新能源汽车动力电池能量管理系统
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任务1 动力电池能量管理系统认知; 任务2 动力电池能量管理系统的检测。 通过以上2个任务的学习,你可以了解动力电池的管理系统内部组成 部件,理解动力电池为何要进行平衡管理和热管理,掌握动力电池的安 全管理与数据通信。
任务1 动力电池能量管理系统认知
提出任务
一辆电动汽车的仪表无法显示电池电量,诊断结果为电池能量管理 模块无法通信,需要进行更换。作为一位电动汽车售后服务人员,完成 上述任务需要具备以下技术能力:①能够识别电池能量管理模块的位置 与作用;②可以进行电池能量模块的更换。这些能力你是否都具备了?
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务要求
知识要求
1.能够描述动力电池系统的构成和基本功能; 2.能够描述动力电池组的构成和功能; 3.能够描述动力电池管理系统的基本功能; 4.能够描述动力电池管理系统的工作模式。
能力要求
能够正确识别与拆装动力电池管理系统的各部件。
任务1 动力电池能量管理系统认知
(4)数据通信是指电池管理系统与整车控制器、电动机控制器等车 载设备及上位机等非车载设备进行数据交换的功能。
(5)安全管理是指电池管理系统在电池组的电压、电流、温度、 SOC等出现不安全状态时给予及时报警并进行断路等紧急处理。
(6)能量管理是指对电池组充放电过程的控制,其中包括对电池组 内单体或模块进行电量均衡;故障诊断是指使用相关技术及时发现电池 组内出现故障的单体或模块。
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-2 电动汽车动力电池系统内部结构
任务1 动力电池能量管理系统认知
2.动力电池组的构成和功能 一般为了实现电动机驱动的高效率化,会将电动汽车辆的工作电压 设定为100~500V。因此,动力电池组主要利用单体电池(Cell)串联 结构,如图2-1-3所示,动力电池组一般由若干单体电池连接而成的电池 模块组成。 电池模块的主要构成零件是: (1)单体电池(Cell)。 (2)电压测量部分。 (3)电池温度测量部分。 (4)单体电池间的接线材料和绝缘材料。
相关知识
1.动力电池系统的构成和基本功能 1)动力电池系统的构成 动力电池系统是指驱动电动汽车以及混合动力汽车等电动汽车的电 池、电池管理系统及附属装置等,其主要构成要素是: (1)动力电池组(电池模块)。 (2)电池管理系统(BMS)。 (3)电池冷却系统。 (4)动力电池组箱体。
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-3 电池组(电池模块)
任务1 动力电池能量管理系统认知
另外,电池模块所要求的功能是: (1)保持电池固定。 (2)配线部绝缘。 (3)检测电池电压和温度。 (4)电池散热(冷却)结构。 当电池模块中加入了隶属电池管理系统的电子印制电路板,这时对 电池模块相应增加模数转换电池电压和温度数据的功能、向电池管控单 元发送这些信息的通信功能,还有均衡不同电池单体电压的功能。
任务1 动力电池能量管理系统认知
如图2-1-4所示,常见动力电池管理系统的功能主要包括数据釆集、 数据显示、状态估计、热管理、数据通信、安全管理、能量管理(包括 动力电池电量均衡功能)和故障诊断,其中前6项为动力电池管理系统的 基本功能:
图2-1-4 电池管理系统功能框图
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
BMS最基本的功能是监控与动力电池自身安全运行相关的状态参数 (如动力电池的电压、电流和温度)、预测动力系统优化控制有关的运 行状态参数(SOC、SOH)和相应的剩余行驶里程、进行与工作环境适 应性有关的热管理等,进行动力电池管理以避免出现过放电、过充电、 过热和单体电池之间电压严重不平衡现象,最大限度地利用动力电池存 储能力和循环寿命。BMS的主要任务及相应的传感器输入和输出控制见 表2-1-1。
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五
动力电池 动力电池能量管理系统 驱动电机 驱动电机管理系统 动力驱动单元
2020/2/23
项目二 Baidu Nhomakorabea力电池能量管理系统
项目二 动力电池能量管理系统
动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理,即动力电池能 量管理模块,又称动力电池管理系统,或动力电池能量管理系统。本项 目主要包含2个工作任务:
任务1 动力电池能量管理系统认知
3.电池管理系统的基本功能 动力电池管理系统(BMS)是电池保护和管理的核心部件,它的作 用要保证电池安全可靠的使用,控制动力电池组的充放电,并向VCU上 报动力电池系统的基本参数及故障信息。动力电池管理系统是集监测、 控制与管理为一体的、复杂的电气测控系统,也是电动汽车商品化、实 用化的关键。 动力电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起,对动力 电池的电压、电流、温度进行时刻检测,同时还进行漏电检测、热管理、 电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量、放电功率,报告SOC(State Of Charge荷电状态)、SOH(State Of Health性能状态,也称健康状 态),还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以 获得最大行驶里程,以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过 CAN总线接口与车载,控制器、电动机控制器、能量控制系统、车载显 示系统等进行实时通信。
(1)数据采集是动力电池管理系统所有功能的基础,需要采集的数 据信息有电池组总电压、电流、电池模块电压和温度。
(2)电池状态估计包括SOC估计和SOH估计,SOC提供电池剩余 电量的信息,SOH提供电池健康状态的信息,目前的动力电池管理系统 都实现了SOC估计功能,SOH估计技术尚不成熟。
(3)热管理是指BMS根据热管理控制策略进行工作,以使电池组 处于最优工作温度范围。
图2-1-1所示为纯电动汽车结构图,图中与电池系统相关的组件主要 为动力电池组、管理电池信息的电池管理单元以及车辆集成控制器 (VCU)。
图2-1-1 纯电动汽车结构示意图
任务1 动力电池能量管理系统认知
2)动力电池系统的基本功能 动力电池系统的基本功能是: (1)储存驱动所用电能。 (2)控制最佳行驶电池特性。 (3)确保电池相关的安全性、可靠性。 图2-1-2所示为纯电动汽车动力电池系统内部结构。电池组中包含了 部分电源系统(安全保护零件类、维护插件等),含有使用高性能锂离 子电池的电池组、保持电池在适当温度的冷却管路、防水结构的电池盘 等。
任务1 动力电池能量管理系统认知
提出任务
一辆电动汽车的仪表无法显示电池电量,诊断结果为电池能量管理 模块无法通信,需要进行更换。作为一位电动汽车售后服务人员,完成 上述任务需要具备以下技术能力:①能够识别电池能量管理模块的位置 与作用;②可以进行电池能量模块的更换。这些能力你是否都具备了?
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务要求
知识要求
1.能够描述动力电池系统的构成和基本功能; 2.能够描述动力电池组的构成和功能; 3.能够描述动力电池管理系统的基本功能; 4.能够描述动力电池管理系统的工作模式。
能力要求
能够正确识别与拆装动力电池管理系统的各部件。
任务1 动力电池能量管理系统认知
(4)数据通信是指电池管理系统与整车控制器、电动机控制器等车 载设备及上位机等非车载设备进行数据交换的功能。
(5)安全管理是指电池管理系统在电池组的电压、电流、温度、 SOC等出现不安全状态时给予及时报警并进行断路等紧急处理。
(6)能量管理是指对电池组充放电过程的控制,其中包括对电池组 内单体或模块进行电量均衡;故障诊断是指使用相关技术及时发现电池 组内出现故障的单体或模块。
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-2 电动汽车动力电池系统内部结构
任务1 动力电池能量管理系统认知
2.动力电池组的构成和功能 一般为了实现电动机驱动的高效率化,会将电动汽车辆的工作电压 设定为100~500V。因此,动力电池组主要利用单体电池(Cell)串联 结构,如图2-1-3所示,动力电池组一般由若干单体电池连接而成的电池 模块组成。 电池模块的主要构成零件是: (1)单体电池(Cell)。 (2)电压测量部分。 (3)电池温度测量部分。 (4)单体电池间的接线材料和绝缘材料。
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1.动力电池系统的构成和基本功能 1)动力电池系统的构成 动力电池系统是指驱动电动汽车以及混合动力汽车等电动汽车的电 池、电池管理系统及附属装置等,其主要构成要素是: (1)动力电池组(电池模块)。 (2)电池管理系统(BMS)。 (3)电池冷却系统。 (4)动力电池组箱体。
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-3 电池组(电池模块)
任务1 动力电池能量管理系统认知
另外,电池模块所要求的功能是: (1)保持电池固定。 (2)配线部绝缘。 (3)检测电池电压和温度。 (4)电池散热(冷却)结构。 当电池模块中加入了隶属电池管理系统的电子印制电路板,这时对 电池模块相应增加模数转换电池电压和温度数据的功能、向电池管控单 元发送这些信息的通信功能,还有均衡不同电池单体电压的功能。
任务1 动力电池能量管理系统认知
如图2-1-4所示,常见动力电池管理系统的功能主要包括数据釆集、 数据显示、状态估计、热管理、数据通信、安全管理、能量管理(包括 动力电池电量均衡功能)和故障诊断,其中前6项为动力电池管理系统的 基本功能:
图2-1-4 电池管理系统功能框图
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
BMS最基本的功能是监控与动力电池自身安全运行相关的状态参数 (如动力电池的电压、电流和温度)、预测动力系统优化控制有关的运 行状态参数(SOC、SOH)和相应的剩余行驶里程、进行与工作环境适 应性有关的热管理等,进行动力电池管理以避免出现过放电、过充电、 过热和单体电池之间电压严重不平衡现象,最大限度地利用动力电池存 储能力和循环寿命。BMS的主要任务及相应的传感器输入和输出控制见 表2-1-1。
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五
动力电池 动力电池能量管理系统 驱动电机 驱动电机管理系统 动力驱动单元
2020/2/23
项目二 Baidu Nhomakorabea力电池能量管理系统
项目二 动力电池能量管理系统
动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理,即动力电池能 量管理模块,又称动力电池管理系统,或动力电池能量管理系统。本项 目主要包含2个工作任务:
任务1 动力电池能量管理系统认知
3.电池管理系统的基本功能 动力电池管理系统(BMS)是电池保护和管理的核心部件,它的作 用要保证电池安全可靠的使用,控制动力电池组的充放电,并向VCU上 报动力电池系统的基本参数及故障信息。动力电池管理系统是集监测、 控制与管理为一体的、复杂的电气测控系统,也是电动汽车商品化、实 用化的关键。 动力电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起,对动力 电池的电压、电流、温度进行时刻检测,同时还进行漏电检测、热管理、 电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量、放电功率,报告SOC(State Of Charge荷电状态)、SOH(State Of Health性能状态,也称健康状 态),还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以 获得最大行驶里程,以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过 CAN总线接口与车载,控制器、电动机控制器、能量控制系统、车载显 示系统等进行实时通信。
(1)数据采集是动力电池管理系统所有功能的基础,需要采集的数 据信息有电池组总电压、电流、电池模块电压和温度。
(2)电池状态估计包括SOC估计和SOH估计,SOC提供电池剩余 电量的信息,SOH提供电池健康状态的信息,目前的动力电池管理系统 都实现了SOC估计功能,SOH估计技术尚不成熟。
(3)热管理是指BMS根据热管理控制策略进行工作,以使电池组 处于最优工作温度范围。
图2-1-1所示为纯电动汽车结构图,图中与电池系统相关的组件主要 为动力电池组、管理电池信息的电池管理单元以及车辆集成控制器 (VCU)。
图2-1-1 纯电动汽车结构示意图
任务1 动力电池能量管理系统认知
2)动力电池系统的基本功能 动力电池系统的基本功能是: (1)储存驱动所用电能。 (2)控制最佳行驶电池特性。 (3)确保电池相关的安全性、可靠性。 图2-1-2所示为纯电动汽车动力电池系统内部结构。电池组中包含了 部分电源系统(安全保护零件类、维护插件等),含有使用高性能锂离 子电池的电池组、保持电池在适当温度的冷却管路、防水结构的电池盘 等。