新能源汽车电池及管理系统检修 课件 项目三 蓄电池管理系统的检修

新能源汽车电池及管理系统检修动力蓄电池管理

系统检修PART3１.故障现象比亚迪唐车辆ＳＯＣ７８％，无ＥＶ模式，如下图所示，仪表报“请检查动力系统”。ＢＭＳ存在故障码:Ｐ１Ａ３Ｄ００(负极接触器回检故障)，仪表显示“请检查动力系统”。２.原因分析ＢＭＳ系统存在故障码内容：①因车辆提示动力系统故障，且ＢＭＳ存在故障码Ｐ1Ａ3Ｄ00，首先对ＢＭＳ负极接触器电源、控制电路进行检查。②检查ＢＭＳ负极接触器Ｆ脚电源供给正常(ｋ161母端)。③进一步排查发现高压电池采样端子(ｋ161公端——公端可理解为插头端子，母端为插座端子，下同)Ｆ脚出现退针现象。情景导入任务一

动力蓄电池管理系统故障诊断项目描述学习目标

电池管理系统(ＢＭＳ)，通常被业内称为新能源汽车电池的“大脑”，是电动汽车动力蓄电池系统的重要组成部分，与动力蓄电池组、整车控制系统共同构成新能源汽车的三大核心技术，BMS对电池进行监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能的管理系统，是连接车载动力蓄电池和电动汽车的重要纽带，本任务主要介绍动力蓄电池管理系统的结构及原理。理论知识一、动力蓄电池管理系统的功能电池管理系统(ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ)俗称电池保姆或电池管家，主要功能是智能化管理及维护各个电池模组，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。动力蓄电池组内的BMS实时采集各单体的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据。并根据BMS中设定的阈值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控，动力蓄电池系统通过BMS使用CAN与整车控制器或充电机之间进行通信，对动力蓄电池系统进行充放电等综合管理，见表３-１。二、电池管理系统的结构１.BMS硬件构架BMS硬件构架如图３-１所示。

(１)ＢＭＳ硬件的拓扑结构0103(３)通信方式02(２)功能04(４)结构２.BMS软件构架软件架构主要包括高低压管理、充电管理、状态估算、均衡控制和故障管理等。534(４)故障诊断12(１)高低压管理(３)状态估算(２)充电管理(５)均衡控制三、电池管理系统的工作原理

动力蓄电池系统整体工作原理是将动力蓄电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力蓄电池箱面，动力蓄电池系统使用可靠的高压插接件与高压控制盒相连，然后输出的直流电由电机控制器转变为三相交流高压电，驱动电机工作，系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，实时监控动力蓄电池的工作状态，并通过CAN线与VCU或充电机之间进行通信、对动力蓄电池系统充放电等进行综合管理。BMS一般包括电池管理系统、电压平衡控制系统、热管理系统和安全防护系统四个子系统。

电池管理系统1电压平衡控制系统2热管理系统3安全防护系统4技能提升一、比亚迪秦EVPro动力蓄电池管理系统故障诊断与检修

１.终端诊断１)断开动力蓄电池管理器插接器；２)测量线束端输入电压；３)接回电池管理器插接器；４)测量各端子值，正常值见表３-３。技能提升２.诊断流程１)把车开到维修间；２)检查蓄电池电压及整车低压线束供电是否正常，(标准电压值:１２~１４Ｖ)；３)如果电压值低于１２Ｖ，在进行第二步之前请充电或更换蓄电池或检查整车低压线束；４)对接好插件，整车上ＯＮ档电，进入电池管理器故障码诊断；５)针对故障进行调整、维修或更换；６)确认测试；７)结束。技能提升3.电池管理器的更换

电池管理器有故障，导致车辆不能运行，请按以下步骤拆卸，电池管理器位于高压电控后部，位置如图３-４所示。１)将车辆退电至OFF档，等待5Min。２)打开前舱盖；３)拔掉电池管理控制器上连接的动力蓄电池采样线和整车低压线束的插接件；４)用８号套简拆卸电池管理控制器的四个固定螺栓；５)更换电池管理器，插上动力蓄电池采样线和整车低压线束的插接件，确认；６)用８号套简拧紧电池管理控制器的四个固定螺栓；７)整车上电再次确认问题是否解决，解决结束。学习小结１.动力蓄电池管理系统的基本功能包括建立电池模型、数据检测与采集、能量管理、状态估算、热量管理、数据处理与通信、数据显示、安全管理。２.ＢＭＳ硬件结构包括电源IC、CPU、采样IC、高驱IC、其他IC部件、隔离变压器、RTC、EEPROM和CAN模块等。３.软件架构主要包括高低压管理、充电管理、状态估算、均衡控制和故障管理等。４.BMS的主要工作原理:数据采集电路首先采集电池状态信息数据，再由电子控制单元(ＥＣＵ)进行数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，并向外界传递信息。知识巩固任务二

动力蓄电池管理系统数据采集及状态监测项目描述学习目标

电池管理系统最基本的核心任务是对动力蓄电池的状态进行估计判断，包括预测锂离子蓄电池SOC、SOH、SOP，从而有效的保护电池安全和延长锂离子蓄电池使用寿命，锂离子状态估计要分基于精确的电池数据采集。理论知识一、动力蓄电池管理系统的数据采集1.单体电压检测方法

电池单体电压采集模块是动力蓄电池组管理系统中的重要一环、其性能好坏或精度高低决定了系统对电池状态信息判断的准确程度，并进一步影响到后续的控制策略能否有效实施，常用的单体电压检测方法如下。(１)继电器阵列法(２)恒流源法(３)隔离运放采集法(４)压/频转换电路采集法(５)线性光耦合放大电路采集法理论知识2.电池工作电流采集方法

电流的采样是估计电池SOC的主要依据，目前常用电流传感器ＬＴ308(ＬＥＭ)，该电流传感器是基于霍尔原理的闭环(补偿)电流传感器，具有高的精度、良好的线性度和最佳的反应时间，同时也具有很好的抗干扰能力，其原边的额定电流为300Ａ，满足系统设计的要求，副边的额定电流为150ｍＡ，其转换率为１:2000，供电电源为±12Ｖ或±15Ｖ，其测量电路如图３-10的所示。理论知识3.电池温度采集方法

电池的工作温度不仅影响电池的性能，而且直接关系到新能源汽车使用的安全问题，因此准确采集温度参数显得尤为重要，采集温度并不难，关键是如何选择合适的温度传感器，目前，使用的温度传感器有很多，如热电偶、热敏电阻、热敏晶体管、集成温度传感器等，下面介绍其中的三种。(１)热敏电阻采集法(２)热电偶采集法(３)集成温度传感器采集法理论知识二、动力蓄电池管理系统的状态监测1.SOC控制

由电池管理系统(电池管理器)进行SOC控制、蓄电池冷却风扇控制和绝缘异常检测，如图３-11所示，在动力蓄电池组中有三个温度传感器和一个进气温度传感器，基于这些温度传感器，鼓风机通过一个合适的占空比控制来维持或把温度调整到特定值，电池管理器基于电流传感器和电压传感器的信息计算充电状态。(１)

SOC计算依据参数(２)根据电池管理器计算

SOC判断有无差异(３)

SOC显示(能源监视器)(４)输出的功率由动力蓄电池温度控制(不是根据充电状态)理论知识2.动力蓄电池组冷却风扇控制

电池管理器通过检查动力蓄电池温度并在温度升高时适当控制冷却风扇，将动力蓄电池温度控制在适当水平，动力蓄电池安装在车内，车辆静止时使冷却风扇高速运转将产生很大噪声，因此，电池管理器控制冷却风扇的转速，将噪声降低至最低级别，电池管理器适当控制冷却风扇转速，如图3-17所示，控制方式根据车型的不同而不同。理论知识3.绝缘电阻监控

为安全起见，新能源车辆高压电路与车身接地绝缘，内置于电池管理器的漏电检测电路持续监视高压电路和车身接地之间的绝缘电阻是否保持不变，如图３-18所示。判定标准:正对地绝缘阻值及负对地绝缘阻值均大于等于500Ω/Ｖ为合格，小于500Ω/Ｖ为不合格。技能提升吉利帝豪ＥＶ450动力蓄电池管理系统故障诊断与检修:１.电池管理器电源故障(表３-６)2.电池管理系统通信故障(表３-７)学习小结１.电池单体电压采集模块是动力蓄电池组管理系统中的重要一环、其性能好坏或精度高低决定了系统对电池状态信息判断的准确程度，并进一步影响到后续的控制策略能否有效实施，常用的单体电压检测方法有继电器阵列法、恒流源法、隔离运放采集法、压/频转换电路采集法、线性光耦合放大电路采集法。２.电流的采样是估计电池SOC的主要依据，因此对其采样的精度，抗干扰能力，零飘、温飘和线性度误差的要求都很高，目前常用电流传感器ＬＴ308(ＬＥＭ)，常用的电流检测方式有分流器、互感器、霍尔元件电流传感器和光纤传感器4种。３.电池的工作温度不仅影响电池的性能，而且直接关系到新能源汽车使用的安全问题，因此准确采集温度参数显得尤为重要，采集温度并不难，关键是如何选择合适的温度传感器，目前，使用的温度传感器有很多，如热电偶、热敏电阻、热敏晶体管、集成温度传感器等。学习小结４.由电池管理系统(电池管理器)进行ＳＯＣ控制、蓄电池冷却风扇控制和绝缘异常检测。５.ＳＯＣ指示动力蓄电池的充电状况，即充电率，通常是依据电池组电压、电流和温度三个数据来进行计算的，Ｓ０Ｃ以百分比数字表示，荷电量为０％时表示电池组被完全放电，荷电量为１００％则表示电池组处于电量充满状态，电池组的控制系统必须确保电池组既不能过度充电也不能过度放电。６.为安全起见，新能源车辆高压电路与车身接地绝缘，内置于电池管理器的漏电检测电路持续监视高压电路和车身接地之间的绝缘电阻是否保持不变，判定标准:正对地绝缘阻值及负对地绝缘阻值均大于等于５００Ω/Ｖ为合格，小于５００Ω/Ｖ为不合格。知识巩固任务三

动力蓄电池管理系统数据通信及CAN项目描述学习目标

数据通信是电池管理系统的重要组成部分之一，主要涉及电池管理系统内部主控板与检测板之间的通信，电池管理系统与车载主控制器、非车载充电机等设备间的通信等，在有参数设定功能的电池管理系统上，还有电池管理系统主控板与上位机的通信。理论知识一、数据通信系统概念

数据通信是电池管理系统的重要组成部分之一，主要涉及电池管理系统内部主控板与检测板之间的通信，电池管理系统与车载主控制器、非车载充电机等设备间的通信等。电池管理系统通过通信接口实现电池参数和信息与车载设备或非车载设备的通信，为充放电控制、整车控制提供数据依据，是电池管理系统的重要功能之一。ＣＡＮ通信方式是现阶段电池管理系统通信应用的主流，在国内外大量产业化的电动汽车电池管理系统及国内外关于电池管理系统数据通信标准中均提倡采用该通信方式。电池管理系统ＢＭＳ在工作过程中，需要将一些重要信息和其他控制系统进行时时通信，比如充电过程中与充电机的通信，确保充电过程能顺利安全地进行，放电过程中，与ＶＣＵ时时通信，来完成对整车的控制。二、车载CAN通信设计的实现

在电池管理系统中，ＣＡＮ通信的实现是由外围设置ＣＡＮ的控制器和接收器组成的通信模块完成的，其设计原理如图３-30所示。从图３-30中可以看出，电路主要由４部分构成:微处理器ＡＴＭＥＧＡ81.ＣＡＮ控制器SAJ1000，CAN总线驱动器８２Ｃ250和高速光电耦合器６Ｎ137。技能提升吉利ＥＶ450CAN总线的故障诊断及排查方法１.CAN总线的常见故障

CAN总线系统一般由CAN控制器、信息收发器、两个数据传输终端及两条数据传输总线组成。除了数据总线外，其他各元件都置于各控制单元的内部，因此，CAN总线系统常见故障见３-８。技能提升2.CNA总线的故障分析CAN总线是将所有节点通过CAN-Ｈ(高速CAN信号)和CAN-Ｌ(低速CAN信号)连接在一起，实现信息通道共享的一种总线通信方式，其连接示意图如图3-32所示,由图３-30得知，

CAN总线两端有两个并联连接的终端电阻，其阻值为120Ω，因此，CAN总线线路正常时，从