纯电动汽车动力电池管理系统

纯电动汽车动力电池管理系统；组成；工作原理，以及常见故障及处理，电池管理系统能够实时采集纯电动汽车动力蓄电池中的每个蓄电池模块的端电压、充放电电流、动力电池包总电压及温度等。电池管理系统可以通过软件分析单体蓄电池状态，有效预测单体蓄电池的供电性能，及时发现性能劣化的故障蓄电池，为动力电池包精细维护提供测量依据，保证蓄电池使用的安全性、可靠性。内容实用，有需要的赶紧收藏吧！

纯电动汽车动力电池管理系统

• 一、 结构组成
  • 1. 硬件
    • （1） 主控盒
      • 接受整车控制器的指令，根据高压回路硬件绝缘状况，控制正负母线接触器的开闭，决定整车安全上下电；接收从控盒采集的蓄电池电压、蓄电池温度以及母线电流的数据，分析计算电池包内蓄电池的电压和电量以及充放电能力，与整车控制器或充电机通信；储存蓄电池充电次数，计算蓄电池寿命；储存蓄电池故障信息等
    • （2） 从控盒
      • 对各个蓄电池串的电压进行巡检采集、计算与处理；找出最高电压电芯、最低电压电芯；电芯电压最高与最低的差值应小于0.03V；充电时有一节电芯电压达到充电截止电压，即停止充电；放电时有一节电芯电压降到放电截止电压，即停止放电；通过高可靠性的数据传输通道与主控盒进行指令及数据的双向传输
    • （3） 高压盒
      • 控制 PTC 加热器、预充接触器、高压正负极接触器
    • （4） 采集电压、电流、温度等数据的电子器件
  • 2. 软件
    • （1） 底层软件
    • （2） 应用层软件
    • 可以用来监测蓄电池的电压、电流、荷电状态、绝缘电阻值、温度值，并通过与整车控制器、充电机的通信，来控制动力电池系统的充放电
• 二、 主要功能
  • 1. 数据采集
    • 电池管理系统能够实时采集纯电动汽车动力蓄电池中的每个蓄电池模块的端电压、充放电电流、动力电池包总电压及温度等。电池管理系统可以通过软件分析单体蓄电池状态，有效预测单体蓄电池的供电性能，及时发现性能劣化的故障蓄电池，为动力电池包精细维护提供测量依据，保证蓄电池使用的安全性、可靠性
    • 采集数据的传感器
      • 电压传感器
        • 电流传感器
          • 温度传感器
  • 2. 状态分析
    • 电池管理系统能够准确地对蓄电池的SOC和SOH这两个方面进行估测，随时预报纯电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，让驾驶员获得直接的信息，了解剩余电量对续航里程的影响，使蓄电池的SOC值控制在30%～70%的工作范围内。
  • 3. 均衡控制
    • （1） 主动式均衡
      • 又称非耗散型均衡，通过将能量高的单体蓄电池中的能量转移到能量低的单体蓄电池上，或用整组能量补充到能量最低的单体蓄电池上，以达到能量均衡的目的。其优点是转换效率高；缺点是结构复杂，成本高
      • DC/DC集中式
        • 单向均衡
        • 双向均衡
      • 分散式
        • 飞度电容
        • 储能电感
    • （2） 被动式均衡
      • 又称耗散型均衡，通过在每一个单体蓄电池并联一个电阻分流的方式，将容量多的蓄电池中多余的能量消耗掉，实现整组蓄电池电压的均衡。其优点是成本低，技术难度不高，较容易实现；缺点是将电能转化为热能消耗掉，造成部分能量浪费
      • 硬件方案
      • 软件方案
  • 4. 热管理
    • 为了使动力电池模组发挥最佳的性能并延长其使用寿命，需要对电池管理系统进行热管理，也就是将动力电池包温度控制在合理的范围内。
    • 主要功能包括：蓄电池温度的准确测量和监控；动力电池模组温度过高时的有效散热，低温条件下的快速加热；保证动力电池模组温度场的均匀分布；蓄电池散热系统与其他散热单元的匹配。
  • 5. 安全保护
    • 安全保护是电池管理系统最重要的功能，是基于前面四个功能而进行的
    • （1） 过电流保护
      • 是指根据蓄电池SOC限制充电电流或放电电流，防止蓄电池电流过大造成蓄电池内部发热、热量积累使蓄电池温度上升，从而导致蓄电池的热稳定性下降，影响蓄电池的使用寿命和安全性能。电池管理系统会判断电流值是否超过安全范围，一旦超过则会采取相应的安全保护措施。
    • （2） 过充过放保护
      • 是指蓄电池在充电或放电过程中，电池管理系统会检测系统中单体蓄电池的电压，当电压超过充电或放电限制电压时，电池管理系统会断开充电或放电回路来保护蓄电池。
    • （3） 过温保护
      • 是指在蓄电池温度超过高温限制值或是低于低温限制值时，电池管理系统能够禁止进行充放电
    • （4） 绝缘监测
      • 是保证动力电池系统安全的重要功能之一。电池管理系统会实时监测总正和总负对车身接地的绝缘阻值，如果出现绝缘阻值低于安全范围，就会上报故障并断开高压电。
• 三、 工作原理
  • 1. 充电原理
    • 充电初期预充电
      • 慢充时：充电桩→车载充电机→高压控制盒→高压插接件→预充继电器→预充电阻→动力电池包正极→主熔丝→动力电池包负极→电流传感器→主负继电器→高压控制盒→车载充电机→充电桩，构成回路，进行预充。 快充时：快充桩→高压控制盒→高压插接件→预充继电器→预充电阻→动力电池包正极→主熔丝→动力电池包负极→电流传感器→主负继电器→高压控制盒→快充桩，构成回路，进行预充。
    • 充电
      • 预充电完成之后，电池管理系统闭合主正继电器，随后断开预充继电器，主电路接通，动力蓄电池开始充电
      • 慢充时：充电桩→车载充电机→高压控制盒→高压插接件→主正继电器→动力电池包正极→主熔丝→动力电池包负极→电流传感器→主负继电器→高压控制盒→车载充电机→充电桩，构成回路，进行慢充。 快充时：快充桩→高压控制盒→高压插接件→主正继电器→动力电池包正极→主熔丝→动力电池包负极→电流传感器→主负继电器→高压控制盒→快充桩，构成回路，进行快充。
  • 2. 放电原理
    • 放电初期预充
      • 动力电池包负极→主熔丝→动力电池包正极→预充电阻→预充继电器→高压插接件→高压控制盒→主负继电器→电流传感器→动力蓄电池负极，构成回路，完成预充。
    • 放电
      • 电池管理系统闭合主正继电器，断开预充继电器，主电路接通，动力电池包开始放电。
      • 动力电池包负极→主熔丝→动力电池包正极→主正继电器→高压插接件→高压控制盒→主负继电器→电流传感器→动力蓄电池负极， 构成回路，完成放电。
  • 3. 充电加热原理
    • 慢充时：充电桩→车载充电机→高压插接件→加热继电器→加热元件→加热熔丝→高压插接件→高压控制盒→车载充电机→充电桩，构成充电回路，进行加热。 快充时：快充桩→高压插接件→加热继电器→加热元件→加热熔丝→高压插接件→高压控制盒→快充桩，构成充电回路，进行加热。
• 四、 常见故障及处理
  • 电池管理系统如果发生故障，就会失去对蓄电池的监控，不能估计蓄电池的SOC，容易造成蓄电池的过充、过放、过载、过热以及不一致性等问题，影响蓄电池的性能、使用寿命和行车安全。