主页 > 新闻动态 > 纯电动汽车电池管理系统组成原理功能运用及技术要求 2021-12-09

纯电动汽车电池管理系统组成原理功能运用及技术要求

纯电动汽车电池管理系统作为电池系统的重要组成部分，具有实时监控电池状态、优化使用电池能量、延长电池寿命和保证电池的使用安全等重要作用。电池管理系统对整车的安全运行、整车控制策略的选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大影响。电池管理系统无论在车辆运行过程中还是在充电过程中都要可靠地完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知车辆集成控制器或充电机，以便采用更加合理的控制策略，达到有效且高效使用电池的目的。
电池管理系统采用集散式系统结构，每套电池管理系统由1台中央控制模块（或称主机）和10个电池测控模块（或称从机）组成。电池管理系统检测模块安装在电池箱前面板内；电池管理系统主控模块安装在车辆尾部高压设备仓内。
一、纯电动汽车电池管理系统功用与组成
1.纯电动汽车电池管理系统的功能

动力电池组被放在纯电动汽车的底部封闭的电池箱内，每组动力电池使用接插件牢固连接，电池箱内的电池管理系统实时监测每个电池的电压和温度、电池电解液浓度、电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等参数，并根据动力电池组的工作温度要求对电池组温度进行调温控制，计算动力电池系统的总电压值和电流值等，实时监控动力电池系统的电压状态，同时利用CAN数据总线与整车控制单元、车载充电机传递数据，在组合仪表上显示相关信息和报警，实现对动力电池系统工作状态的监控和综合管理。电池管理系统的功能如下：
1）电体电池电压的检测
2）电池温度的检测
3）电池组工作电流的检测
4）绝缘电阻检测
5）冷却风机控制
6）充放电次数记录
7）电池组SoC的估测
8）电池故障分析与在线报警
9）各箱电池充放电次数记录
10）各箱电池离散性评价
11）与车载设备通信，为整车控制提供必要的电池数据CAN1
12）与车载监控设备通信，将电池信息送面板显示CAN2
13）与充电机通信，安全实现电池的充电RS—485
14）有简易的设备实现纯电动汽车电池管理系统的初始化功能，能满足电池快速更换以及电池箱重新编组的需要。
2.纯电动汽车电池管理系统的组成及原理

纯电动汽车电池管理系统基本组成有数据采集模块、中央处理器单元、均衡管理系统、热管理系统和数据通信系统等。其工作过程为：
1）使用数据采集系统采集每个电池和电池组的工作电压、工作电流和电池温度信息；
2）中央处理器单元接收数据采集系统传递的信息，然后进行分析和计算；
3）将接收到的数据或计算结果与电池管理系统中存储的标准数据进行对比，然后输出控制命令，调整动力电池系统的工作状态；
4）动力电池管理系统将实时数据通过CAN数据总线将数据发送给仪表。便于驾驶员掌握动力电池组的核电状态。
二、纯电动汽车电池管理系统技术要求
纯电动汽车电池管理系统要根据汽车耗电情况计算动力电池组的电量、续航里程，对动力电池组中的单体电池和电池组的电压、电流、温度进行实时监控；同时，利用软件程序分析监测数据，对动力电池组系统工作状况进行诊断，电池管理系统根据诊断结果对动力电池组工作状态和工作条件进行调整，并将监测诊断结果通过仪表显示或点亮相应的故障灯，提示驾驶员车辆动力电池组系统出现故障。
具体技术要求如下：
1.动力电池组剩余电量计算:电池荷电状态(StateofCharge，简称SOC)的计算，驾驶员需要根据动力电池组的剩余电量确定纯电动汽车可以继续运行的里程，是否需要立即进行充电，因此电池荷电状态SOC的计算是动力电池管理系统中最重要的工作内容。
2.估算续航里程:动力电池组管理系统通过记录驾驶员的驾驶习惯、纯电动汽车的行驶路况等，计算纯电动汽车行驶时的耗电量，然后根据动力电池组当前的剩余电量估算出纯电动汽车还可以继续行驶的里程。由于车辆行驶路况差异较大，驾驶员的操作习惯也会有所变化，因此对续航里程的计算结果，只能是作为驾驶员的参考，不能完全以此为准。
3.动力电池组自诊断系统：动力电池组管理系统采集单体电池的电压、电流和温度数据值，通过软件对比各单体电池的工作情况，同时与电池组管理系统中存储的标准数据进行对比，确定动力电池组的整体工作状况及每个单体电池的工作状况，如果检测到动力电池组的整体工作状况或某个单体电池的性能下降，低于最低电压或输出电流值，则会存储故障码，并通过车辆CAN总线系统点亮仪表上的故障指示灯。
4.短路保护:动力电池组的输出电压一般为200V—400V的直流高压电，如果出现漏电或短路会严重损坏用电设备或击伤维修人员，因此动力电池管理系统必须实时监测高压电路的工作状态，同时具有防止高压电路短路、漏电的功能。
a.电池系统故障诊断基本要求项目：

b.电池系统可扩展的故障诊断项目：

5.仪表显示和报警功能:电路电池组管理系统采集电池组和单体电池的参数，计算出动力电池的剩余电量和续航里程，通过纯电动汽车的车载CAN总线系统将计算结果传送到仪表，并在仪表上显示，以提示驾驶员车辆的当前状态。
6.单体电池运行状态监测：动力电池组管理系统实时采集电池组中的每个单体电池的电压、电流、温度等数据，通过对采集到的数据进行分析、判断和计算，确定动力电池组的运行状态、是否存在故障、动力电池组的剩余电量，并根据监测结果调整动力电池组的工作状态。
7.动力电池组系统热管理：低温对电池的电压和输出电流影响很大，温度下降电池电压降低，输出电流变小；动力电池组中集中了几千个单体电池，长时间的高温容易引起电池自燃，因此保持封闭的电池箱内温度的恒定是动力电池组管理系统的重要任务，动力电池组系统的热管理主要是控制电池箱中电池的温度，当电池温度高时，使用安装在电池箱上的散热风扇，降低电池温度；当电池温度降低时，使用电池组外包围的加热系统，给电池组加热提高电池的温度，使动力电池的温度始终保持在最佳的工作温度。
8.均衡性管理：由于穿电动汽车的电池组有几千节单体电池组成，各单体电池之间的制造工艺、材质、工作环境都略有差异，致使各单体电池的容量、电压和内阻均有差异。动力电池组在充电和放电过程中，个别单体电池会出现过充电或过度放电的现象，这样极大的影响力动力电池组的整体性能，因此动力电池组系统设计有均衡性管理系统，通过电池组管理系统根据监测数据，确定电池组是否进行均衡性出来，以便提高动力电池组的使用寿命。
三、纯电动汽车电池管理系统教学设备的推荐与介绍

MYXNQ-12B 纯电动汽车锂电池组实验台

本实验台采用纯电动汽车电池组管理控制系统实物为基础，可动态监测每个单节电池电压、动态估计电池组容量、动态监测电池组温度、动态显示所有电池组信息、按键实时处理、动态监测总回路电流、动态报警指示、充电实时控制等。通过示教板的演示，可清楚了解纯电动汽车电池组系统的结构与功能，便于学生较快地掌握纯电动汽车电池组系统的构造和原理，提高学生对汽车纯电动汽车电池组系统的初步认识，使学生了解汽车纯电动汽车电池组系统起到更直观更深入的教学目的。
一）功能特点：
1.该设备采用纯电动汽车电池组管理控制系统实物为基础，可动态监测每个单节电池电压、动态估计电池组容量、动态监测电池组温度、动态显示所有电池组信息、按键实时处理、动态监测总回路电流、动态报警指示、充电实时控制等。
2.实验台面板采用4mm厚耐腐蚀、耐创击、耐污染、防火、防潮的高级铝塑板，表面经特殊工艺喷涂底漆处理；面板打印有永不褪色的彩色电路图与工作原理示意图，表面喷涂光油；学员可直观对照纯电动汽车电池组管理系统结构原理图和实物，认识和分析纯电动汽车电池组管理系统的工作原理。
3.实验台面板上安装有电源总开关、BMS电池管理控制单元、7寸BMS信息显示屏、急停开关、点动开关、12V开关电源、充放电插座、电源检测端子等，可直接在面板上检测电源控制单元电信号，如电阻、电压、电流、频率信号等。
4.实验台内部装有离心式鼓风机与PTC辅助加热器，用于模拟汽车运行时电池组的放
电负载。
5.设备框架采用40mm×40mm和40mm×80mm两种一体化全铝合金型材搭建，耐油耐腐蚀并易于清洁，台面装配32mm厚彩色高密度复合板。底部带有自锁脚轮与固定调节螺栓，可方便移动与固定。
二）基本配置：
检测控制面板、BMS电池管理控制单元、7寸BMS信息显示屏、磷酸铁锂电池组、电源开关、12V开关电源、急停开关、充放电开关、充放电插座、充放电插头、离心式鼓风机、PTC辅助加热器、移动台架等。
三）实训项目：
1.了解电池管理单元的结构和工作原理；
2.掌握电池管理单元的检测方法；
3.熟悉电池包体总成的充放电台架结构；
4.熟悉电池包体总成的充放电台架工作原理；
5.掌握电池包体总成的充放电台架操作技巧；
6.掌握电池包体总成的维护注意事项；
7.掌握电池包体总成的测试方法；
8.掌握电池包体总成的测试安全事项；
9.掌握纯电动汽车电池组故障排除方法。
四、小结
动力电池组是电动汽车的动力源，其性能直接影响电动汽车的续航里程与行车安全。目前纯电动汽车动力电池，主要采用的是锂离子电池。其提高性能的主要的技术瓶颈在于进一步提高纯电动汽车单体电池的性能水平，以及提升纯电动汽车动力电池系统的管理等方面。

纯电动汽车电池管理系统组成原理功能运用及技术要求

MYXNQ-12B 纯电动汽车锂电池组实验台

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