动力电池及管理.ppt

动力电池及管理系统 1 2 3 认知单体电池和动力电池 动力电池包拆卸高压安全与防护 动力电池系统内部结构认知电池管理系统功能 4 电池模组更换 5 6 电池管理系统主控单元更换SOC标定 绝缘检测接触器检测 7 9 电池热管理系统拆卸鼓风机更换制冷剂 冷却液更换 电池管理系统低压电气系统故障诊断 8 电池充电电池充电系统故障诊断 新能源汽车对动力电池要求 动力电池种类及主要参数 电池管理系统功能 内容 动力电池及管理系统 电机及控制技术 整车控制技术 国家新能源汽车技术路线 三纵三横 人们关注的问题 1 11 1 新能源汽车的安全性2 续航里程3 充电时间4 成本 价格 1 电动汽车对动力电池的要求 动力电池的应用要求 常用动力电池参数对比 动力电池成组 01 百公里能耗 10 30度电HEV 1 2度PHEV 6 30度BEV 30 50度质量 体积 100WH kg 耐力 输出功率大 02 寿命长 03 04 安全性好 05 工作温度适应性强 06 可回收性好 07 动力电池的应用要求 驱动电机 动力要求质量功率 140W kg 充放电性能 深充深放 充电时间 快充 慢充 循环寿命 放电深度 电池保修 决定能否市场化3 5元 WH 电解质不腐蚀接线柱自燃 爆炸碰撞时应不会对乘员伤害 环境温度 15 50 电池电化学反应的热量 容量衰减到80 寿命终结 常用动力电池参数对比 化学电池 物理电池 生物电池镍氢电池 锂离子电池 燃料电池 锌空气电池 超级电容 超高速飞轮 常用锂离子动力电池对比 动力电池成组 PACK 电芯 模组 电池组 电池包 电芯 模组 电池组 电池包 动力电池成组 PACK EV200 动力电池成组 PACK EV200 动力电池成组 PACK e5 动力电池成组 PACK 算一算 测一测 1 单体电池容量为 AH2 单体电池电压为 V3 总电量为 Kwh4 比能量为 Kwh kg5 百公里能耗 Kwh以1 2元 度折算 百公里使用成本 元 1 你所测得三个单体电池平均电压为 V2 初步判定该锂离子电池正极材料为 3 台架单体电池间的连接关系为 总电量 总安时数 电压总容量 单体电池容量 并联数总电压 单体电池电压 串联数 2 电池管理系统 BMS 动力电池包组成 电池模组 维修开关 BMS主控模块 BMS从控模块 信号采集线束 接触器 预充电阻 温度传感器 电流传感器 动力电池包组成 BMS功能 电池管理系统功能 电池数据采集电池状态估算安全保护能量管理 充放电控制 均衡 电池热管理功能信息管理继电器控制 提高动力电池使用效率 增加续航里程 延长使用寿命 降低运行成本 提高电池组及动力系统可靠性 从而有效提升电动汽车整车品质 电池管理系统功能 北汽EV200BMS系统架构 1 数据采集功能 1 检测单体电池电压 e513个分控模块 每个单体电池运行状态 根据电压差判断差异性 累积获取总电压 e5192个 EV20091个 2 电池包总电压 主控模块 SOC计算参考 监测接触器状态3 温度测量 分控模块 环境温度 电池箱温度 正面居中 e5共48个4 电流监测 主控模块 1个 动力电池正 动力电池负 霍尔传感器5 绝缘检测 主控模块 6 高压互锁 主控模块 在高压电缆连接插头处设计互锁开关保证在高压上电前系统的完整性 运行过程中断开启动安全保护 防止带电插拔对高压部件的拉弧损坏 2 电池状态估算 主控模块 1 SOC StateofCharge 剩余电量 额定容量的百分比仪表显示SOC和续航里程 基于温度 电压 电流计算 安培时间积分法 开路电压法 负载电压法 卡尔曼滤波法 模糊推理 神经网络2 SOH StateofHealth EV 深充深放 测量容量 额定容量的百分比 电池循环次数n f T I SOC HEV 电池内阻卡尔曼滤波法 模糊推理 神经网络 由于电池不一致性 放电电流 温度 传感器精度 历史状态不确定性 算法精度 SOC评估精度困难 3 安全保护 1 过流保护 主控模块 充放电过程 工作电流超过安全值启动保护措施 充电0 5C e5快充125A 慢充40A 直流快充15min80 慢充1 2h 北汽EV20030min50 慢充6 12min 1C持续放电 OK3C放电1min 启动保护 宝马i34 3C 2 过压和欠压保护 影响电池寿命 如磷酸铁锂设定充电 3 65V 放电 2 7V 截止保护电压 分级报警 甚至切断电流回路 压差报警 30mV 3 过温保护 电池寿命 燃烧 爆炸 温度超过一定值 仪表报警甚至启动保护措施 如众泰E200 65 50 两个报警阈值 温差报警 3 安全保护 4 漏电保护 主控模块 5 碰撞高压防护6 高压互锁故障报警无论何种状态 仪表报警 声光报警高压切断静止状态 切断高压输出降功率运行高速行车过程 降功率运行 保证驾驶员将车停在安全位置 4 能量管理 1 充电管理 主控模块 根据电池充电特性控制充电电压 充电电流 2 放电管理 主控模块 根据动力电池SOC和单体电压 温度等因素限制输出扭矩 输出功率 甚至切断功率输出 动力电池的SOC低于30 会限扭矩 输出扭矩 100N m 单体电压3 3V时 输出功率为控制功率的80 单体电压3 2V时 输出功率为控制功率的50 单体电压为3 1V时 在整车速度低于1000RPM时断开继电器 单体电压为3V时 断开继电器 4 能量管理 3 均衡管理 分控模块 电池由于生产 工作环境带来不一致性 木桶效应 整个电池容量不能有效发挥 耗散性 均衡 非耗散性均衡 被动均衡 主动均衡 4 能量管理 3 均衡管理 分控模块 电池由于生产 工作环境带来不一致性 木桶效应 整个电池容量不能有效发挥 耗散性 均衡 非耗散性均衡 被动均衡 消极 主动均衡 4 能量管理 3 均衡管理 分控模块 电池由于生产 工作环境带来不一致性 木桶效应 整个电池容量不能有效发挥 耗散性 均衡 非耗散性均衡 被动均衡 消极 主动均衡 5 热管理 25 40 1 冷却风冷 水冷 制冷剂冷却2 加热PTC 冷却液比亚迪e5无热管理 20 80 5 热管理 25 40 1 冷却风冷 水冷 制冷剂冷却2 加热PTC 冷却液比亚迪e5无热管理 20 80 6 信息管理 1 仪表信息显示电机功率 车速 SOC 故障信息及报警指示灯充电状态 充电剩余时间等 2 信息交互 数据通讯 1 电池系统内部通讯主控模块与分控模块间CAN通讯 电压 温度 SOC 2 主控模块与外部控制器之间通讯主控模块与整车控制器 充电设备 电机控制器 组合仪表间CAN通讯 6 信息管理 6 信息管理 6 信息管理 3 历史信息存储与分析精确评估剩余电量 便于动力电池组检修和保养 找一找 画一画 1 记录各单体电池电压 总电压2 记录电池温度值 模拟温度变化 并记录报警时对应的数值 3 记录绝缘电阻值4 记录SOC值5 记录充放电电流 模拟充电电流过大 放电电流过大 1 分别找出分控模块和主控模块位置2 找出温度传感器3 找出霍尔式电流传感器4 找出绝缘监测点 1 找出单体电池电压采集线束 有几根 2 画出单体电池与分控模块连接图3 若2号单体电池电压采集线断路 对各单体电池电压采集结果会有何影响 1 拆卸高压维修开关2 找出高压互锁开关3 通过电压测量判断高压维修开关在电池组中的位置 7 继电器控制 1 上电控制放电 充电 7 继电器控制 1 上电控制 7 继电器控制 1 上电控制 1 唤醒与自检 15电唤醒点火开关ON 整车控制器 VCU 全车高压部分的控制器如动力电池包 电机控制器 空调控制器等被唤醒 初始化 自检控制器初始化 自检 包括高压互锁 通过 无严重故障 上报VCU BMS与VCU通讯动力电池绝缘情况 各模组电压 温度 各继电器状态正常 上报VCU V1 V2 V3 7 继电器控制 1 上电控制 2 负极继电器 接触器 接通VCU控制或BMS控制 7 继电器控制 1 上电控制 4 预充继电器 接触器 接通 BMS主控模块控制 3s内 V1 332伏特V2 V3 0 95 332 315伏特 7 继电器控制 1 上电控制 4 主继电器接通 预充继电器断开 BMS主控模块控制 Ready灯点亮 上电成功 找一找 画一画 1 分别找出负极接触器 预充接触器 正极接触器 根据电路走向 接通时序判断 2 测量预充电阻值3 对照台架 画出动力电池包与高压配电盒内各元器件的连接关系图 找一找 画一画 7 继电器控制 2 充电控制 1 快充 1 BMS确认充电枪连接正常 Ucc1电压有效 充电桩提供12V直流电 A A BMS和VCU得电被唤醒 2 BMS确定Ucc2信号有效 向VCU发出 充电请求 确定后 点火开关OFF VCU发出 充电允许信号 BMS闭合充电接触器和主负接触器 充电桩经过三个继电器向动力电池充电 7 继电器控制 2 充电控制 1 快充 3 VCU从CAN线上接收到CC2连接信号后闭合充电辅助电源继电器 提供充电过程中低压电路的电能 并在蓄电池电量低时 给蓄电池充电 4 BMS与直流充电桩通讯 控制充电电流和充电电压 5 BMS与VCU 组合仪表 通讯 仪表显示充电信息 7 继电器控制 2 充电控制 1 快充 DC DC 7 继电器控制 2 充电控制 2 慢充 1 BMS确认充电枪连接正常 CC与地电阻正常 充电桩端0欧姆 车辆端680欧 220欧 唤醒BMS BMS闭合充电接触器和主负接触器 2 CP电压有效 交流充电枪中供电控制装置闭合内部接触器 输出220VAC电压给车载充电机 3 车载充电机得电工作 自检正常后输出 通