《動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)過檢測，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簡稱BMS）是針對動力蓄電池的智能化管理及維護系統(tǒng)，主要功能是對電池的狀態(tài)進行適時監(jiān)控，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，提高電池的利用率，延長電池的使用壽命。

蓄電池管理系統(tǒng)主要可以實現(xiàn)監(jiān)測功能、電池狀態(tài)計算功能、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)測功能①監(jiān)測電池單體(或單元、模塊)的電壓通過監(jiān)測電池單體(或單元、模塊)的電壓，累加獲取整個動力電池的電壓值；可以根據(jù)單體（或單元、模塊）電壓壓差來判斷單體（或單元、模塊）差異性；可監(jiān)測單體（或單元、模塊）的運行狀態(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)測功能②監(jiān)測電池溫度

通過溫度傳感器監(jiān)測動力電池溫度可以識別出過載或電氣故障。出現(xiàn)溫度異常情況時必須立即降低電流強度或完全關(guān)閉高壓系統(tǒng)，以免電池進一步損壞。測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)運行。

動力電池溫度傳感器安裝在動力電池內(nèi)的多個位置，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)通過這些電阻值的變化計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)測功能③監(jiān)測電流

電流的測量主要通過分流器或霍爾式電流傳感器來實現(xiàn)。因為動力電池內(nèi)的單體是通過串聯(lián)方式給整車提供電能，因此通常只需要測量一個電流即可。

電池電流傳感器連接到動力電池的高壓電纜，并進行電流檢測，如右圖所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換動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)測功能④絕緣電阻檢測

為安全起見，電動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“漏電檢測電路”持續(xù)監(jiān)測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)定級別，則蓄電池管理系統(tǒng)會存儲一個故障碼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)測功能⑤高壓互鎖檢測高壓互鎖檢測的作用是確認整個高壓系統(tǒng)的完整性，當高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到損壞的情況下，就需要車輛控制系統(tǒng)啟動安全措施，避免發(fā)生意外事故。高壓互鎖檢測的存在，可以使高壓系統(tǒng)在高壓上電之前（或者說在電池系統(tǒng)主、負繼電器閉合給電之前），確保整個高壓系統(tǒng)的完整性。高壓互鎖是對整個高壓系統(tǒng)進行檢測的，主要通過連接在各個高壓部件或高壓裝置上的低壓連接回路來實現(xiàn)的，蓄電池管理系統(tǒng)控制單元一般需要提供檢測回路的供電和檢測。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程中的剩余容量。荷電狀態(tài)是一個相對值，一般用百分比的方式來表示，SOC的數(shù)值為0≤SOC≤100%，目前國內(nèi)外比較統(tǒng)一的認識是從電量的角度來定義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描述的是長期變化。SOH的測量不需要連續(xù)進行，對多數(shù)情況只要定期測量就夠了，測量的周期取決于不同應(yīng)用。SOH測量外推法可以預(yù)測電池的壽命，但是，也會突發(fā)電池故障，是難以預(yù)料的。為了測定電池的健康狀態(tài)，必須知道實際的SOC，或者必須在相同的SOC下測量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）更合理的使用動力電池系統(tǒng)。對于純電動車輛，動力電池是唯一的能量獲取來源SOP策略相對簡單，而對于混合動力車輛而言，一方面動力電池容量小則必然在運行中需要高倍率輸出，對功率平穩(wěn)輸出的優(yōu)化就更為重要。另一方面內(nèi)燃機系統(tǒng)（或燃料電池系統(tǒng)）如何與動力電池進行功率分配才得以實現(xiàn)低能耗、高性能也需要通過SOP算法來優(yōu)化。用戶可以根據(jù)實際需求來選擇是希望車輛性能更強勁或是電池系統(tǒng)壽命更長久。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)對車輛在行駛中的急加速、急制動、上下坡等復(fù)雜車況造成的動態(tài)負載，合理控制動力電池的能量輸出以及再生制動的能量回收，實現(xiàn)車輛最佳性能。1能量管理蓄電池管理系統(tǒng)對繼電器進行驅(qū)動和狀態(tài)檢測，繼電器的控制往往和整車控制器協(xié)調(diào)后確認，安全氣囊控制器輸出的碰撞信號通常在繼電器控制策略中享有最高優(yōu)先級。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、運輸儲存以及電子元器件的誤差積累，動力電池單體之間難免存在不一致性，蓄電池管理系統(tǒng)會采取主動或被動的均衡方式，降低電池的不一致性。4均衡管理蓄電池管理系統(tǒng)還會根據(jù)動力電池的實時特性、溫度高低以及充電機的功率等級，控制充電機給電池進行安全充電。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)國標系統(tǒng)需要直接與外部直流充電樁進行通信。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故障診斷和容錯運行

故障診斷及容錯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)來進行報警，通過DTC觸發(fā)儀表盤當中的指示燈，在新能源汽車中電池故障也有相應(yīng)的指示燈來提醒駕駛員。由于電池的特殊性和危險性，通常需要整車控制系統(tǒng)直接進行信息傳送，以應(yīng)對突發(fā)情況。比如發(fā)生事故的時候，當安全氣囊彈出，繼電器由整車控制器直接切斷以后，車聯(lián)系統(tǒng)通過定位和預(yù)警來處理，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包括電池單體電壓、電池包電壓、電流、電池包溫度測量電路進行診斷，確定故障位置和故障級別，并做出相應(yīng)的容錯控制。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、功率計算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和存儲通信模塊組成，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的拓撲結(jié)構(gòu)主要分為集中式和集散式。該系統(tǒng)由兩級控制結(jié)構(gòu)組成，即局部測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電路模塊上，由于動力蓄電池數(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)在電動汽車上已逐漸被淘汰。集散式BMS結(jié)構(gòu)由主控模塊和測控模塊構(gòu)成，如右圖所示。集散式BMS結(jié)構(gòu)可以運用于動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BMS有且僅有一個主控模塊，主要用于接收并處理各測控模塊采集的動力蓄電池運行參數(shù)信息，估算電池組的狀態(tài)，故障識別與報警，與整車控制器和充電機通信，為整車控制和充電控制提供依據(jù)，向測控模塊發(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

測控模塊主要用于測量電池單體電壓、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。

測控模塊按其功能不同，可分為從控模塊和高壓測控模塊。從控模塊一般稱為從控盒或從板，如右圖所示。每個BMS可有一個或多個從控模塊，其功能包括電池電壓單體檢測、溫度測量，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、絕緣電阻測量等。

主控模塊和測控模塊之間通過CAN總線進行數(shù)據(jù)通信。在實際應(yīng)用中，也可將高壓測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的主控模塊和測控模塊通常安裝在動力蓄電池箱內(nèi)，如右圖（a）所示，但是部分車型將主控模塊放到了動力蓄電池外部。主板、從板、高壓板的標識會在外殼表面或銘牌中標出，便于識別，如圖（b）所示。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換（b）BMS標識（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：高壓安全防護工作→拆卸（主板、從板、高壓板）→檢查（外觀、型號）→安裝（主板、從板、高壓板）→安裝高壓維修開關(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，用目測法檢查BMS外觀，不得有變形及裂紋，表面干燥、無外傷、無污物。（2）型號檢查待安裝的BMS部件（主板、從板、高壓板）標識，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）更換報數(shù)法任意指派一名學(xué)生開始從1-5依次報數(shù)報相同數(shù)目的同學(xué)為一組蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換資料員負責(zé)查閱動力蓄電池檢測教學(xué)平臺使用說明書。記錄員正確記錄更換步驟。安全員進行安全監(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）更換匯報時闡述故障更換步驟報告小組分工情況報告小組工作目標動力蓄電池檢測教學(xué)平臺絕緣手套、護目鏡、安全帽、耐磨手套緣工具、絕緣扭力扳手教學(xué)實訓(xùn)平臺說明書蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）更換觸碰高壓注意安全防護。小心碰頭。小心扭力扳手砸腳。操作時不佩戴金屬飾品。注意更換流程。嚴格按照標準流程完成。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，按照標準流程完成BMS的拆卸，并完成表的填寫。序號項目工作內(nèi)容工具注意事項1高壓安全防護

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)容及標準對待安裝的BMS進行檢查，完成下表的填寫。序號內(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，按照標準流程完成BMS的安裝，完成下表的填寫。序號項目工作內(nèi)容工具注意事項1安裝從板

2安裝高壓板

3安裝主板

4安裝高壓維修開關(guān)

BMS更換和匹配原因根據(jù)不同的故障，BMS應(yīng)對主板、從板、高壓板進行單獨更換。具體故障類型對應(yīng)的更換部位見右表。BMS主板更換之后，需要與整車控制器進行匹配；從板、高壓板更換之后，需要與主板進行匹配。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配BMS故障及更換部位序號故障更換部位1整車無法讀取BMS信息更換主板2BMS主板無法讀取部分從板信息更換從板3BMS主板無法讀取高壓板信息更換高壓板4BMS數(shù)據(jù)監(jiān)測功能故障更換從板或高壓板5BMS的電池狀態(tài)計算、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）動力電池電壓在正常范圍內(nèi)。（3）動力電池系統(tǒng)無故障。（4）防盜系統(tǒng)無故障。（5）BCM控制系統(tǒng)無故障。（6）整車控制器無故障。（7）驅(qū)動電機控制系統(tǒng)無故障蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配BMS匹配流程（1）關(guān)閉啟動開關(guān)；（2）連接車輛診斷儀；（3）將啟動開關(guān)置于“ON”擋；（4）使用診斷儀讀取故障碼，確認整車無故障碼；（5）使用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，確認輔助蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)，動力蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)；（6）進入診斷儀匹配界面，根據(jù)提示進行匹配操作。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）匹配資料員查閱動力蓄電池檢測教學(xué)平臺說明書，并告知組員。操作員要按標