新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)項(xiàng)目4動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)

新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

項(xiàng)目4動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)純電動(dòng)汽車在使用過程中，要使動(dòng)力電池工作在合理的電壓、電流和溫度范圍內(nèi)，就需要對(duì)動(dòng)力電池的使用進(jìn)行有效管理。動(dòng)力電池只有在優(yōu)良的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)支持下才能發(fā)揮能效。實(shí)踐證明，先進(jìn)的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)能夠?qū)?dòng)力電池工作效率提高30％以上。對(duì)于鎳氫電池和鋰離子電池，有效管理尤其重要，如果管理不善，不僅會(huì)顯著縮短動(dòng)力電池的使用壽命，還可能引起火災(zāi)等安全事故。因此，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem，BMS）是純電動(dòng)汽車的必備裝置。任務(wù)4.1

認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)任務(wù)4.2動(dòng)力電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)4.3動(dòng)力電池能量管理任務(wù)4.4動(dòng)力電池信息管理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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3

///思維導(dǎo)圖任務(wù)4.1認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．能夠表述純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義和基本功能2．能夠表述純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理技能目標(biāo)1．能在實(shí)車上找出動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的位置和主要部件2．能在實(shí)車上進(jìn)行動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的更換新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596—2017《電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)》中動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義為：監(jiān)測(cè)電池的溫度、電壓、荷電狀態(tài)，預(yù)測(cè)動(dòng)力電池的電池容量和相應(yīng)的剩余行駛里程，可以為電池提供通信、安全、電芯平衡及管理控制，并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口的系統(tǒng)。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的定義圖4-1動(dòng)力電池管理系統(tǒng)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本組成圖4-2

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)架構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///BMS是保護(hù)和管理動(dòng)力電池的核心部件，它不僅要保證動(dòng)力電池安全、可靠，而且要充分發(fā)揮動(dòng)力電池的性能和延長(zhǎng)動(dòng)力電池壽命。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本功能圖4-3BMS的基本功能新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．充電原理四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖4-4充電初期預(yù)充電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///圖4-5充電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///圖4-6放電初期預(yù)充流程2．放電原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///圖4-7放電流程新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///圖4-8充電加熱流程3．充電加熱原理新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///任務(wù)4.2動(dòng)力電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池電壓采集的方式2．了解動(dòng)力電池溫度采集的方式3．了解動(dòng)力電池電流采集的方式技能目標(biāo)1．會(huì)用解碼儀讀取與動(dòng)力電池狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)流2．能對(duì)動(dòng)力電池狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．繼電器陣列法一、單體電池電壓采集圖4-9基于繼電器陣列法的單體電池電壓采集電路原理圖2．恒流源法恒流源電路進(jìn)行單體電池電壓采集的基本原理是，在不使用轉(zhuǎn)換電阻的前提下，將單體電池端電壓轉(zhuǎn)化為與之呈線性變化關(guān)系的電流信號(hào)，以此提高系統(tǒng)的抗干擾能力。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///3．隔離運(yùn)放采集法隔離運(yùn)算放大器是一種能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離的電子元件，廣泛用作工業(yè)過程控制中的隔離器和各種電源設(shè)備中的隔離介質(zhì)。4．壓/頻轉(zhuǎn)換電路采集法利用壓/頻轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)單體電池電壓采集功能時(shí)，壓/頻轉(zhuǎn)換器是關(guān)鍵元件，它是把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)的元件，具有良好的精度、線性度和積分輸入等特點(diǎn)。5．線性光耦合放大電路采集法線性光耦合放大電路不僅具有很強(qiáng)的隔離能力和抗干擾能力，還能使模擬信號(hào)在傳輸過程中保持較好的線性度。該電路較復(fù)雜，精度影響因素較多。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．熱敏電阻采集法熱敏電阻采集法的原理是利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，用一個(gè)定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)起來構(gòu)成一個(gè)分壓器，從而把溫度的高低轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到溫度的數(shù)字信息。2．熱電偶采集法熱電偶的原理是雙金屬體在不同溫度下會(huì)產(chǎn)生不同的熱電動(dòng)勢(shì)，通過采集這個(gè)電動(dòng)勢(shì)的值就可以通過查表得到溫度值。3．集成溫度傳感器采集法由于溫度測(cè)量在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用越來越廣泛，所以半導(dǎo)體生產(chǎn)商們推出了許多集成溫度傳感器。二、溫度采集新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///三、電流采集常用的電流采集元件有分流器、互感器、霍爾元件電流傳感器和光纖傳感器等。表4-3不同電流采集元件的特點(diǎn)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///任務(wù)4.3動(dòng)力電池能量管理任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池均衡控制管理的意義2．了解動(dòng)力電池均衡控制管理的分類技能目標(biāo)1．會(huì)用解碼儀讀取動(dòng)力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流2．能對(duì)動(dòng)力電池能量管理相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．均衡控制管理的基本模型動(dòng)力電池的容量與剩余電量模型如圖所示。一、均衡控制管理及其意義圖4-11動(dòng)力電池的容量與剩余電量模型2．均衡控制管理的意義1）均衡控制管理有助于提升動(dòng)力電池的整體容量2）均衡控制管理有助于控制動(dòng)力電池的充放電深度新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///二、均衡控制管理的分類表4-5均衡控制管理的分類標(biāo)準(zhǔn)及主要類型均衡方法的分類沒有絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，按不同分類標(biāo)準(zhǔn)劃分的各個(gè)方法之間也沒有明顯的界限。各個(gè)方法之間也沒有絕對(duì)的優(yōu)勝者，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求及成本預(yù)算等多方面的因素選擇最合適的方案，非耗散型均衡、雙向均衡等是未來高性能均衡方案的主流。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．集中式均衡與分布式均衡圖4-12典型的集中式均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖4-13典型的分布式均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．放電均衡、充電均衡與雙向均衡圖4-14放電均衡圖4-15充電均衡3．耗散型均衡與非耗散型均衡耗散型均衡是指利用并聯(lián)電阻的方式將動(dòng)力電池中荷電較多的單體電池的能量消耗掉，直到與組內(nèi)其他單體電池達(dá)到均衡。非耗散型均衡（也稱無損均衡）是指利用中間儲(chǔ)能元件和一系列開關(guān)元件將動(dòng)力電池中荷電較高的單體電池的能量轉(zhuǎn)移到荷電較低的單體電池中，以達(dá)到均衡目的。新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///任務(wù)4.4動(dòng)力電池信息管理任

務(wù)

目

標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1．了解動(dòng)力電池信息管理的內(nèi)容2．了解動(dòng)力電池信息顯示3．了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)之間的信息交互4．了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)歷史信息存儲(chǔ)與分析技能目標(biāo)1．能夠在實(shí)車上對(duì)儀表指示進(jìn)行識(shí)別2．能通過動(dòng)力電池信息管理判斷純電動(dòng)汽車的狀態(tài)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///動(dòng)力電池信息顯示都是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的重要功能之一。GB/T19836—2019《電動(dòng)汽車儀表》明確規(guī)定，純電動(dòng)汽車儀表應(yīng)包括動(dòng)力電池荷電狀態(tài)指示器、電壓表、電流表、轉(zhuǎn)速表、驅(qū)動(dòng)電機(jī)指示儀表、動(dòng)力電池充電指示儀表等。傳統(tǒng)的車用儀表系統(tǒng)根本無法滿足要求，所以必須針對(duì)純電動(dòng)汽車開發(fā)新型儀表系統(tǒng)。一、動(dòng)力電池信息顯示圖4-16CAN總線組合儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖4-17液晶儀表新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)外的信息交互1）系統(tǒng)內(nèi)的信息交互2）系統(tǒng)外的信息交互二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)之間的信息交互表4-7動(dòng)力電池管理系統(tǒng)與其他控制單元之間進(jìn)行信息交互的內(nèi)容及信息流向新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2．利用CAN總線實(shí)現(xiàn)信息交互1）車輛運(yùn)行模式下的通信圖4-18車輛運(yùn)行模式下動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///2）應(yīng)急充電模式下的通信圖4-19應(yīng)急充電模式下動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)

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///1．歷史信息存儲(chǔ)的必要性在動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中，歷史信息的保存是有必要的，原因如下。第一，在純電動(dòng)汽車研發(fā)階段，掌握動(dòng)力電池的歷史信息對(duì)于純電動(dòng)汽車的調(diào)試具有重要的意義。第二，對(duì)于純電動(dòng)汽車而言，動(dòng)力電池的歷史信息是故障診斷及維護(hù)