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

純電動汽車電池管理系統組成原理功能運用及技術要求

純電動汽車電池管理系統作為電池系統的重要組成部分，具有實時監控電池狀態、優化使用電池能量、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的實時監控和故障診斷，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。
電池管理系統采用集散式系統結構，每套電池管理系統由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。電池管理系統檢測模塊安裝在電池箱前面板內；電池管理系統主控模塊安裝在車輛尾部高壓設備倉內。
一、純電動汽車電池管理系統功用與組成
1.純電動汽車電池管理系統的功能

動力電池組被放在純電動汽車的底部封閉的電池箱內，每組動力電池使用接插件牢固連接，電池箱內的電池管理系統實時監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，并根據動力電池組的工作溫度要求對電池組溫度進行調溫控制，計算動力電池系統的總電壓值和電流值等，實時監控動力電池系統的電壓狀態，同時利用CAN數據總線與整車控制單元、車載充電機傳遞數據，在組合儀表上顯示相關信息和報警，實現對動力電池系統工作狀態的監控和綜合管理。電池管理系統的功能如下：
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據CAN1
12）與車載監控設備通信，將電池信息送面板顯示CAN2
13）與充電機通信，安全實現電池的充電RS—485
14）有簡易的設備實現純電動汽車電池管理系統的初始化功能，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的組成及原理

純電動汽車電池管理系統基本組成有數據采集模塊、中央處理器單元、均衡管理系統、熱管理系統和數據通信系統等。其工作過程為：
1）使用數據采集系統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據采集系統傳遞的信息，然后進行分析和計算；
3）將接收到的數據或計算結果與電池管理系統中存儲的標準數據進行對比，然后輸出控制命令，調整動力電池系統的工作狀態；
4）動力電池管理系統將實時數據通過CAN數據總線將數據發送給儀表。便于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系統技術要求
純電動汽車電池管理系統要根據汽車耗電情況計算動力電池組的電量、續航里程，對動力電池組中的單體電池和電池組的電壓、電流、溫度進行實時監控；同時，利用軟件程序分析監測數據，對動力電池組系統工作狀況進行診斷，電池管理系統根據診斷結果對動力電池組工作狀態和工作條件進行調整，并將監測診斷結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出現故障。
具體技術要求如下：
1.動力電池組剩余電量計算:電池荷電狀態(StateofCharge，簡稱SOC)的計算，駕駛員需要根據動力電池組的剩余電量確定純電動汽車可以繼續運行的里程，是否需要立即進行充電，因此電池荷電狀態SOC的計算是動力電池管理系統中最重要的工作內容。
2.估算續航里程:動力電池組管理系統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，因此對續航里程的計算結果，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：動力電池組管理系統采集單體電池的電壓、電流和溫度數據值，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中存儲的標準數據進行對比，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必須實時監測高壓電路的工作狀態，同時具有防止高壓電路短路、漏電的功能。
a.電池系統故障診斷基本要求項目：

b.電池系統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采集電池組和單體電池的參數，計算出動力電池的剩余電量和續航里程，通過純電動汽車的車載CAN總線系統將計算結果傳送到儀表，并在儀表上顯示，以提示駕駛員車輛的當前狀態。
6.單體電池運行狀態監測：動力電池組管理系統實時采集電池組中的每個單體電池的電壓、電流、溫度等數據，通過對采集到的數據進行分析、判斷和計算，確定動力電池組的運行狀態、是否存在故障、動力電池組的剩余電量，并根據監測結果調整動力電池組的工作狀態。
7.動力電池組系統熱管理：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，輸出電流變小；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溫度的恒定是動力電池組管理系統的重要任務，動力電池組系統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，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單體電池組成，各單體電池之間的制造工藝、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中，個別單體電池會出現過充電或過度放電的現象，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設計有均衡性管理系統，通過電池組管理系統根據監測數據，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實物為基礎，可動態監測每個單節電池電壓、動態估計電池組容量、動態監測電池組溫度、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的結構與功能，便于學生較快地掌握純電動汽車電池組系統的構造和原理，提高學生對汽車純電動汽車電池組系統的初步認識，使學生了解汽車純電動汽車電池組系統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實物為基礎，可動態監測每個單節電池電壓、動態估計電池組容量、動態監測電池組溫度、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、充電實時控制等。
2.實驗臺面板采用4mm厚耐腐蝕、耐創擊、耐污染、防火、防潮的高級鋁塑板，表面經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結構原理圖和實物，認識和分析純電動汽車電池組管理系統的工作原理。
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節螺栓，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構和工作原理；
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構；
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
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的管理等方面。

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純電動汽車電池管理系統組成原理功能運用及技術要求

MYXNQ-12B 純電動汽車鋰電池組實驗臺

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