電動(dòng)汽車動(dòng)力電池2

1、新能源汽車專業(yè)規(guī)劃教材新能源汽車專業(yè)規(guī)劃教材“十二五十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材職業(yè)教育國家規(guī)劃教材引入引入v電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)( Battery Management System， BMS)是用來對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)是用來對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理，提高蓄電池使用效率的裝置。對(duì)控及有效管理，提高蓄電池使用效率的裝置。對(duì)于電動(dòng)車輛而言，通過該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的于電動(dòng)車輛而言，通過該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)使用壽有效控制，可以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)使用壽命，降低運(yùn)行成本的目的，并保證動(dòng)力電池組應(yīng)命，降低運(yùn)行成本的目的，并保證動(dòng)力電池組應(yīng)用的安全性和

2、可靠性。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成用的安全性和可靠性。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車不可缺少的核心部件之一。本章將重為電動(dòng)汽車不可缺少的核心部件之一。本章將重點(diǎn)介紹動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和工作原點(diǎn)介紹動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和工作原理。理。目錄目錄 第第2 2章章 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池基本知識(shí)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池基本知識(shí) 第第3 3章章 鉛酸動(dòng)力電池及其應(yīng)用鉛酸動(dòng)力電池及其應(yīng)用 第第4 4章章 堿性動(dòng)力電池及其應(yīng)用堿性動(dòng)力電池及其應(yīng)用 第第5 5章章 鋰離子動(dòng)力電池及其應(yīng)用鋰離子動(dòng)力電池及其應(yīng)用 第第6 6章章 用于電動(dòng)汽車的其他動(dòng)力源用于電動(dòng)汽車的其他動(dòng)力源 第第1 1章章 電動(dòng)汽車與動(dòng)力電

3、池發(fā)展歷程電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池發(fā)展歷程 第第7 7章章 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)v1.掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能v2.掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)電壓、電流、溫度等參掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)電壓、電流、溫度等參數(shù)采集方法數(shù)采集方法v3.掌握動(dòng)力電池電量管理、電安全管理、均衡管掌握動(dòng)力電池電量管理、電安全管理、均衡管理、熱管理等的實(shí)現(xiàn)方法理、熱管理等的實(shí)現(xiàn)方法第第7 7章章 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)7.17.1動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能及參數(shù)采集方法動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能及參數(shù)采集方法7.2 7.2 動(dòng)力電池電量管理系統(tǒng)動(dòng)力電池電量管理

4、系統(tǒng)7.3 7.3 動(dòng)力電池的均衡管理動(dòng)力電池的均衡管理7.4 7.4 動(dòng)力電池的熱管理動(dòng)力電池的熱管理7.5 7.5 動(dòng)力電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通訊動(dòng)力電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通訊7.1 7.1 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能及參數(shù)采集方法動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能及參數(shù)采集方法掌握單體電壓采集方法2掌握電池溫度采集方法3掌握電池電流采集方法4能夠正確分析各種參數(shù)采集法優(yōu)缺點(diǎn)5掌握電池管理系統(tǒng)的功能1電池管理系統(tǒng)的功能電池管理系統(tǒng)的功能v數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、安全管理數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口單體電壓采集方

5、法單體電壓采集方法v(1)繼電器陣列法繼電器陣列法 組成：端電壓傳感器、繼電器陣列、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光耦、多路模擬開關(guān) 應(yīng)用特點(diǎn)：所需要測(cè)量的電池單體電壓較高而且對(duì)精度要求也高的場(chǎng)合使用單體電壓采集方法單體電壓采集方法v（2）恒流源法恒流源法 組成：運(yùn)放和場(chǎng)效應(yīng)管組合構(gòu)成減法運(yùn)算恒流源電路 應(yīng)用特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，共模抑制能力強(qiáng)，采集精度高，具有很好的實(shí)用性。單體電壓采集方法單體電壓采集方法v(3)隔離運(yùn)放采隔離運(yùn)放采集法集法 組成：隔離運(yùn)算放大器、多路選擇器等 應(yīng)用特點(diǎn)：系統(tǒng)采集精度高，可靠性強(qiáng)，但成本較高單體電壓采集方法單體電壓采集方法v(4)壓壓/頻轉(zhuǎn)換頻轉(zhuǎn)換電路采集法電路采集法 組成：壓

6、/頻轉(zhuǎn)換器、選擇電路和運(yùn)算放大電路 應(yīng)用特點(diǎn)：壓控振蕩器中含有電容器，而電容器的相對(duì)誤差一般都比較大，而且電容越大相對(duì)誤差也越大單體電壓采集方法單體電壓采集方法v(5)線性光耦合放大電路采集法線性光耦合放大電路采集法 應(yīng)用特點(diǎn)：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，還使模擬信號(hào)在傳輸過程中保持較好線性度，電路相對(duì)較復(fù)雜，精度影響因素較多基于線性光耦合元件TIL300的電池單體電壓采集電路原理圖電池溫度采集方法電池溫度采集方法v(1)熱敏電阻采集法熱敏電阻采集法 原理：利用熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化的特性，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

7、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。 特點(diǎn)：熱敏電阻成本低，但線性度不好，而且制造誤差一般也比較大。電池溫度采集方法電池溫度采集方法v(2)熱電偶采集法熱電偶采集法 原理：采集雙金屬體在不同溫度下產(chǎn)生不同的熱電動(dòng)勢(shì)，通過查表得到溫度的值。 特點(diǎn)：由于熱電動(dòng)勢(shì)的值僅和材料有關(guān)，所以熱電偶的準(zhǔn)確度很高。但是由于熱電動(dòng)勢(shì)都是毫伏等級(jí)的信號(hào)，所以需要放大，外部電路比較復(fù)雜。電池溫度采集方法電池溫度采集方法v(3)集成溫度傳感器采集法集成溫度傳感器采集法 原理及特點(diǎn)：集成溫度傳感器雖然很多都是基于熱敏電阻式的，但都在生產(chǎn)的過程中進(jìn)行校正，所以精度可以媲美熱電偶，而且直接輸出數(shù)字量，很適合在數(shù)字

8、系統(tǒng)中使用。18B20AD590電池工作電流采集方法電池工作電流采集方法項(xiàng)目項(xiàng)目分流器分流器互感器互感器霍爾元件電流霍爾元件電流傳感器傳感器光纖傳感器光纖傳感器插入損耗有無無無布置形式需插入主電路開孔、導(dǎo)線傳入開孔、導(dǎo)線傳入-測(cè)量對(duì)象直流、交流、脈沖交流直流、交流、脈沖直流、交流電氣隔離無隔離隔離隔離隔離使用方便性小信號(hào)放大、需控制處理使用較簡(jiǎn)單使用簡(jiǎn)單-使用場(chǎng)合小電流、控制測(cè)量交流測(cè)量、電網(wǎng)監(jiān)控控制測(cè)量高壓測(cè)量，店里系統(tǒng)常用價(jià)格較低低較高高普及程度普及普及較普及未普及7.2 7.2 動(dòng)力電池電量管理系統(tǒng)動(dòng)力電池電量管理系統(tǒng)掌握精確估計(jì)SOC的作用2掌握電池SOC估計(jì)常用的算法3掌握電池SOC

9、估算精度的影響因素1引入引入v電池電量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對(duì)于電池電量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對(duì)于整個(gè)電池狀態(tài)的控制，電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè)整個(gè)電池狀態(tài)的控制，電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè)和估計(jì)具有重要的意義和估計(jì)具有重要的意義v由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC)的非線性，并且受的非線性，并且受到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)SOC比較困難。比較困難。電池電池SOC估算精度的影響因素估算精度的影響因素v(1)充放電電流充放電電流 大電流可充放電容量低于額定容量，反之亦然。v(2)溫度溫

10、度 不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化。v(3)電池容量衰減電池容量衰減 電池的容量在循環(huán)過程中會(huì)逐漸減少。v(4)自放電自放電 自放電大小主要與環(huán)境溫度有關(guān)，具有不確定性。v(5)一致性一致性 電池組的一致性差別對(duì)電量的估算有重要的影響。精確估計(jì)精確估計(jì)SOC的作用的作用v1)保護(hù)蓄電池。保護(hù)蓄電池。 準(zhǔn)確控制電池SOC范圍，可避免電池過充電和過放電v2)提高整車性能。提高整車性能。 SOC不準(zhǔn)確，電池性能不能充分發(fā)揮，整車性能降低v3)降低對(duì)動(dòng)力電池的要求。降低對(duì)動(dòng)力電池的要求。 準(zhǔn)確估算SOC，電池性能可充分使用，降低對(duì)動(dòng)力電池性能的要求v4)提高經(jīng)濟(jì)性。提高經(jīng)濟(jì)性。 選擇較低容量的

11、動(dòng)力蓄電池組可以降低整車制造成本 由于提高了系統(tǒng)的可靠性，后期維護(hù)成本降低SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法v（1）開路電壓法）開路電壓法v隨著放電電池容量的增加，電池的開路電壓降低隨著放電電池容量的增加，電池的開路電壓降低?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開路電?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開路電壓和壓和SOC的對(duì)應(yīng)曲線的對(duì)應(yīng)曲線，通過測(cè)量電池組開路通過測(cè)量電池組開路電壓電壓的大小，插值估算出電池的大小，插值估算出電池SOC的值的值SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法v(2)容量積分法容量積分法v容量積分法是通過對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池容量積分法是通過對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池組的電

12、池進(jìn)行累積組的電池進(jìn)行累積. 從而獲得電池組每一輪放電從而獲得電池組每一輪放電能夠放出的電量，確定電池能夠放出的電量，確定電池SOC的變化。的變化。0tMMQidtSOCQSOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法v(3)電池內(nèi)阻法電池內(nèi)阻法v電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱交流阻抗常稱交流阻抗)和直流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻之分，它們都與之分，它們都與SOC有密切關(guān)系。準(zhǔn)確測(cè)量電池有密切關(guān)系。準(zhǔn)確測(cè)量電池單體內(nèi)阻比較困難，這是直流內(nèi)阻法的缺點(diǎn)。在單體內(nèi)阻比較困難，這是直流內(nèi)阻法的缺點(diǎn)。在某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與Ah計(jì)量法組合使計(jì)量法組合使用來提高用來提高SOC估算的精

13、度估算的精度。SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法v（4）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法v模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析和推理，具有較強(qiáng)的自然語言處理能力；和推理，具有較強(qiáng)的自然語言處理能力；v神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組織、自學(xué)習(xí)能力?？?、自學(xué)習(xí)能力。v共同的特點(diǎn)共同的特點(diǎn)：均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系。輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系。v神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用

14、于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大。練方法的影響很大。SOC估計(jì)常用的算法估計(jì)常用的算法v（5）卡爾曼濾波法）卡爾曼濾波法v核心思想核心思想：對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估算。上的最優(yōu)估算。v適用于各種電池，不僅給出了適用于各種電池，不僅給出了SOC的估計(jì)值，還的估計(jì)值，還給出了給出了SOC的估計(jì)誤差。的估計(jì)誤差。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：要求電池要求電池SOC估計(jì)精度越高，電池模型越估計(jì)精度越高，電池模型越復(fù)雜，涉及大量矩陣運(yùn)算，工程上難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，涉及大量矩陣運(yùn)算，工

15、程上難以實(shí)現(xiàn)v該方法對(duì)于溫度、自放電率以及放電倍率對(duì)容量該方法對(duì)于溫度、自放電率以及放電倍率對(duì)容量的影響考慮的不夠全面。的影響考慮的不夠全面。7.3 7.3 動(dòng)力電池的均衡管理動(dòng)力電池的均衡管理掌握非能量耗散型均衡管理2電池均衡管理系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題3掌握能量耗散型均衡管理1引入引入v寶馬公司寶馬公司 ActiveE 混合動(dòng)力汽車即采用了由混合動(dòng)力汽車即采用了由 Preh GmbH 公司提供的帶有能量耗散式均衡公司提供的帶有能量耗散式均衡系統(tǒng)的系統(tǒng)的 BMS。v均衡系統(tǒng)的目的是什么？均衡系統(tǒng)的目的是什么？ 為了平衡電池組中單體電池的容量和能量差異，提高電池組的能量利用率。v均衡系統(tǒng)如何分類？

16、均衡系統(tǒng)如何分類？ 能量耗散型均衡和能量非耗散型。均衡系統(tǒng)的分類均衡系統(tǒng)的分類v能量耗散型均衡能量耗散型均衡 主要通過令電池組中能量較高的電池利用其旁路電阻進(jìn)行放電的方式損耗部分能量，以期達(dá)到電池組能量狀態(tài)的一致。如混合動(dòng)力汽車。v能量非耗散能量非耗散型型均衡均衡 能量非耗散式均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前已出現(xiàn)很多種，本質(zhì)上均是利用儲(chǔ)能元件和均衡旁路構(gòu)建能量傳遞通道，將其從能量較高電池直接或間接轉(zhuǎn)移至能量較低的電池能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理v通過單體電池的并聯(lián)電阻進(jìn)行充電分流從而實(shí)現(xiàn)通過單體電池的并聯(lián)電阻進(jìn)行充電分流從而實(shí)現(xiàn)均衡均衡v電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均衡過程一般在充電過程中完成電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，均

17、衡過程一般在充電過程中完成v由于均衡電阻在分流的過程中，不僅消耗了能量由于均衡電阻在分流的過程中，不僅消耗了能量，而且還會(huì)由于電阻的發(fā)熱引起電路的熱管理問，而且還會(huì)由于電阻的發(fā)熱引起電路的熱管理問題題v只適合在靜態(tài)均衡中使用，其高溫升等特點(diǎn)降低只適合在靜態(tài)均衡中使用，其高溫升等特點(diǎn)降低了系統(tǒng)的可靠性，不適用于動(dòng)態(tài)均衡了系統(tǒng)的可靠性，不適用于動(dòng)態(tài)均衡v僅適合于小型電池組或者容量較小的電池組。僅適合于小型電池組或者容量較小的電池組。能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理v恒定分流電阻均衡充電電路恒定分流電阻均衡充電電路 每個(gè)電池單體上都始終并聯(lián)一個(gè)分流電阻。 可靠性高，分流電阻的值大，通過固定分流來

18、減小由于自放電導(dǎo)致的單體電池差異 無論電池充電還是放電過程，分流電阻始終消耗功率，能量損失大 一般在能夠及時(shí)補(bǔ)充能量的場(chǎng)合適用能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理v開關(guān)控制分流電阻均衡充電電路開關(guān)控制分流電阻均衡充電電路 工作在充電期間，可以對(duì)充電時(shí)單體電池電壓偏高者進(jìn)行分流，分流電阻通過開關(guān)控制 當(dāng)單體電池電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，阻止其過充并將多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能 由于均衡時(shí)間的限制，導(dǎo)致分流時(shí)產(chǎn)生的大量熱量需要及時(shí)通過熱管理系統(tǒng)耗散，尤其在容量比較大的電池組中更加明顯非能量耗散型均衡管理非能量耗散型均衡管理v（1）能量轉(zhuǎn)換式均衡）能量轉(zhuǎn)換式均衡v通過開關(guān)信號(hào)，將電池組整體能量對(duì)單體電池進(jìn)通過開

19、關(guān)信號(hào)，將電池組整體能量對(duì)單體電池進(jìn)行能量補(bǔ)充，或者將單體電池能量向整體電池組行能量補(bǔ)充，或者將單體電池能量向整體電池組進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。非能量耗散型均衡管理非能量耗散型均衡管理v（2）能量轉(zhuǎn)移式均衡）能量轉(zhuǎn)移式均衡v利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把電池組中容量高利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把電池組中容量高的單體電池，通過儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的的單體電池，通過儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池上電池上7.4 7.4 動(dòng)力電池的熱管理動(dòng)力電池的熱管理了解電池內(nèi)傳熱的基本方式2了解電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3掌握動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能1引入引入v電動(dòng)汽車自燃事件頻出，究其原因主要與電池管電動(dòng)汽

20、車自燃事件頻出，究其原因主要與電池管理系統(tǒng)的熱管理有關(guān)理系統(tǒng)的熱管理有關(guān)。v由于過高或過低的溫度都將直接影響動(dòng)力電池的由于過高或過低的溫度都將直接影響動(dòng)力電池的使用壽命和性能，并有可能導(dǎo)致電池系統(tǒng)的安全使用壽命和性能，并有可能導(dǎo)致電池系統(tǒng)的安全問題，并且電池箱內(nèi)溫度場(chǎng)的長(zhǎng)久不均勻分布將問題，并且電池箱內(nèi)溫度場(chǎng)的長(zhǎng)久不均勻分布將造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此電造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)而言是池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)而言是必需的。可靠、高效的熱管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛必需的?？煽?、高效的熱管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)車輛的可靠安全應(yīng)用意義重

21、大的可靠安全應(yīng)用意義重大。動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能v電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控；電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控；v電池組溫度過高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；電池組溫度過高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；v低溫條件下的快速加熱；低溫條件下的快速加熱；v有害氣體產(chǎn)生時(shí)的有效通風(fēng)；有害氣體產(chǎn)生時(shí)的有效通風(fēng)；v保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布。保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布。電池內(nèi)傳熱的基本方式電池內(nèi)傳熱的基本方式v熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 指物質(zhì)與物體直接接觸而產(chǎn)生的熱傳遞。電池內(nèi)部的電極、電解液、集流體等都是熱傳導(dǎo)介質(zhì)。v對(duì)流換熱對(duì)流換熱 電池表面的熱量通過環(huán)境介質(zhì)（一般為流體）的流動(dòng)交換熱量，和溫差成正比v輻射換熱輻射換

22、熱 主要發(fā)生在電池表面，與電池表面材料的性質(zhì)相關(guān)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)v按照傳熱介按照傳熱介質(zhì)質(zhì)分分空冷、空冷、液冷和相變液冷和相變材料冷卻材料冷卻v空冷系統(tǒng)又空冷系統(tǒng)又分串行通風(fēng)分串行通風(fēng)方式和并行方式和并行通風(fēng)方式兩通風(fēng)方式兩種種電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)v按照是否有內(nèi)部加熱或制冷裝置可分為被動(dòng)式和按照是否有內(nèi)部加熱或制冷裝置可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種主動(dòng)式兩種被動(dòng)加熱與散熱-外部空氣流通被動(dòng)加熱與散熱-內(nèi)部空氣流通主動(dòng)加熱與散熱-外部和內(nèi)部空氣流通電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電池列前后纏繞硅膠加熱線電池列間添加電熱膜電池本

23、體上包覆電熱膜電池上、下添加加熱板7.5 7.5 動(dòng)力電池的動(dòng)力電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通訊電安全管理及數(shù)據(jù)通訊了解電池內(nèi)煙霧報(bào)警方式2了解電池組絕緣檢測(cè)方法3掌握動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能1了解動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)4引入引入v電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有電動(dòng)車輛動(dòng)力電池系統(tǒng)電壓常用的有288V、336V、384V以及以及544V等，已經(jīng)大大超過了等，已經(jīng)大大超過了人體可以承受的安全電壓人體可以承受的安全電壓v電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)電氣絕緣性能是電安全管電氣絕緣性能是電安全管理重要的內(nèi)容，絕緣性能的好壞不僅關(guān)系到電氣理重要的內(nèi)容，絕緣性能的好壞不僅關(guān)系到電氣設(shè)備和系統(tǒng)能否

24、正常工作，更重要的是還關(guān)系到設(shè)備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是還關(guān)系到人的生命財(cái)產(chǎn)安全人的生命財(cái)產(chǎn)安全。動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能動(dòng)力電池電安全管理系統(tǒng)的功能v主要包括煙霧報(bào)警、絕緣檢測(cè)、自動(dòng)滅火、過電主要包括煙霧報(bào)警、絕緣檢測(cè)、自動(dòng)滅火、過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池池等功能。等功能。 動(dòng)力電池在電動(dòng)車輛上安裝應(yīng)用，因此必須滿足車輛部件的耐振動(dòng)、 耐沖擊、耐跌落、耐鹽霧等強(qiáng)度要求，保證可靠應(yīng)用。 為滿足防水、防塵要求，電池包應(yīng)滿足一定的IP防護(hù)等級(jí) 在極端工況下，通過電池安全管理系統(tǒng)

25、應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電池包的高壓斷電保護(hù)、過流斷開保護(hù)、過放電保護(hù)、過充電保護(hù)等功能。煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警v在車輛行駛過程中由于路況復(fù)雜及電池本身的工在車輛行駛過程中由于路況復(fù)雜及電池本身的工藝問題，可能由于過熱、擠壓和碰撞等原因而導(dǎo)藝問題，可能由于過熱、擠壓和碰撞等原因而導(dǎo)致電池出現(xiàn)冒煙或著火等極端惡劣的事故，若不致電池出現(xiàn)冒煙或著火等極端惡劣的事故，若不能即使發(fā)現(xiàn)并得到有效處理，勢(shì)必導(dǎo)致事故的進(jìn)能即使發(fā)現(xiàn)并得到有效處理，勢(shì)必導(dǎo)致事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)周圍電池、車輛以及車上人員構(gòu)成一步擴(kuò)大，對(duì)周圍電池、車輛以及車上人員構(gòu)成威脅，嚴(yán)重影響帶車輛運(yùn)行的安全性。威脅，嚴(yán)重影響帶車輛運(yùn)行的安全性。v動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中

26、煙霧報(bào)警的報(bào)警裝置應(yīng)安裝動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中煙霧報(bào)警的報(bào)警裝置應(yīng)安裝于駕駛員控制臺(tái)，在接收到報(bào)警信號(hào)時(shí)，迅速發(fā)于駕駛員控制臺(tái)，在接收到報(bào)警信號(hào)時(shí)，迅速發(fā)出聲光報(bào)警和故障定位，保證駕駛員能夠及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警和故障定位，保證駕駛員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，能接收?qǐng)?bào)警器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。現(xiàn)，能接收?qǐng)?bào)警器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警v由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。種特定性質(zhì)的煙霧。v在動(dòng)力電池上應(yīng)用，需要在了解電池燃燒產(chǎn)生的在動(dòng)力電池上應(yīng)用，需要在了解電池燃燒

27、產(chǎn)生的煙霧構(gòu)成的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器的選擇。一般電池?zé)熿F構(gòu)成的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器的選擇。一般電池燃燒產(chǎn)生大量的燃燒產(chǎn)生大量的CO和和CO2，因此可以選擇對(duì)這，因此可以選擇對(duì)這兩種氣體敏感的傳感器。在傳感器的結(jié)構(gòu)上需要兩種氣體敏感的傳感器。在傳感器的結(jié)構(gòu)上需要適應(yīng)于車輛長(zhǎng)期應(yīng)用的振動(dòng)工況，防止由于路面適應(yīng)于車輛長(zhǎng)期應(yīng)用的振動(dòng)工況，防止由于路面灰塵、振動(dòng)引起的傳感器誤動(dòng)作?；覊m、振動(dòng)引起的傳感器誤動(dòng)作。煙霧報(bào)警煙霧報(bào)警實(shí)例實(shí)例車載煙塵報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)絕緣檢測(cè)方法絕緣檢測(cè)方法v(1)漏電直測(cè)法漏電直測(cè)法 將萬用表打到電流檔，串在電池組正極與設(shè)備外殼(或者地)之間， 可檢測(cè)到電池組負(fù)極對(duì)殼體之間的漏電流 將萬

28、用表打到電流檔，串在電池組負(fù)極與殼體之間檢測(cè)電池組正極對(duì)殼體之間的漏電流。 該方法簡(jiǎn)單易行，在現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)、車輛例行檢查中常用。v(2)電流傳感法電流傳感法 將電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極動(dòng)力總線一起同方向穿過電流傳感器，當(dāng)沒有漏電流時(shí)，從正極流出的電流等于返回到電源負(fù)極的電流，因此，穿過電流傳感器的電流為零，電流傳感器輸出電壓為零，當(dāng)發(fā)生漏電現(xiàn)象時(shí)，電流傳感器的輸出電壓不為零。根據(jù)該電壓的正負(fù)可以進(jìn)一步判斷該漏電電流是來自于電源正極還是負(fù)極。 應(yīng)用這種檢測(cè)方法的前提是待測(cè)動(dòng)力電池組必須處于工作狀態(tài)，要有工作電流的流入和流出，它無法在系統(tǒng)空載的情況下評(píng)價(jià)電池系統(tǒng)對(duì)地的絕緣性能。絕緣檢測(cè)方法絕緣檢測(cè)方法

29、v(3)絕緣電阻表測(cè)量法絕緣電阻表測(cè)量法 絕緣電阻表俗稱兆歐表，絕緣電阻表大多采用手搖發(fā)電機(jī)供電，故又稱搖表，它的刻度是以絕緣電阻為單位的，是電工常用的一種測(cè)量?jī)x表 用絕緣電阻表可直接測(cè)量絕緣電阻的阻值v電路測(cè)量方法電路測(cè)量方法 常用的直流電壓絕緣測(cè)量原理動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)v數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。v電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信v電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機(jī)等電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機(jī)等設(shè)備間的通信設(shè)備間的通信v在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管

30、理系統(tǒng)上，還有電池在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管理系統(tǒng)上，還有電池管理系統(tǒng)主控板與上位機(jī)的通信。管理系統(tǒng)主控板與上位機(jī)的通信。vCAN通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的主流主流vRS232、RS485總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi)總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信中也有應(yīng)用。部通信中也有應(yīng)用。動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)例實(shí)例 BJ6123C7C4D純電動(dòng)客車電池管理系統(tǒng)通信方式示意圖動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)車載運(yùn)行模式下的電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)急充電模式下電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)

31、與驗(yàn)證v一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)v1.鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)的功能、原理和組鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)的功能、原理和組成；成；v2.熟悉車用電池電源管理系統(tǒng)功能測(cè)試操作流程熟悉車用電池電源管理系統(tǒng)功能測(cè)試操作流程；v3.鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)性能特點(diǎn)；鞏固車用電池電源管理系統(tǒng)性能特點(diǎn)；v4.能根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析車用電池電源管理系統(tǒng)是能根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析車用電池電源管理系統(tǒng)是否有功能故障及故障原因。否有功能故障及故障原因。v二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備v1.XP-EVBT400-150 型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)；型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)；v2.車用鋰離子動(dòng)力電池；車用鋰離子動(dòng)力電池；v3.車用鋰離子動(dòng)力電池管理系

32、統(tǒng)；車用鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)；v4.快速充電機(jī)；快速充電機(jī)；v5.萬用表、絕緣扳手、絕緣手套等工具及護(hù)具若萬用表、絕緣扳手、絕緣手套等工具及護(hù)具若干。干。電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v三、操作步驟及工作要點(diǎn)三、操作步驟及工作要點(diǎn)v電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)驗(yàn)證電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)驗(yàn)證v1.準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作v按要求連接按要求連接XP-EVBT400-150 型動(dòng)力電池測(cè)型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)的電源柜和采樣柜、動(dòng)力電池包、電源管試系統(tǒng)的電源柜和采樣柜、動(dòng)力電池包、電源管理系統(tǒng)。理系統(tǒng)。v2.確認(rèn)電池管理系統(tǒng)觸摸顯示屏與主控箱正確連確認(rèn)電池管理系統(tǒng)觸摸顯示屏與主控箱正

33、確連接，接通電池管理系統(tǒng)輔助電源，此時(shí)會(huì)聽到電接，接通電池管理系統(tǒng)輔助電源，此時(shí)會(huì)聽到電池管理系統(tǒng)主控箱中繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作聲音。池管理系統(tǒng)主控箱中繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作聲音。電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v3.輔助電源接通后電源管理系統(tǒng)開始工作，觸摸輔助電源接通后電源管理系統(tǒng)開始工作，觸摸顯示屏將顯示電池相關(guān)參數(shù)。顯示屏將顯示電池相關(guān)參數(shù)。電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v4.通過觸摸屏上的按鈕通過觸摸屏上的按鈕“電池信息電池信息”查看電池的參查看電池的參數(shù)。數(shù)。電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證

34、v5.查看和記錄電池管理系統(tǒng)報(bào)警參數(shù)和保護(hù)限值查看和記錄電池管理系統(tǒng)報(bào)警參數(shù)和保護(hù)限值參數(shù)參數(shù)電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v采用圖形化界面查看時(shí)系統(tǒng)界面和圖標(biāo)說明采用圖形化界面查看時(shí)系統(tǒng)界面和圖標(biāo)說明電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v6.查看電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間的通訊情況查看電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間的通訊情況電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v7.配置充電控制參數(shù)配置充電控制參數(shù)電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)功能試驗(yàn)與驗(yàn)證v8.連接電池與充電機(jī)，按照正確操作流程對(duì)電池連接電池與充電機(jī)，按照正確操作流程對(duì)電池進(jìn)行充電，充電模式選擇進(jìn)行充電，充電模式選擇“BMS”模式，檢查電池模式，檢查電池管理系統(tǒng)對(duì)充電過充的監(jiān)測(cè)和控制情況。測(cè)試過管理系統(tǒng)對(duì)充電過充的監(jiān)測(cè)和控制情況。測(cè)試