BMS系统培训课件

为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，世界主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，同时大力发展和推广应用汽车节能技术。节能与新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向。新能源客车，目前正在飞速发展。是一个刻不容缓的问题另一个方面，汽车尾气排放正成为中国城市的主要污染源，而低碳发展是今后中国发展的一个大趋势。因此，在能源稀缺和环境保护的双重制约下，配合替代石油的清洁能源发展，推动电动汽车发展显得尤为迫切。新能源汽车是未来汽车发展的主流方向，取代传统纯油耗型汽车势在必行。第一章沃特玛公司简介第二章磷酸铁锂电池基本知识第五章紧急处理方案第二章磷酸铁锂电池基本知识2.2锂电池内部结构和特点正极(铝箔)LiFePO4电池的内部结构如右(铝箔)图所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接；中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电解质电子e-不能通过；右边是由碳电解质(石墨)组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，(磷化物(磷化物)负极(铜箔)聚合物隔膜(石暴)电池由金属外壳密闭封装。聚合物隔膜(石暴)正极极耳拉断·负极极耳与钢壳接触点有垫片绝缘板排气孔熔断装置负极外壳正极·钢管将底部内压稳定可靠负极外壳正极安全气囊向外膨胀，降低内压，隔绝空气接触绝缘板I.循环寿命长循环使用次数高，在室温下1C充放电循环2000次以上，容量保持率85%以上，是铅酸电池的8倍、镍氢电池的3倍、钴酸锂电池的4倍、锰酸锂电池的4-5倍。磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，磷酸铁锂锂离子电池是目前全球最安全的锂离子电池，在高温下的稳定性可达400～500℃,保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。在-20℃~+75℃温度范围内均可放电，磷酸铁锂电热峰值可达350℃~500℃,而钴可充电电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢电池、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂锂离子电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。V.绿色环保该电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池含稀有金属),无毒(CE认证通过),无污染，符合欧洲ROHS规定，实为绝对的绿色环保电池。磷酸铁锂材料无论在生产及使VI.体积小重量轻：体积是铅酸电池的2/3、重量是铅酸电池的1/3.市场现有动力电池特性比较技术参数铅酸电池镍镉电池钴酸锂电池磷酸铁锂电池标准电压(V)2质量比能量(Wh/Kg)循环寿命200次400次500次2000次自放电率(每月)环保有毒有毒略有污染无毒安全性良好优秀差优秀2.4单体电池放电特性放电：CC2.0V截止3.6一测试电压：-2:0V～3.65V充放电制式：cc/Cv;CC02.5单体电池充电特性充电：CC/CV,3.65V,电流≤0.03C截止测试温度：25±2℃3.6.测试电压；2:0V≈3:65V2.6单体电池保存特性储存特性9876543210025℃以下，1个月容量损失≤3%电池充30%～50%容量储存45℃2.6.2锂电池环境温度和电池寿命关系在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大.当温度低于-20℃时，电极的反应速率下降，电池的输出功率也会下降。温度上升，电池输出功率会上升。同时，温度也影响着电解液的扩散速度，温度上升则加快，温度下降，扩散减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，超过65℃时，会破坏电池内部的化学平衡，副反应增加。所以使用电池应该在5-55℃之间最佳.02.7电池组成型结构和特点组合时采用PCB板加保险丝保护一旦某点故障，保险丝工作故障电池断路，其他电池正常工作，安全性极高；电池电池1号板电池设计用带保险丝的PCB板对单体电池逐一电池电池1号板电池合时也采用PCB板加保险丝保护一旦某点故障，保险丝工作，故障电池断路，其它电池正常工作，安全性极高此故障电池断路不影响其他单元电池正常工作(如左图)按八个-致要求筛选电芯容量一致恒流比一致电-致自放电一致批次一致放电平台一致导致AC处电池放电后满、放电后完使不会造成电池反击及寿命短的问题!均匀电流分布对角连接均匀电流分布对角连接型号纯电动540V600Ah单体外壳材质镀镍钢板镀镍钢板镀镍钢板标称容量(1I₃A)额定电压最大充电电压放电截至电压标准充放电电流最大瞬间放电电流(10s)电池尺寸32V-900Ah模块12.8V-600Ah模块38.4V-100Ah模块19.2V-900Ah模块16V-600Ah模块28.8V-100Ah模块12.8V-900Ah模块充电温度0℃~45℃0℃~45℃0℃~45℃放电温度-20℃~65℃-20℃~65℃-20℃~65℃贮存温度-20℃~45℃-20℃~45℃-20℃~45℃2.7.2电池组结构说明整组电池由42个箱和34个箱两套箱体，其中42个箱体的各箱串数相同；而34个箱体由☆20支32650-5Ah单体电池并联成3.2V-100Ah模块129900hV/A电池整组电池连接129900hV/A电池组模块负极负极I.纯电动345.6V1900I.纯电动345.6V1900Ah系列电池组结构图32090hV/128900/hVAA电电池池32090hV/128900/hVAA电电池组模块组模块5串16V600Ah电池组模块结构图4串12.8V5串16V600Ah电池组模块结构图1121216V/600Ah电池组16V/600Ah电池箱组模块箱体组模块箱体8VV/模块/模块660000AAh电PCB板一h电总负极池池112288VV//池电Ah600体池电Ah600电池组模块2.8电池组箱体设计准则防水防尘防热防冻防震防漏电防短路检查：蓄电池外观—无损伤点验：配件—齐全参阅：安装图、注意事项锂离子电池组属于高电压储能设备，危险品，非专业人士及不当的操作与使用可能引起触电、燃烧、爆炸等严重的后果。锂离子电池组的安装、维护必须是专业技术人员操作，使用必须严格遵守相关的安全规定。严禁非专业人员安装、维修锂离子电池组以及超范围滥用.电池组的组成是根据整组电池型号(如336V\100Ah)用单体电池通过并联、串联电路连接而成，每一个并联电池组叫做电池模块，由多个电池模块串联起来的电池组叫做电池模组；整个电池模组加上管理系统和包装叫做电池包。电池包就可以直接与用电设备连接提供电能.部是由电池模块串联起来的部分电池模组和管理系统的采集线束(电压采集线、温度传感器)和子模块，其中电压采集线安装方法是：从电池正极开始分别连接标号是：B1+B1-B2-……Bn-(有n个电池模块)电池组外部箱体主要有动力线和通讯线束需要连接，动力线是传输电池动力的连接动力线前要佩戴电工手套放置触电，同时要特别注意电池的正、负极千万别装反了，并检查动力线头连接是否牢固然后再套上绝缘胶套，通讯线从通讯接口引出箱与箱直接互相串联起来，最后出来动力线总正、总负和通讯线到主控箱如下图所示(336V\100Ah):充电连接头总正、总充电连接头336V\100Ah电池箱体连接实物图电池包总正、总负出来之后就直接连接到主控箱内，包括通讯线(24V电源线和CAN通讯线)也一起连接到主控箱在主控箱内和主机、霍尔继电器、电阻等备件组成控制电路再连接到整车上如下图所示(540V\600Ah的主控箱结构)B+、B-分别为电池包的输入动油泵DCDC/DC预充电阻BMS主机整车通讯B+要确认电池是否存在问题首先我们要了解电池的基本特性，比如电压与容量的关系，电压正常值是在一个什么范围内等，右图是电压与容量的关系图，从右图中我们可以根据电压判定电池的带电量容量的判定，当有某串电池出现充电是最快充满，放电时又最快放完时，可以判定此串电池容量比其他的都低，影响放电效率.我们也可以根据电压判定容量的大小再根据容量的差异对电池进行充放电来达到均衡的效果(充电机和放电电阻的电流可以计算得更换电池前一定要确认准备换上去的电池和原车上的电池的电压、容量、带电量、内阻、型号、恒流比等保持一致.电压(V)0静罟9h测由压电池静态开路电压与容量关系I.安装过程中应注意电池极性，红色标识电池正极，黑色标识电池负极并保证电池组极性与电源设备的连接正确.Ⅱ.各连接头必须安全可靠，确保不会有松脱、虚接触问题，接头必须具有抗腐蚀、耐磨、抗震功能.Ⅲ.安装工具须进行绝缘包裹，安装过程中要避免连接工具、连接导线及导电物品对电池或电池组造成短接.IV.所有连接必须在明确指导下进行，严禁任何形式的猜想与模糊尝试的作业方式.V.按箱体数字号码顺序串联安装，没有采集模块的箱子必须要确保先与相应的模块的箱体连接好动力线，再插箱间采集线插头，否则开启电源时，通讯线有烧坏的可能.VI.操作人员注意安全操作，避免触电.VⅡ.连接完成后，必须逐点测量、确认.IX.请注意电池上的所有警告标识，勿撕毁或损坏警告标签.X.禁止敲击或抛掷、踩踏电池或直接焊接电池和用钉子或其它利器刺穿电池等.第三章电池管理系统基本知识电池管理系统主要由功能模块(主机模块、采集模块、显示屏模块)和附件(线束、霍尔、直流继电器、主控箱等)组成，完成对动力电池的管理和应用.主机模块主要实现对电池组运行状态及各种参数的监测与控制，如电池组电压、电流、电池箱温度、SOC预测和参数设置等功能.3.1.2主机模块功能指标I.电池组电压计算与控制接收采集模块上传的电池组的所有单体电压，计算电池总电压并能够选出电池组的最高单节电池电压及序号和最低单节电池电压及序号，并控制显示屏按要求显示，同时可以通过专用CAN口上传到汽车仪表总线.接收主控本身或采集模块上传的电池电流和绝缘模块漏电流采集电压，根据设定的霍尔传感器额定参数，计算电池组总电流和漏电流，并控制显示屏显示。同时可以通过专用CAN口上传到汽车仪表总线.接收采集模块上传的每组电池箱温度，并控制显示屏显示，也可以设定温度下传到各采集模块用于风扇和加热控制。同时可以通过总线.按权限可以设置过压报警点、过压切断点、欠压报警点、欠压切断点、互差均衡始化、系统时间。并根据相应报警阀值进行报警，并提供报警干接点信号，同时故障信在显示屏显示，4个继电器常开干接点.V.容量(SOC)预测功能全程实时计算每节电池和整组容量，并找出容量较低的电池向采集盒发出均衡命令，同时累计单节电池容量。均衡过程中接收采集盒返回的状态信息。能随时给出电池组整个系统的剩余容量。(满足混合动力公交车的SOC要求),并控制显示屏显示。最大容量检测：>5000AH,精度不高于5%.主机模块向采集模块发送均衡启停命令，采集模块根据命令进行充放电。在充放电过程中.主机模块在每次上电开机或者在运行过程中每隔30分钟向采集模块CAN总线上发送，设置参数(电池单体上下限、电池单体额定电压、电池串联单体数、风扇开启温度、风扇停止温度、加热开启温度、加热停止温度),采集模块保存该设置参数到1个CAN-A接口，与采集模块和显示屏通讯(符合BMS内部通讯协议标准);1个CAN-B接口，与整车通讯(需符合各厂家协议要求);1个RS232接口，与上位机(需符合各厂家协议要求),同时用于下载数据；1个GPRS上网模块实现无线数据传输(可选).-1000A～1000A,采样精度±1%或不低于国家标准。静态时显示为0,采样电流小于霍尔传感器满量程的0.5%直接置0,防止零漂影响；漏电流：电流采样范围：-10mA～10mA,采样精度±1%或不低于国家标准。静态时显示为0,采样电流小于样检测精度±1%.3.1.3主机模块接口说明2个输入干接点2显示屏线2显示屏线K3干接点K1干接点↵3.2BMS采集模块介绍成的电池单元)3.2.2采集模块功能指标I.单体电池电压检测检测0～12节(可设置)串联电池的单体电池电压，单体电压采样范围0～4.5V,采样精度±(0.3%RD+0.2%FS)。电池组总电流：电流采样范围：-1000A～1000A,采样精度±1%或不低于国家标准。静态时显示为0,采样电流小于霍尔传感器满量程的0.5%直接置0,防止零漂影响.每个采集模块有3个温度测量传感器检测环境温度，温度采样范围-40℃~80℃,在使用过程中采用主动式均衡，接收主控器给出的均衡命令，可对相应单体电池进行均衡充电和放电，最大均衡电流4A,以1分钟为周期来执行。既每次做出判断后必定要执行均衡动作50s,然后停顿10s以后再进行判断.干接点输出，可接收主控模块发出的加热装置启动温度和停止温度，并根据实际检测温度控制加热管理启停.V.风扇管理接口24V电源输出，可接收主控器发出的风扇装置启动温度和停止温度，并根据实际检测温度控制风扇管理.控模块的控制信息.3.2.3采集模块接口说明霍尔传感器连接口风扇继电器控制口温度检测端口均衡采集接口BS风扇、电流检测及温度接口定义接口定义24V负电源1256风扇电源负12干接点3干接点4霍尔电源负1霍尔电源正2霍尔电源地3电池总电流41#温度线11#温度线22#温度线32#温度线43#温度线56显示屏是显示数据和设置参数用的，要注意输入电压值。显示屏有分5V供电的和深圳市沃特玛电池有限公司5V显示屏通讯5V显示屏通讯公众号电力知识星球显示屏界面说明页次图片说明第一页欢迎使用沃特玛电池管理系统!按任意键进入系统!Welcomeoptimumbatterymanagementsystem!★开机页面，点击后进入中英文选择页面第二页中文ENGLISH★中英文选择页面，选择后进入首页第三页总电压最高电压最低电压绝缘电阻当前告警V总电流A总电压最高电压最低电压绝缘电阻当前告警V售后控制比、绝缘电阻；度、报警代码；第四页第五页深圳市沃特玛电池有限公司电池参数系统参数第六页深圳市沃特玛电池们限公同模块号电池数量模块号电池数量下页退出第七页SHENZHENOPTIMUM★数值输入键盘，可以输出0-9数字第八页★系统参数设置页一：设置霍尔安装位置、霍尔规格、霍尔零点校准、均衡电流设置；系统参数主霍尔安装位置主霍尔电流零偏主霍尔额度电流主霍尔额度电压均衡电流箱AA设置设置设置设置设置第九页 ★系统参数设置页二：设置单体电压保护报警、压差门限值。★按Exit返回参数设置选择页面。 电压切断上限电压报警下限电压切断下限设置设置设置设置设置第十页最大充电电流A设置最大放电电流mV设置电池标称安时Ah设置★系统参数设置页三：设置温度、SOC报警门限值，充放电电流保护值，电池组额定容量。★按Exit返回参数设置选择页面。第十一页最大循环次数次设置每一个循环结束值自动加1,估算当前sDC设置初始值，热管理、冷管理温度加热开启温度加热关闭温度风扇开启温度%设置设置第十二页★系统参数设置页五：设置风扇关闭温度系统参数风扇关闭温度电压控制高点电压控制低点DCDC开启温度DCDC关闭温度VV℃设置设置设置设置设置系统参数日期设置设置时间设置设置预留设置1设置预留设置2设置预留设置3设置SHENZHENOPTIMUMBATTERYCO.LTD电池号电压电流SOC第十五页★单体电压显示页面；监测点温度值监测点℃温度值℃第十六页深圳市沃特玛电池有限公司充电机连接状态总电压总电流SOC温度充电停止首页容量百分比，最高温度；自动停止充电；第十七页★显示当前电池组容量。★按xit返回首页。储备能量第十八页深圳市沃特玛电池有限公司密码错误!主机上带有两路CAN,一路与子模块、多路CAN盒、绝缘采集模块、显示屏通讯，带120欧姆匹配电阻波特率为125KB.另一路与外部CAN接点通信，波特率及匹配电阻照客户要求(电阻匹配不对将无法通讯，如不能充电等).BMS多路CAN盒，一路连接主机的24V与内用于对整车充电(BMS多路CAN按照客户需求进行配备).BMS绝缘模块有外露3根线，红色为正，黑色为负，白色为地，依次连接在电池的总正与总负以及车体接地。检测电池的漏电情况，并实时传送给主机，绝缘模块且带有电流检测端口。另，红、黑两线可以用于检测电机端电压用于预充控制.BMS主机上的干节点(K1,K2,K3,K4)可编程控制电池组中的继电器，通常定预留，干节点(K1,K2,K3,K4)的工作状态会在显示屏主界面上进行显示(右图红圈位置所示)输入干接点：BMS主机还带有两3.8.1BMS附件—主控箱非插电主控箱非插电主控箱(超级电容+锂基站主控箱继电器基站主控箱继电器霍尔负极nMSD手动维修开关充电充电机及负载网络12串12串电池主控器9#采集模块24V蓄电池模块模块4.2安装注意事项A、布置主、从通信线时需注意每个子模块离主机的物理长度不能相等；B、通讯线束尽量分散、铺平、走近路，切勿打结盘绕等现象以免增大干扰；C、安装时各个部件要固定牢固，特别是线束的接口处以免震动后松脱；D、安装主控箱绝缘正负极线时要注意预充继电器的方向，应安装在距离电池组较远的那端，这样预充电路才能起到预充效果，绝缘显示才不会异常；4.3如何刷程序要刷程序要用到仿真器，而仿真器使用前需在电脑上安装驱动4.4如何校准电压及修改模块地址当BMS出现常见问题时，首先先排除是否是因为线束问题造成影响。再检查硬件是否损坏，如BMS,电池，继电器等。再通过显示屏查故障代码一览表故障代码一览表文件操作查看工具窗口Language帮助打开设备关闭设备数据列表ID格式总线状态名称设置手动滚屏自动滚屏监视数据USBCAN设备：0通道0USBCAN设备：0通道1启动停止转到过清空保存过滤口时间显示显示方式5隐藏发送帧显示发送帧序号传输方向时间标识名称帧ID(靠右对齐)帧格式帧类型数据长度数据(HEX)接收接收数据数据扩展帧扩展帧接收接收数据数据扩展帧扩展帧接收接收数据数据扩展帧扩展帧接收接收接收接收接收数据数据数据数据数据扩展帧扩展帧扩展帧扩展帧扩展帧帧类型：数据中帧1帧格式：扩展帧发送方式：正常发送每次帧数：1每次发送间隔〔ms〕:0发送次数：12贞IDQHex):固定1405ffaa发送数据(Hex):固定3停止基本操作任务操作发送帧数0接收帧数1233清空计数发送耗时(s)每次帧数：每次发送间隔(ms):0压值发送耗时(s)发送帧数0接收帧数1508清ID:1406ff01,(01为模块1,02就为模块2)。数据为03(03为电池第一串，04就为电池第二串)实际电压16进制高低字节。如校准6号模块第5串。实际电压为3.28V。输入ID:跳线，第4串到第5串是用动力线连接，中间空了一串电压，所以在更改第5串电压时，要将07多加一位，既08,以此类推，第6串就为09.数据Hex):第6个模块。停止07为电压串数0C为电压高字节D0电压低字节，后五个字节数据任意发送次数：1数据(Hex):固定按十六进制在此输入模块编号即可.最后一位为采集模块地址每天按照《周保养计划表》CS-002-F4对当天安排到的车辆对照《周保养记录表》CS-002-F5进行周保养工作并如实的做好记录，发现问题及时解决。序号1对正、负极接线柱螺丝进行检查，确定是否有松动现象轻摇动检查电池正负极螺丝等高压部分时请先戴上绝缘手套，防止触电，同时不能用力太大2注意电压表量程的选择，尽量选大量程，和电池正负极接触时注意身体勿与电池正负极直接接触3正、负极动力线是否有大电流致使变形打开电池仓盖观察请勿用手用力拉扯动力线4电池箱风扇是否能正常工作当该箱体温度超过设定上限(45℃)时用手放在风扇口感觉有无风吹出扇是否转动5松紧进行检查动海个螺丝上都有一个垫片，如果缺少请安装上，防止孔大进水6检查管理系统是否正常查看管理系统电压检测是否准确(查看显示屏上的电压值和实际测量电压值是否一致)、用钳流表测电流是否一致，查看有无故障，通讯是否正常等测量电压时可以直接测量采集线头部即可，不能在车辆动态情况时测量电流(危险)7检查线束是否完好肉眼检查动力线通讯线有无脱了、破损、老化现象不可用力拉扯线束以免拉断，检查动力线时要戴上绝缘手套8检查继电器是否正常“滴”答声以免烧坏继电器9电池组信息排查在车上显示屏进入电池管理界面查看电池电压、温度、电流信息是否正常发现有电压、温度、电流等电池故