國家新能源汽車技術(shù)路線：三縱三橫

人們關(guān)注的問題

1.新能源汽車的安全性

2.續(xù)航里程

3.充電時(shí)間

4.成本、價(jià)格

1.電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求

動(dòng)力電池的應(yīng)用要求

常用動(dòng)力電池參數(shù)對(duì)比

• 化學(xué)電池、物理電池、生物電池

• 鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池、鋅空氣電池、超級(jí)電容、超高速飛輪

常用鋰離子動(dòng)力電池對(duì)比

動(dòng)力電池成組（PACK）

電芯→ 模組→ 電池組→電池包

動(dòng)力電池成組（PACK）EV200

動(dòng)力電池成組（PACK）e5

動(dòng)力電池成組（PACK）

算一算，測一測

1.單體電池容量為：       AH

2.單體電池電壓為：       V

3.總電量為：          Kwh

4.比能量為：          Kwh/kg

5.百公里能耗：       Kwh   以1.2元/度折算，百公里使用成本：        元

1.你所測得三個(gè)單體電池平均電壓為：      V

2.初步判定該鋰離子電池正極材料為：       。                                   

3.臺(tái)架單體電池間的連接關(guān)系為：     。

• 總電量=總安時(shí)數(shù)*電壓

• 總?cè)萘?單體電池容量*并聯(lián)數(shù)

• 總電壓=單體電池電壓*串聯(lián)數(shù)

2.電池管理系統(tǒng)（BMS）

動(dòng)力電池包組成

• 電池模組、維修開關(guān)、BMS主控模塊、BMS從控模塊、信號(hào)采集線束、接觸器、預(yù)充電阻、溫度傳感器、電流傳感器

電池管理系統(tǒng)功能

• 提高動(dòng)力電池使用效率，增加續(xù)航里程，延長使用壽命，降低運(yùn)行成本、提高電池組及動(dòng)力系統(tǒng)可靠性，從而有效提升電動(dòng)汽車整車品質(zhì)。

BMS功能

• 電池?cái)?shù)據(jù)采集

• 電池狀態(tài)估算

• 安全保護(hù)

• 能量管理（充放電控制、均衡）

• 電池?zé)峁芾砉δ?/span>

• 信息管理

• 繼電器控制

北汽EV200 BMS系統(tǒng)架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)采集功能

1）檢測單體電池電壓（e513個(gè)分控模塊）

· 每個(gè)單體電池運(yùn)行狀態(tài)、根據(jù)電壓差判斷差異性、累積獲取總電壓（e5192個(gè)，EV200 91個(gè)）

2）電池包總電壓（主控模塊）

· SOC計(jì)算參考、監(jiān)測接觸器狀態(tài)

3）溫度測量（分控模塊）

· 環(huán)境溫度、電池箱溫度（正面居中），e5共48個(gè)

4）電流監(jiān)測（主控模塊）

· 1個(gè)（動(dòng)力電池正、動(dòng)力電池負(fù)）：霍爾傳感器

· 絕緣監(jiān)測電阻、漏電傳感器500Ω/V、100Ω/V

· 動(dòng)力電池正與車身

· 動(dòng)力電池負(fù)與車身

5）絕緣檢測（主控模塊）

6）高壓互鎖（主控模塊）

· 在高壓電纜連接插頭處設(shè)計(jì)互鎖開關(guān)

· 保證在高壓上電前系統(tǒng)的完整性、運(yùn)行過程中斷開啟動(dòng)安全保護(hù)

· 防止帶電插拔對(duì)高壓部件的拉弧損壞

2.電池狀態(tài)估算(主控模塊)

1.SOC（State  of Charge）

剩余電量/額定容量的百分比

儀表顯示SOC和續(xù)航里程（基于溫度、電壓、電流計(jì)算）

安培時(shí)間積分法、開路電壓法、負(fù)載電壓法、卡爾曼濾波法、模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

2.SOH（State  of Health）

• EV:深充深放，測量容量/額定容量的百分比；電池循環(huán)次數(shù)n=f(T,I,SOC)

• HEV:電池內(nèi)阻l卡爾曼濾波法、模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3.安全保護(hù)

1.過流保護(hù)（主控模塊）

充放電過程，工作電流超過安全值啟動(dòng)保護(hù)措施（充電0.5C？e5快充125A，慢充40A，直流快充15min80%，慢充1~2h；北汽EV200 30min 50%，慢充6~12min）

1C持續(xù)放電，OK

3C放電1min,啟動(dòng)保護(hù)；（寶馬i34.3C）

2.過壓和欠壓保護(hù)（影響電池壽命）

如磷酸鐵鋰設(shè)定充電（3.65V）、放電（2.7V）截止保護(hù)電壓，分級(jí)報(bào)警，甚至切斷電流回路。

壓差報(bào)警(30mV)

3.過溫保護(hù)（電池壽命、燃燒、爆炸）

• 溫度超過一定值，儀表報(bào)警甚至啟動(dòng)保護(hù)措施。

• 如眾泰E200，65℃/50℃兩個(gè)報(bào)警閾值。溫差報(bào)警

4.漏電保護(hù)（主控模塊）

5.碰撞高壓防護(hù)

6.高壓互鎖

• l故障報(bào)警

  ·無論何種狀態(tài)，儀表報(bào)警，聲光報(bào)警

• 高壓切斷

  ·靜止?fàn)顟B(tài)，切斷高壓輸出

• 降功率運(yùn)行

  ·高速行車過程，降功率運(yùn)行，保證駕駛員將車停在安全位置

4.能量管理

1.充電管理（主控模塊）

根據(jù)電池充電特性控制充電電壓、充電電流。

2.放電管理（主控模塊）

根據(jù)動(dòng)力電池SOC和單體電壓、溫度等因素限制輸出扭矩，輸出功率，甚至切斷功率輸出。

• 動(dòng)力電池的SOC 低于 30%，會(huì)限扭矩（輸出扭矩≤ 100N.m)；

• 單體電壓3.3V 時(shí)，輸出功率為控制功率的80%；

• 單體電壓3.2V 時(shí)，輸出功率為控制功率的 50%；

• 單體電壓為3.1V 時(shí)，在整車速度低于 1000RPM時(shí)斷開繼電器 ;

• 單體電壓為3V 時(shí)，斷開繼電器。

3.均衡管理（分控模塊）

電池由于生產(chǎn)、工作環(huán)境帶來不一致性。

“木桶效應(yīng)”，整個(gè)電池容量不能有效發(fā)揮

“耗散性”均衡、“非耗散性均衡”

“被動(dòng)均衡”、“主動(dòng)均衡”

5.熱管理（25~40℃）

1）冷卻

風(fēng)冷、水冷、制冷劑冷卻

2）加熱

PTC、冷卻液

比亞迪e5無熱管理（20~80℃）

6.信息管理

1）儀表信息顯示

• 電機(jī)功率、車速、SOC、故障信息及報(bào)警指示燈

• 充電狀態(tài)、充電剩余時(shí)間等

2）信息交互（數(shù)據(jù)通訊）

（1）電池系統(tǒng)內(nèi)部通訊

主控模塊與分控模塊間CAN通訊（電壓、溫度、SOC）

（2）主控模塊與外部控制器之間通訊

主控模塊與整車控制器、充電設(shè)備、電機(jī)控制器、組合儀表間CAN通訊

3）歷史信息存儲(chǔ)與分析

精確評(píng)估剩余電量，便于動(dòng)力電池組檢修和保養(yǎng)

找一找，畫一畫

1.分別找出分控模塊和主控模塊位置

2.找出溫度傳感器

3.找出霍爾式電流傳感器

4.找出絕緣監(jiān)測點(diǎn)

1.找出單體電池電壓采集線束，有幾根？

2.畫出單體電池與分控模塊連接圖

3.若2號(hào)單體電池電壓采集線斷路，對(duì)各單體電池電壓采集結(jié)果會(huì)有何影響？

1.拆卸高壓維修開關(guān)

2.找出高壓互鎖開關(guān)

3.通過電壓測量判斷高壓維修開關(guān)在電池組中的位置

1.記錄各單體電池電壓、總電壓

2.記錄電池溫度值；模擬溫度變化，并記錄報(bào)警時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

3.記錄絕緣電阻值

4.記錄SOC值

5.記錄充放電電流；模擬充電電流過大、放電電流過大

7.繼電器控制

1）上電控制

（1）喚醒與自檢

①15電喚醒

點(diǎn)火開關(guān)ON，整車控制器(VCU)、全車高壓部分的控制器如動(dòng)力電池包、電機(jī)控制器、空調(diào)控制器等被喚醒

②初始化、自檢

控制器初始化，自檢（包括高壓互鎖）通過，無嚴(yán)重故障，上報(bào)VCU

③BMS與VCU通訊

動(dòng)力電池絕緣情況、各模組電壓、溫度、各繼電器狀態(tài)正常，上報(bào)VCU

V1=   ?

V2=   ?

V3=   ?

（2）負(fù)極繼電器（接觸器）接通

  VCU控制或BMS控制

（3）預(yù)充繼電器（接觸器）接通（BMS主控模塊控制）

3s內(nèi)：

V1=  332伏特

V2=V3=0.95*332=315伏特  

（4）主繼電器接通，預(yù)充繼電器斷開（BMS主控模塊控制）

Ready燈點(diǎn)亮，上電成功

找一找，畫一畫

1.分別找出負(fù)極接觸器、預(yù)充接觸器、正極接觸器（根據(jù)電路走向、接通時(shí)序判斷）

2.測量預(yù)充電阻值

3.對(duì)照臺(tái)架，畫出動(dòng)力電池包與高壓配電盒內(nèi)各元器件的連接關(guān)系圖

2）充電控制

（1）快充

• 1.BMS確認(rèn)充電槍連接正常（Ucc1電壓有效），充電樁提供12V直流電（A ，A-）

• BMS和VCU得電被喚醒。

• 2.BMS確定Ucc2信號(hào)有效，向VCU發(fā)出“充電請(qǐng)求”，確定后（點(diǎn)火開關(guān)OFF）VCU發(fā)出“充電允許信號(hào)”，BMS閉合充電接觸器和主負(fù)接觸器。充電樁經(jīng)過三個(gè)繼電器向動(dòng)力電池充電。

• 3.VCU從CAN 線上接收到 CC2 連接信號(hào)后閉合充電輔助電源繼電器，提供充電過程中低壓電路的電能，并在蓄電池電量低時(shí)，給蓄電池充電。

• 4.BMS與直流充電樁通訊，控制充電電流和充電電壓。

• 5.BMS與VCU(組合儀表)通訊，儀表顯示充電信息。

（1）快充

（2）慢充

1.BMS確認(rèn)充電槍連接正常（CC與地電阻正常，充電樁端0歐姆，車輛端680歐/220歐），喚醒BMS，BMS 閉合充電接觸器和主負(fù)接觸器。

2.CP 電壓有效，交流充電槍中供電控制裝置閉合內(nèi)部接觸器，輸出 220VAC 電壓給車載充電機(jī)。

3.車載充電機(jī)得電工作，自檢正常后輸出（通過DC/DC）輔助供電12V DC。

4.整車控制器得電激活，整車控制器從CAN 線上接收到 CC 連接信號(hào)后閉合充電輔助電源繼電器，提供充電過程中低壓電路的電能，并在蓄電池電量低時(shí)，給蓄電池充電。

5.BMS與車載充電機(jī)通訊，控制充電電流和充電電壓。

6.BMS與VCU(組合儀表)通訊，儀表顯示充電信息。