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文檔簡介

新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

項目4動力電池管理系統(tǒng)的認識與檢測純電動汽車在使用過程中,要使動力電池工作在合理的電壓、電流和溫度范圍內(nèi),就需要對動力電池的使用進行有效管理。動力電池只有在優(yōu)良的動力電池管理系統(tǒng)支持下才能發(fā)揮能效。實踐證明,先進的動力電池管理系統(tǒng)能夠?qū)恿﹄姵毓ぷ餍侍岣?0%以上。對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,不僅會顯著縮短動力電池的使用壽命,還可能引起火災等安全事故。因此,動力電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)是純電動汽車的必備裝置。任務4.1

認識動力電池管理系統(tǒng)任務4.2動力電池狀態(tài)監(jiān)測任務4.3動力電池能量管理任務4.4動力電池信息管理新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///思維導圖任務4.1認識動力電池管理系統(tǒng)任

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

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///新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///在國家標準GB/T19596—2017《電動汽車術(shù)語》中動力電池管理系統(tǒng)的定義為:監(jiān)測電池的溫度、電壓、荷電狀態(tài),預測動力電池的電池容量和相應的剩余行駛里程,可以為電池提供通信、安全、電芯平衡及管理控制,并提供與應用設備通信接口的系統(tǒng)。一、動力電池管理系統(tǒng)的定義圖4-1動力電池管理系統(tǒng)新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///二、動力電池管理系統(tǒng)的基本組成圖4-2

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

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

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

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///圖4-5充電流程新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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

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///圖4-7放電流程新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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

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///任務4.2動力電池狀態(tài)監(jiān)測任

標知識目標1.了解動力電池電壓采集的方式2.了解動力電池溫度采集的方式3.了解動力電池電流采集的方式技能目標1.會用解碼儀讀取與動力電池狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)流2.能對動力電池狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)流進行分析新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///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,以此提高系統(tǒng)的抗干擾能力。新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///3.隔離運放采集法隔離運算放大器是一種能夠?qū)δM信號進行電氣隔離的電子元件,廣泛用作工業(yè)過程控制中的隔離器和各種電源設備中的隔離介質(zhì)。4.壓/頻轉(zhuǎn)換電路采集法利用壓/頻轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)單體電池電壓采集功能時,壓/頻轉(zhuǎn)換器是關(guān)鍵元件,它是把電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率信號的元件,具有良好的精度、線性度和積分輸入等特點。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的隔離能力和抗干擾能力,還能使模擬信號在傳輸過程中保持較好的線性度。該電路較復雜,精度影響因素較多。新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///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,用一個定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)起來構(gòu)成一個分壓器,從而把溫度的高低轉(zhuǎn)化為電壓信號,再通過模數(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產(chǎn)生不同的熱電動勢,通過采集這個電動勢的值就可以通過查表得到溫度值。3.集成溫度傳感器采集法由于溫度測量在生產(chǎn)、生活中應用越來越廣泛,所以半導體生產(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力電池管理及維護技術(shù)

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///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新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///任務4.3動力電池能量管理任

標知識目標1.了解動力電池均衡控制管理的意義2.了解動力電池均衡控制管理的分類技能目標1.會用解碼儀讀取動力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流2.能對動力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流進行分析新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///1.均衡控制管理的基本模型動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力電池的整體容量2)均衡控制管理有助于控制動力電池的充放電深度新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///二、均衡控制管理的分類表4-5均衡控制管理的分類標準及主要類型均衡方法的分類沒有絕對的標準,按不同分類標準劃分的各個方法之間也沒有明顯的界限。各個方法之間也沒有絕對的優(yōu)勝者,應該根據(jù)實際需求及成本預算等多方面的因素選擇最合適的方案,非耗散型均衡、雙向均衡等是未來高性能均衡方案的主流。新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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

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///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)其他單體電池達到均衡。非耗散型均衡(也稱無損均衡)是指利用中間儲能元件和一系列開關(guān)元件將動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,以達到均衡目的。新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///任務4.4動力電池信息管理任

標知識目標1.了解動力電池信息管理的內(nèi)容2.了解動力電池信息顯示3.了解動力電池管理系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)之間的信息交互4.了解動力電池管理系統(tǒng)歷史信息存儲與分析技能目標1.能夠在實車上對儀表指示進行識別2.能通過動力電池信息管理判斷純電動汽車的狀態(tài)新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///動力電池信息顯示都是動力電池管理系統(tǒng)的重要功能之一。GB/T19836—2019《電動汽車儀表》明確規(guī)定,純電動汽車儀表應包括動力電池荷電狀態(tài)指示器、電壓表、電流表、轉(zhuǎn)速表、驅(qū)動電機指示儀表、動力電池充電指示儀表等。傳統(tǒng)的車用儀表系統(tǒng)根本無法滿足要求,所以必須針對純電動汽車開發(fā)新型儀表系統(tǒng)。一、動力電池信息顯示圖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力電池管理及維護技術(shù)

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///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動力電池管理系統(tǒng)與其他控制單元之間進行信息交互的內(nèi)容及信息流向新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///2.利用CAN總線實現(xiàn)信息交互1)車輛運行模式下的通信圖4-18車輛運行模式下動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///2)應急充電模式下的通信圖4-19應急充電模式下動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)

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///1.歷史信息存儲的必要性在動力電池管理系統(tǒng)中,歷史信息的保存是有必要的,原因如下。第一,在純電動汽車研發(fā)階段,掌握動力電池的歷史信息對于純電動汽車的調(diào)試具有重要的意義。第二,對于純電動汽車而言,動力電池的歷史信息是故障診斷及維護

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