0803108041动力电池组及管理系统
电池管理系统ppt课件
能量耗散型均衡管理 ❖ 恒定分流电阻均衡充电电路
▪ 每个电池单体上都始终并联一个分流电阻。 ▪ 可靠性高，分流电阻的值大，通过固定分流来减小由于自放电导致的单体电池差
异 ▪ 无论电池充电还是放电过程，分流电阻始终消耗功率，能量损失大 ▪ 一般在能够及时补充能量的场合适用
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能量耗散型均衡管理 ❖ 开关控制分流电阻均衡充电电路
6
单体电压采集方法 ❖ (3)隔离运放采集法
▪ 组成：隔离运算放大器、 多路选择器等
▪ 应用特点：系统采集精度 高，可靠性强，但成本较 高
7
单体电压采集方法
❖ (4)压/频转换电路采集法 ▪ 组成：压/频转换器、选 择电路和运算放大电路 ▪ 应用特点：压控振荡器中 含有电容器，而电容器的 相对误差一般都比较大， 而且电容越大相对误差也 越大
AD590
18B20
12
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性
使用场合 价格
普及程度
分流器 有
互感器 无
霍尔元件电流传 感器
无
光纤传感器 无
需插入主电路 开孔、导线传入 开孔、导线传入
-
直流、交流、脉 冲
交流
直流、交流、脉 冲
直流、交流
无隔离
隔离
隔离
隔离
小信号放大、需 控制处理
里程的预测和估计具有重要的意义 ❖ 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受到多种因素的影响，导致电池电量估
计和预测方法复杂，准确估计SOC比较困难。
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电池SOC估算精度的影响因素
❖ (1)充放电电流 ▪ 大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
动力锂电池组的管理系统(BMS)的认知
BMS工作准确性、管理系统对各类故障应有检测和处理功能、智能管理及通讯功能等内容。
关键词：动力锂电池组管理系统 认知
中图分类号：TM912
文献标识码：A
文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0051-01
锂电池作动力使用需十几节至几百节的大 容量电 池串联，其中一节电 池 若 有问题，因安 全原因整组电池则不能继续工作，故没有一个 功能很强的管理系统是无法推广使用的。但因 种种原因，目前国内外市场上尚未见到能达到 使用要求满意的产品，故影响锂电池作为动力 能源的推广应用。锂电池虽在特殊条件下有燃 烧、爆炸不安全特性存在，但循环使用寿命应 是为优的，可是目前国内影响其使用推广的关 键问题是使用寿命太短，有的说“低于普通铅 酸电池”。如果真是这样，锂电池既危险又短命 且价格贵，那还有什么推广价值。
5 管理系统对各类故障应有检测和处 理功能
动力锂电 池 的 安 全 使 用是 管 理系统 的 重要 任 务。而 影 响 使 用 安 全 的因 素 除 电 池 本 身而外，还有 充电器、用电器及管 理系和 环 境条件等。因此 对使用电池安全的管 理，绝 不是 一 般 做 的“ 防 短 路、防 高 温、防反 接、防 过充、防过放”那么简单，更何况前面已讲过 那 些 所 谓 防 过 充、防 过 放 的 做 法 本 身就 有 问 题。（1）要即时检查充电器工作是否正常。若
2 充电方法和充电器 充电 程 序 存于 B M S 的 软件中，充电 器工
作完 全由BM S 指 挥控制。充电 过 程中BM S 据已 测 知 的 各节电 池 的即 时 参 数，按 安 全 第
一、寿 命优先的原则，即时 检 查电池 组中是 否有需改变充电电流的电池。若 有，则据该 节电 池 需 要自动 调 整 充电 器 的 输出电 流 。这 样 充电 彻 底 改 变了电 池 与 充电 器之 间“ 谁 服 从谁”的问题，彻底避免了因充电不当而影响 电 池 寿 命甚 至 造 成 恶 性 事 故 现 象。但 这 乃 是 串联 充电方 式，必 然 存 在各节电 池 充电 结 果 不一致的通病。
动力电池的管理系统
动力电池系统管理
• 动力电池管理系统的定义 • 动力电池管理系统的必要性 • 动力电池管理系统的结构与工作原理 • 动力电池管理系统的分类 • 动力电池管理系统的作用
动力电池管理系统的定义
电池管理系统（BMS）
• 用来对动力电池组进行安全监控和 有效管理，保持动力电源系统正常 应用并提高电池寿命的一种装置。 ——电池保姆、电池管家
根据分析结果对系 统内的相关功能模
块发出控制指令
向外界传递信息
对动力电池的整体 功能进行控制
动力电池维持最佳 状态
集中式 系统
集成式 系统
动力电池 管理系统
分类
分布式 系统
集中式电池管理系统
中央控制单元、数据采集单元等 形成整个电源系统的管理单元。
对电源系统电压、电流、温度等 进行采样，然后在中央处理器内 进行数据的处理、计算，判断和 相应控制。
集中式电池管理系统
优点
缺点
➢ 材料的成本低，安全管理便利， 对参数的测量速度较快，可靠 性高，可以灵活计算，满足不 同要求。
➢ 串联电池的电压测量中的共地、隔离、测 量精度等技术难度大，只能对对电池组进 行信号采集，不能对每个电池单体检测， 检测精度差，对信号处理要求高。
➢ 适用于仅由一个电池包组成的车用动力电 源系统。
动力电池管理系统的必要性
• 动力电池在使用中最怕过充电和过放电； • 蓄电池在成组使用时，更容易发生过充、
过放电的现象； • 电池在生产和使用过程中均会造成电池
性能不一致。
动力电池管理系统 组成及工作原理
动力电池管理系统工作原理
数据采集电路采集 电池状态信息数据
电子控制单元进行 数据处理和分析
动力电池及管理 ppt课件
。
3.台架单体电池间的连接关系为：
。
总电量=总安时数*电压 总容量=单体电池容量*并联数 总电压=单体电池电压*串联数
动力电池及管理
电池管理系统（BMS）
动力电池及管理
动力电池包组成
电池模组、维修开关、BMS主控模块、BMS从控模块、信号采集 线束、接触器、预充电阻、温度传感器、电流传感器
动力电池及管理
在高压电缆连接插头处设计互锁开关
保证在高压上电前系统的完整性、运行过程中断开启动安全保护，
防止带电插拔对高压部件的拉弧损坏
动力电池及管理
2.电池状态估算(主控模块)
1.SOC（State of Charge）
由于电池不一致性、放电电流 、温度、传感器精度、历史状 态不确定性、算法精度、SOC
评估精度困难
电池管理系统功能
数据采集
动力电池管理系统
状态估算
安全保护
能量管理 热管理
继电器控制 信息显示
电电 池池 温 电电 度 压流 检 检检 测 测测
电电 池池 剩老 余化 电状 量况 评评 估估
过 流 、 过 温 保 护
过 压 与 欠 压 保 护
碰 撞 保 护 、 互 锁
放 电均 控衡 制管 管理 理
加保 冷 热温 却 管管 管 理理 理
动力电池及管理
7.继电器控制
1）上电控制 放电： 充电：
动力电池及管理
7.继电器控制
1）上电控制
动力电池及管理
7.继电器控制
1）上电控制
V1= ? V2= ? V3= ?
（1）唤醒与自检
①15电唤醒
点火开关ON，整车控制器(VCU)、全车高压部分的控制器如动力电池包、电机控
动力电池的电池管理系统与智能控制
动力电池的电池管理系统与智能控制随着电动汽车的普及和发展，动力电池的电池管理系统（BMS）和智能控制技术扮演着越来越重要的角色。
本文将深入探讨动力电池的电池管理系统与智能控制的关键作用和技术特点。
一、动力电池的电池管理系统动力电池的电池管理系统（BMS）是指对电池进行监控、控制和管理的系统。
它主要由硬件和软件两部分组成。
硬件方面，BMS由电池管理单元（BMU）、传感器、保护电路等组成。
电池管理单元采集电池的电压、温度等参数，并对电池的状态进行监测和分析。
传感器用于测量电池的各项物理量，如电流、温度等。
保护电路则用于监测电池的工作状态，当电池出现异常时，及时断开电路，以保护电池的安全。
软件方面，BMS的软件系统主要包括数据采集、状态估计、控制策略等功能。
数据采集模块负责采集电池的各项参数，并将其传输给控制模块。
状态估计模块则根据采集到的数据对电池的状态进行估计，包括电池容量、剩余寿命等。
控制策略模块根据电池的估计状态，制定合理的充放电策略，以实现对电池的最佳管理。
二、动力电池的智能控制技术动力电池的智能控制技术是指利用先进的控制算法和智能化的决策系统，对电池的充放电过程进行优化和管理。
其核心目标是实现电池的高效利用和长寿命。
智能控制技术主要包括以下几个方面：1. 充电控制：智能控制技术可以根据电池的实时状态和需求，优化充电过程，提高充电效率和安全性。
例如，在电池容量充足时，可以采用快速充电策略；而在电池容量不足时，可以采用恒流充电策略，以保证电池能量的稳定输出。
2. 放电控制：智能控制技术可以根据电池的实时状态和负载需求，优化放电过程，延长电池的使用寿命。
例如，在电池容量充足时，可以采用高功率放电策略；而在电池容量不足时，可以采用低功率放电策略，以避免对电池造成过大的负荷。
3. 温度控制：智能控制技术可以通过监测电池的温度变化，及时调节充放电过程中的功率输出，以保持电池的温度在安全范围内。
当电池温度超过预设阈值时，智能控制系统可以自动降低充放电功率，以避免过热导致电池的性能下降甚至损坏。
《动力电池及管理系统原理与维修》课程实施方案课程翻转实训项目教学计划表
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△
△ △ △△△ △ △△ △ △△ △ △ △ △ △ △△
2-1
△28 △29 △30 △1
△3 △4 △5 △6 △7 △8 △9
2
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助
助
录督 录
录 督 录 督 录督 录 督 录 督 录 督 录 督 录 督 录督
单组时
2 2 2 2 2 2 2 2 2222 22 222 222 222 2 2 2 2 2 22
间
序 学员姓
6 人为 1 个小组，每个小组在 2 学时完成 1 个训练项目，学员按照△□▽○◇☆安排顺序进行轮换
号名
△
△△ △ △ △ △△△ △ △△ △ △△ △ △ △ △ △ △△
2-3
▽28 ▽29 ▽30 ▽1
▽3 ▽4 ▽5 ▽6 ▽7 ▽8 ▽9
2
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2-4
○28 ○29 ○30 ○1 ○ ○3 ○4 ○5 ○6 ○7 ○8 ○9 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
职业
更换与 及控制电 高低压 采集电 加热故 流检测 不工作 无法上 电压不
功能
性能修 路检测 互锁故 路故障 障检修 电路故 故障检 电故障 均衡故
复
障检修 检修
障检修 修 检修 障检修
教 任务分
1
3
动力电池系统组成及功能
动力电池系统组成及功能一、动力电池系统的组成部分咱先来说说动力电池系统的电池组吧。
这就像是整个系统的心脏，它可是储存电能的关键部分呢。
由好多好多的电池单体组成，这些电池单体就像一个个小士兵，组合在一起就有了强大的能量储备能力。
再说说电池管理系统（BMS），它可机灵啦。
就像一个超级管家，时刻关注着电池组的状态。
它要监控电池的电压、电流、温度啥的，要是发现哪个电池单体有点小问题，就赶紧调整，确保整个电池组能安全、稳定地工作。
还有热管理系统，这个也超级重要哦。
电池在工作的时候会发热，就像人运动了会出汗一样。
热管理系统就是要给电池调节温度的，太热了就给降降温，太冷了也不行，得给暖和暖和，这样电池才能一直保持良好的工作状态。
另外，电池的外壳和连接部件也不能小看。
外壳就像保护罩，保护电池不受外界的碰撞、挤压等伤害。
连接部件呢，就像是把各个部分连接起来的桥梁，让电能能够顺利地在系统里传输。
二、动力电池系统的功能电能存储功能那是必须的。
就像我们的充电宝一样，只不过这个充电宝是给汽车之类的设备供电的。
它把电能储存起来，这样车辆在行驶的时候就有能量来源啦。
动力输出功能也很厉害。
当车辆需要启动或者加速的时候，动力电池系统就把储存的电能转化为动力，让车辆能够快速地跑起来。
它还有一个很贴心的功能就是能量回收。
当车辆减速或者刹车的时候，电机就变成了发电机，把车辆的动能转化为电能，再回收到电池系统里，这样就可以提高能源的利用率啦。
而且呀，它对整个车辆的安全性也有着重要的贡献。
通过电池管理系统对电池状态的监控和调整，避免电池出现过充、过放、过热等危险情况，保障车辆和人员的安全。
在环保方面，动力电池系统也有着不可忽视的作用。
相比传统的燃油发动机，它能减少尾气排放，对环境更加友好，就像给地球妈妈减轻了一份负担呢。
动力电池组及管理系统试验方案
动力电池组及管理系统试验方案动力电池组及管理系统试验方案型号规格：非标用途：用于电动汽车用氢镍电池的综合性能测试，在功率允许范围内，可以完成所有充放电项目的性能测试。
一、购置理由：动力电池及管理技术已经成为制约电动汽车及混合动力汽车发展的瓶颈之一，动力电池台架通过容量测试试验、效率试验、循环工况试验、电池模型参数识别试验以及电池检测精度和荷电状态估计试验等，能够得到动力电池组的工作特性，确定其合理的工作范围，验证电池管理系统的电池检测精度和能量状态估计的准确性，为电池组装车后有效管理提供试验依据。
本着提高效率，减轻工作强度，降低企业成本，便于对动力车辆电池动态应力循环工况测试的角度考虑，该方案拟运用迪卡龙电动车辆测试系统硬件设备EVT-500-500，BTS-600电池测试软件对电动汽车用氢镍电池的综合性能进行测试。
二、技术要求及设备选型情况1．技术要求1.1 主要技术指标1.1.1 充电电流：充电电流范围： 1.0～100A（尽可能靠上限）；电流分辨率：0.1A,电流控制与测量精度：0.1A1.1.2充电电压范围：0～500V(电位器调节,最大调节电压500V)显示电压分辨率： 0.1V电压控制测量精度：0.1V（硬件控制0.01V）1.1.3充电容量：系统在充电过程中对电池的充电容量计算,误差≤±1.5％，测试电池组在不同温度、不同放电率下所能放出的能量。
放电倍率一般为C/3、C/2、1C、2C、3C、4C等，其中C为电池组容量，温度根据电池使用环境要求，一般为-25°C、-10°C、0°C、25°C、50°C等。
1.1.4 充电通道及方式：160CH电池组充电通道，每个电池组充电通道，通过提供的专用插头，与电池组连接，独立地对电池组中的最多4枚12V单体电池进行充电。
1.1.5 提供的专用插头,在与电池组连接充电时，需确保电池组中的单体电池，处于独立的非串联方式。
动力电池管理系统
新课引入 新知学习 技能练习 点评巩固
请任务在1这.1 里动输力入电页池管面理标系题统
一、电池管理系统的基本结构
3.电池管理系统的功能
（1）电池物理参数实时监测 (电压、 电流、温度) 由于每个单体电池之间的工作电压、储存电量、输出 功率和温度的差异 ，在电池串联电路中充放电状态最 差的那个单体电池 ，对整体电池包的充放电会产生影 响。 BMS管理系统需要对 每个单体电池进行监测和 管理
请任务在1这.1 里动输力入电页池管面理标系题统
一、电池管理系统的基本结构
3.电池管理系统的功能
BMS是电动汽车高压电池管理系统 ，其性能优劣直接 影响电动汽车的性能和使用寿命 功能： 1.电池物理参数实时监测 (电压、 电流、温度)； 2.监测电池的荷电状态 ( SOC)； 3.对电池进行温度监控 (热管理)； 4.监测高压连接器的互锁状态 ( HVIL)； 5.对电池充放电进行均衡管理； 6.控制和监测高压继电器状态； 7.故障诊断和安全管理
BMS是电池保护和管理的核心组成部分 ，是电池和整 车控制器以及驾驶者沟通的桥梁 ，通过对电动汽车电 池组充放电的有效控制 ，可以达到增加行驶里程 ，延 长使用寿命， 降低运行成 本的目的 ，可有效提高电 动汽车的安全性 ，可靠性及使用性能。
请任在务1这.1里动输力入电池页管面理标系统题
一、电池管理系统的基本结构
新课引入 新知学习 技能练习 点评巩固
请任务在1这.1 里动输力入电页池管面理标系题统
一、电池管理系统的基本结构
3.电池管理系统的功能
（2）监测电池的荷电状态 (SOC) 电池的荷电状态 ( SOC) 是指电池的剩余容 量Qrem 和电池的最大可用容量Qmax的百分比，即： SOC =100% 剩余容量 电池在一定放电倍率下放电后， 电池剩余的可用容量 。剩余容量的估计和计算受到电池前期 应用的放电率 、放电时间、电池老化程度、应用 环境等多种因素的 影响 ，估算比较困难
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二、超级电容工作原理
30
三、超级电容的应用
31
第二章 储能装置
第六节 飞轮电池
二零一四年元月
一、飞轮电池简介
33
二、基本的工作原理
34
三、核心技术
1.轴承技术
（1）超导磁悬浮轴承(SMB) （2）永磁轴承 （3）电磁悬浮轴承( AMB)
2.高强纤维复合材料飞轮 3.电力电子技术
35
二、基本的工作原理
1．市场化中低速电动车一般采用的电池类型
（1）阀控铅酸（VRLA）（2）镍镉(Ni-Cd)
2.市场化电动汽车广泛使用的电池类型
（1）镍氢(Ni-MH) （2）锂（Li）（3）锂聚合物(Li-Ion)
3．市场化不成熟的车用电池类型
（1）镍锌Ni-Zn) （2）锌空气(Zn／Air) （3）铝空气(Al／Air) （4）钠硫 (Na／S) （5）钠、氯化镍(Na／NiCl2)
二零一四年元月
一、钠硫电池简介
钠硫电池（Sodium-Sulfur Battery ）。钠硫电池是美国福特(Ford)公司 于1967年首先发明公布的，其比能量高、可大电流、高功率放电。日本东京电 力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电 站负荷调平、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实 施阶段，截止2007统计，日本年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向 海外
超级电 容
铅酸蓄电 池
镍镉电 池
镍氢电池
锂离子电 池
燃料电 池
充电时间
10秒到 几分钟
4—12
4—10 12—36 3—4
—
充放电次数
500000
400—600
400—50 0
大于500
1000
大于500
工作电流
极高 高
高
高
中
低
记忆效应
无
轻微
有
有
很轻微 轻微
自放电（每月） 高
8
三、蓄电池性能指标
5．电池内阻 6．循环次数(次) 7．使用年限(年) 8．放电速率(放电率) 9．自放电率 10．成本
9
三、电动汽车对蓄电池的基本要求
1．比能量 2．充电时间短 3．连续放电率高，自放电率低 4．不需要复杂的运行环境 5．安全可靠 6．寿命长、免维修、制造成本低
10
四、电池在汽车中应用情况
11
第二章 储能装置
第二节 铅酸蓄电池
二零一四年元月
一、铅酸蓄电池构造
13
二、工作原理
阀控铅酸蓄电池(VRLA, Valve Regulated Lead Acid Battery)
14
第二章 储能装置
第三节 镍氢和镍镉电池
二零一四年元月
一、镍氢电池工作原理
16
二、镍氢电池典型 应用
17
0.03％
25％ （中）
20％（中）5—10％
低
质量能量 （Wh/kg)
密
度
4—10
30
50
60—80 100—200 大于200
功率密度（w/kg)
大 1000
于 小于1000
大 1000
于
大于1000
大于1000
35—100 0
安全性
优
一般 良
良
差
差
环境
零污染 有污染
基本无 污染
基本无污 染
基本无污 染
零污染
4
三、蓄电池性能指标
1．电压(V)
（1）电动势 （2）开路电压 （3）额定电压 （4）工作电压(负载电压、放电电压) （5）终止电压
电池 铅酸 镍镉 电压 2.1V 1.2V
镍氢 锰钴锂 磷酸亚铁锂 钠硫 全钒液流
1.2V 3.7V
3.2V 2.08V 1.4V
5
三、蓄电池性能指标
2．电池容量(A·h)
36
四、飞轮电池的应用
37
第二章 储能装置
第七节 储能装置的复合结构形式
二零一四年元月
1．蓄电池单独作为能源
39
2．能量型电池+功率型电池
40
3．蓄电池+ 氢气燃料电池
41
4．蓄电池+ 带重整器的燃料电池发动机
42
5．蓄电池+ 超级电容器
43
6．蓄电池+超高速飞轮
44
谢谢聆听
45
26
二、构造和工作原理
27
第二章 储能装置
第五节 超级电容
二零一四年元月
一、超级电容简介
超级电容器又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电解质来储能，属 于双层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储 能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级 电容一般使用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特点， 在新能源汽车中有广泛使用。
更多资源在,中国百慕大汽车技术视频网，注册可申请2016版高清PPT
长春汽车工业高等专科学校
二零一四年元月
二零一四年元月
一、储能装置类型
储能装置包括化学储能和物理储能两种。 （1）化学储能 目前实车只有镍氢、锂离子两种电池。 [技术指导]关于有些新能源汽车书写电池时把很多电池罗列出来，十分 不必要，汽车职业教材要根据市场批量生产车型的技术进行展开，不需 要过多未来发展的推测，因为这样的推测会造成很多错误。 （2）物理储能 包括超级电容和飞轮电池两种。
（1）理论容量 （2）实际容量 （3）标称容量(公称容量) （4）额定容量 （5）充电状态(SOC)
6
三、蓄电池的性能指标
3．能量(W·h、kw·h)
（1）标称能量 （2）实际能量 （3）比能量(W·h／kg) （4）能量密度(W·h／L)
7
三、蓄电池性能指标
4．功率(W、kw)
（1）比功率(W／kg) （2）功率密度(W／L)
三、镍镉(Ni-Cd)电池
1．镍镉电池简介
18
19
第二章 储能装置
第四节 锂离子电池
二零一四年元月
一、锂离子电池简介
21
二、普通锂离子电池的特点
22
三、磷酸铁锂
23
四、其他前沿技术
1．锂离电池的纳米技术 2．充电材料表面处理技术 3．锂电池快速充电技术
24
第二章 储能装置
第五节 钠硫电池