新能源汽车动力电池及管理系统检修 PPT课件 项目二 动力电池管理系统的认识 任务2 认知动力电池管理系统

目录CONTENTS

认知动力电池管理系统任务2动力电池热管理技术任务3项目二

：动力电池管理系统的认知动力电池成组技术任务1动力电池系统的结构组成一任务描述二任务分析三信息收集四制定方案五任务实施六总结评价任务描述一辆纯电动汽车，仪表上的动力电池故障灯常亮，读取故障码显示“P118522单体电池电压不均衡故障”。现在车间主管安排你完成此任务，你应该如何检修呢？任务分析:了解动力电池系统的整体结构组成。掌握动力电池管理系统五大功能。任务准备：纯电动汽车一辆、纯电动汽车维修手册、学习工作页、微课资源、汽车维修专用工具等。收集信息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3.动力电池的五大管理系统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）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。电池PACK（模组×n）电池管理系统（BMS）BMS能够对动力电池组总电压、总电流、每个测点温度、和电池单体的电压参数进行实时监控，并进行故障诊断、SOC（剩余电量比）计算、行驶里程计算、短路保护、漏电监测、报警显示、充放电模式选择等。BMS可以将动力电池相关参数上报VCU，由VCU控制动力电池的充电和放电功率。动力电池系统模组电池PACK箱体单体动力电池系统1.结构布置整车布置：布置整车底盘下，如右图红色区域。结构组成：由上下壳体、17个模组、一套热管理系统、CSC、BMU、BDU、MSD、高低压插件及线束等组成；与2016款的自然冷却动力电池相比，2017款水冷动力电池的不同点：增加一套热管理系统，下箱体前部增加进出水管接口电芯串数减少，模组成组方式为3P95S（10个3P6S，7个3P5S）动力电池系统2.技术参数FE-3Z电池系统参数基本参数自然冷却包水冷包系统成组方式3P98S3P95S总电量（kWh）45.3(1/3C)41.6(1C)额定电压（V）359.66@1C346@1C电压范围（V）274.4~411.6266~394热管理系统自然冷却水冷系统尺寸（mm）2001*1096*381.42042.5*1096*381.4（包括水管接口）系统重量（kg）400416(不含冷却液)冷却液/50%乙二醇+50%水体积3.52L1.成组的电芯串数减少导致电量、电压值降低2.增加热管理系统导致电池尺寸、重量增加动力电池系统二、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动力电池系统

动力电池电气系统工作原理：1、电气系统主要由BMS、电流传感器、CSC采集模块、继电器、预充电阻、维修开关MSD来实现高压电的输出及充电的输入。2、CSC采集模块具备功能：采集单体电池的温度信号采集单体电池的电压信号3、BMS具备的功能：接收CSC反馈的单体电压、单体温度信号整车高压部件绝缘电阻的监测监测电池包冷却液进水口温度继电器的控制继电器的监测高压互锁监控电流的监控1.动力电池的电量管理2.动力电池的均衡管理3.动力电池的热管理4.动力电池的安全管理5.动力电池的通信管理三、动力电池管理系统五大功能1、电量管理的功能电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测和估计具有重要的意义。电池荷电状态(stateofcharge，SOC)是反映电池剩余电量，用于电量管理的重要参数，受到多种因素的影响，其估算精度对于能够电池性能和使用寿命有着至关重要的作用。一、动力电池的电量管理2、电池荷电状态（SOC）估算精度的影响因素（1）充放电电流

（2）温度

（3）电池容量衰减（4）自放电

（5）一致性3、精确估计SOC的作用（1）保护蓄电池

（2）提高整车性能

（3）降低对动力电池的要求

（4）提高经济性4、

SOC估计常用的算法（1）开路电压法

(2)容量积分法

(3)电池内阻法（4）模糊逻辑推理和神经网络法

（5）卡尔曼滤波法1、均衡管理的目的为了平衡电池组中单体电池的容量和能量差异，提高电池组的能量利用率。2、均衡管理的方式根据均衡过程中对所传递能量处理方式不同，可以分为能量耗散型均衡和非能量耗散型，又称之为被动均衡和主动均衡。能量耗散型均衡主要通过让电池组内能量较高的电池，利用其旁路电阻进行放电的方式损耗部分能量，以期达到电池组能量状态的一致，这种均衡结构是以损耗电池组能量为代价。非能量耗散式均衡是利用储能元件和均衡旁路构建能量传递通道，将其从能量较高的电池直接或间接转移到能量较低的电池。二、动力电池的均衡管理二、动力电池的均衡管理二、动力电池的均衡管理电动汽车自燃事件频出，究其原因主要与电池管理系统的热管理有关，由于过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能，并有可能导致电池系统的安全问题，1、热管理的功能（1）电池温度的准确测量和监控；（2）电池组温度过高时的有效散热和通风；（3）低温条件下的快速加热；（4）有害气体产生时的有效通风；（5）保证电池组温度场的均匀分布三、动力电池的热管理2、热管理的方式电池内热传递方式主要有热传导，对流换热和辐射换热3种方式，电池和环境交流的热量也是通过辐射，传导和对流3种方式进行的。3、电池组热管理系统设计实现按照传热介质，电池组热管理系统分为空冷、液冷和相变材料冷却3种，目前常用的是空气冷却，又有串行通风方式和并行通风。三、动力电池的热管理串行通风方式并行通风方式主动加热与散热-外部和内部空气流通三、动力电池的热管理自然风强制冷却/PTC加热空调冷却/PTC加热2017款电池包热管理总体概况FE-3Z水冷版热管理基本功能介绍

整车热管理系统分为三个部分：分为乘员舱回路的热管理，电池系统回路的热管理以及控制动力系统回路热管理。动力冷却系统的作用是对电池、电机、控制器及充电机等车辆关键部件进行冷却或加热，使其保持在适当工作温度范围内，冷却或加热性能直接影响零部件的性能表现，对于提升动力经济性，有重要意义。2016款部分2017款增加部分2017款电池包热管理总体概况FE-3Z热管理电池系统回路原理电池冷却原理图电池加热原理图电池回路热管理主要包括电池冷却、电池加热功能的实现；当电池有冷却需求时，压缩机启动，电池回路通过Cheiller换热器与空调回路进行换热。当电池有加热需求时，HVH启动，同样电池回路通过Cheiller集成在一起的换热器与HVH回路进行换热比亚迪E5相变液冷电动车辆动力电池系统电压常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超过了人体可以承受的安全电压，因此电池系统电气绝缘性能是安全管理的重要内容，绝缘性能的好坏不仅关系到电气设备和系统能否正常工作，更重要的是关系到人的生命财产安全。1、安全管理的功能主要包括烟雾报警、绝缘检测、自动灭火、过电压和过电流控制、过放电控制、防止温度过高、在发生碰撞的情况下关闭电池等功能。2、绝缘检测的方法(1)漏电直测法(2)电流传感法(3)绝缘电阻表测量法四、动力电池的安全管理电动车辆动力电池系统电压常用的有288V、336V、384V以及544V等，大大超过了人体可以承受的安全电压，因此电池系统电气绝缘性能是安全管理的重要内容，绝缘性能的好坏不仅关系到电气设备和系统能否正常工作，更重要的是关系到人的生命财产安全。1、安全管理的功能主要包括烟雾报警、绝缘检测、自动灭火、过电压和过电流控制、过放电控制、防止温度过高、在发生碰撞的情况下关闭电池等功能。2、绝缘检测的方法(1)漏电直测法(2)电流传感法(3)绝缘电阻表测量法四、动力电池的安全管理数据通信是电池管理系统的重要组成部分之一。主要涉及电池管理系统内部主控板与检测板之间的通信、电池管理系统与车载主控制器、非车载充电机等设备间的通信。五、动力电池的数据通信动力电池系统CSC采集原理图绝缘监测原理图本次课我们主要学习了以下内容：一、动力电池系统的整体结构组成二、动力电池管理系统（