主頁 > 新聞動態(tài) > 純電動汽車電池管理系統(tǒng)組成原理功能運用及技術(shù)要求 2021-12-09

純電動汽車電池管理系統(tǒng)組成原理功能運用及技術(shù)要求

純電動汽車電池管理系統(tǒng)作為電池系統(tǒng)的重要組成部分，具有實時監(jiān)控電池狀態(tài)、優(yōu)化使用電池能量、延長電池壽命和保證電池的使用安全等重要作用。電池管理系統(tǒng)對整車的安全運行、整車控制策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都有很大影響。電池管理系統(tǒng)無論在車輛運行過程中還是在充電過程中都要可靠地完成電池狀態(tài)的實時監(jiān)控和故障診斷，并通過總線的方式告知車輛集成控制器或充電機，以便采用更加合理的控制策略，達到有效且高效使用電池的目的。
電池管理系統(tǒng)采用集散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每套電池管理系統(tǒng)由1臺中央控制模塊（或稱主機）和10個電池測控模塊（或稱從機）組成。電池管理系統(tǒng)檢測模塊安裝在電池箱前面板內(nèi)；電池管理系統(tǒng)主控模塊安裝在車輛尾部高壓設備倉內(nèi)。
一、純電動汽車電池管理系統(tǒng)功用與組成
1.純電動汽車電池管理系統(tǒng)的功能

動力電池組被放在純電動汽車的底部封閉的電池箱內(nèi)，每組動力電池使用接插件牢固連接，電池箱內(nèi)的電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測每個電池的電壓和溫度、電池電解液濃度、電池剩余電量、放電時間、放電電流或放電深度等參數(shù)，并根據(jù)動力電池組的工作溫度要求對電池組溫度進行調(diào)溫控制，計算動力電池系統(tǒng)的總電壓值和電流值等，實時監(jiān)控動力電池系統(tǒng)的電壓狀態(tài)，同時利用CAN數(shù)據(jù)總線與整車控制單元、車載充電機傳遞數(shù)據(jù)，在組合儀表上顯示相關信息和報警，實現(xiàn)對動力電池系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控和綜合管理。電池管理系統(tǒng)的功能如下：
1）電體電池電壓的檢測
2）電池溫度的檢測
3）電池組工作電流的檢測
4）絕緣電阻檢測
5）冷卻風機控制
6）充放電次數(shù)記錄
7）電池組SoC的估測
8）電池故障分析與在線報警
9）各箱電池充放電次數(shù)記錄
10）各箱電池離散性評價
11）與車載設備通信，為整車控制提供必要的電池數(shù)據(jù)CAN1
12）與車載監(jiān)控設備通信，將電池信息送面板顯示CAN2
13）與充電機通信，安全實現(xiàn)電池的充電RS—485
14）有簡易的設備實現(xiàn)純電動汽車電池管理系統(tǒng)的初始化功能，能滿足電池快速更換以及電池箱重新編組的需要。
2.純電動汽車電池管理系統(tǒng)的組成及原理

純電動汽車電池管理系統(tǒng)基本組成有數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理器單元、均衡管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。其工作過程為：
1）使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集每個電池和電池組的工作電壓、工作電流和電池溫度信息；
2）中央處理器單元接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳遞的信息，然后進行分析和計算；
3）將接收到的數(shù)據(jù)或計算結(jié)果與電池管理系統(tǒng)中存儲的標準數(shù)據(jù)進行對比，然后輸出控制命令，調(diào)整動力電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)；
4）動力電池管理系統(tǒng)將實時數(shù)據(jù)通過CAN數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給儀表。便于駕駛員掌握動力電池組的核電狀態(tài)。
二、純電動汽車電池管理系統(tǒng)技術(shù)要求
純電動汽車電池管理系統(tǒng)要根據(jù)汽車耗電情況計算動力電池組的電量、續(xù)航里程，對動力電池組中的單體電池和電池組的電壓、電流、溫度進行實時監(jiān)控；同時，利用軟件程序分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，對動力電池組系統(tǒng)工作狀況進行診斷，電池管理系統(tǒng)根據(jù)診斷結(jié)果對動力電池組工作狀態(tài)和工作條件進行調(diào)整，并將監(jiān)測診斷結(jié)果通過儀表顯示或點亮相應的故障燈，提示駕駛員車輛動力電池組系統(tǒng)出現(xiàn)故障。
具體技術(shù)要求如下：
1.動力電池組剩余電量計算:電池荷電狀態(tài)(StateofCharge，簡稱SOC)的計算，駕駛員需要根據(jù)動力電池組的剩余電量確定純電動汽車可以繼續(xù)運行的里程，是否需要立即進行充電，因此電池荷電狀態(tài)SOC的計算是動力電池管理系統(tǒng)中最重要的工作內(nèi)容。
2.估算續(xù)航里程:動力電池組管理系統(tǒng)通過記錄駕駛員的駕駛習慣、純電動汽車的行駛路況等，計算純電動汽車行駛時的耗電量，然后根據(jù)動力電池組當前的剩余電量估算出純電動汽車還可以繼續(xù)行駛的里程。由于車輛行駛路況差異較大，駕駛員的操作習慣也會有所變化，因此對續(xù)航里程的計算結(jié)果，只能是作為駕駛員的參考，不能完全以此為準。
3.動力電池組自診斷系統(tǒng)：動力電池組管理系統(tǒng)采集單體電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)值，通過軟件對比各單體電池的工作情況，同時與電池組管理系統(tǒng)中存儲的標準數(shù)據(jù)進行對比，確定動力電池組的整體工作狀況及每個單體電池的工作狀況，如果檢測到動力電池組的整體工作狀況或某個單體電池的性能下降，低于最低電壓或輸出電流值，則會存儲故障碼，并通過車輛CAN總線系統(tǒng)點亮儀表上的故障指示燈。
4.短路保護:動力電池組的輸出電壓一般為200V—400V的直流高壓電，如果出現(xiàn)漏電或短路會嚴重損壞用電設備或擊傷維修人員，因此動力電池管理系統(tǒng)必須實時監(jiān)測高壓電路的工作狀態(tài)，同時具有防止高壓電路短路、漏電的功能。
a.電池系統(tǒng)故障診斷基本要求項目：

b.電池系統(tǒng)可擴展的故障診斷項目：

5.儀表顯示和報警功能:電路電池組管理系統(tǒng)采集電池組和單體電池的參數(shù)，計算出動力電池的剩余電量和續(xù)航里程，通過純電動汽車的車載CAN總線系統(tǒng)將計算結(jié)果傳送到儀表，并在儀表上顯示，以提示駕駛員車輛的當前狀態(tài)。
6.單體電池運行狀態(tài)監(jiān)測：動力電池組管理系統(tǒng)實時采集電池組中的每個單體電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、判斷和計算，確定動力電池組的運行狀態(tài)、是否存在故障、動力電池組的剩余電量，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整動力電池組的工作狀態(tài)。
7.動力電池組系統(tǒng)熱管理：低溫對電池的電壓和輸出電流影響很大，溫度下降電池電壓降低，輸出電流變��；動力電池組中集中了幾千個單體電池，長時間的高溫容易引起電池自燃，因此保持封閉的電池箱內(nèi)溫度的恒定是動力電池組管理系統(tǒng)的重要任務，動力電池組系統(tǒng)的熱管理主要是控制電池箱中電池的溫度，當電池溫度高時，使用安裝在電池箱上的散熱風扇，降低電池溫度；當電池溫度降低時，使用電池組外包圍的加熱系統(tǒng)，給電池組加熱提高電池的溫度，使動力電池的溫度始終保持在最佳的工作溫度。
8.均衡性管理：由于穿電動汽車的電池組有幾千節(jié)單體電池組成，各單體電池之間的制造工藝、材質(zhì)、工作環(huán)境都略有差異，致使各單體電池的容量、電壓和內(nèi)阻均有差異。動力電池組在充電和放電過程中，個別單體電池會出現(xiàn)過充電或過度放電的現(xiàn)象，這樣極大的影響力動力電池組的整體性能，因此動力電池組系統(tǒng)設計有均衡性管理系統(tǒng)，通過電池組管理系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定電池組是否進行均衡性出來，以便提高動力電池組的使用壽命。
三、純電動汽車電池管理系統(tǒng)教學設備的推薦與介紹

MYXNQ-12B 純電動汽車鋰電池組實驗臺

本實驗臺采用純電動汽車電池組管理控制系統(tǒng)實物為基礎，可動態(tài)監(jiān)測每個單節(jié)電池電壓、動態(tài)估計電池組容量、動態(tài)監(jiān)測電池組溫度、動態(tài)顯示所有電池組信息、按鍵實時處理、動態(tài)監(jiān)測總回路電流、動態(tài)報警指示、充電實時控制等。通過示教板的演示，可清楚了解純電動汽車電池組系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，便于學生較快地掌握純電動汽車電池組系統(tǒng)的構(gòu)造和原理，提高學生對汽車純電動汽車電池組系統(tǒng)的初步認識，使學生了解汽車純電動汽車電池組系統(tǒng)起到更直觀更深入的教學目的。
一）功能特點：
1.該設備采用純電動汽車電池組管理控制系統(tǒng)實物為基礎，可動態(tài)監(jiān)測每個單節(jié)電池電壓、動態(tài)估計電池組容量、動態(tài)監(jiān)測電池組溫度、動態(tài)顯示所有電池組信息、按鍵實時處理、動態(tài)監(jiān)測總回路電流、動態(tài)報警指示、充電實時控制等。
2.實驗臺面板采用4mm厚耐腐蝕、耐創(chuàng)擊、耐污染、防火、防潮的高級鋁塑板，表面經(jīng)特殊工藝噴涂底漆處理；面板打印有永不褪色的彩色電路圖與工作原理示意圖，表面噴涂光油；學員可直觀對照純電動汽車電池組管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖和實物，認識和分析純電動汽車電池組管理系統(tǒng)的工作原理。
3.實驗臺面板上安裝有電源總開關、BMS電池管理控制單元、7寸BMS信息顯示屏、急停開關、點動開關、12V開關電源、充放電插座、電源檢測端子等，可直接在面板上檢測電源控制單元電信號，如電阻、電壓、電流、頻率信號等。
4.實驗臺內(nèi)部裝有離心式鼓風機與PTC輔助加熱器，用于模擬汽車運行時電池組的放
電負載。
5.設備框架采用40mm×40mm和40mm×80mm兩種一體化全鋁合金型材搭建，耐油耐腐蝕并易于清潔，臺面裝配32mm厚彩色高密度復合板。底部帶有自鎖腳輪與固定調(diào)節(jié)螺栓，可方便移動與固定。
二）基本配置：
檢測控制面板、BMS電池管理控制單元、7寸BMS信息顯示屏、磷酸鐵鋰電池組、電源開關、12V開關電源、急停開關、充放電開關、充放電插座、充放電插頭、離心式鼓風機、PTC輔助加熱器、移動臺架等。
三）實訓項目：
1.了解電池管理單元的結(jié)構(gòu)和工作原理；
2.掌握電池管理單元的檢測方法；
3.熟悉電池包體總成的充放電臺架結(jié)構(gòu)；
4.熟悉電池包體總成的充放電臺架工作原理；
5.掌握電池包體總成的充放電臺架操作技巧；
6.掌握電池包體總成的維護注意事項；
7.掌握電池包體總成的測試方法；
8.掌握電池包體總成的測試安全事項；
9.掌握純電動汽車電池組故障排除方法。
四、小結(jié)
動力電池組是電動汽車的動力源，其性能直接影響電動汽車的續(xù)航里程與行車安全。目前純電動汽車動力電池，主要采用的是鋰離子電池。其提高性能的主要的技術(shù)瓶頸在于進一步提高純電動汽車單體電池的性能水平，以及提升純電動汽車動力電池系統(tǒng)的管理等方面。

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MYXNQ-12B 純電動汽車鋰電池組實驗臺

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