新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修 PPT課件 項目二 動力電池管理系統(tǒng)的認識 任務2 認知動力電池管理系統(tǒng)

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認知動力電池管理系統(tǒng)任務2動力電池熱管理技術任務3項目二

：動力電池管理系統(tǒng)的認知動力電池成組技術任務1動力電池系統(tǒng)的結(jié)構組成一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結(jié)評價任務描述一輛純電動汽車，儀表上的動力電池故障燈常亮，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，你應該如何檢修呢？任務分析:了解動力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構組成。掌握動力電池管理系統(tǒng)五大功能。任務準備：純電動汽車一輛、純電動汽車維修手冊、學習工作頁、微課資源、汽車維修專用工具等。收集信息1.動力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構組成2.動力電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本功能3.動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，抗振動等保護，為電池系統(tǒng)安裝提供機械接口；動力電池系統(tǒng)：為外部負載提供能源；電池管理系統(tǒng)：對電池系統(tǒng)進行充放電管理，對電池系統(tǒng)進行過沖/放和溫度等保護、與外部進行通信；正負高壓繼電器：控制主回路的閉合與斷開；高壓熔斷器：主回路短路保護；加熱系統(tǒng)：保證電池系統(tǒng)在低溫時能充電；高低壓輸出接插件：電池系統(tǒng)對外輸出能源的電氣接口；一、動力電池系統(tǒng)的結(jié)構組成一、動力電池系統(tǒng)的結(jié)構組成

一個完整的動力電池系統(tǒng)主要由動力電池模組、電池管理系統(tǒng)（BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，縮寫為BMS）、輔助元器件及動力電池箱體等四部分組成。1、動力電池模組（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純電動汽車的電芯組成方式是1P100S，即采用了100個磷酸鐵鋰單體電池串聯(lián)在一起組成了車輛的動力電池模組；而北汽EV200純電動汽車的電芯組成方式是3P91S，即該電池包是由3個三元單體電池并聯(lián)組成一個模塊，再用91個這樣的模塊串聯(lián)成一個整體，構成了動力電池總成。（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)測電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過與VCU、充電機的通訊，來控制動力電池系統(tǒng)的充放電。電池PACK（模組×n）電池管理系統(tǒng)（BMS）BMS能夠?qū)恿﹄姵亟M總電壓、總電流、每個測點溫度、和電池單體的電壓參數(shù)進行實時監(jiān)控，并進行故障診斷、SOC（剩余電量比）計算、行駛里程計算、短路保護、漏電監(jiān)測、報警顯示、充放電模式選擇等。BMS可以將動力電池相關參數(shù)上報VCU，由VCU控制動力電池的充電和放電功率。動力電池系統(tǒng)模組電池PACK箱體單體動力電池系統(tǒng)1.結(jié)構布置整車布置：布置整車底盤下，如右圖紅色區(qū)域。結(jié)構組成：由上下殼體、17個模組、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款的自然冷卻動力電池相比，2017款水冷動力電池的不同點：增加一套熱管理系統(tǒng)，下箱體前部增加進出水管接口電芯串數(shù)減少，模組成組方式為3P95S（10個3P6S，7個3P5S）動力電池系統(tǒng)2.技術參數(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.成組的電芯串數(shù)減少導致電量、電壓值降低2.增加熱管理系統(tǒng)導致電池尺寸、重量增加動力電池系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)（BMS）的功能

電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)是對電池進行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過對電壓、電流、溫度以及SOC等參數(shù)采集、計算，進而控制電池的充放電過程，實現(xiàn)對電池的保護，提升電池綜合性能的管理系統(tǒng)，是連接車載動力電池和新能源汽車的重要紐帶。對于新能源車輛而言，通過該系統(tǒng)對電池組充放電的有效控制，可以達到增加續(xù)駛里程，延長電池使用壽命，降低運行成本，保證動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動力電池系統(tǒng)

動力電池電氣系統(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、預充電阻、維修開關MSD來實現(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采集單體電池的電壓信號3、BMS具備的功能：接收CSC反饋的單體電壓、單體溫度信號整車高壓部件絕緣電阻的監(jiān)測監(jiān)測電池包冷卻液進水口溫度繼電器的控制繼電器的監(jiān)測高壓互鎖監(jiān)控電流的監(jiān)控1.動力電池的電量管理2.動力電池的均衡管理3.動力電池的熱管理4.動力電池的安全管理5.動力電池的通信管理三、動力電池管理系統(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，對于整個電池狀態(tài)的控制，電動車輛續(xù)駛里程的預測和估計具有重要的意義。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，其估算精度對于能夠電池性能和使用壽命有著至關重要的作用。一、動力電池的電量管理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SOC的作用（1）保護蓄電池

（2）提高整車性能

（3）降低對動力電池的要求

（4）提高經(jīng)濟性4、

SOC估計常用的算法（1）開路電壓法

(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)均衡過程中對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，又稱之為被動均衡和主動均衡。能量耗散型均衡主要通過讓電池組內(nèi)能量較高的電池，利用其旁路電阻進行放電的方式損耗部分能量，以期達到電池組能量狀態(tài)的一致，這種均衡結(jié)構是以損耗電池組能量為代價。非能量耗散式均衡是利用儲能元件和均衡旁路構建能量傳遞通道，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、動力電池的均衡管理二、動力電池的均衡管理二、動力電池的均衡管理電動汽車自燃事件頻出，究其原因主要與電池管理系統(tǒng)的熱管理有關，由于過高或過低的溫度都將直接影響動力電池的使用壽命和性能，并有可能導致電池系統(tǒng)的安全問題，1、熱管理的功能（1）電池溫度的準確測量和監(jiān)控；（2）電池組溫度過高時的有效散熱和通風；（3）低溫條件下的快速加熱；（4）有害氣體產(chǎn)生時的有效通風；（5）保證電池組溫度場的均勻分布三、動力電池的熱管理2、熱管理的方式電池內(nèi)熱傳遞方式主要有熱傳導，對流換熱和輻射換熱3種方式，電池和環(huán)境交流的熱量也是通過輻射，傳導和對流3種方式進行的。3、電池組熱管理系統(tǒng)設計實現(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，又有串行通風方式和并行通風。三、動力電池的熱管理串行通風方式并行通風方式主動加熱與散熱-外部和內(nèi)部空氣流通三、動力電池的熱管理自然風強制冷卻/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力系統(tǒng)回路熱管理。動力冷卻系統(tǒng)的作用是對電池、電機、控制器及充電機等車輛關鍵部件進行冷卻或加熱，使其保持在適當工作溫度范圍內(nèi)，冷卻或加熱性能直接影響零部件的性能表現(xiàn)，對于提升動力經(jīng)濟性，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、電池加熱功能的實現(xiàn)；當電池有冷卻需求時，壓縮機啟動，電池回路通過Cheiller換熱器與空調(diào)回路進行換熱。當電池有加熱需求時，HVH啟動，同樣電池回路通過Cheiller集成在一起的換熱器與HVH回路進行換熱比亞迪E5相變液冷電動車輛動力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超過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系到電氣設備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是關系到人的生命財產(chǎn)安全。1、安全管理的功能主要包括煙霧報警、絕緣檢測、自動滅火、過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關閉電池等功能。2、絕緣檢測的方法(1)漏電直測法(2)電流傳感法(3)絕緣電阻表測量法四、動力電池的安全管理電動車輛動力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超過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系到電氣設備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是關系到人的生命財產(chǎn)安全。1、安全管理的功能主要包括煙霧報警、絕緣檢測、自動滅火、過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關閉電池等功能。2、絕緣檢測的方法(1)漏電直測法(2)電流傳感法(3)絕緣電阻表測量法四、動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、非車載充電機等設備間的通信。五、動力電池的數(shù)據(jù)通信動力電池系統(tǒng)CSC采集原理圖絕緣監(jiān)測原理圖本次課我們主要學習了以下內(nèi)容：一、動力電池系統(tǒng)的整體結(jié)構組成二、動力電池管理系統(tǒng)（