《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)八 蓄電池管理系統(tǒng)更換與匹配

任務(wù)八蓄電池管理系統(tǒng)更換與匹配《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪新能源汽車售后維修車間

張師傅道：“經(jīng)過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）出現(xiàn)故障，需要更換BMS，并且進(jìn)行匹配”。本任務(wù)需要完成蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）的更換和匹配作業(yè)。蓄電池管理系統(tǒng)該如何更換？維修技師張師傅、學(xué)徒小王蓄電池管理系統(tǒng)該如何更換匹配？能按照蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換流程，使用絕緣工具，完成BMS拆裝與更換作業(yè)。能按照蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配流程，使用診斷儀，完成BMS匹配作業(yè)。蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

蓄電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem簡(jiǎn)稱BMS）是針對(duì)動(dòng)力蓄電池的智能化管理及維護(hù)系統(tǒng)，主要功能是對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控，防止電池出現(xiàn)過(guò)度充電和過(guò)度放電，提高電池的利用率，延長(zhǎng)電池的使用壽命。

蓄電池管理系統(tǒng)主要可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能、電池狀態(tài)計(jì)算功能、系統(tǒng)輔助功能（含能量管理、安全管理、熱管理、均衡管理等）、通信與診斷功能。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換BMS功能示意圖蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（1）監(jiān)測(cè)功能①監(jiān)測(cè)電池單體(或單元、模塊)的電壓通過(guò)監(jiān)測(cè)電池單體(或單元、模塊)的電壓，累加獲取整個(gè)動(dòng)力電池的電壓值；可以根據(jù)單體（或單元、模塊）電壓壓差來(lái)判斷單體（或單元、模塊）差異性；可監(jiān)測(cè)單體（或單元、模塊）的運(yùn)行狀態(tài)。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（1）監(jiān)測(cè)功能②監(jiān)測(cè)電池溫度

通過(guò)溫度傳感器監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池溫度可以識(shí)別出過(guò)載或電氣故障。出現(xiàn)溫度異常情況時(shí)必須立即降低電流強(qiáng)度或完全關(guān)閉高壓系統(tǒng)，以免電池進(jìn)一步損壞。測(cè)量溫度還用于冷卻系統(tǒng)控制，從而確保電池始終在最有利于自身功率和使用壽命的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

動(dòng)力電池溫度傳感器安裝在動(dòng)力電池內(nèi)的多個(gè)位置，如右圖所示。隨著電池單體的溫度變化，溫度傳感器的電阻值隨之變化，BMS控制系統(tǒng)通過(guò)這些電阻值的變化計(jì)算出電池單體的溫度信息。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換電池溫度傳感器安裝位置示意圖蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（1）監(jiān)測(cè)功能③監(jiān)測(cè)電流

電流的測(cè)量主要通過(guò)分流器或霍爾式電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閯?dòng)力電池內(nèi)的單體是通過(guò)串聯(lián)方式給整車提供電能，因此通常只需要測(cè)量一個(gè)電流即可。

電池電流傳感器連接到動(dòng)力電池的高壓電纜，并進(jìn)行電流檢測(cè)，如右圖所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換動(dòng)力電池電流傳感器位置示意圖蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（1）監(jiān)測(cè)功能④絕緣電阻檢測(cè)

為安全起見(jiàn)，電動(dòng)汽車高壓電路僅出現(xiàn)在特定的高壓部件之間，與車身電路是絕緣的。

蓄電池管理系統(tǒng)的“漏電檢測(cè)電路”持續(xù)監(jiān)測(cè)高壓電路和車身搭鐵之間的絕緣電阻，正常情況絕緣電阻是保持不變，如果絕緣電阻低于規(guī)定級(jí)別，則蓄電池管理系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)一個(gè)故障碼DTC（故障碼內(nèi)容：高壓絕緣異常），并且利用組合儀表顯示（警告燈，如主警告燈亮起）將異常告知駕駛員。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（1）監(jiān)測(cè)功能⑤高壓互鎖檢測(cè)高壓互鎖檢測(cè)的作用是確認(rèn)整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性，當(dāng)高壓系統(tǒng)回路斷開(kāi)或者完整性受到損壞的情況下，就需要車輛控制系統(tǒng)啟動(dòng)安全措施，避免發(fā)生意外事故。高壓互鎖檢測(cè)的存在，可以使高壓系統(tǒng)在高壓上電之前（或者說(shuō)在電池系統(tǒng)主、負(fù)繼電器閉合給電之前），確保整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性。高壓互鎖是對(duì)整個(gè)高壓系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的，主要通過(guò)連接在各個(gè)高壓部件或高壓裝置上的低壓連接回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，蓄電池管理系統(tǒng)控制單元一般需要提供檢測(cè)回路的供電和檢測(cè)。如右圖所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換高壓互鎖系統(tǒng)示意圖蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（2）電池狀態(tài)計(jì)算功能蓄電池管理系統(tǒng)中最核心環(huán)節(jié)是SOC、SOH和SOP的估算。①SOCSOC，全稱是StateofCharge，荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用過(guò)程中的剩余容量。荷電狀態(tài)是一個(gè)相對(duì)值，一般用百分比的方式來(lái)表示，SOC的數(shù)值為0≤SOC≤100%，目前國(guó)內(nèi)外比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)是從電量的角度來(lái)定義SOC，即電池在一定放電倍率下，剩余容量與相同條件下額定容量的比值：SOC=CU/C額可用容量/額定容量。

其中CU指電池剩余的按額定電流放電的可用容量；C額指電池的額定容量。SOC的控制目標(biāo)值是約60％。上限為約80％（控制上限為約75％），下限為約20％（控制下限約30％的下限），如右圖所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換SOC控制示意圖蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（2）電池狀態(tài)計(jì)算功能蓄電池管理系統(tǒng)中最核心環(huán)節(jié)是SOC、SOH和SOP的估算。②SOH

一般情況下，SOC描述的是電流參數(shù)的短期變化，SOH描述的是長(zhǎng)期變化。SOH的測(cè)量不需要連續(xù)進(jìn)行，對(duì)多數(shù)情況只要定期測(cè)量就夠了，測(cè)量的周期取決于不同應(yīng)用。SOH測(cè)量外推法可以預(yù)測(cè)電池的壽命，但是，也會(huì)突發(fā)電池故障，是難以預(yù)料的。為了測(cè)定電池的健康狀態(tài)，必須知道實(shí)際的SOC，或者必須在相同的SOC下測(cè)量SOH。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能

（2）電池狀態(tài)計(jì)算功能蓄電池管理系統(tǒng)中最核心環(huán)節(jié)是SOC、SOH和SOP的估算。③SOP

動(dòng)力電池功率邊界SOP（stateofpower）算法的目的就是權(quán)衡多重因素的影響指導(dǎo)控制單元（如VCU）更合理的使用動(dòng)力電池系統(tǒng)。對(duì)于純電動(dòng)車輛，動(dòng)力電池是唯一的能量獲取來(lái)源SOP策略相對(duì)簡(jiǎn)單，而對(duì)于混合動(dòng)力車輛而言，一方面動(dòng)力電池容量小則必然在運(yùn)行中需要高倍率輸出，對(duì)功率平穩(wěn)輸出的優(yōu)化就更為重要。另一方面內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)（或燃料電池系統(tǒng)）如何與動(dòng)力電池進(jìn)行功率分配才得以實(shí)現(xiàn)低能耗、高性能也需要通過(guò)SOP算法來(lái)優(yōu)化。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇是希望車輛性能更強(qiáng)勁或是電池系統(tǒng)壽命更長(zhǎng)久。SOP算法與電芯特性、電池系統(tǒng)性能和整車功率需求等都有著密切的關(guān)系。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換（3）系統(tǒng)輔助功能蓄電池管理系統(tǒng)的輔助功能主要包含能量管理、安全管理、熱管理、均衡管理、充電管理等功能，這些功能通常和整車控制系統(tǒng)或者其他相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)合使用。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)為應(yīng)對(duì)車輛在行駛中的急加速、急制動(dòng)、上下坡等復(fù)雜車況造成的動(dòng)態(tài)負(fù)載，合理控制動(dòng)力電池的能量輸出以及再生制動(dòng)的能量回收，實(shí)現(xiàn)車輛最佳性能。1能量管理蓄電池管理系統(tǒng)對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和狀態(tài)檢測(cè)，繼電器的控制往往和整車控制器協(xié)調(diào)后確認(rèn)，安全氣囊控制器輸出的碰撞信號(hào)通常在繼電器控制策略中享有最高優(yōu)先級(jí)。2安全管理蓄電池的化學(xué)性能受環(huán)境的溫度影響非常大，為了保證電池的使用壽命必須讓電池工作在合理的溫度范圍之內(nèi)，并根據(jù)不同的溫度給整車控制器得出其所能輸出和輸入的最大功率。3熱管理由于生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸儲(chǔ)存以及電子元器件的誤差積累，動(dòng)力電池單體之間難免存在不一致性，蓄電池管理系統(tǒng)會(huì)采取主動(dòng)或被動(dòng)的均衡方式，降低電池的不一致性。4均衡管理蓄電池管理系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)特性、溫度高低以及充電機(jī)的功率等級(jí)，控制充電機(jī)給電池進(jìn)行安全充電。5充電管理蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能（4）通信與故障診斷①通信功能

蓄電池管理系統(tǒng)，需要給整車控制器（VCU）發(fā)送相關(guān)電池系統(tǒng)的信息，例如在有直流充電的系統(tǒng)之中，特別是在依據(jù)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)需要直接與外部直流充電樁進(jìn)行通信。在特定情況下，可能還有一條備份的診斷和刷新的通信線，用來(lái)在主通信失效的情況下做數(shù)據(jù)傳輸。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)定義與功能（4）通信與故障診斷②故障診斷和容錯(cuò)運(yùn)行

故障診斷及容錯(cuò)控制在任何控制器的控制策略中都是非常重要的部分，蓄電池管理系統(tǒng)控制單元單元的故障以故障碼(DTC)來(lái)進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)DTC觸發(fā)儀表盤當(dāng)中的指示燈，在新能源汽車中電池故障也有相應(yīng)的指示燈來(lái)提醒駕駛員。由于電池的特殊性和危險(xiǎn)性，通常需要整車控制系統(tǒng)直接進(jìn)行信息傳送，以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。比如發(fā)生事故的時(shí)候，當(dāng)安全氣囊彈出，繼電器由整車控制器直接切斷以后，車聯(lián)系統(tǒng)通過(guò)定位和預(yù)警來(lái)處理，特別是電池放電。蓄電池管理系統(tǒng)的故障診斷功能還需要對(duì)包括電池單體電壓、電池包電壓、電流、電池包溫度測(cè)量電路進(jìn)行診斷，確定故障位置和故障級(jí)別，并做出相應(yīng)的容錯(cuò)控制。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置蓄電池管理系統(tǒng)重要由充電模塊、數(shù)據(jù)采集模塊(包括電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)采集)、平衡模塊、功率計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和存儲(chǔ)通信模塊組成，如右圖所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置（1）結(jié)構(gòu)組成

蓄電池管理系統(tǒng)BMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為集中式和集散式。該系統(tǒng)由兩級(jí)控制結(jié)構(gòu)組成，即局部測(cè)量模塊和中央處理模塊。

在集中式結(jié)構(gòu)中，BMS所有功能集中在單個(gè)電路模塊上，由于動(dòng)力蓄電池?cái)?shù)量較多且分布在車體不同區(qū)域，目前集中式的BMS結(jié)構(gòu)在電動(dòng)汽車上已逐漸被淘汰。集散式BMS結(jié)構(gòu)由主控模塊和測(cè)控模塊構(gòu)成，如右圖所示。集散式BMS結(jié)構(gòu)可以運(yùn)用于動(dòng)力蓄電池較多且電池包位置分散的車型，現(xiàn)在被廣泛采用。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換集散式BMS結(jié)構(gòu)蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置（1）結(jié)構(gòu)組成

主控模塊一般稱為主控盒或主板，如右圖（a）所示。每個(gè)BMS有且僅有一個(gè)主控模塊，主要用于接收并處理各測(cè)控模塊采集的動(dòng)力蓄電池運(yùn)行參數(shù)信息，估算電池組的狀態(tài)，故障識(shí)別與報(bào)警，與整車控制器和充電機(jī)通信，為整車控制和充電控制提供依據(jù)，向測(cè)控模塊發(fā)送控制命令等。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換主板蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置（1）結(jié)構(gòu)組成

測(cè)控模塊主要用于測(cè)量電池單體電壓、總電壓、總電流、絕緣電阻和溫度等，并執(zhí)行主控模塊的控制命令，完成電量測(cè)量、單電池均衡以及利用CAN總線技術(shù)與中央處理模塊通信相關(guān)功能。

測(cè)控模塊按其功能不同，可分為從控模塊和高壓測(cè)控模塊。從控模塊一般稱為從控盒或從板，如右圖所示。每個(gè)BMS可有一個(gè)或多個(gè)從控模塊，其功能包括電池電壓?jiǎn)误w檢測(cè)、溫度測(cè)量，均衡控制和熱管理控制等。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換從板蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置（1）結(jié)構(gòu)組成

高壓測(cè)控模塊一般稱為高壓盒或高壓板，如圖右圖所示。其主要功能包括總電壓、總電流、絕緣電阻測(cè)量等。

主控模塊和測(cè)控模塊之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在實(shí)際應(yīng)用中，也可將高壓測(cè)控模塊集成在主控盒中。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換高壓板蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝位置（2）安裝位置

蓄電池管理系統(tǒng)BMS的主控模塊和測(cè)控模塊通常安裝在動(dòng)力蓄電池箱內(nèi)，如右圖（a）所示，但是部分車型將主控模塊放到了動(dòng)力蓄電池外部。主板、從板、高壓板的標(biāo)識(shí)會(huì)在外殼表面或銘牌中標(biāo)出，便于識(shí)別，如圖（b）所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換（b）BMS標(biāo)識(shí)（a）BMS安裝位置蓄電池管理系統(tǒng)BMS更換流程蓄電池管理系統(tǒng)BMS更換流程為：高壓安全防護(hù)工作→拆卸（主板、從板、高壓板）→檢查（外觀、型號(hào)）→安裝（主板、從板、高壓板）→安裝高壓維修開(kāi)關(guān)蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)BMS安裝前檢查（1）外觀

在良好的光線條件下，用目測(cè)法檢查BMS外觀，不得有變形及裂紋，表面干燥、無(wú)外傷、無(wú)污物。（2）型號(hào)檢查待安裝的BMS部件（主板、從板、高壓板）標(biāo)識(shí)，其客戶名稱、產(chǎn)品名稱、硬件版本、軟件版本、配置版本等信息應(yīng)與其他未更換的BMS部件一致。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換報(bào)數(shù)法任意指派一名學(xué)生開(kāi)始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)相同數(shù)目的同學(xué)為一組蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換資料員負(fù)責(zé)查閱動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)使用說(shuō)明書。記錄員正確記錄更換步驟。安全員進(jìn)行安全監(jiān)督。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換完成蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換匯報(bào)時(shí)闡述故障更換步驟報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套緣工具、絕緣扭力扳手教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)說(shuō)明書蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換觸碰高壓注意安全防護(hù)。小心碰頭。小心扭力扳手砸腳。操作時(shí)不佩戴金屬飾品。注意更換流程。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換BMS拆卸記錄（1）BMS拆卸參考維修手冊(cè)，按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成BMS的拆卸，并完成表的填寫。序號(hào)項(xiàng)目工作內(nèi)容工具注意事項(xiàng)1高壓安全防護(hù)

2拆卸從板

3拆卸高壓板

4拆卸主板

蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換BMS檢查記錄（2）BMS安裝前檢查根據(jù)上述內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待安裝的BMS進(jìn)行檢查，完成下表的填寫。序號(hào)內(nèi)容操作記錄結(jié)果判定1外觀是否有變形、裂紋是□

否□合格□

不合格□表面是否有外傷、污物是□

否□2型號(hào)客戶名稱

一致□

不一致□產(chǎn)品名稱

硬件版本

軟件版本

配置版本

蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換BMS安裝記錄（3）BMS安裝參考維修手冊(cè)，按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成BMS的安裝，完成下表的填寫。序號(hào)項(xiàng)目工作內(nèi)容工具注意事項(xiàng)1安裝從板

2安裝高壓板

3安裝主板

4安裝高壓維修開(kāi)關(guān)

BMS更換和匹配原因根據(jù)不同的故障，BMS應(yīng)對(duì)主板、從板、高壓板進(jìn)行單獨(dú)更換。具體故障類型對(duì)應(yīng)的更換部位見(jiàn)右表。BMS主板更換之后，需要與整車控制器進(jìn)行匹配；從板、高壓板更換之后，需要與主板進(jìn)行匹配。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配BMS故障及更換部位序號(hào)故障更換部位1整車無(wú)法讀取BMS信息更換主板2BMS主板無(wú)法讀取部分從板信息更換從板3BMS主板無(wú)法讀取高壓板信息更換高壓板4BMS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能故障更換從板或高壓板5BMS的電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、通信功能等故障更換主板BMS匹配前提條件（1）蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)。（2）動(dòng)力電池電壓在正常范圍內(nèi)。（3）動(dòng)力電池系統(tǒng)無(wú)故障。（4）防盜系統(tǒng)無(wú)故障。（5）BCM控制系統(tǒng)無(wú)故障。（6）整車控制器無(wú)故障。（7）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)故障蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配BMS匹配流程（1）關(guān)閉啟動(dòng)開(kāi)關(guān)；（2）連接車輛診斷儀；（3）將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)置于“ON”擋；（4）使用診斷儀讀取故障碼，確認(rèn)整車無(wú)故障碼；（5）使用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，確認(rèn)輔助蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)，動(dòng)力蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)；（6）進(jìn)入診斷儀匹配界面，根據(jù)提示進(jìn)行匹配操作。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配資料員查閱動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)說(shuō)明書，并告知組員。操作員要按標(biāo)