4-1动力电池系统的结构组成

4-1动力电池系统的结构组成,主讲：蒋鸣雷,知识目标：1、了解动力电池系统的整体结构组成；2、掌握动力电池管理系统（BMS）的功能能力目标：1、能认知动力电池系统的各组成部件2、能简单阐述动力电池管理系统（BMS）的基本功能素质目标：1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力；2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。,学习检测,教学目标,主要内容,学习小结,教学重点：动力电池系统的整体结构,教学难点：动力电池管理系统的基本功能,学习检测,教学目标,主要内容,学习小结,1.动力电池系统的整体结构组成2.动力电池管理系统（BMS）的基本功能,学习任务,学习检测,主要内容,教学目标,学习小结,5,电池系统包含主要部件：电池箱体：为电池系统提供防水，防尘，抗振动等保护，为电池系统安装提供机械接口；动力电池系统：为外部负载提供能源；电池管理系统：对电池系统进行充放电管理，对电池系统进行过冲/放和温度等保护、与外部进行通信；正负高压继电器：控制主回路的闭合与断开；高压熔断器：主回路短路保护；加热系统：保证电池系统在低温时能充电；高低压输出接插件：电池系统对外输出能源的电气接口；,一、动力电池系统的结构组成,电池包工作电路原理图,一、动力电池系统的结构组成,一个完整的动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统（BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，缩写为BMS）、辅助元器件及动力电池箱体等四部分组成。,1、动力电池模组（电池pack）电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联所组成的组合体，例如北汽EV160纯电动汽车的电芯组成方式是1P100S，即采用了100个磷酸铁锂单体电池串联在一起组成了车辆的动力电池模组；而北汽EV200纯电动汽车的电芯组成方式是3P91S，即该电池包是由3个三元单体电池并联组成一个模块，再用91个这样的模块串联成一个整体，构成了动力电池总成。（字母P表示并联,字母S表示串联）,9,2、电池管理系统（BMS）,BMS的组成：按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和运算控制单元；BMS的硬件：主板、从板及高压盒，还包括采集电压、电流、温度等数据的电子器件；BMS的软件：监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电机的通讯，来控制动力电池系统的充放电。,从控盒（电芯电压及温度采集）,13,2.1主控盒,主控盒是一个连接外部通讯和内部通讯的平台，主要功能如下：,1.接收电池管理系统反馈的实时温度和单体电压（并计算最大值和最小值）2.接收高压盒反馈的总电压和电流情况3.与整车控制器的通讯4.与充电机或快充桩通讯5.控制正主继电器6.控制电池加热7.唤醒应答8.控制充/放电电流,2.2高压盒（绝缘检测盒）,高压盒是“监控”动力电池的总电压和绝缘性能，主要功能如下：,1.监控动力电池的总电压（继电器内外4个监测点）2.检测高压系统绝缘性能3.监控高压连接情况（继电器触点闭合状态检查）4.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,2.3电压和温度采集单元,电池低压管理系统是“监控”动力电池的单体电压、电池组的温度，主要功能如下：,1.监控每个单体电压2.监控每个电池组的温度3.电量（SOC）值监测4.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,3、动力电池的辅助元器件,3.1预充继电器与电阻,“预充流程”在放电和充电初期，闭合预充继电器进行预充电，预充完成后断开预充继电器：,1.BMS控制预充继电器闭合或断开。2.上电模式初期用高压、小电流给各控制器电容充电。3.电容两端电压接近电池总电压时（差值5V），认为予充结束，闭合总正极继电器。4.充电模式初期，给各单体电芯进行预充电，确定单体电芯无短路后闭合总正极继电器。,17,3.2电流传感器与熔断器,“电流传感器”监测母线充、放电电流的大小；熔断器防止能量回收过压过流或放电过流：,1.熔断器规格250A电压500V2.电流传感器类型为无感分流器，在电阻的两端形成毫伏级的电压信号，作为监测总电流（型号300A75mv）,3.3加热继电器与保险,4、动力电池箱动力电池箱是支撑、固定、包围电池系统的组件，主要包含上盖和下托盘，还有辅助元器件，如过渡件，护板，螺栓等，动力电池箱有承载及保护动力电池组及电气元件的作用。,二、动力电池管理系统（BMS）的功能,电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)是对电池进行监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能的管理系统，是连接车载动力电池和新能源汽车的重要纽带。对于新能源车辆而言，通过该系统对电池组充放电的有效控制，可以达到增加续驶里程，延长电池使用寿命，降低运行成本，保证动力电池组的安全性和可靠性。,BMS的功能：数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口,22,动力电池包对外上电过程控制,以及单体电压监测与模组温度监测,23,动力电池母线电流监测,25,SK电池构造,主要由：电芯，主保险，总正继电器，总负继电器预充继电器，预充电电阻，电流传感器，BMS，高压接口，低压接口。,SK电池控制单元,主要功能：1.与外部通讯（VCU、充电机、快充桩）2.控制负极继电器3.检测内、外部总电压4.检测充、放电电流5.监测单体电压和电芯温度6.保护电池寿命和安全7.控制预充继电器注：正极继电器由由VCU控制,SK电池构造：继电器集成器（PRA）,SK电池构造,电压、温度采集板（PCB），压装在模组上：采集单体电压和电芯温度,实物图,二维图,29,维修开关和高低压互锁，高压母线插件和维修开关带熔断器互锁端子,高压母线插件,维修开关,熔断器,互锁端子,SK电池构造,30,维修开关,单体信息的采集，与整车通讯的低压连接,33,电池模组串联形成高压的连接路径,关键元器件,电池单体电压采样检测电阻阵列,36,37,普莱德动力电池波士顿电芯,波士顿三元电池,学习检测,学习小结,教学目标,主要内容,本次课我们主要学习了