电动汽车技术课件：动力电池管理系统

烟雾报警、绝缘检测方法
烟雾报警
在车辆行驶过程中由于路况复杂及电池本身的工艺问题，可能由于过热、挤压和碰撞等原因而导致电池出现冒烟或着火等极端恶劣的事故，若不能即使发现并得到有效处理，势必导致事故的进一步扩大，对周围电池、车辆以及车上人员构成威胁，严重影响带车辆运行的安全性。动力电池管理系统中烟雾报警的报警装置应安装于驾驶员控制台，在接收到报警信号时，迅速发出声光报警和故障定位，保证驾驶员能够及时发现，能接收报警器发出的报警信号。
02电池管理系统内部主控板与检测板之间的通信。
04在有参数设定功能的电池管理系统上，还有电池管理系统主控板与上位机的通信。
06RS232、RS485总线等方式在电池管理系统内部通信中也有应用。
01数据通信是电池管理系统的重要组成部分之一。
03电池管理系统与车载主控制器、非车载充电机等设备间的通信
05CAN通信方式是现阶段电池管理系统通信应用的主流
能量转移式均衡利用电感或电容等储能元件，把电池组中容量高的单体电池，通过储能元件转移到容量比较低的电池上。
能量转换式均衡通过开关信号，将电池组整体能量对单体电池进行能量补充，或者将单体电池能量向整体电池组进行能量转换。
非能量耗散型均衡管理
动力电池热管理系统的功能电池内传热的基本方式电池组热管理系统设计实现
新建和编辑工步文件动态验证电池管理系统。
12
13
操作步骤及工作要点
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测试完毕后按下“启动/停止测试”按钮，停开关。
关闭上位机电脑。
整理、清洁实验室。
断开电源柜电源线，断开采样柜与动力电池的接线。
通过电源管理系统确认电池状态，如果电池电量不足，则使用充电机进行补充充电。
均衡系统的分类

控制系统开发流程
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
控制系统架构
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
单元测试及MIL测试
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
SIL及PIL测试
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控制系统开发管理流程介绍
Rational DOORs：是做需求管理的时候需要的产品，主要用于定制 和管理项目中的各种需求，可以与Change和Synergy工具无缝集成。
Rational Change：是做变更管理的时候需要的产品，主要用于定制 和管理项目中的各种工作流程以及变更流程。
5.3
NEDC (欧洲)
1181
33.6
74.6
3.9
JC08
1204
24.5
50.7
6.1
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控制系统开发管理流程介绍
基于模型的软件开发（MBD: Model Based Design）
项目繁多 各种类型产品，各种产品平台 产品种类不断增加
方案多样 每种产品多种配置方案 配置方案定期更新
New Energy
新能源汽车动力系统控制技术
新能源汽车动力系统控制技术
01
新能源汽车分类及构型介绍
02
纯电动汽车控制技术
03
混动汽车控制技术
04
控制系统开发管理流程
05
电控系统故障诊断
06
动力电池及其管理系统介绍（实操）
07
电机及整车控制系统介绍（实操）
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新能源汽车动力系统控制技术
04 04-01 04-02 04-03 04-04

《电池管理系统》PPT课 件
电池管理系统（BMS）是一种用于监测、控制和保护电池的关键技术。本课 件将介绍BMS的作用、基本构成、功能模块、应用实例以及未来发展趋势。
一、介绍
1 什么是电池管理系统
（BMS）
2 BMS的作用
BMS能提供电池的状态监
3 BMS的应用领域
BMS广泛应用于电动汽车、
BMS是一种用于监测、控
1 智能化
未来BMS将更加智能化，能够自动识别和调 整系统参数。
3 安全
BMS的安全性将得到进一步提升，以保护电 池和设备的安全。
2 绿色化
BMS将更加注重节能和环保，提高电池的能 源效率。
4 高可靠性
BMS将变得更加可靠，能够提供更长的使用 寿命和稳定的性能。
六、总结
BMS的重要性
BMS是电池系统中至关重要 的组成部分，确保电池的安 全和性能。
电池模块
由电池单体组成，负责存块
实时监测电池的电压、 电流、容量等参数， 以了解电池的工作状 态。
温度保护模块
监测电池的温度，当 温度过高时采取措施 以保护电池安全。
电压均衡模块
平衡电池组中各个单 体的电压，确保电池 组的性能和寿命。
充电限制模块
控制充电器的输出功 率，以避免充电过程 中电池过热或过压。
四、BMS的应用实例
电动汽车
BMS在电动汽车中起到监测电池状态、控制充放电 等关键作用。
无人机
BMS确保无人机的电池安全，并监测电池的状态。
储能系统
BMS用于监测和控制储能系统中的电池，以提高能 源利用效率。
通信基站
BMS在通信基站中维护电池的性能，以确保通信设 备的稳定运行。
五、BMS的发展趋势

11.2 电池系统与整车的匹配方法-纯电动车辆电池组 匹配方法
按经济车速来设计车辆续驶里程，结合电动大客车动力性指标对铅酸电池和锂离子电 ξ D ξ S的关系曲线如图11-5所示。
11.2 电池系统与整车的匹配方法-混合动力车辆电池 组匹配方法
混合动力车辆具有两套车载能源系统，即发动机—发电机组(APU)和电池组，混合比 设计与车辆实际的控制目标和要求密切相关。控制目标反映了混合动力车辆的用途和 使用特征，主要有：续驶里程延长型，装用较小功率的APU，补充电池组电量的不 足，减缓电池组能量的消耗和电量状态的衰减；连续行驶模式，APU以连续模式工 作，电池组作为功率均衡装置，输出峰值功率和接受再生制动能量；间断行驶模式， 在闹市区或受限制区域，车辆以纯电动方式行驶，APU应及时对车载电池组进行补 充充电，同时电池组容量应足以满足车辆纯电动行驶里程要求。
11.1
（4）单位容量消耗行驶里程和单位能量消耗行驶里程 这两种电动汽车能耗经济性的评价指标分别是单位里程容量消耗和单位里程能量消耗 的倒数。单位分别为km
（5）等速能耗经济特性 汽车等速能耗经济性是指汽车在额定载荷下，在最高档、水平良好路面上以等速行驶 单位里程的能耗或单位能量行驶的里程。通常可以测出每隔5km/h或10km/h速度间隔 的等速行驶能耗量，然后在速度—能耗曲线图上连成曲线，称为等速能耗经济特性。 此曲线可以确定汽车的经济车速。但这种评价方法不能反映汽车实际行驶中受工况变
11.3 电池包结构与设计（3）安全要求 IP防护等级：为满足防水、防尘要求，电池包应满足一定的IP防护等级，根据车辆的 总体要求，对于电池包，一般的IP防护等级要求不低于IP55 电气绝缘性能：现阶段电池包外壳多采用金属材料制成，要求在符合表11 1要求的 电压条件下，电池包正极和负极与金属外壳之间的绝缘电阻应大于10MΩ。 电气保护功能：主要用于极端工况下，通过电池管理系统实现电池包的高压断电保护、 （4）接口与通信协议 电池包具有对外的电能输出能力，需要与电动车辆的用电设备进行连接和通信。相应 的电气接口和机械接口在满足安全、可靠的前提下，需要满足国家和行业相关标准要

ppt课件
3
项目研发目标
热管理：实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控
制防止电池温度过高。
均衡控制：由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在
使用过程中不一致性会越来越严重，系统应能判断并自动进行均衡处理。
故障诊断：电动汽车电池的工作电压一般都比较高（90V-700V），系
统应监测供电短路，漏电等可能对人身和设备产生危害的状况。
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显示单元
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显示单元
显示单元选用7”带 触摸屏真彩显示，系统 采用SAM9263B为主芯 片的ARM9方案，重新 设计电源；CAN总线以 及与上位PC机之间通 讯用485总线系统采用 光耦隔离；主板和核心 板分开设计，以及采用 汽车级别的相关芯片， 系统稳定性高，保证该 系统能在汽车这样的恶 劣环境下工作。
屏蔽双绞线；
4）PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂
直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。
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硬件设计特点
主控单元
与采集单元一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶 劣电磁环境下可靠运行；
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2
项目研发目标
实时跟踪电池运行状态及参数检测：实时采集电池充放电状
态，采集数据有电池总电压，电池总电流，每个电池箱内电池测点 温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所 以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的 基础。
剩余电量估算：电池剩余能量相当于传统车的油量。荷电状态
由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰！从而影响信号在线检测

步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON
步骤 2: SMR 2 ON
步骤 3: SMR 1 OFF
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项目2：动力电池组及电池管理系统 任务1：动力电池组的结构与线路分析
二、动力电池组的内部结构与线路分析 1、丰田普锐斯镍氢电池 （a）供电控制原理
READY ON
步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON
二、动力电池组的内部结构与线路分析 1、丰田普锐斯镍氢电池 （b）电源关闭控制原理
电源关闭
步骤 1: SMR 2 OFF
步骤 2: SMR 3 OFF
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项目2：动力电池组及电池管理系统 任务1：动力电池组的结构与线路分析
二、动力电池组的内部结构与线路分析 1、丰田普锐斯镍氢电池 （b）电源关闭控制原理
3.7V
锂电 池
磷酸铁锂电池
三元素锂电池 （镍钴锰）
3.2V 3.7V
容量特点
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项目1：动力电池组的拆卸 任务1：动力电池组的基本知识
4、电池组的连接方式
高压电池组
=多个单节电池并、串联
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项目1：动力电池组的拆卸 任务1：动力电池组的基本知识
4、电池组的连接方式
✓电池的串联 串连的主要目的是增加电池的电压
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步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON
步骤 2: SMR 2 ON
步骤 3: SMR 1 OFF
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项目2：动力电池组及电池管理系统 任务1：动力电池组的结构与线路分析
二、动力电池组的内部结构与线路分析 1、丰田普锐斯镍氢电池 （a）供电控制原理
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数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关
应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低
普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监控 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。

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巡检生产源数据 已不具备可比性 无法用于维护管理： —终端用户电池性能评估； —电池维护数据支撑。
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单体电池电压ADC
电池1
R1
电池2
R2
—电池 3
电池1电压=电池1电压+IR1 还存在安全问题
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过放电
过充电 性能良好 性能下降
20
21
事关大局
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《规划》明确了： 立足于自主创新， 掌握握核心技术 当前衣顿和艾里逊的系统 不仅仅是对自主创新的巨大冲击； ——创新环境面临挑战 更重要的是对新能源战略的战略目标的挑战 —能否取得主导权 —自主的技术路线。
电动汽车蓄电池管理系统 （BMS）
1
2
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
3
其中：超过平均电压 ： 37.3% （发生过充电的几率） 低于平均电压： 48. 0% 等于平均电压： 14.7% （即额定充电电压）
4
5
锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
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影响允许充放电电流和功率的， 主要是电池内阻和回路阻抗；
而蓄电池内阻，与SOC
并没有具有一般和普遍性的函数关系；
数据模型仅具有特殊性和时域性；
依据SOC对锂电池进行能量管理 只是一种对其缺乏基本了解的意想。
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首要任务应首先解决：
防止发生：单体电池过充电 单体电池过放电； 温度超过允许值； 电流超过允许值；
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管理系统的基本目的： 在最优化蓄电池组效能的同时；
防止发生单体电池的
过充电 过放电 超温 过流 必要时，提供相关信息。
7
定义—四个系统的集成

冷却系统设计与选
型
介绍适用于电池热管理系统的冷 却系统设计原则，包括冷却液选 择、冷却管道设计、散热器设计 等，以及冷却系统的选型建议。
04
电池热管理系统性能评价
Chapter
性能评价指标及方法
01
02
03
温度均匀性
散热效率
能耗
衡量电池组内温度分布的一致性， 通过温度传感器测量并计算温差。
评价热管理系统在特定条件下的 散热能力，通过对比实验和模拟 分析得出。
电池热管理系统重要性
电池性能与热环境关系 热管理系统对电池寿命和安全性的影响 提高新能源汽车整体性能的意义
课件目的与结构
课件目的
介绍新能源汽车电池热管理系统的 原理、设计及应用
课件结构
概述、热管理系统原理、设计方法 与实例、应用与展望
02
电池热管理系统基本原理
Chapter
电池工作原理及热特性
针对实验结果，分析热管理系统 的优缺点，提出改进建议。
温度均匀性分析 散热效率评价 能耗分析 结果讨论
根据实验数据绘制温度分布图， 评估热管理系统的温度均匀性。
根据功率计等设备采集的数据， 计算热管理系统的能耗并进行评 估。
05
新能源汽车电池热管理系统应 用案例
Chapter
纯电动汽车电池热管理系统应用
能量管理策略
探讨基于电池能量状态的控制策略，如SOC、 SOH等，用于优化电池的能量利用和延长电池寿 命。
关键部件设计与选型
传感器设计与选型
阐述适用于电池热管理系统的温 度传感器、电流传感器、电压传 感器等的设计与选型原则。
控制器设计与选型
探讨电池热管理系统控制器的设 计原则，包括控制算法、硬件电 路、软件编程等，以及控制器的 选型建议。