主頁 > 新聞動態 > 純電動汽車電池管理係統組成原理功能運用及技術要求 2021-12-09

純（chún）電動汽車（chē）電池管理係統組成（chéng）原理功能運用及技術要求

純電動汽車電池管理係統作為電池係統的重要組成（chéng）部分，具有實（shí）時監控電池狀態、優化使用電池能（néng）量、延長電池壽命和保證電池的使用安全等重要作用。電池管理係統對整車的安全運行、整車控製策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都有很大影響（xiǎng）。電池管理係統無論在車輛運行過程中還是在充電過程中都要可（kě）靠地完成電池狀態的（de）實時監控和故障診斷，並通過總線的方式告知車輛集成控製器或充電機，以便采用更加合理的控（kòng）製策略，達到（dào）有效且高效使（shǐ）用電（diàn）池的目的。
電池管理係統采用集散式係統結構，每（měi）套電池管（guǎn）理（lǐ）係統由1台（tái）中央控製模塊（或稱主（zhǔ）機）和10個電池測控（kòng）模塊（kuài）（或稱從機）組成。電池管理係統檢測模（mó）塊安（ān）裝在電池（chí）箱前麵（miàn）板內；電池（chí）管理（lǐ）係統（tǒng）主控模塊安裝（zhuāng）在車輛尾部高壓設備倉內。
一（yī）、純（chún）電動汽車電池管理係統功用與組成
1.純（chún）電動汽車電池管理係統的功能

動力電池組被（bèi）放在（zài）純電動汽車的底部（bù）封閉的（de）電池箱內，每（měi）組（zǔ）動（dòng）力電池使用接插件牢固連接，電池箱內的電池（chí）管理係統實時監測每個電（diàn）池的電壓和溫度、電池電解（jiě）液（yè）濃度、電池剩餘電量、放電時間、放電電流或（huò）放電（diàn）深度（dù）等參數，並根據動力電池組的工作（zuò）溫度要求對電（diàn）池組（zǔ）溫度進行調溫控製，計算（suàn）動力電池係統的總電壓值和電流值等，實時監控動力電池係統的電壓狀態，同時利用CAN數據（jù）總（zǒng）線與整車（chē）控製單元、車載充電機傳遞數據，在組合儀表上顯示相關信息和報警，實（shí）現對動力電池係統（tǒng）工作狀態的監控和綜合管理。電池管理係統的（de）功能如下：
1）電（diàn）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（de）檢測
4）絕緣電阻（zǔ）檢測
5）冷卻風機控製
6）充放電次數記錄
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記（jì）錄
10）各箱電池離散性（xìng）評價（jià）
11）與車載設備通信，為整車控製提供必要的電池數據CAN1
12）與車載監控設備通信，將電池信息送麵板顯示CAN2
13）與充電機通信，安全實現（xiàn）電池的充電RS—485
14）有簡（jiǎn）易（yì）的設（shè）備實現純電動汽車電池管理係統（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（guǎn）理係統的組成（chéng）及原理

純電動汽車電池管理係統基本組成（chéng）有數據（jù）采集模塊、中央處（chù）理器單元（yuán）、均衡管理係統、熱管理係統和數據通（tōng）信係統等。其工作過（guò）程為：
1）使用數據采集係統采集每個電池和電池組的工作電壓、工作電流和電池（chí）溫度（dù）信息；
2）中央處理器單元接（jiē）收數據采集係統傳（chuán）遞的信（xìn）息，然後進行分析和計（jì）算；
3）將接收到的（de）數據或計算結果與電池管理係統中（zhōng）存（cún）儲的標準數據進行對比，然後輸出控製命令，調整動力電（diàn）池係統的工作狀態；
4）動力電（diàn）池（chí）管理係統將實時數據通過CAN數據總線將數據發送給（gěi）儀表。便於駕駛員掌握動力電池組的核電狀態。
二、純電動汽車電池管理係統技（jì）術要求
純電動汽車電池管理係統要根據汽車耗電情況計算動力電池組的電量、續航裏程，對動（dòng）力電池組中的單體電池和電池組的電壓、電（diàn）流、溫度進行實時監控；同時（shí），利用軟件程序分析監測數據（jù），對動力電（diàn）池組係統工作狀況進（jìn）行診斷，電池管理係統根據診斷結果對（duì）動力電池組工作狀態（tài）和工作條件進行調整（zhěng），並將監測診斷結果通過（guò）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係統出現故障。
具體技術要求如下：
1.動力電（diàn）池組（zǔ）剩餘電量計算:電池荷電狀態(StateofCharge，簡稱SOC)的計算（suàn），駕駛員需要（yào）根據（jù）動力電池組的剩餘電量（liàng）確定純電動汽車可以繼續運行的裏程，是否（fǒu）需要立即進行充電，因此電池荷電狀態（tài）SOC的計（jì）算（suàn）是動力電池管（guǎn）理係統（tǒng）中最重要的工作內容。
2.估算（suàn）續航裏程:動力電池組管理係統通過記（jì）錄（lù）駕駛（shǐ）員的駕駛習慣、純電動汽車的行駛路況等，計算純電（diàn）動（dòng）汽車行駛（shǐ）時的（de）耗電量，然後根據動力（lì）電池組當前的剩餘電量估算出純電動汽車還（hái）可以繼續行駛的裏程。由於車輛（liàng）行（háng）駛路況差異（yì）較大，駕駛員的操（cāo）作習慣也會有所變化（huà），因此對續航裏程的計算結果（guǒ），隻能（néng）是作為駕駛員的參考，不能完全以此為準。
3.動力電池組自診斷係（xì）統：動力電池（chí）組管理係統采集單體電池的（de）電（diàn）壓、電流和溫度（dù）數據值（zhí），通過軟件對（duì）比各（gè）單體電池的工作情況，同時與電池組管理係統中存儲的標準數據進行對比（bǐ），確定（dìng）動力電（diàn）池組的（de）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（chí）的性能下降，低於最低電（diàn）壓或輸出電流值，則會存儲故障碼，並通過車輛CAN總線係統點亮儀表上的（de）故（gù）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（de）直（zhí）流高壓（yā）電，如果出現漏電或（huò）短路會嚴重（chóng）損壞用電設備或擊傷維（wéi）修人員，因此動力電池（chí）管理係統必須（xū）實時監測高壓電路的（de）工作狀態，同（tóng）時具有（yǒu）防（fáng）止（zhǐ）高壓電路（lù）短路、漏電的功能。
a.電（diàn）池係（xì）統故（gù）障診斷基本（běn）要求項目：

b.電池係統可（kě）擴展的故障診斷項目（mù）：

5.儀表顯示和報警功能:電路電池組管理係統采（cǎi）集電池組和單體電池的參數，計算（suàn）出動力電池的剩餘（yú）電量和續航裏程，通過純電動汽車（chē）的車載CAN總線（xiàn）係統將計算結果傳送到（dào）儀表，並在儀（yí）表上（shàng）顯示，以提示駕駛員車輛的（de）當（dāng）前狀態。
6.單體（tǐ）電池運行狀態（tài）監測：動力（lì）電池組管理係統實時采集電池組中的每個單體電池的（de）電壓、電流、溫（wēn）度等數據（jù），通過（guò）對采集到的數（shù）據進行分（fèn）析、判斷和計算，確定動力電池組的運行狀態、是否存在（zài）故（gù）障、動力電池組的剩餘電（diàn）量，並根據監測結果調整動力電池組的工作狀態。
7.動力電池（chí）組係統熱管理：低溫對電池的電壓和輸出電（diàn）流影響很大，溫度下降電池電壓降低，輸出（chū）電（diàn）流變小；動力電池組中集中了幾千個（gè）單體電池，長時（shí）間（jiān）的高溫容易引起電池自燃，因此保持封閉的電池箱（xiāng）內溫（wēn）度的恒定是動（dòng）力電池組管理係統的重要任務，動力電池組係統的熱管理主要是控製電池（chí）箱中電池的溫度，當電池溫（wēn）度高時，使用安裝在電池箱（xiāng）上（shàng）的散熱風（fēng）扇，降低電池溫度；當電（diàn）池溫度降低時（shí），使用電池組（zǔ）外包圍的加熱係統，給（gěi）電池組加熱提高（gāo）電池的溫度，使動力電池的溫（wēn）度始終保持在最佳的工作溫度。
8.均衡性管理：由於穿電動（dòng）汽車的電池（chí）組有幾千節單體電池組成，各單體電池之間的製造工藝、材質、工作環境都略有差異，致使各單體電池的容量、電壓和內阻均有差異。動力電池組在充電和放電過程（chéng）中，個別單體電池會出現過充電或過度放（fàng）電的現象，這樣極大的影響力動力（lì）電池（chí）組的整體性能，因此動力電池組（zǔ）係統設計有均衡性管理係統，通過電池組管理係統（tǒng）根據監測數據，確定（dìng）電池組是否進行均衡性出來，以便提高動力電池組的使（shǐ）用壽命。
三、純電動汽車（chē）電池（chí）管理係統（tǒng）教學設備的推薦與介紹

MYXNQ-12B 純（chún）電動汽車鋰電池組實驗台

本實驗台采（cǎi）用（yòng）純電動汽車電池組管理控製係統實物為基礎，可動態監測每個單節電（diàn）池電壓、動態（tài）估計電池組容量、動態監測（cè）電池組溫度、動態顯（xiǎn）示所有電池組信（xìn）息、按鍵實時處理、動態監測總（zǒng）回路電流、動態報警指示（shì）、充電實時控製等。通過示教板的演示，可清楚了解純電動汽車電池組係統的（de）結構與功能，便於學生較快地掌握純電動汽車電池組係統的構造（zào）和（hé）原（yuán）理，提高學生（shēng）對（duì）汽車純電動汽車電池（chí）組係統的初步認識，使學生了解汽車純電（diàn）動汽（qì）車電池組係統起到（dào）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（zǔ）管理控製係統實物為（wéi）基礎，可（kě）動態監測每個單節電池電壓、動態估（gū）計電池（chí）組容量（liàng）、動態（tài）監測電池（chí）組溫度、動態顯示所有電池組信息、按鍵實時處理、動態監測總回路電流、動態報警指示、充電實時控製等。
2.實驗台麵板采（cǎi）用（yòng）4mm厚耐腐（fǔ）蝕、耐創擊、耐汙染（rǎn）、防（fáng）火、防潮的高級鋁塑板（bǎn），表（biǎo）麵經特殊工藝噴塗底漆處理；麵板打印有永（yǒng）不褪色的彩（cǎi）色電路圖與工作原理示（shì）意圖（tú），表麵噴塗光油；學員可直觀對照純電動汽車電池組管理係統結構原理圖和實物（wù），認識和分析純電動汽車電池組管理係統（tǒng）的工作（zuò）原理（lǐ）。
3.實驗台麵板上安裝有電源總開關、BMS電池管理控製單元、7寸（cùn）BMS信息顯示屏、急停開關（guān）、點動開關、12V開關電源、充放電插座、電源檢（jiǎn）測端子等，可直接在（zài）麵板上檢測電源（yuán）控製單元電信號，如（rú）電阻、電（diàn）壓（yā）、電流、頻率信號等。
4.實驗台內部（bù）裝有（yǒu）離（lí）心式鼓（gǔ）風機與（yǔ）PTC輔助（zhù）加熱器，用於模擬汽車運行（háng）時電池組的放
電負（fù）載。
5.設備框架采用40mm×40mm和40mm×80mm兩種一體化全（quán）鋁合金（jīn）型材（cái）搭建，耐（nài）油耐腐蝕並易於清潔（jié），台麵裝配32mm厚彩色高密度複合板。底部帶有自鎖腳輪與固定調（diào）節螺栓，可方便移動與固定。
二）基本配置：
檢測控製麵板、BMS電池管理控製（zhì）單元、7寸（cùn）BMS信息顯示屏、磷酸鐵鋰電池組、電源開關、12V開關電（diàn）源、急停開關、充放電開關（guān）、充放電插座、充放電插頭、離心式鼓風機（jī）、PTC輔助加熱器、移動台架等。
三）實訓項目：
1.了解電池（chí）管理單元的（de）結構和工作原理（lǐ）；
2.掌握電池管理單元的檢測方法；
3.熟（shú）悉電池包體總（zǒng）成的充放電台架（jià）結構；
4.熟悉電池包體總（zǒng）成的充放電台架工作原理；
5.掌握電池包體總成的充放電台架操作技（jì）巧；
6.掌握電池包體總成（chéng）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
動力（lì）電池組是電動（dòng）汽車的（de）動力源，其性能直接（jiē）影響電動汽車的續航裏程與行車安全。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瓶頸在於進一步提高純電動汽車單體電池（chí）的性能水（shuǐ）平，以及提升純電動汽車動力電池係統的管理等方（fāng）麵。

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MYXNQ-12B 純（chún）電動汽車鋰電池組實驗台

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