新能源汽車動(dòng)力蓄電池及管理技術(shù) 課件 模塊二 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知

新能源汽車動(dòng)力蓄電池及管理技術(shù)模塊二動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知情境導(dǎo)入

一輛2014年5月出廠的比亞迪E6純電動(dòng)汽車，儀表出現(xiàn)一個(gè)紅色的蓄電池符號(hào)旁邊還有一個(gè)感嘆號(hào)。關(guān)掉點(diǎn)火開關(guān)，重新開啟上電操作，有時(shí)符號(hào)消失，還能能上電OK，偶爾符號(hào)出現(xiàn)時(shí)就不能上電OK了。經(jīng)比亞迪服務(wù)技師用診斷儀診斷后為電池電芯老化嚴(yán)重，需要更換一個(gè)電池模組。

如果你是接車的修理技術(shù)人員，修理方案應(yīng)如何制定。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知能力目標(biāo)能說出汽車動(dòng)力電池的管理理的內(nèi)容有哪些；能說出電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些；能說出鎳氫電池的電池管理系統(tǒng)參數(shù)有哪些；能說出三元鋰離子電池的電池管理系統(tǒng)參數(shù)有哪些；能說出磷酸鐵鋰離子電池的電池管理系統(tǒng)參數(shù)有哪些。素養(yǎng)目標(biāo)了解我國(guó)動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，感受國(guó)內(nèi)新能源汽車企業(yè)攻堅(jiān)克難的探索精神。獲得多途徑檢索知識(shí)、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識(shí)。具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和較強(qiáng)的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動(dòng)，不竊取他人成果。正確的操作安全意識(shí)；資料查詢與計(jì)劃制定。學(xué)習(xí)目標(biāo)模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知

電池管理系統(tǒng)在研究型單位稱為BMS（BatteryManagementSystem)，稱為電池管理系統(tǒng)。在生產(chǎn)和售后服務(wù)資料中多稱電池管理控制單元（BMC)。

電池管理控制單元本質(zhì)就是一個(gè)汽車級(jí)的控制器，如圖2-1所示為豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車電池管理控制單元，圖2-2比亞迪E6純電動(dòng)汽車電池管理單元。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知圖2-1豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車電池管理單元

圖2-2比亞迪E6純電動(dòng)汽車電池管理單元模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知一、電池管理的必要性知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知1.大容量單體電池會(huì)過熱汽車動(dòng)力電池采用大容量單體鋰電池容易產(chǎn)生過熱。單體電池有一定的溫度耐受范圍，在實(shí)際應(yīng)用中如果體積過大，會(huì)產(chǎn)生局部的過熱，從而影響電池的安全和性能。因此，單體電池的大小受到限制，動(dòng)力和儲(chǔ)能電池不可能采用超大的單體鋰電池。在苛刻的使用環(huán)境下，110×110×25mm3的20Ah鋰電池，局部最高溫度為135℃；而110×220×25mm3的50Ah鋰電池，局部溫度高達(dá)188℃，更容易發(fā)生安全問題。所以有必要監(jiān)測(cè)和控制溫度。2.電池的性能不完全一致基于現(xiàn)有的正極材料和電池制造水平，單體電池之間尚不能達(dá)到性能的完全一致，在通過串并聯(lián)方式組成大功率大容量動(dòng)力電池組后，苛刻的使用條件也易誘發(fā)局部偏差，從而引發(fā)安全問題。因此，為確保電池的性能良好、延長(zhǎng)電池使用壽命(提升50%以上)，必須使用BMS對(duì)電池組進(jìn)行合理有效的管理和控制。如表2-1所示生產(chǎn)和使用過程均會(huì)造成電池性能不一致。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知一、電池管理的必要性知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知表2-1生產(chǎn)和使用過程均會(huì)造成電池性能不一致過程原因造成的差異生產(chǎn)過程生產(chǎn)工藝、材質(zhì)有差異；生產(chǎn)的批次不同；個(gè)別電池生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)部短路。電壓、內(nèi)阻、容量；電流承受能力；電壓分布不均勻。使用過程長(zhǎng)時(shí)間使用，材質(zhì)老化不同步；電池自放電；電池組內(nèi)不同區(qū)域溫度不同；串、并聯(lián)充放電工作電流；系統(tǒng)局部漏電。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知三、電池管理系統(tǒng)的輸入信號(hào)知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知BMS的功能是要避免電池成組后出現(xiàn)的問題，因此需要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池組的工作狀態(tài)，為此要利用電池電壓、電流和溫度進(jìn)行管理。1.電壓利用成組或每塊電池的端電壓進(jìn)行電池一致性計(jì)算、總電壓計(jì)算，采集成組后的電池是降低成本和提高可靠性的一種實(shí)用方式。2.溫度對(duì)每個(gè)電池的溫度進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)是不現(xiàn)實(shí)的，實(shí)用的汽車制造商采用的方法是監(jiān)測(cè)電池箱內(nèi)的溫度，作為溫度控制的依據(jù)。3.電流利用電流信號(hào)估算出各電池的荷電狀態(tài)(StateOfCharge，SOC)；利用電流和電壓共同推斷電池的健康狀態(tài)(StateOfHealth，SOH)和電化學(xué)狀態(tài)(StateOfElectroformation，SOE)。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池管理系統(tǒng)的輸出信號(hào)知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知1.SOC計(jì)算將估算的剩余電量顯示出來或換算成可行駛里程，若有過大功率輸出超過當(dāng)前SOC的功率允許值時(shí)，進(jìn)行限制。2.電壓不一致監(jiān)控單體電壓值中最高和最低值，超過限制值，點(diǎn)亮動(dòng)力電池故障燈。同時(shí)能夠及時(shí)給出故障電池所在箱號(hào)和箱內(nèi)位號(hào)，方便挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。【技師指導(dǎo)】這種電壓不一致是在充放電電流相同的情況下仍然產(chǎn)生的故障現(xiàn)象，未來可能通過電池組件電壓平衡技術(shù)電路來解決，目前商品化電動(dòng)汽車還未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用此技術(shù)，有一種認(rèn)為是其經(jīng)濟(jì)效益并不被廠家認(rèn)可，增加的成本較高。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池管理系統(tǒng)的輸出信號(hào)知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知3.內(nèi)阻不一致監(jiān)控通過單體電池的電壓和電流計(jì)算出內(nèi)阻值，電池之間內(nèi)阻不致，點(diǎn)亮動(dòng)力電池故障燈。同時(shí)能夠及時(shí)給出故障電池所在箱號(hào)和箱內(nèi)位號(hào)，方便挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。4.低溫或電量低時(shí)限流控制在動(dòng)力電池低溫或電量過低時(shí)，駕駛員若將加速踏板踏下很深，功率元件按大電流工作將會(huì)損壞電池，為保護(hù)電池，動(dòng)力電池電池管理系統(tǒng)計(jì)算是否對(duì)進(jìn)行限流降功率限流控制5.上電繼電器組控制在駕駛員踩下制動(dòng)開關(guān)，并按下一鍵開關(guān)后，若電池管理系統(tǒng)無故障碼存在，電池管理系統(tǒng)會(huì)控制上電繼電器組的線圈電路工作，從而接通動(dòng)力電池與變頻器、空調(diào)壓縮機(jī)、PTC加熱器的電路。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池管理系統(tǒng)的輸出信號(hào)知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知6.車載充電機(jī)充電電壓控制在進(jìn)行交流充電時(shí)，電池管理系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)電池所得數(shù)據(jù)判斷當(dāng)下最好的充電電壓電多少，將這個(gè)電壓告知車載充電機(jī)控制器，車載充電機(jī)控制器控制直流充電模塊組輸出這個(gè)最好的充電電壓給動(dòng)力電池充電。當(dāng)電池有故障時(shí)通過充電引導(dǎo)CP（ChargingPilot)通訊告知交流供電樁控制器停止供電。7.直流充電樁充電電壓控制在進(jìn)行直流充電時(shí)，電池管理系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)電池所得數(shù)據(jù)判斷當(dāng)下最好的充電電壓電多少，將這個(gè)電壓告知直流充電樁控制器，直流充電樁控制器控制直流充電模塊組輸出這個(gè)最好的充電電壓給動(dòng)力電池充電。當(dāng)電池有故障時(shí)通過CAN通訊告知直流充電樁控制器停止充電。8.直流充電繼電器組在進(jìn)行直流充電時(shí)，電池管理系統(tǒng)控制高壓配電箱內(nèi)部的直流充電繼電器組工作。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池管理系統(tǒng)的輸出信號(hào)知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知9.電池箱內(nèi)部溫度平衡控制電池箱內(nèi)部布置多個(gè)采樣點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)溫度過高時(shí)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)冷卻。有的電動(dòng)汽車電池箱內(nèi)設(shè)置有專門的冷卻器對(duì)電池箱內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻，冷卻器內(nèi)部可以是冷卻水，也可以是空調(diào)的制冷劑，電池管理系統(tǒng)會(huì)打開一個(gè)電磁閥閥門將冷卻水或制冷劑引入到冷卻器中。10.絕緣檢測(cè)電池管理系統(tǒng)通過外置或內(nèi)置的絕緣的絕緣檢測(cè)電路對(duì)動(dòng)力電池的正極對(duì)車身、負(fù)極對(duì)車身的電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低于500Ω/V點(diǎn)亮動(dòng)力電池絕緣警告燈，進(jìn)行低級(jí)別的報(bào)警。發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低于300Ω/V點(diǎn)亮動(dòng)力電池絕緣警告燈，進(jìn)行中級(jí)別的報(bào)警。發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低于100Ω/V點(diǎn)亮動(dòng)力電池絕緣警告燈，進(jìn)行高級(jí)別的報(bào)警。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知五、輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系知識(shí)點(diǎn)01電池管理系統(tǒng)功能認(rèn)知電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)任務(wù)見表2-2BMS的主要任務(wù)和輸入輸出。表2-2BMS的主要任務(wù)和輸入輸出BMS的主要任務(wù)輸入的信號(hào)執(zhí)行部件電壓不一致監(jiān)控單體電壓值動(dòng)力電池故障燈電池組件電壓平衡電池電壓和溫度電壓平衡電路內(nèi)阻不一致監(jiān)控單體電池內(nèi)阻值動(dòng)力電池故障燈低溫或電量低時(shí)限流控制電池電壓、電流、溫度通知功率元件進(jìn)行限流降功率上電繼電器組控制制動(dòng)信號(hào)和一鍵開關(guān)信號(hào)上電繼電器組直流充電繼電器組控制直流充電槍CAN信號(hào)直流充電繼電器組車載充電機(jī)充電電壓控制電池電壓、電流、溫度充電機(jī)充電電流直流充電樁充電電壓控制電池電壓、電流、溫度充電機(jī)充電電流電池箱內(nèi)部溫度平衡控制電池溫度電池箱內(nèi)制冷裝置電磁閥閥門電池箱內(nèi)制熱裝置電磁閥閥門鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電池容量的計(jì)算電池電壓、電流、溫度儀表SOC顯示儀表剩余行駛里程計(jì)算絕緣檢測(cè)電池電壓、電流動(dòng)力電池絕緣警告燈動(dòng)力電池故障燈模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知一、SOC的估算方法知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

電池管理系統(tǒng)主要執(zhí)行以下工作：電壓、電流與溫度測(cè)量；計(jì)算電池電剩余量（SOC）；計(jì)算電池放電深度（DOD）；計(jì)算最大允許放電電流；計(jì)算最大允許充電電流；預(yù)測(cè)蓄電池壽命指數(shù)和電池健康狀態(tài)（SOH）；故障診斷。傳統(tǒng)的SOC基本估算方法有開路電壓法、內(nèi)阻法和安時(shí)法等。近年來又相繼研發(fā)出許多對(duì)電池SOC的新型算法。各種智能算法和新型算法不夠成熟，有些復(fù)雜算法在單片機(jī)系統(tǒng)上難以實(shí)現(xiàn)。為了更準(zhǔn)確估算SOC，在算法中還需要考慮對(duì)電池的溫度補(bǔ)償、自放電和老化等多方面因素，這也加大了算法的復(fù)雜程度。目前國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的實(shí)時(shí)在線估算SOC的方法大多采用以電流積分為主，加上不同的電壓修正的方式(開路電壓法、零負(fù)載電壓法)，但是測(cè)量精度還達(dá)不到很好的效果1．安時(shí)法安時(shí)法(電流積分)是目前唯一可以精確計(jì)算電池組SOC的方法，要求標(biāo)定SOC初始值，需要精確計(jì)算充電效率或放電倍率，需要以恒電流對(duì)電池組進(jìn)行充放電，必須將電池組徹底放電，存在累計(jì)誤差。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知一、SOC的估算方法知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

2．開路電壓法開路電壓法（OCV）指電池在充分靜置之后測(cè)得的開路電壓值，計(jì)算SOC，正相關(guān)性容易受溫度、靜止時(shí)間等因素的影響；電壓處于平臺(tái)上，SOC估算易造成較大誤差?！炯夹g(shù)指導(dǎo)】實(shí)際汽車的SOC計(jì)算中，先在點(diǎn)火開關(guān)打開的開始采用開路電壓法計(jì)算SOC初始值，然后采用安時(shí)法計(jì)算動(dòng)態(tài)增加或減少的電量值，最終確定SOC的準(zhǔn)確值。3．直流內(nèi)阻法直流內(nèi)阻在SOC處于50％以下時(shí)，呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)SOC處于50％至80％之間時(shí)不適用；直流內(nèi)阻很小，準(zhǔn)確測(cè)量困難；受其他很多非線性因素的影響；電池電解液有效質(zhì)量法適合鉛酸電池，不適合鎳氫和鋰電池；其他方法還有零負(fù)載電壓法、放電法、在線辨識(shí)電池的準(zhǔn)確模型、電化學(xué)分析法、線性模型法。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知二、電池組的安全管理知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

1.電池、人身及車輛安全保護(hù)

動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)要承擔(dān)動(dòng)力電池組的全面管理，一方面保證動(dòng)力電池組的正常運(yùn)作，顯示動(dòng)力電池組的動(dòng)態(tài)信息，并能及時(shí)報(bào)警，使駕駛員隨時(shí)都能掌握動(dòng)力電池組的情況；另一方面要對(duì)人身和車輛安全進(jìn)行保護(hù)，避免因電池引起的各種事故。2.可靠的防護(hù)電池與電池、電池組與電池組之間需要用高壓電纜連接。當(dāng)動(dòng)力電池組的總電壓較高或采用高壓直流輸出時(shí)，高壓電纜的截面積比較小，有利于電線束的連接和固定，但高電壓要求有更可靠的防護(hù)。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知二、電池組的安全管理知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

3.可靠的絕緣當(dāng)動(dòng)力電池組的總電壓較低時(shí)，則電流比較大，高壓電纜的截面積則比較粗，高壓電纜很硬，不能隨意形變，安裝較不方便。各個(gè)電池箱之間還需要用高壓電纜將各個(gè)電池箱串聯(lián)起來，一般在最后輸出一箱中加裝手動(dòng)或自動(dòng)斷電器，以便在安裝、拆卸和檢修時(shí)切斷電流。另外，在電池箱中還有各種傳感器線束，因此在汽車上有尺寸很長(zhǎng)的各種各樣的電線束，要求電線之間有可靠的絕緣，并能快速進(jìn)行連接。4.有效的隔離措施動(dòng)力電池組的總電壓可以達(dá)到90～400V，高電壓對(duì)人體會(huì)造成危害，應(yīng)采取有效的隔離措施，一般是將動(dòng)力電池組與車輛的乘坐區(qū)分離，將動(dòng)力電池組布置在地板下面或車架的兩側(cè)。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知二、電池組的安全管理知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

5.意外突發(fā)情況處理在正常的情況下，車輛停止使用時(shí)，通常會(huì)自動(dòng)切斷電源，只有在汽車啟動(dòng)時(shí)才接通電源。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞或傾覆時(shí)，電池管理系統(tǒng)應(yīng)能立即切斷電源，防止高壓電引起的人身事故和火災(zāi)，并防止電解液造成的傷害，以保證人身安全。6.電池自身的安全問題電池自身的安全問題，尤其是鋰離子電池在過充電時(shí)會(huì)著火甚至爆炸，因此電池使用的安全問題是國(guó)內(nèi)外各大汽車公司和科研機(jī)構(gòu)當(dāng)前所面臨和必須解決的難題，它直接影響電動(dòng)汽車是否能夠普及應(yīng)用。BMS在安全方面主要側(cè)重于對(duì)電池的保護(hù)，以及防止高電壓和高電流的泄漏，其所必備的功能有:過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池。這些功能可以與電氣控制、熱管理系統(tǒng)相結(jié)合來完成。許多系統(tǒng)都專門增加電池保護(hù)電路和電池保護(hù)芯片。例如文獻(xiàn)中的BMS，其智能電池模塊的電路設(shè)計(jì)還具有單體電池?cái)嘟庸δ?。安全管理系統(tǒng)最重要的是及時(shí)準(zhǔn)確地掌握電池各項(xiàng)狀態(tài)信息，在異常狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)或斷開電路，防止意外事故的發(fā)生。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知三、電池箱熱管理系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

1.對(duì)高溫的管理汽車上使用的動(dòng)力電池組在工作時(shí)都會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象，不同的蓄電池的發(fā)熱程度各不相同。（1）鎳氫電池：在夏季采用自然通風(fēng)即可滿足電池組的散熱要求；（2）鋰離子電池：必須采取空調(diào)進(jìn)行強(qiáng)制電池冷卻，才能保證電池組正常工作，并延長(zhǎng)蓄電池的壽命。2.對(duì)低溫的管理（1）鎳氫電池：目前國(guó)內(nèi)沒有對(duì)鎳氫電池進(jìn)行低溫管理，即鎳氫電池能滿足我國(guó)北方的使用需求，不用特意去管理；（2）鋰離子電池：必須采取空調(diào)進(jìn)行強(qiáng)制電池加熱，才能保證電池組正常工作，并延長(zhǎng)蓄電池的壽命。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知三、電池箱熱管理系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

3.合理溫度范圍內(nèi)的溫度差異管理

電池在上限高溫和下限低溫之間都可正常工作，但仍需要盡量降低各個(gè)電池模塊之間的溫度差異。為保證盡量溫度一致，需要對(duì)每個(gè)處于不同位置的電池進(jìn)行流體力學(xué)分析，保證通風(fēng)管道布置，電池箱殼體形狀有利用溫度一致。4.余熱的綜合利用

蓄電池工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，理想可以充分利用其產(chǎn)生的熱量用于北方的冬季取暖和擋風(fēng)玻璃除霜等，使熱量得到管理與應(yīng)用。應(yīng)用車型比如中國(guó)一汽紅旗EQM5熱泵式空調(diào)款。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池組均衡方法知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

針對(duì)純電動(dòng)汽車，電池組也稱電池包(PACK)有別于單體電池，在我國(guó)目前的鋰電池制造水平下，單體之間的性能差異在其整個(gè)生命周期里不可避免會(huì)存在，組合成多節(jié)串聯(lián)PACK后如不采取技術(shù)措施，

單體電池在充放電過程中的不一致會(huì)導(dǎo)致單體電池由于過充、過放而提前失效，要想避免單體電池由于過充、過放導(dǎo)致提前失效，使PACK的性能指標(biāo)達(dá)到或者接近單體電池的水平，必須對(duì)電池組中單體電池進(jìn)行均衡控制，電池組均衡的使命是將多節(jié)串聯(lián)后的PACK內(nèi)部各電池單體充放電性能惡化減到最小或使其消失。避免PACK內(nèi)部各電池單體放電時(shí)產(chǎn)生性能惡化，采用簡(jiǎn)單的控制電路就可做到，但充電時(shí)避免PACK內(nèi)部各電池單體產(chǎn)生性能惡化，卻有較大難度，這使充電均衡成為PACK均衡的一個(gè)主要問題。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池組均衡方法知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

多個(gè)動(dòng)力電池串聯(lián)后的均衡控制有三種:分別是單體充電均衡、充放電聯(lián)合均衡和動(dòng)態(tài)均衡。1.充電均衡對(duì)電壓低的單體電池進(jìn)行充電以達(dá)到平衡，一個(gè)容量及放電功率平衡設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)中，

只要充電均衡控制到位，最差單體電池的性能也能達(dá)到出廠指標(biāo)。2.充放電聯(lián)合均衡如果充電均衡控制不能到位，充放電聯(lián)合均衡就變得非常重要，在這一情況下，總均衡量是充放電衡量相加和，但這種方式對(duì)電池非常不利，因?yàn)?，充電時(shí)，仍有可能出現(xiàn)過充。放電均衡是使電池包放電時(shí)，其放出能量為所有電池能量的平均和。放電均衡決不能解決單體鋰電組合成電池包后性能惡化的主要問題。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知四、電池組均衡方法知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

事實(shí)上無需放電均衡，此時(shí)的充電均衡控制到位指每次充電均衡控制，都可使最差單體電池的電壓回復(fù)到充滿就可，這一均衡方式下的電池包的各項(xiàng)性能由最差單體電池的性能決定，

最差單體電池的性能如果達(dá)到出廠指標(biāo)，電池包各項(xiàng)性能就能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。3.動(dòng)態(tài)均衡

動(dòng)態(tài)均衡即是在鋰電的使用和閑置全程中進(jìn)行的充放電均衡。它可以通過延長(zhǎng)均衡的時(shí)間來掩蓋充放電均衡量不夠所產(chǎn)生的問題。在動(dòng)態(tài)均衡下，因?yàn)殡姵孛繒r(shí)每刻都在細(xì)微均衡，故在充電和放電時(shí)所需要的均衡量大幅下降。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知五、電池均衡技術(shù)知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

為了克服電池不一致帶來的嚴(yán)重影響，在電池使用中，人們提出了對(duì)電池進(jìn)行均衡的要求。為此，近十幾年來，許多電池管理系統(tǒng)(BMS)的研發(fā)者，采用了各種各樣的方法來進(jìn)行電池的均衡。歸納起來有以下幾種方法：分流法（旁路法）、切斷法和并聯(lián)法。1．分流法分流法（旁路法），在充電時(shí)，當(dāng)某一電池的充電電壓超過設(shè)定值時(shí)，通過并聯(lián)在該電池的電阻分流該電池的一部分電流，從而達(dá)到降低該電池充電電壓的目的。這種方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，分流時(shí)發(fā)熱量大，通用性差。此種分流方法，未必非要在電池過壓后才開始分流，可以在電壓比平均電壓高時(shí)就開始分流平衡。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知五、電池均衡技術(shù)知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

2．切斷法

在充電時(shí)，當(dāng)某一電池的充電電壓超過設(shè)定值時(shí)，通過自動(dòng)控制開關(guān)切斷該電池的電路，同時(shí)閉合旁路開關(guān)，電流繞過這塊電池，繼續(xù)向下一塊電池充電。切斷法開關(guān)個(gè)數(shù)是電池?cái)?shù)目的2倍。切斷法需要充電器配合，要求充電器夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)1個(gè)電芯到全部電芯充電的能力，且在切換電池后要能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整充電電壓，充電電流，實(shí)現(xiàn)恒流，恒壓充電以及浮充等，對(duì)充電器的要求比較高。3．并聯(lián)法

是把電池按先并后串的連接方式使用。這也是一些電池生產(chǎn)廠家和電池的使用者，企圖利用一些小容量電池組成大容量、高電壓電池組所采用的方法。電池并聯(lián)后，無法測(cè)量各單體電池的電壓，因而就無法實(shí)施對(duì)電池組中各單體電池的監(jiān)控?？梢?，用并聯(lián)法是無法實(shí)現(xiàn)電池組電池的均衡效果的。模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知六、電池管理系統(tǒng)的故障診斷知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

故障診斷功能是BMS的重要組成部分，故障診斷可以在動(dòng)力電池組工作過程中，實(shí)時(shí)掌握電池的各種狀態(tài)，甚至在停機(jī)狀態(tài)下也能診斷動(dòng)力電池系統(tǒng)的各個(gè)部分（包括電池模塊）。

故障級(jí)別分為：一般故障、警告故障和嚴(yán)重故障。BMS根據(jù)故障的級(jí)別將電池狀態(tài)歸納成盡快維修、立即維修和電池壽命警告等三類信息傳遞到儀表板以警示駕駛者，從而保護(hù)電池不被過分使用。1.啟動(dòng)過程的BMS對(duì)硬件的故障診斷（1）傳感器信號(hào)的合理性診斷；（2）電池組電壓信號(hào)合理性診斷；（3）啟動(dòng)過程電流信號(hào)的合理性診斷；（4）啟動(dòng)過程溫度信號(hào)的合理性診斷；

模塊二?動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)功能和技術(shù)認(rèn)知六、電池管理系統(tǒng)的故障診斷知識(shí)點(diǎn)02電池管理系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知

2.行車過程的BMS診斷（1）對(duì)電壓、電流和溫度傳感器進(jìn)行診斷；（2）電池組電壓一致性故障診斷；（3）電池組充電過程的過流、過充、充電電壓變化率過大的故障診斷；（4）電池組放電過程的過流、過放、放電電壓變化率過大的故障診斷；（5）通訊系統(tǒng)故障診斷；

（6）鼓風(fēng)機(jī)故障診斷；（7）高壓電控制故障診斷。3.故障診斷的處理(1)分三種不同級(jí)別進(jìn)行