动力电池及管理课件.ppt

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1、.,1,动力电池及管理系统,.,2,1,2,3,认知单体电池和动力电池,动力电池包拆卸高压安全与防护,动力电池系统内部结构认知电池管理系统功能,.,3,4,电池模组更换,5,6,电池管理系统主控单元更换SOC标定,绝缘检测接触器检测,.,4,7,9,电池热管理系统拆卸鼓风机 更换制冷剂、冷却液更换,电池管理系统低压电气系统故障诊断,8,电池充电电池充电系统故障诊断,.,5,新能源汽车对动力电池要求,动力电池种类及主要参数,电池管理系统功能,内 容,.,6,动力电池及管理系统,电机及控制技术,整车控制技术,国家新能源汽车技术路线：三纵三横,.,7,人们关注的问题,1.11.,1.新能源汽车的安全

2、性2.续航里程3.充电时间4.成本、价格,.,8,.,9,1,电动汽车对动力电池的要求,动力电池的应用要求&常用动力电池参数对比&动力电池成组,.,10,01,百公里能耗：1030度电HEV:12度PHEV：630度BEV:3050度质量、体积（100WH/kg）耐力,输出功率大,02,寿命长,03,04,安全性好,05,工作温度适应性强,06,可回收性好,07,动力电池的应用要求,驱动电机，动力要求质量功率（140W/kg）,充放电性能（深充深放）充电时间（快充、慢充）循环寿命（放电深度）电池保修,决定能否市场化35元/WH,电解质不腐蚀接线柱自燃、爆炸碰撞时应不会对乘员伤害,环境温度：-1

3、550电池电化学反应的热量,容量衰减到80%，寿命终结,.,11,常用动力电池参数对比,化学电池、物理电池、生物电池镍氢电池、锂离子电池、燃料电池、锌空气电池、超级电容、超高速飞轮,.,12,常用锂离子动力电池对比,.,13,动力电池成组（PACK）,电芯 模组 电池组电池包,电 芯,模 组,电池组,电池包,.,14,动力电池成组（PACK）EV200,.,15,动力电池成组（PACK）EV200,.,16,动力电池成组（PACK）e5,.,17,动力电池成组（PACK）,.,18,算一算，测一测,1.单体电池容量为： AH2. 单体电池电压为： V 3.总电量为： Kwh4.比能量为： Kw

4、h/kg5.百公里能耗： Kwh以1.2元/度折算，百公里使用成本： 元,1. 你所测得三个单体电池平均电压为： V 2.初步判定该锂离子电池正极材料为： 。3.台架单体电池间的连接关系为： 。,总电量=总安时数*电压总容量=单体电池容量*并联数总电压=单体电池电压*串联数,.,19,2,电池管理系统（BMS）,.,20,动力电池包组成,电池模组、维修开关、BMS主控模块、BMS从控模块、信号采集线束、接触器、预充电阻、温度传感器、电流传感器,.,21,动力电池包组成,.,22,BMS功能,电池管理系统功能,电池数据采集电池状态估算安全保护能量管理（充放电控制、均衡）电池热管理功能信息管理继电

5、器控制,提高动力电池使用效率，增加续航里程，延长使用寿命，降低运行成本、提高电池组及动力系统可靠性，从而有效提升电动汽车整车品质。,.,23,电池管理系统功能,.,24,北汽EV200 BMS系统架构,.,25,1.数据采集功能,1）检测单体电池电压（e5 13个分控模块）每个单体电池运行状态、根据电压差判断差异性、累积获取总电压（e5 192个，EV200 91个）2）电池包总电压（主控模块）SOC计算参考、监测接触器状态3）温度测量（分控模块）环境温度、电池箱温度（正面居中），e5共48个4）电流监测（主控模块）1个（动力电池正、动力电池负）：霍尔传感器5）绝缘检测（主控模块）6）高压互锁

6、（主控模块）在高压电缆连接插头处设计互锁开关保证在高压上电前系统的完整性、运行过程中断开启动安全保护，防止带电插拔对高压部件的拉弧损坏,.,26,2.电池状态估算(主控模块),1.SOC（State of Charge）剩余电量/额定容量的百分比仪表显示SOC和续航里程（基于温度、电压、电流计算）安培时间积分法、开路电压法、负载电压法、卡尔曼滤波法、模糊推理、神经网络2.SOH（State of Health）EV:深充深放，测量容量/额定容量的百分比；电池循环次数n=f(T,I,SOC)HEV:电池内阻卡尔曼滤波法、模糊推理、神经网络,由于电池不一致性、放电电流、温度、传感器精度、历史状态不

7、确定性、算法精度、SOC评估精度困难,.,27,3.安全保护,1.过流保护（主控模块）充放电过程，工作电流超过安全值启动保护措施（充电0.5C？e5快充125A，慢充40A，直流快充15min 80%，慢充12h；北汽EV200 30min 50%，慢充612min）1C持续放电，OK3C放电1min,启动保护；（宝马i3 4.3C）2.过压和欠压保护（影响电池寿命）如磷酸铁锂设定充电（3.65V）、放电（2.7V）截止保护电压，分级报警，甚至切断电流回路。压差报警(30mV)3.过温保护（电池寿命、燃烧、爆炸）温度超过一定值，仪表报警甚至启动保护措施。如众泰E200，65/50两个报警阈值。

8、温差报警,.,28,3.安全保护,4.漏电保护（主控模块）5.碰撞高压防护6.高压互锁故障报警无论何种状态，仪表报警，声光报警高压切断静止状态，切断高压输出降功率运行高速行车 过程，降功率运行，保证驾驶员将车停在安全位置,.,29,4.能量管理,1.充电管理（主控模块）根据电池充电特性控制充电电压、充电电流。2.放电管理（主控模块）根据动力电池SOC和单体电压、温度等因素限制输出扭矩，输出功率，甚至切断功率输出。动力电池的 SOC 低于 30%，会限扭矩（输出扭矩 100N.m)；单体电压 3.3V 时，输出功率为控制功率的80%；单体电压 3.2V 时，输出功率为控制功率的 50%；单体电压

9、为 3.1V 时，在整车速度低于 1000RPM时断开继电器 ; 单体电压为 3V 时，断开继电器。,.,30,4.能量管理,3.均衡管理（分控模块）电池由于生产、工作环境带来不一致性。“木桶效应”，整个电池容量不能有效发挥“耗散性”均衡、“非耗散性均衡”“被动均衡”、“主动均衡”,.,31,4.能量管理,3.均衡管理（分控模块）电池由于生产、工作环境带来不一致性。“木桶效应”，整个电池容量不能有效发挥“耗散性”均衡、“非耗散性均衡”“被动均衡（消极）”、“主动均衡”,.,32,4.能量管理,3.均衡管理（分控模块）电池由于生产、工作环境带来不一致性。“木桶效应”，整个电池容量不能有效发挥“耗

10、散性”均衡、“非耗散性均衡”“被动均衡（消极）”、“主动均衡”,.,33,5.热管理（2540）,1）冷却风冷、水冷、制冷剂冷却2）加热PTC、冷却液比亚迪e5无热管理（2080）,.,34,5.热管理（2540）,1）冷却风冷、水冷、制冷剂冷却2）加热PTC、冷却液比亚迪e5无热管理（2080）,.,35,6.信息管理,1）仪表信息显示电机功率、车速、SOC、故障信息及报警指示灯充电状态、充电剩余时间等,.,36,2）信息交互（数据通讯）（1）电池系统内部通讯主控模块与分控模块间CAN通讯（电压、温度、SOC）（2）主控模块与外部控制器之间通讯主控模块与整车控制器、充电设备、电机控制器、组合

11、仪表间CAN通讯,6.信息管理,.,37,6.信息管理,.,38,6.信息管理,3）历史信息存储与分析精确评估剩余电量，便于动力电池组检修和保养,.,39,找一找，画一画,1.记录各单体电池电压、总电压2. 记录电池温度值；模拟温度变化，并记录报警时对应的数值。3.记录绝缘电阻值4.记录SOC值5.记录充放电电流；模拟充电电流过大、放电电流过大,1.分别找出分控模块和主控模块位置2. 找出温度传感器3.找出霍尔式电流传感器4.找出绝缘监测点,1.找出单体电池电压采集线束，有几根？2. 画出单体电池与分控模块连接图3.若2号单体电池电压采集线断路，对各单体电池电压采集结果会有何影响？,1.拆卸高

12、压维修开关2. 找出高压互锁开关3.通过电压测量判断高压维修开关在电池组中的位置,.,40,7.继电器控制,1）上电控制放电：充电：,.,41,7.继电器控制,1）上电控制,.,42,7.继电器控制,1）上电控制（1）唤醒与自检15电唤醒点火开关ON，整车控制器(VCU)、全车高压部分的控制器如动力电池包、电机控制器、空调控制器等被唤醒初始化、自检控制器初始化，自检（包括高压互锁）通过，无严重故障，上报VCUBMS与VCU通讯动力电池绝缘情况、各模组电压、温度、各继电器状态正常，上报VCU,V1= ?V2= ?V3= ?,.,43,7.继电器控制,1）上电控制（2）负极继电器（接触器）接通 V

13、CU控制或BMS控制,.,44,7.继电器控制,1）上电控制（4）预充继电器（接触器）接通（BMS主控模块控制）,3s内：V1= 332伏特V2=V3=0.95*332=315伏特,.,45,7.继电器控制,1）上电控制（4）主继电器接通，预充继电器断开（BMS主控模块控制）Ready 灯点亮，上电成功,.,46,找一找，画一画,1.分别找出负极接触器、预充接触器、正极接触器（根据电路走向、接通时序判断）2. 测量预充电阻值3.对照台架，画出动力电池包与高压配电盒内各元器件的连接关系图,.,47,找一找，画一画,.,48,7.继电器控制,2）充电控制（1）快充,1.BMS确认充电枪连接正常（U

14、cc1电压有效），充电桩提供12V直流电（A+，A-）BMS和VCU得电被唤醒。2. BMS确定Ucc2信号有效，向VCU发出“充电请求”，确定后（点火开关OFF）VCU发出“充电允许信号”，BMS闭合充电接触器和主负接触器。充电桩经过三个继电器向动力电池充电。,.,49,7.继电器控制,2）充电控制（1）快充,3.VCU从 CAN 线上接收到 CC2 连接信号后闭合充电辅助电源继电器，提供充电过程中低压电路的电能，并在蓄电池电量低时，给蓄电池充电。4. BMS与直流充电桩通讯，控制充电电流和充电电压。5.BMS与VCU(组合仪表)通讯，仪表显示充电信息。,.,50,7.继电器控制,2）充电控

15、制（1）快充,DC+,DC-,.,51,7.继电器控制,2）充电控制（2）慢充,1.BMS确认充电枪连接正常（CC与地电阻正常，充电桩端0欧姆，车辆端680欧/220欧），唤醒 BMS，BMS 闭合充电接触器和主负接触器。2. CP 电压有效，交流充电枪中供电控制装置闭合内部接触器，输出 220VAC 电压给车载充电机。3.车载充电机得电工作，自检正常后输出（通过DC/DC）辅助供电 12V DC。,.,52,7.继电器控制,2）充电控制（2）慢充,4.整车控制器得电激活，整车控制器从 CAN 线上接收到 CC 连接信号后闭合充电辅助电源继电器，提供充电过程中低压电路的电能，并在蓄电池电量低时，给蓄电池充电。5. BMS与车载充电机通讯，控制充电电流和充电电压。6.BMS与VCU(组合仪表)通讯，仪表显示充电信息。,.,53,感谢各位!,Thanks,