动力电池及管理课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,动力电池及管理系统,.,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,.,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,.,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,.,1,2,3,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,.,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,.,人们关注的问题,1.11.,1.,新能源汽车的安全性,2.,续航里程,3.,充电时间,4.,成本、价格,.,.,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,.,比能量高,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,成本低,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：,-1550,电池电化学反应的热量,容量衰减到,80%,，寿命终结,.,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,.,常用锂离子动力电池对比,.,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,.,动力电池成组（,PACK,）,EV200,.,动力电池成组（,PACK,）,EV200,.,动力电池成组（,PACK,）,e5,.,动力电池成组（,PACK,）,.,算一算，测一测,参数,车型,总电压,(V),电池包重量,(kg),额定总容量,（,AH,）,电池组连接方式,综合续航里程,(Km),e5,633.6,490,75,1P192S,300,EV200,332,165,91.5,3P91S,200,1.,单体电池容量为：,AH,2.,单体电池电压为：,V,3.,总电量为：,Kwh,4.,比能量为：,Kwh/kg,5.,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,.,2,电池管理系统（,BMS,）,.,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,.,动力电池包组成,.,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。,.,电池管理系统功能,动力电池管理系统,数据采集,状态估算,安全保护,能量管理,热管理,继电器控制,信息显示,电池电压检测,电池电流检测,温度检测,电池剩余电量评估,电池老化状况评估,过流、过温保护,过压与欠压保护,碰撞保护、互锁,加热管理,放电控制管理,均衡管理,冷却管理,信息交互,电池信息显示,历史信息存储,主接触器,预充接触器,保温管理,.,北汽,EV200 BMS,系统架构,.,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（,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,绝缘监测电阻、漏电传感器,500,/V,100,/V,动力电池正与车身,动力电池负与车身,.,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、历史状态不确定性、算法精度、,SOC,评估精度困难,.,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，,OK,3C,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。温差报警,.,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,.,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。,.,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”,.,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”,.,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”,.,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,）,.,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,）,.,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,.,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、组合仪表间,CAN,通讯,整车,CAN,BMS,内部,CAN,主控模块,组合仪表,分控模块,充电机,电机控制器,整车控制器,分控模块,分控模块,6.,信息管理,.,整车,CAN,BMS,内部,CAN,主控模块,组合仪表,分控模块,充电机,电机控制器,整车控制器,分控模块,分控模块,信息交互内容,信息流向,电池组总电压、总电流、,SOC,BMS,整车控制器,BMS,电机控制器,BMS,组合仪表,电池组最大允许放电电流,BMS,整车控制器,BMS,电机控制器,电池组安全警告信息,BMS,整车控制器,BMS,组合仪表,高压预充电信息,电机控制器,BMS,充电请求信息,BMS,整车控制器,充电允许信息,整车控制器,BMS,充电电压、电流控制信息,BMS,充电机,充电机运行信息,充电机,BMS,6.,信息管理,.,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,.,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,.,7.,继电器控制,1,）上电控制,放电：,充电：,.,7.,继电器控制,1,）上电控制,.,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,VCU,BMS,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=?,.,7.,继电器控制,1,）上电控制,（,2,）负极继电器（接触器）接通,VCU,控制或,BMS,控制,.,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,.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,.,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,.,找一找，画一画,.,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（,Ucc1,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。,.,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。,.,7.,继电器控制,2,）充电控制,（,1,）快充,DC+,DC-,.,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,。,.,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。,.,感谢各位,!,Thanks,.,