电动汽车技术课件：动力电池管理系统

电动汽车技术动力电池管理系统6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.1电池管理系统的功能及基本结构

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郑殿宇电池管理系统（BatteryManagementSystem,BMS）是用来对动力电池组进行安全监控及有效管理，提高动力电池使用效率的装置。电池管理系统的功能6.1电池管理系统的功能及基本结构

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郑殿宇电池管理系统的结构集中式分布式分布式结构的优点：数据同步采样、寿命长、安全性高、电磁兼容性好6.1电池管理系统的功能及基本结构

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郑殿宇电池管理系统在电动汽车上的应用6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.2动力电池测试

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郑殿宇动力电池测试的目的：侧重了解电池的特点，便于电池管理系统软硬件开发工作的进行常用动力电池测试项目1.实际容量测试2.充放电效率测试4.电动势曲线及等效内阻测试3.放电倍率特性测试充电效率=[(放电电流*放电时间)/(充电电流*充电时间)]*100%电动势曲线等效内阻曲线6.2动力电池测试

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郑殿宇电池测试的标准化常用动力电池测试标准中国汽车行业标准QC/T743-2006SAEJ1798《电动汽车电池模块性能级别推荐规程》PNGV电车测试手册IEC61982-3《标准道路电动汽车用二次电池第三部分：性能和使用寿命测试》主要分类第一类：针对电池制造商

用来检验其所生产的电池是否合格，是否可以进入市场第二类：针对电动汽车制造商

用来帮助电动汽车制造商检验其选择的动力电池是否能满足其制造的电动汽车的性能要求6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇动力电池的建模，电池模型描述电池工作的外特性，即描述电池的影响因素与其工作特性之间的数学关系电池模型电化学模型热模型等效电路模型耦合模型基于电化学机理研究6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇动力电池的电化学模型基于电化学理论并采用数学方法描述电池内部的反应过程。常用电池电化学模型1.Shepherd模型2.Un-newehr模型4.简化的电化学模型3.Nerst模型

6.3电动管理的关键技术

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郑殿宇6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇动力电池等效电路模型：1.Rint模型2.Thhevenin模型4.改进二阶RC模型3.PNGV模型6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇电池SOC（StageofCharge）估计SOC估计常用方法1.放电法2.安时积分法3.开路电压法4.负载电压法5.内阻法6.神经网络法7.卡尔曼滤波法优点：方法可靠缺点：需要大量时间优点：简单可靠缺点：SOC初值难确定优点：比较准确缺点：需要长时间静置优点：能够实时估计缺点：电池电压剧烈波动导致很难应用优点：适用于放电后期电池SOC的估计缺点：很难准确电池单体内阻优点：适用于各种电池缺点：需要大量的参考数据进行训练优点：适合于电流波动比较剧烈的混合动力汽车的电池SOC估计缺点：对电池模型准确性和计算能力要求高6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇电池SOH（StateofHealth）估计：表面指电池的健康状况，包括容量、功率、内阻等性能，更多情况下是对电池组寿命的预测。通常认为是指测量的容量与额定容量之比。

（2）电阻折算法系统差分方程：式中Uk为k时刻的电池输出电压；Uk-1为（k-1）时刻电池输出电压；Ik为k时刻电池的加载电流；Ik-1为（k-1）时刻的电池加载电流；R0电池欧姆内阻；Rp电池极化内阻。在模型结构确定以后，可以根据试验方法所获得的数据对系统模型中的参数进行辨识。在参数辨识领域中，常采用最小二乘法6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇动力电池组的均衡

均衡的意义：利用电子技术，使锂离子电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时不发生损坏。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。均衡的基本目的：“削峰填谷”。即在充电、放电或搁置过程中，通过外加电路对电池充放电电流的调节，使应用过程中电池的电压达到较好的一致性，提高车辆的续行里程和电池组的使用寿命。均衡电路结构框图6.3电池管理的关键技术

电阻分流式均衡原理图（ICE为单体电池均衡器）电压单体电压向整体转换方式电池组整体能量向体转换方式开关电容均衡示意图能量耗散型均衡电路非能量耗散型均衡电路6.3电池管理的关键技术

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郑殿宇电池组的热管理

②电池组温度过高时的有效散热和通风④有害气体产生时的有效通风③低温条件下的快速加热①电池温度的准确测量和监控⑤保证电池组温度场的均匀分布主要功能设计过程1.确定热管理系统的目标和要求2.测量或估计模块生热及热容量3.热管理系统首轮评估4.预测模块和电池组的热行为5.初步设计热管理系统6.设计热管理系统并进行实验7.热管理系统的优化6.3电动管理的关键技术

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郑殿宇关键技术电池组的热管理

电池热场计算及温度预测通过数学模型计算电池内部的温度场，预测电池的热行为传热介质的选择传热介质要在设计热管理系统前确定。按照传热介质分类，热管理系统可分为空气冷却、液体冷却及相变材料冷却三种方式热管理系统散热结构的设计在进行电池组结构布置和散热设计时，要尽量保证电池组散热的均匀性，在风道设计时，需遵循流体力学和空气动力学的基本原理风机与测温点的选择在设计电池热管理系统时，需要选择的风机种类与功率、温度传感器的数量与测温点的位置恰到好处6.3电动管理的关键技术

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郑殿宇6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.4动力电池的梯次利用与回收

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郑殿宇外观筛选建立数据库成组装配初期跟进验证拆解回收按需配组基本性能筛选四、梯次利用过程

三元材料电池拆解工艺流程图锂电池破碎拆解分选系统

梯次项目1234电池容量/（A·h）80~10060~8040~60＜40使用车型大型公交车、高速电动汽车城市特殊用途用车、市政用车等低速电动微型车、旅游观光车电站UPS储能

动力电池利用梯次划分6.4动力电池的梯次利用与回收

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郑殿宇6.4动力电池的梯次利用与回收

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从表中可以看到动力电池梯次回收主要集中在储能方面。储能系统的作用体现在可保障大型太阳能、风能等新能源发电大量接入与充分利用，同时又提高了输配电设备的利用率，提高电网安全裕度；另外相关的技术突破和产业化还将带动采矿、电池制造、电力电子设备等产业的进一步发展。四、国内的部分动力电池梯次利用项目如下表所示

6.4动力电池的梯次利用与回收

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郑殿宇动力电池的回收

6.1电池管理系统的功能及基本结构6.2动力电池测试6.3电池管理的关键技术6.4动力电池的梯次利用与回收6.5本章小结主要内容6.5本章小结

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郑殿宇电池管理系统的功能及基本结构动力电池的测试电池管理的关键技术动力电池梯次利用与回收1.电池管理系统的功能2.电池管理系统的结构1.常用动力电池测试项目2.特性测试的标准化1.动力电池的建模2.SOC/SOH估计3.动力电池组的均衡