新能源汽车动力电池和充电系统检修（微课版） 课件 学习任务五 新能源汽车动力电池管理系统的认知

学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知【学习目标】知识目标：1.能叙述动力电池管理系统的组成和工作原理；2.能叙述动力电池管理系统的相关技术，如电池状态的监测技术、电池充放电控制技术、电池热管理技术等。能力目标：1.能根据维修手册和电路图，查找动力电池管理系统的部件位置；2.能检查动力电池管理器的电源电路3.能对动力电池管理器进行更换。素养目标：1.培养工作中细致的习惯；2.培养工作中认真思考的习惯。学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

一、动力电池管理系统的功能从早期的镍氢蓄电池到如今的锂电池，动力电池的使用寿命、发热鼓包和自动燃烧等一直是人们重点关注的核心问题，且由于动力电池能量和端电压的限制，需要采用多块电池进行串联、并联组合，加之在复杂的使用条件和苛刻的环境中使用，因此需对电动汽车上的动力电池进行有效管理，使动力电池工作在合理的电压、电流、温度范围内。动力电池管理系统的主要目的是监控动力电池状态、延长电池的使用寿命，其作为动力电池和整车控制器(VCU)以及驾驶人沟通的桥梁，主要通过控制高压继电器的动作来控制动力电池的充放电，并向整车控制器上报动力电池系统的运行参数与故障信息等。1.电池状态监测动力电池管理系统可实时监测电池的状态，包括电池的电量、电压、电流、温度等参数，并将这些数据反馈给车辆的电子控制单元。2.电池均衡控制和能量管理动力电池管理系统可以监测电池组中每个单体电池的电压和电量，并在需要时调整电池之间的电量差异，提升电池性能，以确保电池组的均衡和最大化使用寿命。能够优化电池的充放电过程，延长电池的使用寿命，同时提高车辆的续航里程。3.充电控制动力电池管理系统可以监测电池组的温度和电量等参数，并根据这些信息自动调整或控制充电过程，包括充电功率和充电时间等参数，以确保充电效率和安全性。如图5-1所示，动力电池管理系统监测到当前充电状态、剩余电量、充电功率等信息，并将这些信息显示在仪表上。学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知4.故障诊断与处理动力电池管理系统能够实时诊断动力电池及其本身的故障，及时进行处理，并向车辆的电子控制单元发送警报，以提示驾驶员采取适当的行动，保证车辆的正常运行。安全管理动力电池管理系统能对动力电池进行全面的安全保护，防止电池出现过充、过放、过流、过温、漏电等危险情况。能量回收在车辆制动或滑行过程中，电池管理系统能够回收制动能量，将其储存到电池中，从而提高车辆的能效。如图5-2所示，当开启功率回馈增强模式或标准模式时，仪表会显示回馈模式，当车辆进行反馈充电时，动力电池管理系统会监测到回馈充电，通过功率显示。图5-1仪表显示充电信息图5-2功率回馈增强模式开启学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知7.网络管理动力电池管理系统能与其他车载电子设备进行网络通讯，实现信息的共享和协同工作。远程监控通过车载终端，动力电池管理系统能与云平台进行数据交互，实现远程监控和远程控制。总之，新能源汽车动力电池管理系统是保障车辆安全、稳定、高效运行的关键技术之一。二、动力电池管理系统的组成和工作原理动力电池管理系统包括硬件系统和软件系统，硬件系统设计取决于动力电池管理系统需要实现的功能，确保对动力电池组的有效管理，因此需要保证采集数据的准确性、系统通信的可靠稳定性及抗干扰性。在具体实现过程中，根据设计要求确定需要采集动力电池组的数据类型，根据采集量以及精度要求确定前向通道的设计，根据通信数据量以及整车的要求选用合理的总线等。动力电池管理系统的基本组成如图5-3所示，它主要由检测模块、均衡电源模块和控制模块三部分组成。检测模块能够对电池组中各单体电池的电压、电流、温度等关键状态参数进行准确、实时的检测，并通过SPI（串行外围接）总线上报给控制模块，均衡电源模块能够平衡单体电池间的电压差异，解决电池组“短板效应”，控制模块能够根据既定策略完成控制功能，实现SOC估计，同时将电池状态数据通过CAN总线发送给整车其他电子控制单元。学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知动力电池管理系统是连接电池和整车的纽带，其主要工作原理是通过检测动力电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据这些状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，以确保动力电池系统安全稳定地运行，如图5-4所示。动力电池管理系统处理的信号相当丰富，包括电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等。它要进行严格的控制充放电，避免过充、过放、过热等情况，因为一次过充放电就可能造成电池的永久性损坏，极端情况下锂电池过热或者过充放电会还会导致热失控、电池破裂甚至自燃爆炸等危险。图5-3动力电池管理系统的基本组成故障名

故障现象故障原因微课图5-4动力电池管理系统的工作原理图学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

【任务实施】一、工作准备1.做好安全防护。2.工具及设备准备。新能源汽车专用工具套装（带绝缘），故障诊断仪，绝缘手套，万用表及测量线，车身和车内防护套装等。3.准备好实训车辆的维修资料。二、动力电池管理系统的故障分析由于汽车的运行工况十分复杂、运行环境的变化也很大。不仅会对动力电池管理系统产生影响，而且汽车行驶时所产生的噪声和电波等还可能会使系统功能丧失，使其不能正常工作。因此，动力电池管理系统需要具备足够强的可靠性、通用性和经济性。在满足汽车动力性能的前提下，能量管理策略应当能够根据汽车动力系统的特性及实时的运行工况，保证电机的功率和转矩输出，以获得整车最大的经济性能、最低的能耗以及平稳的驾驶性能。动力电池管理系统的常见故障可分为高压互锁、系统通信、电源电路、绝缘报警、单体电池、电池温度以及其他等几大类故障，本实训任务主要诊断表5-1所示的故障。表5-1动力电池管理系统常见故障分析1学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

表5-1动力电池管理系统常见故障分析1故障名称故障现象故障原因CAN系统通信故障无法上高压电，车辆无法运行，OK/Ready灯不亮、动力电池故障警告灯点亮，SOC为0、诊断仪进不了BMSCAN线端脱落、断路，CAN端子退针(松动)都会导致通信收障BMS电源电路故障无法上高压电，车辆无法运行，0K/Ready灯不亮、动力电池故障警告灯点亮，SOC为0、诊断仪进不了BMSBMS供电熔丝烧断；供电异常线束短路或断路SOC异常OK/Ready点亮、SOC为0更换BMS后未匹配预充电故障无法上高压电，车辆无法运行，OK/Ready灯不亮预充继电器开路、预充电阻开路上电后

主继电器不吸合无法上高压电，车辆无法运行，OK/Ready灯不亮预充未完成（预充继电器开路、预充电阻开路）或者主继电器故障单体蓄

电池电异常无法上高压电，车辆无法运行，OK/Ready灯不亮，动力电池故障警告灯点亮单体蓄电池电压过低或过高均衡失败，过充过放电对于以上故障，一般可以通过对电池管理系统的硬件和软件进行检查和诊断，以及对单体电池的状态进行监测和分析，来确定故障的原因和位置，然后采取相应的措施进行处理和修复。同时，也需要对电池管理系统进行定期的维护和保养，以确保其正常运行和延长使用寿命。学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

三、动力电池管理器电源电路和通讯电路的检查动力电池管理器是动力电池的电控单元，它接收充电电温度信号、动力电池内部温度和电压信号等来控制接触器等执行器工作，动力电池管理器和其他大多数电子控制单元一样有电源电路，通讯电路等，如图5-5所示。动力电池管理器有3个端子连接电源，BK51/4连接来自F1/45A熔断器来的12V常电，BK51/29和BK51/5两个端子连接来自F1/3410A熔断器的IG3电（来自IG3继电器），BK51/23和BK51/16两个端子连接搭铁。电池管理器还连接充电子网、动力网等通讯线。1.检查常电。在断电的情况下，断开电池管理器BK51。检查BK51/4的电压应为12V左右。如果测量值为0V

左右，检查F1/4熔断器两个测量点的电压应为12V，否则检查F1/4熔断器是否熔断，检查熔断器到BK51/4之间的线束是否存在断路或短路。2.检查IG3电。上电后检查BK51/29和BK51/5的电压应为12V左右。如果测量值为0V左右，检查F1/34熔断器两个测量点的电压应为12V，否则检查该熔断器是否熔断，检查F1/34熔断器到BK51/29和BK51/5之间的线束是否存在断路或短路。图5-5电池管理器电源电路和通讯电路学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知3.检查搭铁线。分别测量BK51/23和BK51/16两个端子与搭铁之间的电阻，阻值应小于1Ω，否则检修或更换该线束。4.检查网络通讯线。电池管理器充电子网连接直流充电口和诊断口等处，动力网连接充配电总成和诊断接口等处。此处介绍动力网的检查方法，检查充电子网可以参照。按如图5-6所示，找到诊断接口位置和连接电路。此时连接电池管理器开始上低压电，检查诊断接口12（动力网CAN-H）的电压应为2.5V～3.5V，诊断接口13（动力网CAN-L）的电压应为1.5V～2.5V。查找维修资料的动力网电路图，如图5-7所示，下电后，断开插接器BK51，分别BK51/17和诊断接口G03/12，BK51/10和G03/13之间的阻值，阻值应小于1Ω，否则检修线束。动力网的终端电阻通常安装在电池管理器和网关里面，断开BK51插接器，在插接器BK51

端，检查17号端子和10号端子之间的电阻，应为120Ω左右。图5-6诊断接口位置及电路学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

图5-7动力网（局部）四、动力电池管理器的更换若确认动力电池管理器有问题，导致车辆不能运行，以比亚迪秦纯电动汽车为例，可按以下步骤进行拆卸和更换。（1）将车辆退电至OFF档，拆下等待5min。（2）打开前舱盖。拔掉电池管理控制器上连接的动力电池采样线和整车低压线束的接插件，BMS和连接器位置如图5-8所示。学习任务五新能源汽车动力电池管理系统的认知

（4）将车辆举升到适当的高度，在车辆底部用8号套筒拆卸电池管理控制器的四个固定螺栓，

（5）如图5-9所示。更换电池管理器，插上动力电池采样线和整车低压线束的接插件。

（6）用8号套筒拧紧电池管理控制器的四个固定螺栓。

（7）整车上电再次确认问题是否解决，如已解决则可结束维修。素养微课堂—汽车品牌：2024

年5

月，比亚迪发布了第五代DM

技术以及秦L

DM-i、海豹06

DM-i

两款车型。比亚迪第五代DM

技术可实现高达

46.06%的发动机热效率，且车辆在百公里亏电油耗仅为2.9L，综合续航达到了2100

公里。图5-8比亚迪秦动力电池管理系统