新能源汽车动力电池能量管理系统
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任务1 动力电池能量管理系统认知； 任务2 动力电池能量管理系统的检测。 通过以上2个任务的学习，你可以了解动力电池的管理系统内部组成 部件，理解动力电池为何要进行平衡管理和热管理，掌握动力电池的安 全管理与数据通信。
任务1 动力电池能量管理系统认知
提出任务
一辆电动汽车的仪表无法显示电池电量，诊断结果为电池能量管理 模块无法通信，需要进行更换。作为一位电动汽车售后服务人员，完成 上述任务需要具备以下技术能力：①能够识别电池能量管理模块的位置 与作用；②可以进行电池能量模块的更换。这些能力你是否都具备了？
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务要求
知识要求
1．能够描述动力电池系统的构成和基本功能； 2．能够描述动力电池组的构成和功能； 3．能够描述动力电池管理系统的基本功能； 4．能够描述动力电池管理系统的工作模式。
能力要求
能够正确识别与拆装动力电池管理系统的各部件。
任务1 动力电池能量管理系统认知
（4）数据通信是指电池管理系统与整车控制器、电动机控制器等车 载设备及上位机等非车载设备进行数据交换的功能。
（5）安全管理是指电池管理系统在电池组的电压、电流、温度、 SOC等出现不安全状态时给予及时报警并进行断路等紧急处理。
（6）能量管理是指对电池组充放电过程的控制，其中包括对电池组 内单体或模块进行电量均衡；故障诊断是指使用相关技术及时发现电池 组内出现故障的单体或模块。
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-2 电动汽车动力电池系统内部结构
任务1 动力电池能量管理系统认知
2．动力电池组的构成和功能 一般为了实现电动机驱动的高效率化，会将电动汽车辆的工作电压 设定为100～500V。因此，动力电池组主要利用单体电池（Cell）串联 结构，如图2-1-3所示，动力电池组一般由若干单体电池连接而成的电池 模块组成。 电池模块的主要构成零件是： （1）单体电池（Cell）。 （2）电压测量部分。 （3）电池温度测量部分。 （4）单体电池间的接线材料和绝缘材料。
相关知识
1．动力电池系统的构成和基本功能 1）动力电池系统的构成 动力电池系统是指驱动电动汽车以及混合动力汽车等电动汽车的电 池、电池管理系统及附属装置等，其主要构成要素是： （1）动力电池组（电池模块）。 （2）电池管理系统（BMS）。 （3）电池冷却系统。 （4）动力电池组箱体。
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-3 电池组（电池模块）
任务1 动力电池能量管理系统认知
另外，电池模块所要求的功能是： （1）保持电池固定。 （2）配线部绝缘。 （3）检测电池电压和温度。 （4）电池散热（冷却）结构。 当电池模块中加入了隶属电池管理系统的电子印制电路板，这时对 电池模块相应增加模数转换电池电压和温度数据的功能、向电池管控单 元发送这些信息的通信功能，还有均衡不同电池单体电压的功能。
任务1 动力电池能量管理系统认知
如图2-1-4所示，常见动力电池管理系统的功能主要包括数据釆集、 数据显示、状态估计、热管理、数据通信、安全管理、能量管理（包括 动力电池电量均衡功能）和故障诊断，其中前6项为动力电池管理系统的 基本功能：
图2-1-4 电池管理系统功能框图
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
BMS最基本的功能是监控与动力电池自身安全运行相关的状态参数 （如动力电池的电压、电流和温度）、预测动力系统优化控制有关的运 行状态参数（SOC、SOH）和相应的剩余行驶里程、进行与工作环境适 应性有关的热管理等，进行动力电池管理以避免出现过放电、过充电、 过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用动力电池存 储能力和循环寿命。BMS的主要任务及相应的传感器输入和输出控制见 表2-1-1。
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五
动力电池 动力电池能量管理系统 驱动电机 驱动电机管理系统 动力驱动单元
2020/2/23
项目二 Baidu Nhomakorabea力电池能量管理系统
项目二 动力电池能量管理系统
动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理，即动力电池能 量管理模块，又称动力电池管理系统，或动力电池能量管理系统。本项 目主要包含2个工作任务：
任务1 动力电池能量管理系统认知
3．电池管理系统的基本功能 动力电池管理系统（BMS）是电池保护和管理的核心部件，它的作 用要保证电池安全可靠的使用，控制动力电池组的充放电，并向VCU上 报动力电池系统的基本参数及故障信息。动力电池管理系统是集监测、 控制与管理为一体的、复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实 用化的关键。 动力电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起，对动力 电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、 电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC（State Of Charge荷电状态）、SOH（State Of Health性能状态，也称健康状 态），还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以 获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过 CAN总线接口与车载，控制器、电动机控制器、能量控制系统、车载显 示系统等进行实时通信。
（1）数据采集是动力电池管理系统所有功能的基础，需要采集的数 据信息有电池组总电压、电流、电池模块电压和温度。
（2）电池状态估计包括SOC估计和SOH估计，SOC提供电池剩余 电量的信息，SOH提供电池健康状态的信息，目前的动力电池管理系统 都实现了SOC估计功能，SOH估计技术尚不成熟。
（3）热管理是指BMS根据热管理控制策略进行工作，以使电池组 处于最优工作温度范围。
图2-1-1所示为纯电动汽车结构图，图中与电池系统相关的组件主要 为动力电池组、管理电池信息的电池管理单元以及车辆集成控制器 （VCU）。
图2-1-1 纯电动汽车结构示意图
任务1 动力电池能量管理系统认知
2）动力电池系统的基本功能 动力电池系统的基本功能是： （1）储存驱动所用电能。 （2）控制最佳行驶电池特性。 （3）确保电池相关的安全性、可靠性。 图2-1-2所示为纯电动汽车动力电池系统内部结构。电池组中包含了 部分电源系统（安全保护零件类、维护插件等），含有使用高性能锂离 子电池的电池组、保持电池在适当温度的冷却管路、防水结构的电池盘 等。
任务1 动力电池能量管理系统认知
提出任务
一辆电动汽车的仪表无法显示电池电量，诊断结果为电池能量管理 模块无法通信，需要进行更换。作为一位电动汽车售后服务人员，完成 上述任务需要具备以下技术能力：①能够识别电池能量管理模块的位置 与作用；②可以进行电池能量模块的更换。这些能力你是否都具备了？
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务要求
知识要求
1．能够描述动力电池系统的构成和基本功能； 2．能够描述动力电池组的构成和功能； 3．能够描述动力电池管理系统的基本功能； 4．能够描述动力电池管理系统的工作模式。
能力要求
能够正确识别与拆装动力电池管理系统的各部件。
任务1 动力电池能量管理系统认知
（4）数据通信是指电池管理系统与整车控制器、电动机控制器等车 载设备及上位机等非车载设备进行数据交换的功能。
（5）安全管理是指电池管理系统在电池组的电压、电流、温度、 SOC等出现不安全状态时给予及时报警并进行断路等紧急处理。
（6）能量管理是指对电池组充放电过程的控制，其中包括对电池组 内单体或模块进行电量均衡；故障诊断是指使用相关技术及时发现电池 组内出现故障的单体或模块。
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-2 电动汽车动力电池系统内部结构
任务1 动力电池能量管理系统认知
2．动力电池组的构成和功能 一般为了实现电动机驱动的高效率化，会将电动汽车辆的工作电压 设定为100～500V。因此，动力电池组主要利用单体电池（Cell）串联 结构，如图2-1-3所示，动力电池组一般由若干单体电池连接而成的电池 模块组成。 电池模块的主要构成零件是： （1）单体电池（Cell）。 （2）电压测量部分。 （3）电池温度测量部分。 （4）单体电池间的接线材料和绝缘材料。
相关知识
1．动力电池系统的构成和基本功能 1）动力电池系统的构成 动力电池系统是指驱动电动汽车以及混合动力汽车等电动汽车的电 池、电池管理系统及附属装置等，其主要构成要素是： （1）动力电池组（电池模块）。 （2）电池管理系统（BMS）。 （3）电池冷却系统。 （4）动力电池组箱体。
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
图2-1-3 电池组（电池模块）
任务1 动力电池能量管理系统认知
另外，电池模块所要求的功能是： （1）保持电池固定。 （2）配线部绝缘。 （3）检测电池电压和温度。 （4）电池散热（冷却）结构。 当电池模块中加入了隶属电池管理系统的电子印制电路板，这时对 电池模块相应增加模数转换电池电压和温度数据的功能、向电池管控单 元发送这些信息的通信功能，还有均衡不同电池单体电压的功能。
任务1 动力电池能量管理系统认知
如图2-1-4所示，常见动力电池管理系统的功能主要包括数据釆集、 数据显示、状态估计、热管理、数据通信、安全管理、能量管理（包括 动力电池电量均衡功能）和故障诊断，其中前6项为动力电池管理系统的 基本功能：
图2-1-4 电池管理系统功能框图
任务1 动力电池能量管理系统认知
任务1 动力电池能量管理系统认知
BMS最基本的功能是监控与动力电池自身安全运行相关的状态参数 （如动力电池的电压、电流和温度）、预测动力系统优化控制有关的运 行状态参数（SOC、SOH）和相应的剩余行驶里程、进行与工作环境适 应性有关的热管理等，进行动力电池管理以避免出现过放电、过充电、 过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用动力电池存 储能力和循环寿命。BMS的主要任务及相应的传感器输入和输出控制见 表2-1-1。
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五
动力电池 动力电池能量管理系统 驱动电机 驱动电机管理系统 动力驱动单元
2020/2/23
项目二 Baidu Nhomakorabea力电池能量管理系统
项目二 动力电池能量管理系统
动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理，即动力电池能 量管理模块，又称动力电池管理系统，或动力电池能量管理系统。本项 目主要包含2个工作任务：
任务1 动力电池能量管理系统认知
3．电池管理系统的基本功能 动力电池管理系统（BMS）是电池保护和管理的核心部件，它的作 用要保证电池安全可靠的使用，控制动力电池组的充放电，并向VCU上 报动力电池系统的基本参数及故障信息。动力电池管理系统是集监测、 控制与管理为一体的、复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实 用化的关键。 动力电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起，对动力 电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、 电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC（State Of Charge荷电状态）、SOH（State Of Health性能状态，也称健康状 态），还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以 获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过 CAN总线接口与车载，控制器、电动机控制器、能量控制系统、车载显 示系统等进行实时通信。
（1）数据采集是动力电池管理系统所有功能的基础，需要采集的数 据信息有电池组总电压、电流、电池模块电压和温度。
（2）电池状态估计包括SOC估计和SOH估计，SOC提供电池剩余 电量的信息，SOH提供电池健康状态的信息，目前的动力电池管理系统 都实现了SOC估计功能，SOH估计技术尚不成熟。
（3）热管理是指BMS根据热管理控制策略进行工作，以使电池组 处于最优工作温度范围。
图2-1-1所示为纯电动汽车结构图，图中与电池系统相关的组件主要 为动力电池组、管理电池信息的电池管理单元以及车辆集成控制器 （VCU）。
图2-1-1 纯电动汽车结构示意图
任务1 动力电池能量管理系统认知
2）动力电池系统的基本功能 动力电池系统的基本功能是： （1）储存驱动所用电能。 （2）控制最佳行驶电池特性。 （3）确保电池相关的安全性、可靠性。 图2-1-2所示为纯电动汽车动力电池系统内部结构。电池组中包含了 部分电源系统（安全保护零件类、维护插件等），含有使用高性能锂离 子电池的电池组、保持电池在适当温度的冷却管路、防水结构的电池盘 等。