新能源汽车动力电池技术课件：动力电池管理器结构与原理

新能源汽车动力电池技术动力电池管理器结构与原理客户赵先生驾驶一辆2019款比亚迪秦EV轿车，早晨起动车辆时，发现车辆无法正常上电，并且仪表显示多个故障指示灯，后将车辆拖至4S店，经过4S店的维修人员仔细检测，确认动力电池管理器存在故障，为了

确定具体故障原因，需对动力电池管理器做进一步检查。假如你接到此任务，你知道动力电池管理器如何检修吗？任务描述能够找出动力电池管理器的位置;能够绘制动力电池管理器的工作原理图。遵守职业道德，树立正确的价值观;引导崇尚劳动精神，逐步提升服务社会的意识;弘扬工匠精神，塑造精益求精的品质;培养协同合作的团队精神，自觉维护组织纪律。能够掌握动力电池管理器的定义;能够掌握动力电池管理器的结构;能够掌握动力电池管理器的工作原理。学习目标010302知识目标素养目标技能目标在电动汽车上，电能是“不可视”的能源，从充电器将电能输入动力电池组，再到电能转换成驱动电动机的动力的每个环节上，全部只能用电压表、电流表等来计量，电能在输送过程中还会受到线路上电阻、电感、电容、温度等的影响。此外，电池本身的极化现象、充放电特性、不一致性、温度特性等因素，都具有复杂、非线性的变化，使得电池管理器变得非常复杂和多变。一、

动力电池管理器的概述知识准备-01-动力电池管理器也称为动力电池控制器，是用来对动力电池组进行安全监控和有效管理，保持动力电源系统正常应用，并提高电池寿命的一种装置。一、

动力电池管理器的概述1.动力电池管理器的定义知识准备-01-它能监控电池的工作状态(电池的电压、

电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理，以避免出现过放、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡等现象，最大限度地利用电池储存能力和循环寿命。电池管理器对蓄电池组进行安全监控及有效管理、提高蓄池使用效率，是电动汽车必

不可少的核心部件之一。一、

动力电池管理器的概述1.动力电池管理器的定义知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(1)动力电池参数检测。动力电池参数检测包括总电压、总电流、单体电池电压检测(防止出现过充、过放甚至反极现象)、温度检测(最好每串电池、关键电缆插

头等均有温度传感器)、烟雾探测(监测电解液

泄漏等)、绝缘检测(监测漏电)、碰撞检测等。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(2)动力电池状态估计。动力电池状态估计包括荷电状态(SOC)或放电深度(DOD)、健康状态(SOH)、功能状态(SOF)、能量状态(SOE)、故障及安全状态(SOS)等。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(3)在线故障诊断。在线故障诊断包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。故障检测是指通过采集到的传感器信号，采用诊断算法来诊断故障类型，并进行早期预警。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(3)在线故障诊断。动力电池故障是指动力电池自身、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障，执行器故障(如接触器、风扇、泵、加热器等)，以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。动力电池本身故障是指过电压(过充电)、欠电压(过放电)、过电流、超高温、内短路故障、插头松动、电解液泄漏、绝缘能力降低等。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(4)动力电池安全控制与报警。动力电池安全控制与报警包括热系统控制、高压电安全控制。电池管理器诊断到故障后，通过网络通知整车控制器，并要求整车控制器进行有效处理(超过一定阈值时电池管理器也可以切断主回路电源)，以防止高温、低温、过充电、过放电、过电流、漏电等故障造成对电池和人身的损害。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(5)充电控制。电池管理器中具有一个充电管理模块，它能够根据电池的特性、温度高低以及充电机的功率等级控制充电机给电池安全充电。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(6)动力电池容量均衡。通过控制模块将电芯容量调节到一个目标值，控制模块检测电芯电压信息，并根据信息打开均衡开关

，形成一个放电回路，减小高电压电芯充电电流，直到

将其电压降低到与其他单体电池相同水平。动力电池管理器的均衡的方式分为两种：被动均衡和主动均衡。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备电量均衡示意①

被动均衡被动均衡是使用最为广泛的均衡方式。

该方法运用发热电阻旁的电路分流，将锂电池中的高压能量消耗掉。该均衡方式的优点在于均衡电路的电路简单，可靠；缺点在于电路的能量损失较大和发热大。②

主动均衡主动均衡是通过中间过渡器件来实现了电量转移，而非将多余电量消耗，其损耗只是变压器和转换电路的损耗。该均衡方式的优点在于能量的使用效率高，产生的热量低；缺点在于电路失效之后的安全风险高。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备0102-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(7)热管理。根据电池组内温度分布信息及充放电需求，决定主动加热/散热的强度，使得电池尽可能工作在最适合的温度，充分发挥电池的性能。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(8)网络通信。电池管理器需要与整车控制器等网络节点通信；同时，电池管理器在车辆上拆卸不方便，需

要在不拆壳的情况下进行在线标定、监控、自动代码生成和在线程序下载(程序更新而不拆卸产品)等，一般的车载网络均采用CAN总线技术。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(9)信息存储。用于存储关键数据，如SOC、SOH、SOF、

SOE

、累积充放电A·h数、故障码和一致性等。

车辆中的电池管理器可能只有上面提到的部分硬件和软件。每个电池单体至少应有一个电池电压传感器和一个温度传感器。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(9)信息存储。对于具有几十个电池单体的动力电池系统，可能只有一个电池管理器，或者将电池管理器功能集成到车辆的主控制器中。对于具有数百个电池单体的动力电池系统，可能有一个主控制器和多个仅管理一个电池模组的从属控制器。每个具有数十个电池单体的电池模组，可能存在一些模组电路接触器和平衡模块，并且从控制器像测量电压和电流一样管理电池模组，控制接触器，均衡电池单体并与主控制器通信。根据所报告的数据，主控制器将执行电池状态估计、故障诊断和热管理等功能。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备-02-动力电池管理器的具体功能有以下几点：(10)电磁兼容。由于电动汽车使用环境恶劣，要求电池管理器具有好的抗电磁干扰能力，同时要求电池管理器对外辐射小。一、

动力电池管理器的概述2.动力电池管理器的功能知识准备动力电池管理器的功能及功能关系-03-不同配置不同系列的车辆，动力电池管理器的安装位置也有差别，本节简单介绍以下车型动力电池管理器的安装位置。3.动力电池管理器的安装位置一、

动力电池管理器的概述知识准备-03-(1)比亚迪e2。比亚迪e2的动力电池管理器位于前舱空调液冷壶支架上。3.动力电池管理器的安装位置一、

动力电池管理器的概述知识准备比亚迪e2的动力电池管理器位置-03-(2)2018款比亚迪e5。2018款比亚迪e5分布式电池管理系统由1个电池管理器和12个电池信息采集器及1套动力电池采样线组成。动力电池管理器位于充配电高压控制器后方3.动力电池管理器的安装位置一、

动力电池管理器的概述知识准备2018款比亚迪e5动力电池管理器位置-03-(3)2019款比亚迪e5。2019款比亚迪e5电池管理器安装在前舱低压蓄电池旁。3.动力电池管理器的安装位置一、

动力电池管理器的概述知识准备2019款比亚迪e5动力电池管理器位置电池管理器主要由检测模块、均衡电源模块和控制模块三部分组成。二、动力电池管理器的结构与原理1.动力电池管理器的结构知识准备电池管理器基本组成-01-(1)检测模块。检测模块能够对电池模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和实时的检测，并通过SPI总线上报给控制模块。-03-(3)控制模块。控制模块能够根据既定

策略完成控制功能，实

现SOC估算，同时将电

池状态数据通过CAN总线发送给整车其他的电

子单元。-02-(2)均衡电源模块。均衡电源模块能够平衡单体电池间的电压

差异，解决电池模组

“短板效应”。二、动力电池管理器的结构与原理1.动力电池管理器的结构知识准备(1)集中式拓扑结构集中式是将电池管理系统的所有功能集中在一个控制器里面，这种模式比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合，可以显著的降低系统成本。二、动力电池管理器的结构与原理2.动力电池管理器的拓拔结构知识准备集中式拓拔结构(2)分布式拓扑结构分布式是将动力电池管理器的主

控模块和从控模块分开，甚至把低压和高压的部分分开，以增加系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格

型式的模组和电池包。二、动力电池管理器的结构与原理2.动力电池管理器的拓拔结构知识准备分布式拓拔结构电池管理器的工作原理是数据采集电路采集电池电压、电流和温度等状态信息后，通过CAN

总线将数据传送给主控单元，进行数据分析处理，然后电池管理器通过系统分析的结果对系统内的

相关功能模块发出控制指令(如控制风扇开、

关)，并向外界传递参数信息；同时，电池管理器也能通过CAN总线与组合仪表以及充电机等进

行通信，实现参数显示、充电监控等功能。二、动力电池管理器的结构与原理3.动力电池管理器的工作原理知识准备(1)动力电池管理器的一般要求①动力电池管理器应能检测电池电量和热量相关的数据，至少应包括电池单体或者电池模块的电压、电池组回路电流和电池包内部温度等参数。②动力电池管理器应能对动力电池的荷电状态(SOC)、最大充放电电流(或者功率)

等状态参数进行实时估算。二、动力电池管理器的结构与原理4.动力电池管理器的要求知识准备(1)动力电池管理器的一般要求③动力电池管理器应能对电池系统进行故障诊断，并可以根据具体故障内容进行相应的故障处理，如故障码上报、实时警示和故障保护等。④动力电池管理器应有与车辆的其他控制器基于总线通信方式的信息交互功能。二、动力电池管理器的结构与原理4.动力电池管理器的要求知识准备(1)动力电池管理器的一般要求⑤动力电池管理器应用在具有可外接充电功能的电动汽车上时，应能通过与车