi)關(guān)等部件發(fā)出的硬線信號(hào)或受CAN報(bào)文控制的低壓信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制各高壓接觸器，從而使動(dòng)力電池管理系統(tǒng)進(jìn)入所需工作模式。（3）放電模式動(dòng)力電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的髙壓上電信號(hào)（Key-ST信號(hào)）后，系統(tǒng)首先閉合B-接觸器，由于電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，為防止過(guò)大的電流沖擊，B-接觸器閉合后即閉合預(yù)充接觸器進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)；當(dāng)預(yù)充兩端電壓達(dá)到母線電壓的90%時(shí)，立即閉合B+接觸器并斷幵預(yù)充接觸器進(jìn)入放電模式。目前汽車常用低壓電源由12V的鉛酸蓄電池提供，不僅可為低壓控制系統(tǒng)供電，還需為助力轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)、刮水器電動(dòng)機(jī)、安全氣囊及后視鏡調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)等提供電源。為保證低壓蓄電池能持續(xù)為整車控制系統(tǒng)供電，低壓蓄電池需有充電電源，而直流轉(zhuǎn)換器接觸器的開(kāi)啟即可滿足這一需求，因此，當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)處于放電狀態(tài)時(shí)，B+接觸器閉合后即閉合直流轉(zhuǎn)換器接觸器，以保證低壓電源持續(xù)供電。（4）充電模式動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到充電喚醒信號(hào)（ChargeWakeUp）時(shí)，系統(tǒng)即進(jìn)入充電模式。在該模式下，B-接觸器與車載充電器接觸器閉合，同時(shí)為保證低壓控制電源持續(xù)供電，直流轉(zhuǎn)換器接觸器仍需處于工作狀態(tài)。在充電模式下，系統(tǒng)不響應(yīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)發(fā)出的任何指令，充電插頭提供的充電喚醒信號(hào)可作為充電模式的判定依據(jù)。對(duì)于磷酸鐵鋰電池，由于其低溫下不具備有很好的充電特性，甚至還伴隨有一定的危險(xiǎn)性，因此基于安全考慮，還應(yīng)在系統(tǒng)進(jìn)入充電模式之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次溫度判別。當(dāng)電池溫度低于0°C時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入充電預(yù)熱模式，此時(shí)可通過(guò)接通直流轉(zhuǎn)換器接觸器對(duì)低壓蓄電池進(jìn)行供電，并為預(yù)熱裝置供電以對(duì)電池組進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)電池組內(nèi)的溫度高于0°C時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)人充電模式，即閉合B-接觸器。（5）故障模式故障模式是控制系統(tǒng)中常出現(xiàn)的一種狀態(tài)。由于車用動(dòng)力電池的使用關(guān)系到用戶的人身安全，因而系統(tǒng)對(duì)于各種相應(yīng)模式總是采取“安全第一”的原則。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)對(duì)于故障的響應(yīng)還需根據(jù)故障等級(jí)而定，當(dāng)其故障級(jí)別較低時(shí)，系統(tǒng)可采取報(bào)錯(cuò)或者發(fā)出報(bào)警信號(hào)的方式告知駕駛?cè)?；而?dāng)故障級(jí)別較高，甚至伴隨有危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)將采取斷開(kāi)高壓接觸器的控制策略。低壓蓄電池是整車控制系統(tǒng)的供電來(lái)源，無(wú)論是處于充電模式、放電模式還是故障模式，直流轉(zhuǎn)換器接觸器的閉合都可使低壓蓄電池處于充電模式，從而保證低壓控制系統(tǒng)工作正常。絕緣防護(hù)裝備無(wú)北汽新能源純電動(dòng)汽車系列；榮威E50；或其他同類純電動(dòng)汽車絕緣拆裝組合工具；警示標(biāo)示和設(shè)備；清潔劑1.北汽新能源EV系列車型動(dòng)力電池管理系統(tǒng)拆裝以下以北汽EV160為例，介紹動(dòng)力電池管理系統(tǒng)常見(jiàn)的部件更換拆裝流程。（1）BMS叢板更換流程與規(guī)范1）將動(dòng)力電池箱體與車身分離。2）將動(dòng)力電池包上蓋打開(kāi)。3）確認(rèn)需更換的BMS叢板位置。4）將所屬叢板的接插件全部拆卸確認(rèn)需更換的BMS叢板位置拆卸接插件5）拆卸叢板本體。6）將新叢板雙側(cè)的固定片安裝穩(wěn)固。a.叢板雙側(cè)固定片須用專用型號(hào)螺釘與叢板配套使用。拆卸叢板本體專用型號(hào)螺釘b.對(duì)準(zhǔn)叢板固定片螺紋進(jìn)行螺釘?shù)臄Q緊操作。c.固定片安裝后準(zhǔn)備安裝叢板。進(jìn)行螺釘?shù)臄Q緊操作準(zhǔn)備安裝叢板d.叢板位置擺放正確至螺紋插孔全部對(duì)齊。e.檢查叢板固定螺絲配件是否齊全為標(biāo)準(zhǔn)三件套。f.螺絲安裝先后順序?yàn)椋簭椘ㄉ希鷫|片（下）。叢板位置擺放正確螺絲安裝順序?yàn)椋簭椘ㄉ希鷫|片（下）b.安裝中按照接插件上的標(biāo)簽內(nèi)容進(jìn)行對(duì)號(hào)接插。c.接插件對(duì)正插口不可錯(cuò)位，防止插針損壞按接插件上的內(nèi)容對(duì)號(hào)接插接插件對(duì)正插口（2）高壓繼電器更換與安裝流程與規(guī)范1）將動(dòng)力電池包與車身分離并打開(kāi)動(dòng)力電池箱體上蓋。2）斷開(kāi)繼電器電源插件。3）使用型號(hào)匹配的專用工具拆下需更換的繼電器螺栓。4）選用型號(hào)匹配的繼電器進(jìn)行安裝。a.確定繼電器所安裝的位置，有對(duì)應(yīng)螺栓插孔。b.選取型號(hào)匹配的繼電器進(jìn)行安裝確定繼電器安裝位置選取型號(hào)匹配的繼電器c.繼電器固定螺釘組件為三件套。d.組件安裝順序?yàn)椋簭椘ㄉ希鷫|片（下）。e.將繼電器對(duì)準(zhǔn)專屬插槽并擰緊螺釘。f.繼電器頂部端子需連接高壓電纜、預(yù)充電阻、加熱繼電器等線束、操作時(shí)按照實(shí)際情況進(jìn)行線束連接（分“正”與“負(fù)”）。組件安裝順序連接線束g.安裝完畢后將絕緣套固定好。5）安裝箱體上蓋、密封并將箱體與車身進(jìn)行安裝。將絕緣套固定（3）加熱繼電器更換與安裝流程與規(guī)范1）將動(dòng)力電池箱體與車身分離并打開(kāi)上蓋。2）拆卸加熱繼電器端子連接線束。a.確認(rèn)加熱繼電器所在位置b.將繼電器端子連接線束拆卸確認(rèn)加熱繼電器所在位置拆卸繼電器端子連接線束3）使用專用工具拆卸繼電器兩側(cè)固定螺栓，拆卸加熱繼電器。4）按實(shí)際要求選擇型號(hào)匹配的繼電器進(jìn)行更換。選擇型號(hào)匹配的加熱繼電器（型號(hào)：AEV110122）如圖拆卸繼電器兩側(cè)固定螺釘型號(hào)為AEV110122繼電器5）安裝新繼電器，確認(rèn)螺栓組件是否齊全。a.在原位置安裝新繼電器對(duì)準(zhǔn)螺栓插孔。b.檢查加熱繼電器螺栓組件是否為標(biāo)準(zhǔn)三件套。c.螺栓組件安裝順序?yàn)椋簭椘ㄉ希鷫|片（下）。d.將螺栓對(duì)準(zhǔn)螺栓插孔并緊固。螺栓組件安裝順序緊固螺栓（4）低壓航插頭更換流程與規(guī)范1）將動(dòng)力電池包與車身分離并打開(kāi)箱體上蓋。2）拆卸航插頭尾部接插件。a.確認(rèn)航插頭所在位置。b.斷開(kāi)并拆卸航插頭尾部連接的線束接插件確認(rèn)航插頭所在位置拆卸航插頭尾部連接的線束接插件3）拆卸緊固航插頭的四組螺栓與螺母。a.使用十字螺絲刀拆卸航插頭固定螺絲b.拆卸螺栓時(shí)需固定螺栓后方位置的螺母拆卸航插頭固定螺栓固定螺栓后方的螺母4）從航插頭插孔中取出故障航插頭。a.螺栓與螺母拆卸完畢后取出故障航插頭b.更換的航插頭必須符合電池包批次與型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)際情況為準(zhǔn)取出故障航插頭新航插頭符合電池包批次與型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)5）從插孔中插入新低壓航插頭。a.將航插頭插入插孔并安裝尾部線束與接插件b.將航插頭位置進(jìn)行調(diào)整，最大缺口處為正上方。將航插頭插入插孔5）從插孔中插入新低壓航插頭。a.將航插頭插入插孔并安裝尾部線束與接插件b.將航插頭位置進(jìn)行調(diào)整，最大缺口處為正上方。將航插頭插入插孔6）緊固四組螺栓與螺母。a.檢查螺栓是否為四件套，插入螺栓后從尾部進(jìn)行安裝，順序?yàn)椋簤|片→彈片→螺母。b.將四組螺栓組合件全部緊固，保證航插頭固定在箱體。螺栓組合件為四件套將四組螺栓組合件固定（5）熔斷芯更換流程與規(guī)范1）將動(dòng)力電池包與車身分離并將箱體上蓋打開(kāi)。2）確定熔斷芯所在位置。3）拆卸熔斷芯兩端的三個(gè)固定螺栓。4）取下故障熔斷芯。5）選取規(guī)格型號(hào)與電池包批次類型要求相符的熔斷芯進(jìn)行更換。6）安裝熔斷芯至原位并緊固兩端螺栓。確定熔斷芯所在位置2.榮威E50電池管理系統(tǒng)認(rèn)知（1）電池管理系統(tǒng)布置圖（2）電池管理系統(tǒng)控制框圖（1）功能與安裝位置電池管理系統(tǒng)（BMS）是動(dòng)力電池的“大腦”。比亞迪E6采用分布式電池管理系統(tǒng)，由1個(gè)電池管理器和11個(gè)電池信息采集器（BIC）及動(dòng)力電池采樣線組成。電池管理器安裝位置如圖所示，其主要通信接口線如圖（2）電池管理器控制框圖（1）動(dòng)力電池系統(tǒng)是指驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力車等電動(dòng)汽車輛的電池、電池管理系統(tǒng)及附屬裝置等。（2）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能主要包括數(shù)據(jù)釆集、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)估計(jì)、熱管理、數(shù)據(jù)通信、安全管理、能量管理和故障診斷。（3）電動(dòng)汽車在運(yùn)行時(shí)，電池的放電和充電均為脈沖工作模式，大的電流脈沖很可能會(huì)造成電池過(guò)充電。（4）過(guò)放電是指低于單體電池內(nèi)部使用的化學(xué)物質(zhì)具有的固有下限電壓放電。（5）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)可工作于下電模式、準(zhǔn)備模式、放電模式、充電模式和故障模式5種工作模式。（1）為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高效率化，會(huì)將電動(dòng)汽車輛的工作電壓設(shè)定為100-500V。（對(duì)）（2）電池管理的核心問(wèn)題就是SOC的預(yù)估問(wèn)題，SOC的合理范圍是10%?50%。（錯(cuò)）（3）過(guò)充電是指電池的充電時(shí)間太長(zhǎng)。（錯(cuò)）（4）單體電池的電壓不均衡時(shí)，電壓最低的單體電池會(huì)影響整體性能，電池組無(wú)法獲得應(yīng)有性能。（對(duì)）（5）電池冷卻只能采用水冷的方式。（錯(cuò)）（1）電池管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱是？（C）A.PCUB.MCUC.BMSD.VCU（2）電池管理系統(tǒng)的主要功能是？（A）A.管理動(dòng)力電池的能量和技術(shù)狀態(tài)B.管理車輛動(dòng)力的輸出C.檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行溫度D.控制純電動(dòng)汽車動(dòng)力模式1.動(dòng)力電池系統(tǒng)是由哪幾部分構(gòu)成的？2.動(dòng)電池系統(tǒng)的基本功能是什么？3.請(qǐng)簡(jiǎn)要描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作模式1.北汽新能源EV系列車型動(dòng)力電池管理系統(tǒng)拆裝2.榮威E50電池管理系統(tǒng)認(rèn)知根據(jù)制定的計(jì)劃實(shí)施，完成以下任務(wù)并記錄任務(wù)2動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目二動(dòng)力電池能量管理系統(tǒng)建議課時(shí)：1課時(shí)一輛北汽新能源EV160純電動(dòng)汽車出現(xiàn)無(wú)法行駛的故障，你的主管初步判斷是電池管理系統(tǒng)方面的問(wèn)題，要求你利用診斷儀器進(jìn)行進(jìn)一步診斷，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？1.能夠描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的采集內(nèi)容；2.能夠描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本參數(shù)采集方法；3.能夠描述動(dòng)力電池的均衡管理；4.能夠描述動(dòng)力電池的熱管理；5.能夠描述動(dòng)力電池的電安全管理。1.能夠正確使用診斷儀讀取和分析新能源汽車電池管理系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的采集內(nèi)容工作準(zhǔn)備實(shí)施步驟動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)采集參數(shù)1.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的采集內(nèi)容在功能上，動(dòng)力電池能量管理系統(tǒng)主要包括：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)接口等?？刂品绞饺鐖D電池管理系統(tǒng)控制方式（1）數(shù)據(jù)采集電池管理系統(tǒng)的所有算法都是以采集的動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)作為輸入，采樣速率、精度和前置濾波特性是影響電池系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的采樣速率一般要求大于200Hz（50ms）。（2）電池狀態(tài)計(jì)算電池狀態(tài)計(jì)算包括電池組荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）和電池組健康狀態(tài)（StateofHealth，SOH）兩方面。SOC用來(lái)提示動(dòng)力電池組剩余電量，是計(jì)算和估計(jì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的基礎(chǔ)。SOH用來(lái)提示電池技術(shù)狀態(tài)，預(yù)計(jì)可用壽命等健康狀態(tài)的參數(shù)。（3）能量管理主要包括以電流、電壓、溫度、SOC和SOH為輸入進(jìn)行充電過(guò)程控制，以SOC、SOH和溫度等參數(shù)為條件進(jìn)行放電功率控制兩個(gè)部分。（4）安全管理監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是否超過(guò)正常范圍，防止電池組過(guò)充、過(guò)放。現(xiàn)在，在對(duì)電池組進(jìn)行整組監(jiān)控的同時(shí)，多數(shù)電池管理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到對(duì)極端單體電池進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)熱等安全狀態(tài)管理。（5）熱管理在電池工作溫度超高時(shí)進(jìn)行冷卻，低于適宜工作溫度下限時(shí)進(jìn)行電池加熱，使電池處于適宜的工作溫度范圍內(nèi)，并在電池工作過(guò)程中總保持電池單體間溫度均衡。對(duì)于大功率放電和高溫條件下使用的電池，電池的熱管理尤為必要。（6）均衡控制由于電池的一致性差異導(dǎo)致電池組的工作狀態(tài)是由最差電池單體決定的。在電池組各個(gè)電池之間設(shè)置均衡電路，實(shí)施均衡控制足為了使各單體電池充放電的工作情況盡量一致，提高整體電池組的工作性能。（7）通信功能通過(guò)電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)和信息與車載設(shè)備或非車載設(shè)備的通信，為充放電控制、整車控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)是電池管理系統(tǒng)的重要功能之一，根據(jù)應(yīng)用需要，數(shù)據(jù)交換可采用不同的通信接口，如模擬信號(hào)、PWM信號(hào)、CAN總線或I2C串行接口。（8）人機(jī)接口根據(jù)設(shè)計(jì)的需要設(shè)置顯示信息以及控制按鍵、旋鈕等。電池管理系統(tǒng)的主要工作原理可簡(jiǎn)單歸納為，數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，由電子控制單元（ECU）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，然后電池管理系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞參數(shù)信息。2.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)采集參數(shù)如圖所示，系統(tǒng)包括電池、溫度傳感器、電流傳感器、電池平衡器單元、電池監(jiān)控單元和電池管理單元。電池管理系統(tǒng)示意圖（1）單體電壓采集方法1）繼電器陣列法圖為基于繼電器陣列法的電池電壓采集電路原理框圖，其由端電壓傳感器、繼電器陣列、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光耦、多路模擬開(kāi)關(guān)等組成?；诶^電器陣列法的電池電壓采集電路原理圖2）恒流源法圖即為其中一種，它是由運(yùn)算放大器和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管組合構(gòu)成的減法運(yùn)算恒流源電路。運(yùn)算放大器和場(chǎng)效應(yīng)管組合構(gòu)成的減法運(yùn)算恒流源電路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)。一般由輸入和輸出兩部分組成，二者單獨(dú)供電，并以隔離層劃分，信號(hào)經(jīng)輸入部分調(diào)制處理后經(jīng)過(guò)隔離層，再由輸出部分解調(diào)復(fù)現(xiàn)。隔離運(yùn)算放大器非常適合應(yīng)用于電池單體電壓采集電路中，它能將輸入的電池端電壓信號(hào)與電路隔離，從而避免了外界干擾而使系統(tǒng)采集精度提高，可靠性增強(qiáng)。4）壓／頻轉(zhuǎn)換電路采集法當(dāng)利用壓頻（V/f）轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)電池單體電壓采集功能時(shí)，壓／頻變換器的應(yīng)用是關(guān)鍵，它是把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)的元件，具有良好的精度、線性度和積分輸入等特點(diǎn)。該采集方法中，電壓信號(hào)直接被轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，隨即就可以進(jìn)入單片機(jī)的計(jì)數(shù)器端口進(jìn)行處理，而不需A/D轉(zhuǎn)換。（2）電池溫度采集方法電池的工作溫度不僅影響電池的性能，而且直接關(guān)系到電動(dòng)汽車使用的安全問(wèn)題，因此，準(zhǔn)確采集溫度參數(shù)顯得尤為重要。1）熱敏電阻采集法2）熱電偶采集法3）集成溫度傳感器采集法（3）電池工作電流采集方法常用的電流檢測(cè)方式有分流器、互感器、霍爾元件電流傳感器和光纖傳感器等4種，各種方法的特點(diǎn)見(jiàn)表項(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、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?jī)r(jià)格較低低較高高普及程度普及普及較普及未普及3.動(dòng)力電池的均衡管理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、在電池組的充放電過(guò)程中需要使用均衡電路。根據(jù)均衡過(guò)程中對(duì)所傳遞的能量的處理方式不同，均衡電路可以分為能量耗散型均衡和非能量耗散型（即無(wú)損均衡），國(guó)外有些文獻(xiàn)又分別稱之為被動(dòng)均衡（PassiveBalancing）和主動(dòng)均衡（ActiveBalancing）。（1）能量耗散型均衡管理能量耗散型是通過(guò)單體電池的并聯(lián)電阻進(jìn)行分流從而實(shí)現(xiàn)均衡的。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均衡過(guò)程一般在充電過(guò)程中完成，對(duì)容量低的單體電池不能補(bǔ)充電量，存在能量浪費(fèi)和增加熱管理系統(tǒng)負(fù)荷的問(wèn)題。能量耗散型一般有兩類：1）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。這種方式的特點(diǎn)是可靠性高，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。其缺點(diǎn)在于無(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。2）開(kāi)關(guān)控制分流電阻均衡充電電路分流電阻通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，在充電過(guò)程中，當(dāng)單體電池電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，均衡裝置能阻止其過(guò)充電并將多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能。這種均衡電路工作在充電期間，特點(diǎn)是可以對(duì)充電時(shí)單體電池電壓偏高者進(jìn)行分流。其缺點(diǎn)是由于均衡時(shí)間的限制，導(dǎo)致分流時(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。例如，10A．h的電池組，lOOmV的電壓差異，最大可達(dá)500mA．h以上的容量差異，如果以2h的均衡時(shí)間，則分流電流為250mA，分流電阻值約為14歐姆，則產(chǎn)生的熱量為2W．h左右。（2）非能量耗散型均衡管理非能量耗散型電路的耗能相對(duì)于能量耗散型電路小很多，但電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，可分為能量轉(zhuǎn)換式均衡和能量轉(zhuǎn)移式均衡兩種方式。1）能量轉(zhuǎn)換式均衡單體電壓向整體電壓轉(zhuǎn)換方式2）能量轉(zhuǎn)移式均衡能量轉(zhuǎn)移式均衡是利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把能量從電池組中容量高的單體電池通過(guò)儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池上，能量轉(zhuǎn)移式均衡4.動(dòng)力電池的熱管理（1）動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能由于過(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，并且電池箱內(nèi)溫度場(chǎng)的長(zhǎng)久不均勻分布將造成各電池模塊、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)而言是必需的?？煽?、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。電池組熱管理系統(tǒng)有如下5項(xiàng)主要功能：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。（2）電池內(nèi)傳熱的基本方式電池內(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)境交換的熱量也是通過(guò)輻射、傳到和對(duì)流3種方式進(jìn)行。熱輻射主要發(fā)生在電池表面，與電池表面材料的性質(zhì)相關(guān)。熱傳導(dǎo)是指物質(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)，而將電池作為整體，電池和環(huán)境界面層的溫度和環(huán)境熱傳導(dǎo)性質(zhì)決定了環(huán)境中的熱傳導(dǎo)。（3）電池組熱管理系統(tǒng)形式按照傳熱介質(zhì)，可將電池組熱管理系統(tǒng)分為空冷、液冷和相變材料冷卻3種?？紤]到材料的研發(fā)以及制造成本等問(wèn)題，目前最有效且最常用的散熱系統(tǒng)是采用空氣作為散熱介質(zhì)。5.動(dòng)力電池的電安全管理電安全管理系統(tǒng)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)閉電源等功能。蓄電池包額定工作電壓（單箱）Ui/V絕緣電阻測(cè)試儀器的電壓等級(jí)/VUi≤6025060＜Ui≤300500300＜Ui≤7501000常規(guī)實(shí)訓(xùn)著裝北汽新能源動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)專用軟件；榮威專用故障診斷儀北汽新能源純電動(dòng)汽車；榮威E550混合動(dòng)力汽車無(wú)1.新能源汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢測(cè)流程與規(guī)范北汽新能源EV系列車型動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢測(cè)必須采用配套廠商北京普萊德新能源電池科技有限公司的專用軟件，廠家提供以下軟件的操作流程與規(guī)范：（1）EV03監(jiān)控軟件使用流程與規(guī)范；（2）BMSCAN1報(bào)文采集流程與規(guī)范；（3）BMSCAN2報(bào)文采集流程與規(guī)范；（4）BMSCAN3報(bào)文采集流程與規(guī)范；（5）FLASHTOOL刷寫程序上位機(jī)操作流程與規(guī)范；（6）EOL上位機(jī)測(cè)試平臺(tái)操作流程與規(guī)范。EV03監(jiān)控軟件（北京普萊德新能源電池科技有限公司生產(chǎn)）使用流程與規(guī)范如下。1）選用裝有BMS通訊軟件的電腦與數(shù)據(jù)下載設(shè)備（CAN盒）。2）打開(kāi)車輛方向盤下方扣蓋。a.打開(kāi)方向盤下方扣蓋。b.確認(rèn)整車通信口位置打開(kāi)轉(zhuǎn)向盤下方扣蓋確認(rèn)整車通信口位置3）將CAN盒H與L兩根線束接入整車CAN3通訊端H口與L口。a.選用普萊德專用數(shù)據(jù)采集CAN盒b.使用通訊軟件監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)要