新能源汽车动力电池管理及维护技术项目4动力电池管理系统的认识与检测

新能源汽车动力电池管理及维护技术

项目4动力电池管理系统的认识与检测纯电动汽车在使用过程中，要使动力电池工作在合理的电压、电流和温度范围内，就需要对动力电池的使用进行有效管理。动力电池只有在优良的动力电池管理系统支持下才能发挥能效。实践证明，先进的动力电池管理系统能够将动力电池工作效率提高30％以上。对于镍氢电池和锂离子电池，有效管理尤其重要，如果管理不善，不仅会显著缩短动力电池的使用寿命，还可能引起火灾等安全事故。因此，动力电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）是纯电动汽车的必备装置。任务4.1

认识动力电池管理系统任务4.2动力电池状态监测任务4.3动力电池能量管理任务4.4动力电池信息管理新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///思维导图任务4.1认识动力电池管理系统任

务

目

标知识目标1．能够表述纯电动汽车动力电池管理系统的定义和基本功能2．能够表述纯电动汽车动力电池管理系统的工作原理技能目标1．能在实车上找出动力电池管理系统的位置和主要部件2．能在实车上进行动力电池管理系统的更换新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///在国家标准GB/T19596—2017《电动汽车术语》中动力电池管理系统的定义为：监测电池的温度、电压、荷电状态，预测动力电池的电池容量和相应的剩余行驶里程，可以为电池提供通信、安全、电芯平衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。一、动力电池管理系统的定义图4-1动力电池管理系统新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///二、动力电池管理系统的基本组成图4-2

动力电池管理系统架构新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///BMS是保护和管理动力电池的核心部件，它不仅要保证动力电池安全、可靠，而且要充分发挥动力电池的性能和延长动力电池寿命。三、动力电池管理系统的基本功能图4-3BMS的基本功能新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．充电原理四、动力电池管理系统的工作原理图4-4充电初期预充电流程新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///图4-5充电流程新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///图4-6放电初期预充流程2．放电原理新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///图4-7放电流程新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///图4-8充电加热流程3．充电加热原理新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///任务4.2动力电池状态监测任

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目

标知识目标1．了解动力电池电压采集的方式2．了解动力电池温度采集的方式3．了解动力电池电流采集的方式技能目标1．会用解码仪读取与动力电池状态相关的数据流2．能对动力电池状态相关数据流进行分析新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．继电器阵列法一、单体电池电压采集图4-9基于继电器阵列法的单体电池电压采集电路原理图2．恒流源法恒流源电路进行单体电池电压采集的基本原理是，在不使用转换电阻的前提下，将单体电池端电压转化为与之呈线性变化关系的电流信号，以此提高系统的抗干扰能力。新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///3．隔离运放采集法隔离运算放大器是一种能够对模拟信号进行电气隔离的电子元件，广泛用作工业过程控制中的隔离器和各种电源设备中的隔离介质。4．压/频转换电路采集法利用压/频转换电路实现单体电池电压采集功能时，压/频转换器是关键元件，它是把电压信号转化为频率信号的元件，具有良好的精度、线性度和积分输入等特点。5．线性光耦合放大电路采集法线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离能力和抗干扰能力，还能使模拟信号在传输过程中保持较好的线性度。该电路较复杂，精度影响因素较多。新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．热敏电阻采集法热敏电阻采集法的原理是利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模数转换得到温度的数字信息。2．热电偶采集法热电偶的原理是双金属体在不同温度下会产生不同的热电动势，通过采集这个电动势的值就可以通过查表得到温度值。3．集成温度传感器采集法由于温度测量在生产、生活中应用越来越广泛，所以半导体生产商们推出了许多集成温度传感器。二、温度采集新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///三、电流采集常用的电流采集元件有分流器、互感器、霍尔元件电流传感器和光纤传感器等。表4-3不同电流采集元件的特点新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///任务4.3动力电池能量管理任

务

目

标知识目标1．了解动力电池均衡控制管理的意义2．了解动力电池均衡控制管理的分类技能目标1．会用解码仪读取动力电池能量管理相关数据流2．能对动力电池能量管理相关数据流进行分析新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．均衡控制管理的基本模型动力电池的容量与剩余电量模型如图所示。一、均衡控制管理及其意义图4-11动力电池的容量与剩余电量模型2．均衡控制管理的意义1）均衡控制管理有助于提升动力电池的整体容量2）均衡控制管理有助于控制动力电池的充放电深度新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///二、均衡控制管理的分类表4-5均衡控制管理的分类标准及主要类型均衡方法的分类没有绝对的标准，按不同分类标准划分的各个方法之间也没有明显的界限。各个方法之间也没有绝对的优胜者，应该根据实际需求及成本预算等多方面的因素选择最合适的方案，非耗散型均衡、双向均衡等是未来高性能均衡方案的主流。新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．集中式均衡与分布式均衡图4-12典型的集中式均衡拓扑结构图4-13典型的分布式均衡拓扑结构新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///2．放电均衡、充电均衡与双向均衡图4-14放电均衡图4-15充电均衡3．耗散型均衡与非耗散型均衡耗散型均衡是指利用并联电阻的方式将动力电池中荷电较多的单体电池的能量消耗掉，直到与组内其他单体电池达到均衡。非耗散型均衡（也称无损均衡）是指利用中间储能元件和一系列开关元件将动力电池中荷电较高的单体电池的能量转移到荷电较低的单体电池中，以达到均衡目的。新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///任务4.4动力电池信息管理任

务

目

标知识目标1．了解动力电池信息管理的内容2．了解动力电池信息显示3．了解动力电池管理系统与其他控制系统之间的信息交互4．了解动力电池管理系统历史信息存储与分析技能目标1．能够在实车上对仪表指示进行识别2．能通过动力电池信息管理判断纯电动汽车的状态新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///动力电池信息显示都是动力电池管理系统的重要功能之一。GB/T19836—2019《电动汽车仪表》明确规定，纯电动汽车仪表应包括动力电池荷电状态指示器、电压表、电流表、转速表、驱动电机指示仪表、动力电池充电指示仪表等。传统的车用仪表系统根本无法满足要求，所以必须针对纯电动汽车开发新型仪表系统。一、动力电池信息显示图4-16CAN总线组合仪表系统结构示意图图4-17液晶仪表新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．系统内与系统外的信息交互1）系统内的信息交互2）系统外的信息交互二、动力电池管理系统与其他控制系统之间的信息交互表4-7动力电池管理系统与其他控制单元之间进行信息交互的内容及信息流向新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///2．利用CAN总线实现信息交互1）车辆运行模式下的通信图4-18车辆运行模式下动力电池管理系统的结构新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///2）应急充电模式下的通信图4-19应急充电模式下动力电池管理系统的结构新能源汽车动力电池管理及维护技术

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///1．历史信息存储的必要性在动力电池管理系统中，历史信息的保存是有必要的，原因如下。第一，在纯电动汽车研发阶段，掌握动力电池的历史信息对于纯电动汽车的调试具有重要的意义。第二，对于纯电动汽车而言，动力电池的历史信息是故障诊断及维护