新能源汽車動力蓄電池及管理技術(shù)高等職業(yè)教育新能源汽車類專業(yè)教材Contents項目一電池的認知與檢測項目二高壓電池包的認知與拆裝項目三充電系統(tǒng)的認知與檢測項目四電池管理系統(tǒng)的認知與檢測項目三充電系統(tǒng)的認知與檢測任務1充電系統(tǒng)的認知任務2充電系統(tǒng)的檢測任務描述李先生擁有一臺純電動榮威Ei5汽車，一天準備外出前檢查了電量，發(fā)現(xiàn)他的汽車電量偏低需要充電，純電動汽車的續(xù)駛里程是保證電動汽車穩(wěn)定行駛的前提，備上一組備用電池也不可能，那么純電動汽車是如何充電的呢？任務1充電系統(tǒng)的認知一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知目前，我國的插電式混合動力電動汽車與純電動汽車對使用的高壓電池包采用補充電量或更換電池兩種服務方式，其服務網(wǎng)絡(luò)如圖3-1所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知家用車一般采用直流充電和交流充電方式，商用車一般采用換高壓電池包的方式，如圖3-2所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知家用車一般采用直流充電和交流充電方式，商用車一般采用換高壓電池包的方式，如圖3-2所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知充電時既需要車內(nèi)組件，也需要車外組件。在插電式混合動力電動汽車與純電動汽車上需要一個充電接口和一個車載充電器，用于轉(zhuǎn)換電壓。在車輛外部，除交流電壓網(wǎng)絡(luò)和充電電纜外，還需要一個執(zhí)行保護和控制功能的設(shè)備。圖3-3展示了插電式混合動力電動汽車與純電動汽車內(nèi)部和外部的高壓電池包充電組件。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術(shù)語交流充電(ＡＣＣｈａｒｇｉｎｇ)指通過交流電對帶充電系統(tǒng)的新能源汽車高壓電池包充電。進行交流充電時，車輛的車載充電器必須將交流電整流成直流電，并調(diào)節(jié)充電電壓，使其符合高壓電池包的要求。直流充電(ＤＣＣｈａｒｇｉｎｇ)指通過直流電對帶充電系統(tǒng)的新能源汽車高壓電池包充電。進行直流充電時，直流電被輸送到高壓電池包，由充電站來調(diào)整高壓電池包的充電電壓。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術(shù)語ＣＣＩＤ(充電斷路裝置)被并入到一級充電電纜的內(nèi)嵌設(shè)備，如果檢測到車輛有漏電現(xiàn)象，則ＣＣＩＤ會中斷充電電纜和車輛之間的電流。充電器(Ｃｈａｒｇｅｒ)指將電氣設(shè)備或其他電能供應設(shè)備輸出的交流電，轉(zhuǎn)變成直流充電電流的設(shè)備。車載充電器安裝在車輛上，而非車載充電器則是新能源汽車供電設(shè)備(ＥＶＳＥ)的一部分。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術(shù)語充電插頭(ＣｈａｒｇｅＣｏｎｎｅｃｔｏｒ)充電插頭即充電槍，插入汽車充電端口對高壓電池包充電。在北美地區(qū)，一級和二級充電插頭遵循美國汽車工程師學會(ＳＡＥ)標準Ｊ１７７２，該標準規(guī)定了充電插頭的形狀、電路和通信協(xié)議。充電口或充電插口(ＣｈａｒｇｉｎｇＰｏｒｔ或ＣｈａｒｇｅＩｎｌｅｔ)指安裝在電動汽車及插電式混合動力電動汽車上的電氣插座，通常位于保護蓋后面。充電端口或充電插口的技術(shù)標準必須與插入車輛的充電插頭一致，才能進行充電。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術(shù)語充電電纜(ＣｈａｒｇｉｎｇＣａｂｌｅ)一級交流充電的便攜式充電裝置，其一端插入車輛，另一端插入２２０Ｖ墻壁插座。充電樁(ＣｈａｒｇｉｎｇＳｔａｔｉｏｎ)一種用來將電能輸送到插電式混合動力電動汽車或純電動汽車的固定設(shè)備(通常安裝在家庭車庫、工作地點、停車裝置或公共區(qū)域)。充電樁可能如２２０Ｖ電氣插座那樣簡單，也可能是適合多種車型、多種充電標準的復雜充電裝置。一些公共充電樁可免費使用，而有些則需繳費，并由專人操作。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術(shù)語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術(shù)語新能源汽車供電設(shè)備(ＥＶＳＥ)指為插電式混合動力電動汽車和純電動汽車充電的外部充電設(shè)備。ＥＶＳＥ包含所有連接交流電源且?guī)С潆姴孱^的供電設(shè)備。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知對于純電動汽車和插電式混合動力電動汽車，高壓電池包的充電系統(tǒng)是不可缺少的子系統(tǒng)之一，它的功能是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為車載高壓電池包的電能，并在高壓電池包充滿電后自動停止充電。高壓電池包充電系統(tǒng)主要由新能源汽車供電設(shè)備(ＥＶＳＥ)和車載充電部件兩大部分組成。新能源汽車供電設(shè)備(ＥＶＳＥ)車輛之外的充電部件通常稱為新能源汽車供電設(shè)備(ＥＶＳＥ)。充電系統(tǒng)外部設(shè)備包括以下部件：便攜式充電電纜及其充電插頭(一級交流充電)、配有充電電纜的充電樁(二級交流充電)、可插入汽車充電插口的充電插頭。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知便攜式充電電纜便攜式充電電纜及其充電插頭是一條充電線，像手機一樣，只要帶著這根線，任何有普通電源插口的地方都可以充電。其體積和質(zhì)量均較小，因此使用非常方便，如圖3-4所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知便攜式充電電纜及其充電插頭包括以下組件:①不同國家規(guī)格插頭，用于帶保護觸點的普通家用插座。②不同國家規(guī)格插頭與“集成式電纜箱”之間的電纜連接。③“集成式電纜箱”用于將普通家用插座三孔插頭轉(zhuǎn)換成可連接車輛的充電槍裝置。④“集成式電纜箱”與連接車輛接口的充電槍之間的電纜連接。⑤用于車輛接口的充電槍。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知固定充電樁插電式混合動力電動汽車與純電動汽車供電設(shè)備型號根據(jù)尺寸和電氣要求必須以固定方式安裝，如用戶屋內(nèi)或車庫內(nèi)，在公共場所如停車場也可設(shè)立充電樁。固定安裝式充電樁設(shè)備(簡稱充電樁)分為交流電充電樁和直流電充電樁。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知固定安裝式交流電充電樁包括落地式和壁掛式兩種。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知直流電充電樁是固定安裝式充電樁的另一種形式。與交流電充電樁不同，在直流電充電樁內(nèi)已將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，通常可提供遠高于交流電充電樁的充電功率。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知車載充電部件帶充電系統(tǒng)的新能源汽車會有幾個與外部充電設(shè)備相搭配的車載充電部件：將交流電整流成直流電的充電器(交流充電方式)，車載充電接口和充電控制系統(tǒng)。充電器充電器指將電網(wǎng)提供的交/直流電轉(zhuǎn)化為車載高壓電池包所需直流電的裝置(ＡＣ/ＤＣ變換器)。充電器分為車載充電器(安裝在車內(nèi))和非車載充電器(安裝在充電樁內(nèi))兩種。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知如圖３-７所示為榮威Ｅｉ５車載充電器。車載充電器負責與交流電網(wǎng)建立連接并滿足車輛充電的安全要求，此外還通過控制導線與車輛建立通信。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知非車載充電器指將ＡＣ/ＤＣ變換器安裝在地面充電裝置內(nèi)，主要包括專用充電機、專用充電樁、通用充電機、公共場所充電站等，它充電速度快，但價格昂貴。非車載充電器根據(jù)充電時的能量轉(zhuǎn)換方式可分為接觸式和感應式。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知車載充電接口車載充電可分為交流充電和直流充電兩種，一般設(shè)置在車輛的側(cè)部(原加油口位置)或前部(車標后面)。榮威Ｅｉ５的車載充電接口安裝在車輛側(cè)部和前部，車輛側(cè)部為交流充電接口，前部為直流充電接口，如圖３-１０所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電指示燈充電時可通過充電接口的充電指示燈、220V家用充電集成式電纜箱、充電樁(機)用戶操作界面或按鈕指示燈等進行充電狀態(tài)的識別。充電接口的充電指示燈常見的有單個ＬＥＤ指示燈和Ｃ形光導纖維ＬＥＤ指示燈。榮威Ｅｉ５充電狀態(tài)指示燈采用單個ＬＥＤ指示燈，位于車標周圍，如圖３-１１所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電狀態(tài)指示燈閃爍方式見表３-１。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電樁/充電機指示燈充電樁/充電機指示燈分為智能型和非智能型。如圖３-１３所示為ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁指示燈。其指示燈狀態(tài)說明如下:①電源連接后，電源指示燈紅色常亮；②如果設(shè)備有故障，故障指示燈紅色常亮；③充電指示燈閃爍，代表充電槍已連接但未充電；④充電指示燈常亮，代表設(shè)備正常，正常充電。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電類型帶充電系統(tǒng)的汽車可以根據(jù)電壓、電流、充電插頭標準、最大充電速率進行分類，主要有四種充電類型。表３-２匯總了各種充電類型的重要參數(shù)。二、任務實施工作準備安全防護車輛安全防護與隔離工具設(shè)備交直流充電樁、各種充電插頭、絕緣防護用品、絕緣工具套裝臺架車輛直流充電樁實訓臺、榮威Ｅｉ５教學版整車輔助資料教材、充電樁使用手冊、實訓任務單任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設(shè)備充電采用隨車配備的便攜式充電電纜及充電插頭進行充電，可使用家用電源，如圖３-１９所示。充電電流一般為８~１６Ａ，電流為單相交流電，根據(jù)高壓電池包容量大小，充電時間為５~８ｈ。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設(shè)備充電通過家用插座為高電壓蓄電池充電會導致插座上出現(xiàn)較高持續(xù)負荷，因此必須注意以下事項：(１)不要使用適配器或延長電纜。(２)充電后首先拔出車上的充電插頭，再拔出墻上的充電插頭。(３)不要將充電插頭插在損壞的插座上。(４)不要使用損壞的充電電纜。(５)為高電壓蓄電池充電時，充電插頭和充電電纜可能會變熱。如果過熱，則應立即終止充電并讓電氣專業(yè)人員進行檢查。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設(shè)備充電(６)反復出現(xiàn)充電故障或中斷情況時，聯(lián)系具有資質(zhì)的維修人員。(７)僅使用防潮和防侵蝕的插座。(８)不要用手指或物體接觸插頭觸點區(qū)域。(９)切勿自行維修或改裝充電電纜。(１０)進行清潔前將電纜兩側(cè)均拔出，不要浸入液體內(nèi)。(１１)充電期間不允許洗車。(１２)僅在經(jīng)過電氣專業(yè)人員檢查后確認合格的插座上進行充電。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設(shè)備充電(１３)在不了解的基礎(chǔ)設(shè)施/插座上充電時，遵守用戶手冊內(nèi)的特殊說明。(１４)常規(guī)２２０Ｖ家用設(shè)備充電時間較長，但對充電條件要求不高，充電器和安裝成本較低，可充分利用電力低谷時段充電，降低充電成本。更重要的是，可對動力蓄電池深度充電，提升動力蓄電池充放電效率，延長使用壽命。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電公共充電樁用于加油站、住宅小區(qū)電動汽車充電，分為交流充電樁和直流充電樁兩種。根據(jù)用戶需求提供觸摸式液晶屏顯示的高端智能充電樁及數(shù)碼管顯示的簡易型智能充電樁，分為計時充電和計電量充電兩種方式。該系統(tǒng)主要包括3個功能模塊，分別為充電流程、異常處理流程和系統(tǒng)管理模塊。ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁是一種為電動汽車充電的設(shè)備，如圖３-２１所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁具體使用步驟如下：（1）默認界面:充電樁正常開機后，檢測無故障，顯示界面如圖３-２２所示。如果用戶想充電，則直接插入充電槍。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(２)刷卡界面：充電樁檢測到充電槍已連接后，藍色連接燈點亮，顯示屏界面如圖３-２３所示。在此界面，用戶可點擊“上翻”及“下翻”按鈕，選擇所需充電模式，刷卡直接啟動充電。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(３)充電界面：此時充電燈點亮，充電過程中會顯示電壓、電流及電量等充電信息。此狀態(tài)下，用戶可通過刷卡結(jié)束充電。若充電已經(jīng)停止，但用戶并未進行刷卡結(jié)算，則充電樁切換到充電停止界面，如圖３-２４所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(４)故障界面:如果充電樁發(fā)生故障，則切換到故障界面，且故障指示燈點亮。故障界面會顯示故障信息，如圖３-２５所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(５)充電結(jié)束:將充電樁的電源關(guān)閉，將電源線收回到充電樁的側(cè)面掛鉤上；清潔充電樁，并清掃充電樁周圍的衛(wèi)生，將工具清潔后歸還到工具箱內(nèi)的指定位置；將工具車清潔并放回到初始位置；將充電樁檢測儀清潔并放置在電工專用操作臺的右下角處；歸還操作記錄用的工單。任務1充電系統(tǒng)的認知任務描述榮威Ｅｉ５車主小王在早上上班時發(fā)現(xiàn)汽車只有30％的剩余電量，于是趕快將車駛到就近的充電站進行交流充電，結(jié)果發(fā)現(xiàn)充電槍無法插到位，小王重復操作了幾次，均存在同樣的問題，于是將車駛往4S店進行維修。你作為一名維修工，協(xié)助技術(shù)主管按照規(guī)范程序，檢修該車故障，修復完成后確認其工作狀態(tài)正常。任務2充電系統(tǒng)的檢測一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)由交流充電樁、交流充電口、高壓電纜、車載充電器和動力蓄電池等組成。充電設(shè)備充電設(shè)備主要有便攜式充電包、壁掛式充電樁、柜式充電樁等，分別如圖３-26~圖３-28所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電口通過家用２２０Ｖ插座和交流充電柜接入交流充電口，通過車載充電設(shè)備或充放電式電機控制器(ＶＴＯＧ)將高壓交流電轉(zhuǎn)為高壓直流電給動力蓄電池充電。交流充電口的構(gòu)成（圖3-29）CP-充電控制確認；CC-充電連接確認；L1-交流電源（火線）；N-交流電源（零線）；PE-保護搭鐵（連接車身搭鐵線和充電設(shè)備搭鐵線)；L2-備用端子；L3-備用端子一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電口端子測量當充電樁功率低于７ｋＷ的時候?交流電通過ＶＴＯＧ中的ＯＢＣ(車載充電器)對動力蓄電池進行充電；當充電樁功率高于７ｋＷ的時候，交流電直接通過ＶＴＯＧ對動力蓄電池進行充電。交流充電口端子測量結(jié)果見表３-3。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)線束連接交流充電口到高壓電控總成之間的線束，如圖３-３０所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測車載充電機車載充電機(ＯｎＢｏａｒｄＣｈａｒｇｅｒ)簡稱ＯＢＣ，其作用是將交流充電口傳遞過來的(２２０Ｖ/５０Ｈｚ)交流電轉(zhuǎn)換為直流高壓電為動力蓄電池充電，如圖３-３１所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電樁的工作原理交流充電樁電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖３-３２所示。主回路由輸入保護斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充電接口組成，主要負責把輸入端的電壓傳輸至輸出端。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)的工作原理車載充電機的轉(zhuǎn)換原理車載充電機轉(zhuǎn)換電路由整流電路、調(diào)整控制及保護電路和功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)組成，如圖３-３３所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測車載充電機的轉(zhuǎn)換原理整流電路——整流電路由交流整流濾波、ＤＣ/ＤＣ變換(高頻變換)器等元器件組成，其作用是從單相或三相交流電網(wǎng)取得交流電，并將其轉(zhuǎn)換為符合要求的直流電。調(diào)整控制及保護電路——調(diào)整控制電路采用脈寬調(diào)制(ＰＷＭ)電路，它包括輸出采樣、信號放大、控制調(diào)節(jié)、基準比較等單元，其作用是對輸出電壓進行檢測和取樣，并與基準定值進行比較，從而控制高頻開關(guān)功率管的開關(guān)時間比例，達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)——功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)是充電機的重要組成部件，其功能是保持輸出電壓穩(wěn)定和功率因數(shù)接近于１.０。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)充電原理交流充電過程如下：用戶將充電槍(車輛自帶或者充電樁上)插入交流充電口進行匹配，匹配成功后，車載充電機開始工作。首先車輛通過低壓喚醒整車控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)檢測動力蓄電池的ＳＯＣ及健康狀況，判斷是否需要進行充電。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)充電原理檢測完畢后電池管理器將充電指令發(fā)送給車載充電器，并控制電池組中接觸器與高壓電控總成中交流充電接觸器吸合，車輛開始充電，車載充電器把外界的２２０Ｖ交流電轉(zhuǎn)換為３００Ｖ或者更高的直流電直接存儲到高壓電池包中。一、知識準備交流充電系統(tǒng)控制策略及流程任務2充電系統(tǒng)的檢測榮威Ｅｉ５交流充電的流程及控制方式如下圖所示。二、任務實施工作準備安全防護車輛安全防護與隔離工具設(shè)備汽車故障診斷儀、萬用表、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、充電樁等實訓車輛榮威Ei5整車輔助資料教材、維修資料、實訓任務單任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施充電系統(tǒng)的檢測步驟1：檢查充電槍。維修/更換充電槍后，確認充電槍能否插到位。若能插到位，則診斷結(jié)束；若仍不能插到位，則檢查其他可能原因，是否有變形、卡滯，充電接口是否堵塞損壞等跡象。若沒有以上跡象，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟2：檢查充電口。①檢查充電口是否有變形、卡滯，充電口密封圈是否有問題，充電接口是否有堵塞損壞等跡象。若有此跡象，維修/更換充電口后，確認充電槍能否插到位。若能插到位，則診斷結(jié)束；若仍不能插到位，則檢查其他可能原因。若沒有上述跡象，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施②檢查慢速充電口是否在鎖止狀態(tài)。若在鎖止狀態(tài)，檢查鎖止機構(gòu)是否正常釋放。若能正常釋放，進行插槍、鎖止、解鎖、拔槍操作，能正常使用則診斷結(jié)束。若不能正常釋放，則更換充電口，進行插槍、鎖止、解鎖、拔槍操作，能正常使用則診斷結(jié)束，若不能正常使用，則進行步驟３~５。若不在鎖止狀態(tài)，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟3：檢查連接到慢速充電口的相關(guān)線路或連接器。①將點火開關(guān)置于“OFF”位置，斷開蓄電池負極電纜。②斷開慢速充電口線束連接器ＢＹ１２１。③連接蓄電池負極電纜。④按下中控開關(guān)鎖止、解鎖，用萬用表測量慢速充電口線束連接器端子之間的電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施其端子圖和端子定義分別如圖３-３６、圖３-３７所示。若電壓值正常，維修/更換連接到慢速充電口的相關(guān)線路。維修/更換完成后，再次檢測充電鎖電機釋放能否正常工作，若恢復正常，則診斷結(jié)束。若仍不能工作，則檢查其他可能原因。若電壓值不正常，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟4：檢查充電槍鎖繼電器。①將點火開關(guān)置于“OFF”位置，斷開蓄電池負極電纜，拆卸前艙熔斷器盒內(nèi)的繼電器Ｒ１２、Ｒ１３。②測試以下繼電器端子之間的電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，規(guī)定范圍見表３-４。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施③將繼電器１和２端子外接１２Ｖ電源，測試以下繼電器端子之間的電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，規(guī)定范圍見表３-５。若電阻值不正常，更換繼電器。更換完成后，再次檢查充電槍鎖電機能否正常釋放，若能正常釋放，診斷結(jié)束。若不能正常釋放，則繼續(xù)檢查其他可能原因。若電阻值正常，檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟5：檢查整車控制單元相關(guān)線束。①將點火開關(guān)置于“OFF”位置，斷開蓄電池負極電纜。②斷開相應側(cè)整車控制單元線束連接器EB079、前艙熔斷器盒充電槍鎖繼電器R12、R13。③用萬用表測量以下整車控制單元線束連接器與充電槍鎖電機線束連接器端子與搭鐵的電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，規(guī)定范圍見表３-６。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟5：檢查整車控制單元相關(guān)線束。①將點火開關(guān)置于“OFF”位置，斷開蓄電池負極電纜。②斷開相應側(cè)整車控制單元線束連接器EB079、前艙熔斷器盒充電槍鎖繼電器R12、R13。③用萬用表測量以下整車控制單元線束連接器與充電槍鎖電機線束連接器端子與搭鐵的電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，規(guī)定范圍見表３-６。若電阻值不正常，維修/更換相關(guān)線路。維修/更換完成后，再次檢測充電槍能否插到位，若恢復正常，則診斷結(jié)束?若仍不能插到位，則更換整車控制單元。若電阻值正常，則更換整車控制單元。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟5：檢查整車控制單元相關(guān)線束。任務2充電系統(tǒng)的檢測THANKYOU新能源汽車動力蓄電池及管理技術(shù)高等職業(yè)教育新能源汽車類專業(yè)教材Contents項目一電池的認知與檢測項目二高壓電池包的認知與拆裝項目三充電系統(tǒng)的認知與檢測項目四電池管理系統(tǒng)的認知與檢測項目四電池管理系統(tǒng)的認知與檢測任務1電池管理系統(tǒng)的認知任務2電池管理系統(tǒng)的檢測任務描述一輛榮威Ｅｉ５純電動汽車出現(xiàn)無法上電情況，儀表板“ＲＥＡＤＹ”燈不亮，提示電池系統(tǒng)存在故障，請檢查高壓控制系統(tǒng)。維修人員結(jié)合車輛的癥狀和行駛里程，建議車主對車輛的電源系統(tǒng)進行檢修。如果將這一任務委派給你，你知道如何操作嗎？任務1電池管理系統(tǒng)的認知一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池管理系統(tǒng)主要功能包括：數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計算、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機接口。如圖４-１所示為電池管理系統(tǒng)功能示意圖。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知數(shù)據(jù)采集電池管理系統(tǒng)的所有算法都是以采集的動力蓄電池數(shù)據(jù)作為輸入量，采樣速率、精度和前置濾波特性是影響電池系統(tǒng)性能的重要指標。電動汽車電池管理系統(tǒng)的采樣速率一般要求大于２００Ｈｚ(５０ｍｓ)。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池狀態(tài)計算電池狀態(tài)計算包括電池組荷電狀態(tài)和電池組健康狀態(tài)(ＳＯＨ)兩方面。ＳＯＣ用來提示高壓電池包剩余電量，是計算和估計電動汽車續(xù)駛里程的基礎(chǔ)。ＳＯＨ用來提示電池技術(shù)狀態(tài)，是預計可用壽命等健康狀態(tài)的參數(shù)。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知能量管理能量主要包括以電流、電壓、溫度、ＳＯＣ和ＳＯＨ為輸入進行充電過程控制，以及以ＳＯＣ、ＳＯＨ和溫度等參數(shù)為條件進行放電功率控制兩個部分。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知安全管理安全管理是監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是否超過正常范圍，防止電池組過充、過放。現(xiàn)在，在對電池組進行整組監(jiān)控的同時，多數(shù)電池管理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到可對極端單體電池進行過充電、過放電、過熱等安全狀態(tài)管理。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知熱管理熱管理是在電池工作溫度超高時進行冷卻，低于適宜工作溫度下限時進行電池加熱，使電池處于適宜的工作溫度范圍內(nèi)，并在電池工作過程中總保持電池單體間溫度均衡。對于大功率放電和高溫條件下使用的電池，電池的熱管理尤為必要。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知均衡控制由于電池的一致性差異導致電池組的工作狀態(tài)是由最差電池單體決定的。在電池組各個電池之間設(shè)置均衡電路，實施均衡控制是為了使各單體電池充放電的工作情況盡量一致，提高整體電池組的工作性能。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知通信功能通過電池管理系統(tǒng)可實現(xiàn)電池參數(shù)和信息與車載設(shè)備或非車載設(shè)備的通信。為充放電控制、整車控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)是電池管理系統(tǒng)的重要功能之一，根據(jù)應用需要，數(shù)據(jù)交換可采用不同的通信接口，如模擬信號、ＰＷＭ信號、ＣＡＮ總線或Ｉ２Ｃ串行接口。一、知識準備電池管理系統(tǒng)的功能任務1電池管理系統(tǒng)的認知人機接口人機接口是根據(jù)設(shè)計的需要設(shè)置顯示信息以及控制按鍵、旋鈕等。電池管理系統(tǒng)的主要工作原理，可簡單歸納為數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，由電子控制單元(ＥＣＵ)進行數(shù)據(jù)處理和分析，然后電池管理系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞參數(shù)信息一、知識準備單體電壓采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池單體電壓采集是電池管理系統(tǒng)中的重要一環(huán)，其性能好壞或精度高低，決定了系統(tǒng)對電池狀態(tài)信息判斷的準確程度，并進一步影響了后續(xù)的控制策略能否有效實施。常用的單體電壓檢測方法有以下五種。繼電器陣列法在所需要測量的電池單體電壓較高而且對精度要求也高的場合最適合使用繼電器陣列法。恒流源法恒流源電路結(jié)構(gòu)較簡單，共模抑制能力強，采集精度高，具有很好的實用性。一、知識準備單體電壓采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知隔離運放采集法隔離運算放大器非常適合應用于電池單體電壓采集電路中，它能將輸入的電池端電壓信號與電路隔離，從而避免了外界干擾，使得系統(tǒng)采集精度提高、可靠性增強。隔離運放采集電路雖然性能優(yōu)越，但是較高的成本影響了其廣泛應用。壓/頻轉(zhuǎn)換電路采集法這種方法所涉及的元件比較少，但是壓控振蕩器中含有電容器，而電容器的相對誤差一般都比較大，而且電容越大相對誤差也越大。一、知識準備單體電壓采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知線性光耦合放大電路采集法基于線性光耦合器件的電池單體電壓采集電路實現(xiàn)了信號采集端和處理端之間的隔離，從而提高了電路的穩(wěn)定性與抗干擾能力。可以與繼電器陣列或選通電路配合應用于多路采集系統(tǒng)中，但其電路相對較復雜，影響精度的因素較多。一、知識準備電池溫度采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池的工作溫度不僅影響電池的性能，而且直接關(guān)系到電動汽車的使用安全，因此，準確采集溫度參數(shù)顯得尤為重要。采集溫度并不難，關(guān)鍵是如何選擇合適的溫度傳感器。目前，電動汽車使用的溫度傳感器很多，比如熱電偶、熱敏電阻、熱敏晶體管、集成溫度傳感器等。熱敏電阻采集法熱敏電阻采集法的原理是利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，用一個定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)起來構(gòu)成一個分壓器，從而把溫度的高低轉(zhuǎn)化為電壓信號，再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到溫度的數(shù)字信息。熱敏電阻成本低，但線性度不好，而且制造誤差一般也比較大。一、知識準備電池溫度采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知熱電偶采集法熱電偶的作用原理是雙金屬體在不同溫度下會產(chǎn)生不同的熱電動勢，通過采集這個電動勢的值，即可通過查表得到溫度的值。由于熱電動勢的值僅和材料有關(guān)，所以熱電偶的準確度很高。但是由于熱電動勢都是毫伏等級的信號，所以需要放大，外部電路比較復雜。一般來說，金屬的熔點都比較高，所以熱電偶一般都用于高溫的測量。一、知識準備電池溫度采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知集成溫度傳感器采集法由于溫度的測量在日常生產(chǎn)、生活中用的越來越多，所以半導體生產(chǎn)商們都推出了很多集成溫度傳感器。這些溫度傳感器雖然很多都是基于熱敏電阻式的，但都在生產(chǎn)的過程中進行校正，因此精度可以媲美熱電偶，而且直接輸出數(shù)字量，很適合在數(shù)字系統(tǒng)中使用。一、知識準備電池工作電流采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知常用的電流檢測方式有分流器、互感器，霍爾元件電流傳感器和光纖傳感器四種，各種方法的特點見表４-１。一、知識準備電池工作電流采集方法任務1電池管理系統(tǒng)的認知其中，光纖傳感器昂貴的價格影響了其在控制領(lǐng)域應用；分流器成本低、頻響應好，但使用麻煩，必須接入電流回路；互感器只能用于交流測量；霍爾元件電流傳感器性能好，使用方便。目前，在電動車輛動力蓄電池管理系統(tǒng)電流采集與監(jiān)測方面應用較多的是分流器和霍爾元件電流傳感器。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池荷電狀態(tài)(ＳＯＣ)估算精度的影響因素電池電量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對于整個電池狀態(tài)的控制、電動汽車續(xù)駛里程的預測和估計具有重要的意義。同時，由于動力蓄電池荷電狀態(tài)(ＳＯＣ)的非線性，并且受到多種因素的影響，導致電池電量估計和預測方法復雜，準確估計ＳＯＣ比較困難。ＳＯＣ估算精度的影響因素定性規(guī)律如下：(１)充放電電流相對于額定充放電工況，動力蓄電池一般表現(xiàn)為大電流可充放電容量低于額定容量，小電流可充放電容量大于額定容量。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)溫度不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化，溫度段的選擇及校正因素直接影響到電池性能和可用電量。(３)電池容量衰減電池的容量在循環(huán)過程中會逐漸減少，因此，對電量的校正條件就需要不斷地改變，這也是影響模型精度的一個重要因素。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(４)自放電電池內(nèi)部的化學反應，產(chǎn)生自放電現(xiàn)象，使其在放置時，電量會有所損失。自放電大小主要與環(huán)境溫度有關(guān)，需要按實驗數(shù)據(jù)進行修正。(５)一致性電池組的建模和容量估算與單體電池有一定的區(qū)別，電池組的一致性差別對電量的估算有重要的影響。電池組的電量是按照總體電池的電壓來估算和校正的，如果電池差異較大，將導致估算的精度誤差很大。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知精確估計ＳＯＣ的作用ＳＯＣ是防止動力蓄電池過充和過放的主要依據(jù)，只有準確估算電池組的ＳＯＣ才能有效提高高壓電池包的利用效率，保證電池組的使用壽命。在電動汽車中，準確估算蓄電池ＳＯＣ的作用包括以下四：(１)保護蓄電池對于蓄電池而言，過充電和過放電都可能對蓄電池造成永久性的損害，嚴重縮短電池的使用壽命。如果可以提供準確的ＳＯＣ值，整車控制策略可以將ＳＯＣ控制在一定的范圍之內(nèi)(如２０％~８０％)，起到防止對電池過充電或過放電的作用，從而保證電池的正常使用，延長電池的使用壽命。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)提高整車性能在沒有提供準確的ＳＯＣ值的情況下，為了保證電池的安全使用，整車控制策略需要保守地使用電池，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電的情況，這樣不能充分發(fā)揮電池的性能，因而降低了整車的性能。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(３)降低對動力蓄電池的要求在準確估算ＳＯＣ的前提下，電池的性能可以被充分使用。選用電池時，針對電池性能設(shè)計的余量可以大大減小。例如，在準確估算ＳＯＣ的前提下，只需要使用容量為４０Ａｈ的高壓電池包。如果不能提供準確的ＳＯＣ值，為了保證整車的性能和可靠性，可能需要選擇６０Ａｈ，甚至更高容量的高壓電池包。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(４)提高經(jīng)濟性選擇較低容量的動力蓄電池組可以降低整車的制造成本。同時，由于提高了系統(tǒng)的可靠性，后期的維護成本也大大降低。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知ＳＯＣ估計常用的算法(１)開路電壓法開路電壓法是最簡單的ＳＯＣ測量方法，主要根據(jù)電池組開路電壓判斷ＳＯＣ的大小。由電池的工作特性可知，電池組的開路電壓和電池的剩余容量存在著一定的對應關(guān)系。某高壓電池包的電壓與容量的對應關(guān)系如圖４-７所示。隨著電池放電容量的增加，電池的開路電壓降低。由此，可以根據(jù)電池組的開路電壓和ＳＯＣ的對應曲線，通過測量電池組開路電壓的大小，插值估算出電池ＳＯＣ的值。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知開路電壓法對單體電池的估計要優(yōu)于電池組，當電池組中出現(xiàn)單體電池不均衡，會導致電池組的可用容量降低時電壓仍很高，因此，該方法不適合個體差異大的電池組。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)容量積分法。容量積分法是通過對單位時間內(nèi)，流入流出電池組的電流進行累積，從而獲得電池組每一輪放電能夠放出的電量，確定電池ＳＯＣ的變化。電流積分法存在著一定的誤差，多次循環(huán)之后會出現(xiàn)一些誤差積累，使該誤差越來越大。因此需要校正，目前的方法大多利用電池組電壓來校正因電流積分導致的累積誤差。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(３)電池內(nèi)阻法。電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱交流阻抗)和直流內(nèi)阻之分，它們都與ＳＯＣ有密切關(guān)系。電池交流阻抗為電池電壓與電流之間的傳遞函數(shù)，是一個復數(shù)變量，表示電池對交流電的反抗能力，要用交流阻抗儀來測量。電池交流阻抗受溫度影響大，是對電池處于靜置后的開路狀態(tài)，還是對電池在充放電過程中進行交流阻抗測量，目前存在爭議，所以很少在實車測量中使用。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(３)電池內(nèi)阻法。電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱交流阻抗)和直流內(nèi)阻之分，它們都與ＳＯＣ有密切關(guān)系。電池交流阻抗為電池電壓與電流之間的傳遞函數(shù)，是一個復數(shù)變量，表示電池對交流電的反抗能力，要用交流阻抗儀來測量。電池交流阻抗受溫度影響大，是對電池處于靜置后的開路狀態(tài)，還是對電池在充放電過程中進行交流阻抗測量，目前存在爭議，所以很少在實車測量中使用。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(４)模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能領(lǐng)域的兩個分支。模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長定性分析和推理，具有較強的自然語言處理能力；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲信息，具有很好的自組織、自學習能力。它們共同的特點就是均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入、輸出關(guān)系。電池是高度非線性的系統(tǒng)，可利用模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行結(jié)構(gòu)和學習能力估算ＳＯＣ。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測ＳＯＣ的典型結(jié)構(gòu)如圖４-９所示。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為多輸入單輸出的三層前饋網(wǎng)絡(luò)。輸入量為電流、電壓、溫度、充放電容量、內(nèi)阻等，輸出量為ＳＯＣ值。中間層神經(jīng)元個數(shù)取決于問題的復雜程度及分析精度。一、知識準備動力蓄電池電量管理系統(tǒng)任務1電池管理系統(tǒng)的認知(５)卡爾曼濾波法?？柭鼮V波理論的核心思想是對動力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估算?？柭鼮V波法應用于電池ＳＯＣ估算中，電池被稱動力系統(tǒng)，ＳＯＣ是系統(tǒng)的一個內(nèi)部狀態(tài)?？柭鼮V波法適用于各種電池，與其他方法相比，尤其適合于電流波動比較劇烈的混合動力電動汽車電池ＳＯＣ的估計，它不僅給出了ＳＯＣ的估計值，還給出了ＳＯＣ的估計誤差。該方法的缺點是要求電池ＳＯＣ估計精度越高，電池模型復雜，涉及大量矩陣運算，工程上難以實現(xiàn)，且該方法對于溫度、自放電率以及放電倍率對容量的影響考慮得不夠全面。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知為了平衡電池組中單體電池的容量和能量差異，提高電池組的能量利用率，在電池組的充放電過程中需要使用均衡電路。根據(jù)均衡過程中對所傳遞能量的處理方式不同，均衡電路可以分為能量耗散型均衡和非能量耗散型均衡(即無損均衡)，國外有些文獻又分別稱之為被動均衡(ＰａｓｓｉｖｅＢａｌａｎｃｉｎｇ)和主動均衡(ＡｃｔｉｖｅＢａｌａｎｃｉｎｇ)。能量耗散型均衡主要通過令電池組中能量較高的電池利用其旁路電阻進行放電的方式損耗部分能量，以期達到電池組能量狀態(tài)的一致。目前，非能量耗散式均衡電路拓撲結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)很多種，本質(zhì)上均是利用儲能元件和均衡旁路構(gòu)建能量傳遞通道，將能量從能量較高電池直接或間接轉(zhuǎn)移至能量較低的電池。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知１.能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡是通過單體電池的并聯(lián)電阻進行分流從而實現(xiàn)均衡的。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，均衡過程一般在充電過程中完成，對容量低的單體電池不能補充電量，存在能量浪費和增加熱管理系統(tǒng)負荷的問題。能量耗散型均衡充電電路一般有兩類:(１)恒定分流電阻均衡充電電路。每個電池單體上都始終并聯(lián)一個分流電阻。這種方式的特點是可靠性高，分流電阻的阻值大，通過固定分流來減小由于自放電導致的單體電池差異。其缺點在于無論電池充電還是放電過程，分流電阻始終消耗功率，能量損失大，一般在能夠及時補充能量的場合適用。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)開關(guān)控制分流電阻均衡充電電路。分流電阻通過開關(guān)控制，在充電過程中，當單體電池電壓達到截止電壓時，均衡裝置能阻止其過充電并將多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能。這種均衡電路工作在充電期間，特點是可以對充電時單體電池電壓偏高者進行分流。其缺點是由于均衡時間的限制，導致分流時產(chǎn)生的大量熱量需要及時通過熱管理系統(tǒng)耗散，尤其在容量比較大的電池組中更加明顯。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知能量耗散型電路結(jié)構(gòu)簡單，但是均衡電阻在分流的過程中，不僅消耗了能量，而且還會由于電阻的發(fā)熱引起電路的熱管理問題。由于其實質(zhì)是通過能量消耗的辦法限制單體電池出現(xiàn)過高或過低的端電壓，因此，只適合在靜態(tài)均衡中使用，其高溫升等特點降低了系統(tǒng)的可靠性，不適用于動態(tài)均衡。該方式僅適合小型電池組或者容量較小的電池組。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知２.非能量耗散型均衡管理非能量耗散型均衡電路的耗能相對于能量耗散型均衡電路小很多，但電路結(jié)構(gòu)相對復雜，可分為能量轉(zhuǎn)換式均衡和能量轉(zhuǎn)移式均衡兩種方式。(１)能量轉(zhuǎn)換式均衡能量轉(zhuǎn)換式均衡，可以通過開關(guān)信號將電池組整體能量對單體電池進行能量補充，或者將單體電池能量向整體電池組進行能量轉(zhuǎn)換。其中，單體能量向整體能量轉(zhuǎn)換，一般都是在電池組充電過程中進行。電路如圖４-１０所示。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知把單體電池中的充電電流進行分流從而降低充電電壓，分出的電流經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換將能量反饋回充電總線，達到均衡的目的。還有的能量轉(zhuǎn)換式均衡，可以通過續(xù)流電感完成單體到電池組的能量轉(zhuǎn)換。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池組整體能量向單體轉(zhuǎn)換，電路如圖４-１１所示。這種方式也稱為補充式均衡，即在充電過程，首先通過主充電模塊對電池組進行充電，電壓檢測電路對每個單體電池進行監(jiān)控。當任一單體電池的電壓過高，主充電電路就會關(guān)閉，然后補充式均衡充電模塊開始對電池組充電。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)能量轉(zhuǎn)移式均衡能量轉(zhuǎn)移式均衡是利用電感或電容等儲能元件，把能量從電池組中容量高的單體電池，通過儲能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池上，如圖４-１２所示。另外，也可以通過電感儲能的方式，對相鄰電池間進行雙向傳遞。此電路的能量損耗很小，但是均衡過程中必須有多次傳輸，均衡時間長，不適于多串的電池組。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知能量轉(zhuǎn)移式均衡是一種電池容量補償?shù)姆椒?，就是從容量高的電池取出一些電量來補償容量低的電池。這個方法雖然可行，但是由于在實際電路中需要對各個單體電池電壓進行檢測判斷，電路會很復雜，且體積大、成本高。另外，能量的轉(zhuǎn)移是通過一個儲能媒介來實現(xiàn)的，存在一定的消耗及控制問題。該均衡方式一般應用于中大型電池組中。一、知識準備動力蓄電池的均衡管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知３.電池均衡管理系統(tǒng)應用中存在的問題現(xiàn)有的電池均衡方案中，基本上是以電池組的電壓來判斷電池的容量，是一種電壓均衡方式。這樣，要達到對電池組均衡的目的，對電壓檢測的準確性和精度要求很高，而電壓檢測電路漏電流的大小，直接影響了電池組的一致性。因此，設(shè)計出簡單、高效的電壓檢測電路是均衡電路需要解決的一個問題。同時，電壓不是電池容量的唯一量度，電池內(nèi)阻及連接方式的接觸電阻也會導致電池電壓的變化，因此，如果一味地按照電壓進行均衡，將會導致過度均衡，從而浪費能量。極端情況下，有可能導致容量均衡的電池組出現(xiàn)不均衡。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知１.動力蓄電池熱管理系統(tǒng)的功能由于過高或過低的溫度都將直接影響動力蓄電池的使用壽命和性能，并有可能導致電池系統(tǒng)的安全問題，并且電池箱內(nèi)溫度場的長久不均勻分布將造成各電池模塊、單體電池間性能的不均衡，因此，電池熱管理系統(tǒng)對于電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)而言是必需的。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知電池組熱管理系統(tǒng)有如下五項主要功能:(１)電池溫度的準確測量和監(jiān)控。(２)電池組溫度過高時的有效散熱和通風。(３)低溫條件下的快速加熱。(４)有害氣體產(chǎn)生時的有效通風。(５)保證電池組溫度場的均勻分布。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知２.電池內(nèi)傳熱的基本方式電池內(nèi)熱傳遞方式主要有熱傳導、對流換熱和輻射換熱三種方式。電池和環(huán)境交換的熱量也是通過輻射、傳導和對流三種方式進行。(１)熱輻射主要發(fā)生在電池表面，與電池表面材料的性質(zhì)相關(guān)。(２)熱傳導是指物質(zhì)與物體直接接觸而產(chǎn)生的熱傳遞。電池內(nèi)部的電極、電解液、集流體等都是熱傳導介質(zhì)，而將電池作為整體，電池和環(huán)境界面層的溫度和環(huán)境熱傳導性質(zhì)決定了環(huán)境中的熱傳導。(３)熱對流是指電池表面的熱量通過環(huán)境介質(zhì)(一般為流體)的流動交換熱量，它也和溫差成正比。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知對于單體電池內(nèi)部而言，熱輻射和熱對流的影響很小，熱量的傳遞主要是由熱傳導決定的。電池自身吸熱的大小是與其材料的比熱容有關(guān)，比熱容越大，散熱越多，電池的溫升越小。如果散熱量大于或等于產(chǎn)生的熱量，則電池溫度不會升高。如果散熱量小于所產(chǎn)生的熱量，熱量將會在電池體內(nèi)產(chǎn)生熱積累，電池溫度升高。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知３.電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)按照傳熱介質(zhì)，可將電池組熱管理系統(tǒng)分為空冷、液冷和相變材料冷卻三種?？紤]到材料的研發(fā)以及制造成本等問題，目前最有效且最常用的散熱系統(tǒng)是采用空氣作為散熱介質(zhì)。按照散熱風道結(jié)構(gòu)，空冷系統(tǒng)又可分為串行通風方式和并行通風方式兩種，分別如圖４-１３和圖４-１４所示。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知按照散熱風道結(jié)構(gòu)，空冷系統(tǒng)又可分為串行通風方式和并行通風方式兩種，分別如圖４-１３和圖４-１４所示。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知熱管理系統(tǒng)按照是否有內(nèi)部加熱或制冷裝置可分為被動式和主動式兩種。被動系統(tǒng)成本較低，采取的設(shè)施相對簡單；主動系統(tǒng)相對復雜，并且需要更大的附加功率，但效果較為理想。圖４-１５~圖４-１７為空氣加熱與散熱主、被動結(jié)構(gòu)示意圖。一、知識準備動力蓄電池的熱管理任務1電池管理系統(tǒng)的認知加熱系統(tǒng)中，除了采用將熱空氣引入電池包中的方式外，還可以采用其他方式，如圖４-１８~圖４-２１所示(以方形蓄電池為例)。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知１.動力蓄電池電安全管理及數(shù)據(jù)通信電安全管理系統(tǒng)主要功能包括煙霧報警、絕緣檢測、自動滅火、過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電源等。電動車輛動力蓄電池系統(tǒng)常用的電壓有２８８Ｖ、３５０Ｖ、５４４Ｖ以及８００Ｖ等，已經(jīng)大大超過了人體可以承受的安全電壓，因此，電氣絕緣性能是電安全管理的重要內(nèi)容，絕緣性能的好壞不僅關(guān)系到電氣設(shè)備和系統(tǒng)能否正常工作，更重要的是還關(guān)系到人的生命財產(chǎn)安全。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知現(xiàn)階段電池包外殼多采用金屬材料制成，要求在符合表４-２規(guī)定的電壓條件下，電池包正極和負極與金屬外殼之間的絕緣電阻應大于１０ＭΩ。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知動力蓄電池在電動車輛上安裝應用，因此，必須滿足車輛部件的耐振動、耐沖擊、耐跌落、耐煙霧等強度和可靠性要求，保證可靠應用。為滿足防水、防塵要求，電池包應滿足一定ＩＰ防護等級，根據(jù)車輛的總體要求，一般的ＩＰ防護等級要求不低于ＩＰ５５。在極端工況下，通過電池安全管理系統(tǒng)應能實現(xiàn)電池包的高壓斷電保護、過流斷開保護、過放電保護、過充電保護等功能。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知２.煙霧報警在車輛行駛過程中，由于路況復雜及電池本身的工藝問題，可能由于過熱、擠壓和碰撞等原因而導致電池出現(xiàn)冒煙或著火等極端惡劣的事故，若不能及時發(fā)現(xiàn)并有效處理，勢必導致事故的進一步擴大，對周圍電池、車輛以及車上乘員構(gòu)成威脅，嚴重影響車輛運行的安全性。為防患于未然，近年來煙霧檢測被引入電池管理系統(tǒng)的監(jiān)測中，并越來越受到重視。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知煙霧傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類:(１)利用物理、化學性質(zhì)的煙霧傳感器，如半導體煙霧傳感器、接觸燃燒煙霧傳感器等。(２)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器，如熱導煙霧傳感器、光干涉煙霧傳感器、紅外傳感器等。(３)利用電化學性質(zhì)的煙霧傳感器，如電流型煙霧傳感器、電勢型氣體傳感器等。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知３.絕緣檢測方法(１)漏電直測法在直流系統(tǒng)中，這是一種最簡單也是最實用的方法。將萬用表置于電流擋，串在電池組正極與設(shè)備外殼(或者車身)之間，可檢測到電池組負極對殼體之間的漏電流，同樣也可以串在負極與殼體之間檢測電池組正極對殼體之間的漏電流。該方法簡單易行，常用于現(xiàn)場故障檢測、車輛例行檢查。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知(２)電流傳感法霍爾式電流傳感器是檢測高壓直流系統(tǒng)的一種常見裝置。將電池系統(tǒng)的正極和負極動力總線一起同方向穿過電流傳感器，當沒有漏電流時，從正極流出的電流等于返回到電源負極的電流，因此，穿過電流傳感器的電流為零，電流傳感器輸出電壓為零，當發(fā)生漏電現(xiàn)象時，電流傳感器的輸出電壓不為零。根據(jù)該電壓的正負，可以進一步判斷該漏電電流是來自于電源正極還是負極。但是，應用這種檢測方法的前提是待測高壓電池包必須處于工作狀態(tài)，要有工作電流的流入和流出，它無法在系統(tǒng)空載的情況下評價電池系統(tǒng)對地的絕緣性能。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知(３)絕緣電阻表測量法。用絕緣電阻表直接測量絕緣電阻的阻值，這也是最直接的測量方法。電池管理系統(tǒng)中使用的絕緣電阻測量方法還有平衡電橋法、高頻信號注入法和輔助電源法等。隨著動力蓄電池的電壓越來越高，應用越來越普及，電動汽車的絕緣安全問題顯得越發(fā)重要，各種絕緣監(jiān)測的方法也不斷地被研究人員設(shè)計、驗證。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知４.動力蓄電池數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要涉及電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測板之間的通信，電池管理系統(tǒng)與車載主控制器、非車載充電機等設(shè)備間的通信等，在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管理系統(tǒng)上，還有電池管理系統(tǒng)主控板與上位機的通信。ＣＡＮ通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信的主流應用方式，在國內(nèi)外大量產(chǎn)業(yè)化的電動汽車電池管理系統(tǒng)以及國內(nèi)外關(guān)于電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信標準中均提倡采用該通信方式。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知在車載運行模式下電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖４-２４所示。電池管理系統(tǒng)中央控制模塊通過ＣＡＮ１總線，將實時的、必要的電池狀態(tài)告知整車控制器以及電機控制器等設(shè)備，以便采用更加合理的控制策略，既能有效地完成運營任務，又能延長電池使用壽命。同時，電池管理系統(tǒng)(中央控制模塊)通過高速ＣＡＮ２將電池組的詳細信息告知車載監(jiān)控系統(tǒng)，完成電池狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示和故障報警等功能，為電池的維護和更換提供依據(jù)。一、知識準備動力蓄電池的電安全管理及數(shù)據(jù)通信任務1電池管理系統(tǒng)的認知二、任務實施工作準備安全防護車輛安全防護與隔離工具設(shè)備汽車故障診斷儀、萬用表、兆歐表、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝等實訓車輛榮威Ei5整車輔助資料教材、維修資料、實訓任務單任務1電池管理系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施ＢＭＳ數(shù)據(jù)流的讀取與分析步驟1:連接診斷儀。關(guān)閉點火開關(guān)，連接診斷儀ＯＢＤ接頭，打開點火開關(guān)，開啟診斷儀。步驟２:點擊“ＭａｘｉＳｙｓ”軟件，點擊“診斷“圖標，進入車輛診斷系統(tǒng)。任務1電池管理系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施步驟