項(xiàng)目三

動(dòng)力電池與動(dòng)力電池管理系統(tǒng)學(xué)習(xí)任務(wù)六

常見品牌電池管理系統(tǒng)目錄目錄飛輪儲(chǔ)能電池一太陽能電池二復(fù)習(xí)題三學(xué)習(xí)任務(wù)6常見品牌電池管理系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：?了解不同品牌電池管理系統(tǒng)的安裝位置與功能。?了解動(dòng)力電池?fù)p失后的處理方法。

素養(yǎng)目標(biāo)：?養(yǎng)成關(guān)注電池管理技術(shù)發(fā)展的習(xí)慣。?培養(yǎng)學(xué)生分析電池狀態(tài)的能力。一、電池管理系統(tǒng)介紹1.比亞迪E5電池管理系統(tǒng)介紹（1）電池管理系統(tǒng)的安裝位置與功能電池管理系統(tǒng)（BMS）是動(dòng)力電池的“大腦”。比亞迪秦采用分布式電池管理系統(tǒng)，由1個(gè)電池管理器和2個(gè)電池信息采集器（BIC），及動(dòng)力電池采樣線組成，BIC安裝在動(dòng)力電池內(nèi)部（圖3-6-1），而電池管理器則安裝在汽車前艙的輔助蓄電池旁。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-1比亞迪秦EV電池信息采集器的位置

動(dòng)力電池管理器是比亞迪秦動(dòng)力控制部分的核心，負(fù)責(zé)整車電動(dòng)系統(tǒng)的電力控制并實(shí)施監(jiān)測(cè)高壓電力系統(tǒng)的用電狀態(tài)，采取保護(hù)措施，保證車輛安全行。其詳細(xì)功能有充放電管理、接觸器控制、功率控制、電池異常狀態(tài)報(bào)警和保護(hù)、SOC/SOH（剩余電量/容量）計(jì)算、自檢以及通信功能等。電池信息采集器的主要功能有電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測(cè)等。動(dòng)力電池采樣線的主要功能是連接電池管理控制器和電池信息采集器，實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信及信息交換。

學(xué)習(xí)任務(wù)6常見品牌電池管理系統(tǒng)（2）電池管理器控制框圖

電池管理器控制框圖如圖3-6-2所示，電池管理器連接在車輛的動(dòng)力及充電CANBUS網(wǎng)絡(luò)上，并通過專用信號(hào)采樣線采集動(dòng)力電池包內(nèi)每個(gè)單體電池的電壓、電池的溫度信號(hào)。此外，還會(huì)結(jié)合來自整車控制器的指令，通過控制位于高壓配電箱內(nèi)接觸器的通斷，去控制電動(dòng)機(jī)控制器的高壓電接通，以及外部充電功能。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-2電池管理器控制框圖2.吉利EV450電池管理系統(tǒng)介紹（1）電池管理系統(tǒng)的安裝位置與功能吉利EV450的電池控制單元（BMU）安裝于動(dòng)力電池內(nèi)。整個(gè)動(dòng)力電池由17個(gè)電池模組通過高壓連接片串聯(lián)而成。每個(gè)電池模組都安裝有溫度和電壓信號(hào)采樣線，將這些信號(hào)傳遞給電池控制單元。電池控制單元包含13個(gè)插接器接口，每個(gè)插接器接收不同的電池模組信息，包括單體電壓、電流、溫度及整車高壓絕緣等信息。吉利EV450電池管理系統(tǒng)組成如圖3-6-3所示。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-3吉利EV450動(dòng)力電池系統(tǒng)組成電池管理系統(tǒng)（BMS）能夠?qū)?dòng)力電池組總電壓、總電流、每個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度、和電池單體的電壓參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行故障診斷、SOC（剩余電量比）計(jì)算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、報(bào)警顯示、充放電模式選擇等。BMS可以將動(dòng)力電池相關(guān)參數(shù)上報(bào)VCU，由VCU控制動(dòng)力電池的充電和放電功率。電池高壓分配單元內(nèi)部主要包含主正接觸器、直流充接觸器、主負(fù)接觸器、預(yù)充接觸器以及主正和主負(fù)接觸器兩端的預(yù)充電阻。接觸器用來控制高壓電路的通斷，預(yù)充電阻是在整車高壓上電初期對(duì)電容進(jìn)行限制充電的電阻，如果沒有預(yù)充電阻，高壓電直接加在電容上，相當(dāng)于瞬間短路，過大的短路電流會(huì)損壞高壓電氣元件。（2）ITCS電池智能溫控管理系統(tǒng)在寒冷的情況下鋰離子的活性會(huì)降低，動(dòng)力電池的活性也會(huì)大大降低，但是吉利電池管理系統(tǒng)所搭載的ITCS3.0智能溫控管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能的溫控管理，常態(tài)保持三元鋰電池的最佳工作狀態(tài)，確保整車高效充放電，這項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)品牌純電動(dòng)汽車領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置。它能保障電池的性能，有效減少外部氣溫對(duì)電池的影響，使動(dòng)力電池可以在-30℃到55℃間進(jìn)行安全有效地充電。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)3.特斯拉電池管理系統(tǒng)認(rèn)知特斯拉的BMS能夠提供精確的電池健康狀態(tài)預(yù)估技術(shù)、電池平衡管理技術(shù)、電池殘電量管理技術(shù)、電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、診斷與預(yù)警技術(shù)。即使是同樣電池容量的電動(dòng)汽車，由于BMS的不同，其續(xù)航里程、充電時(shí)間、啟動(dòng)加速時(shí)間和電池壽命將大不相同。特斯拉通過其強(qiáng)大的BMS系統(tǒng)，可以有效實(shí)現(xiàn)超過7000節(jié)18650號(hào)電池的一致性管理，達(dá)到高安全性和可靠性目標(biāo)。此外，在電池冷卻、安全、電荷平衡等與BMS相關(guān)的領(lǐng)域，特斯拉申請(qǐng)的核心專利超過140項(xiàng)，因此BMS技術(shù)是特斯拉的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。特斯拉電池組的每一組都有其獨(dú)立的電池管理系統(tǒng)，如圖3-6-4所示，位于電池組側(cè)面，即上圖綠色部分。其中的感應(yīng)器和芯片，隨時(shí)監(jiān)控每粒電池的溫度變化，遇到意外情況，能以毫秒級(jí)別時(shí)間關(guān)閉電池。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-4電池管理系統(tǒng)，圖中綠板所示4.蔚來汽車電池管理系統(tǒng)蔚來從管理電池全生命周期入手，延緩電池衰減，確保電池全生命周期內(nèi)性能平穩(wěn)。為此，整個(gè)電儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)不僅要在安全、動(dòng)力性能上滿足車輛行駛工況要求，還要考慮到后續(xù)梯次利用需求，并實(shí)現(xiàn)快速換電。圖3-6-5為蔚來ES8電動(dòng)汽車。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-5蔚來汽車ES8蔚來采用液冷恒溫技術(shù)具有換熱系數(shù)高，冷卻、加熱速度快等特點(diǎn)，不僅能幫助電池散熱，還可以更加精準(zhǔn)的進(jìn)行溫控，幫助電池保溫。工作時(shí)，電芯的溫度傳遞到模組與冷卻底板接觸，再通過導(dǎo)熱墊傳給液冷板，液冷板外壁再把熱量傳導(dǎo)到冷卻液，達(dá)到降溫的目的。加熱過程反之亦然。電芯健康程度、外界溫度變化和充放電倍率是影響電芯本體SOC性能的三個(gè)重要因素。

蔚來BMS電池管理系統(tǒng)具備SOC精準(zhǔn)測(cè)量與估算、優(yōu)秀的均衡策略、實(shí)時(shí)SOH計(jì)算預(yù)估、電池監(jiān)控和實(shí)時(shí)預(yù)警等特性，從而保障電池性能穩(wěn)定輸出，確保動(dòng)力電池長(zhǎng)壽命。通過BMS預(yù)估SOC，其目的是盡量糾正測(cè)量誤差，并通過提升傳感器測(cè)量精度和提升芯片處理能力并配以強(qiáng)大的算法處理能力，利用軟硬件性能的最優(yōu)化設(shè)計(jì)提升精度。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)蔚來整包電流傳感器采用德國(guó)進(jìn)口伊莎貝拉傳感器，電流采樣精度，采用最新一代英飛凌主芯片，硬件上可具備32位數(shù)據(jù)處理能力，

能提供較強(qiáng)運(yùn)算能力。鋰電池低溫充電永遠(yuǎn)都是一個(gè)難題，電芯最舒適的溫度在25度左右。蔚來電儲(chǔ)能系統(tǒng)每個(gè)電池模組內(nèi)置有3個(gè)電芯溫度傳感器，可實(shí)現(xiàn)溫度精確檢測(cè)和控制。根據(jù)企業(yè)官方介紹，蔚來ES8電池壽命：1500次充放電循環(huán)衰減不于80%，換電零部件支持10000次換電，130秒590度持續(xù)火燒無安全問題，從1米高度自由落體在鋼板上，電池包結(jié)構(gòu)完整，功能正常，3.5%氯化鈉海水時(shí)間浸泡測(cè)試，電池?zé)o進(jìn)水，功能正常，一次-40℃和85℃冷熱交替靜置8小時(shí)，電池功能正常，承受200KN水平積壓無安全問題。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)5.長(zhǎng)安深藍(lán)汽車電池管理系統(tǒng)深藍(lán)SL03搭載了iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)（圖3-6-6），通過2類數(shù)字預(yù)控管理技術(shù)7類數(shù)字溫控管理技術(shù)及高安全性的外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠確保電芯和電池總成熱失控的概率接近零，即使單個(gè)電芯已產(chǎn)生出熱失控表現(xiàn)，也能有效規(guī)避整包的熱失控。主動(dòng)安全方面，優(yōu)選電芯+數(shù)字化過程控制和車+云BMS的雙重監(jiān)控組成了2類數(shù)字預(yù)控管理技術(shù)，同時(shí)在被動(dòng)安全方面，醇冷散熱技術(shù)、瞬態(tài)泄壓技術(shù)、超壓密封控制以及全域防短路等7類數(shù)字溫控管理技術(shù)能進(jìn)一步防止危險(xiǎn)的發(fā)生及擴(kuò)大。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-6長(zhǎng)安深藍(lán)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)長(zhǎng)安深藍(lán)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)，通過采用創(chuàng)新的“車+云BMS雙重監(jiān)控技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了車云協(xié)同。由于長(zhǎng)安深藍(lán)“車+云BMS雙重監(jiān)控技術(shù)”，擁有實(shí)驗(yàn)室與監(jiān)測(cè)車輛在46w臺(tái)以上，可以構(gòu)建事故特征數(shù)據(jù)；更具備深度學(xué)習(xí)算法能力，可模擬動(dòng)力電池?zé)崾Э氐囊?guī)律并生成模型；還可實(shí)時(shí)采集電池信息，雙24小時(shí)全天候安全監(jiān)控……這一系列能力，讓該系統(tǒng)能在檢測(cè)到數(shù)據(jù)信息的第一時(shí)間，即可完成安全預(yù)測(cè)和報(bào)警，準(zhǔn)確率達(dá)99%。目前，行業(yè)主流的電池主動(dòng)安全，仍是以“電池檢測(cè)技術(shù)”為主。例如，比亞迪DM-i電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、蔚來智能電池全生命周期管理系統(tǒng)等等，都是從溫度“監(jiān)測(cè)”為出發(fā)點(diǎn)，但物理傳感器的方式容易發(fā)生事故錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)的情況，并且對(duì)于車輛充電、靜止等狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)力度大大減小，其預(yù)警能力自然被大大削弱。學(xué)習(xí)任務(wù)6常見品牌電池管理系統(tǒng)長(zhǎng)安深藍(lán)iBC的透明化，讓電池安全不再高度依賴于駕駛者的“謹(jǐn)慎與經(jīng)驗(yàn)豐富度”，“車+云BMS雙重監(jiān)控技術(shù)”一旦監(jiān)測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)，將第一時(shí)間提醒車主采取維修等措施。動(dòng)力電池一旦發(fā)生“熱失控”，最終表現(xiàn)一定會(huì)呈現(xiàn)為“熱失控”。在這一情形下，最后的防線往往取決于兩點(diǎn)：一是電池本身安全，二是被動(dòng)安全設(shè)計(jì)。關(guān)于前者，長(zhǎng)安汽車的實(shí)力毋庸置疑。從全球頂尖供應(yīng)商中優(yōu)選電芯，長(zhǎng)安深藍(lán)采用安全性高的低鎳三元電芯，并對(duì)電芯生產(chǎn)一致性進(jìn)行嚴(yán)格管控，堅(jiān)守48道工序1196項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)控，對(duì)于電芯本體的安全性實(shí)現(xiàn)了最大化。關(guān)于“被動(dòng)安全設(shè)計(jì)”，總結(jié)來說，具有三大層級(jí)：一是采取可立即采取“斷電、隔熱、散熱排溫、卸壓”等技術(shù)，將危險(xiǎn)事態(tài)大而化??；二是擁有“超密封技術(shù)”，將熱失控?fù)p失控制在箱體內(nèi)，杜絕波及人身；三是在全工況狀態(tài)下，車輛均可實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)自動(dòng)喚醒，警示駕乘人員并自動(dòng)解鎖車輛，聯(lián)動(dòng)長(zhǎng)安24小時(shí)值班人員定位救援。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)的“電池模組”幾乎每一個(gè)位面都進(jìn)行了防火或散熱設(shè)計(jì)，如圖3-6-7所示。在每個(gè)相鄰電池模組之間，都有防火墊設(shè)計(jì)，這部分材料運(yùn)用的是“航天級(jí)隔熱材料”，也叫氣凝膠?？勺韪?200℃以上的高溫，即便燃燒亦不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，可以很好在“熱失控”開始時(shí)抑制事態(tài)蔓延，為駕駛者爭(zhēng)取逃生時(shí)間。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)1-電池包上蓋；2-電池包底座；3-電池模組；4-導(dǎo)熱凝膠；5-冷卻板；6-防火墊；7-橫梁；8-導(dǎo)電泡棉；31-端板；32-側(cè)板；51-鏤空結(jié)構(gòu)；52-冷卻區(qū)域圖3-6-7長(zhǎng)安深藍(lán)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)電池包設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的是，一旦監(jiān)測(cè)“短路”發(fā)生，該系統(tǒng)“全域防短路技術(shù)”，將在10毫秒內(nèi)完成瞬時(shí)斷電保護(hù)動(dòng)作。通過高成本、超嚴(yán)格的絕緣防護(hù)材料抵抗2萬伏高壓放電，最大程度杜絕由于電芯短路引起的爆燃現(xiàn)象。即便是最糟糕的情況下，長(zhǎng)安深藍(lán)運(yùn)用超壓密封控制技術(shù)，打造的“全球首發(fā)輥壓箱體”，可以防止高達(dá)1000kpa的熱沖擊，讓損失發(fā)生在有限范圍內(nèi)，而且還擁有瞬態(tài)泄壓技術(shù)，泄壓能力最大達(dá)到8000L/min，可以有效緩解由于電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的高壓空間，抑制高溫高壓爆炸的危險(xiǎn)，保護(hù)車身財(cái)產(chǎn)與駕乘人員不受安全威脅?！盁崾Э亍弊羁膳轮幨潜ê妥匀?，這兩者的直接原因離不開“熱量”與“高壓”，而它們的控制絕對(duì)不容易。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)關(guān)于這兩點(diǎn)，長(zhǎng)安深藍(lán)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)也有嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，其中，定向感壓排溫和全時(shí)感溫報(bào)警更是深藍(lán)特有的專利技術(shù)。首先，“定向感壓排溫”配合獨(dú)有的專用排溫通道設(shè)計(jì)，在電池包熱失控后可引導(dǎo)高溫氣體固定向地面排出，防止點(diǎn)燃車輪、擋泥板的車體表面，而且溫度可控制在100℃以下，遠(yuǎn)高于行業(yè)400-500℃的標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)安深藍(lán)iBC數(shù)字電池管理系統(tǒng)，全時(shí)感溫報(bào)警系統(tǒng)，擁有微秒級(jí)自動(dòng)喚醒“專利優(yōu)勢(shì)技術(shù)”。這包括，發(fā)生熱失控后第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)車門自主解鎖，多元視聽警告駕乘者，云端聯(lián)動(dòng)長(zhǎng)安24小時(shí)值班人員等。最關(guān)鍵的是，這些動(dòng)作，可在長(zhǎng)安深藍(lán)靜止、充電、行駛等任何工況下達(dá)成，全方位確保駕乘者毫發(fā)無傷地及時(shí)離開。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)二、動(dòng)力電池介紹1.動(dòng)力電池安裝位置現(xiàn)在電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池組絕大部分安裝于汽車底盤底部，如圖3-6-8所示。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-8動(dòng)力電池安裝在底部的純電動(dòng)汽車在早期的一些電動(dòng)汽車中，由于其車身還是采用原來傳統(tǒng)汽車車身，動(dòng)力電池也有安裝于汽車尾部，尤其是混合動(dòng)力汽車，如豐田卡羅拉混動(dòng)、比亞迪秦混動(dòng)（圖3-6-9）就將動(dòng)力電池組安裝在后排座椅的后面。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-9比亞迪秦混動(dòng)車型動(dòng)力電池安裝位置電動(dòng)巴士的動(dòng)力電池一般體積巨大，常常安裝于行李箱內(nèi)部。如圖3-6-10所示。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)圖3-6-10電動(dòng)巴士動(dòng)力電池安裝位置2.動(dòng)力電池?fù)p傷處理由于絕大部分的新能源汽車動(dòng)力電池安裝在底盤，距地面的距離最低可達(dá)17cm，經(jīng)過某些涉水區(qū)域時(shí)，動(dòng)力電池也會(huì)浸泡在水中。就目前來說，動(dòng)力電池在批量生產(chǎn)前都做過嚴(yán)格的密封性測(cè)試，滿足IPX7（動(dòng)力電池浸泡在1米深的水中30分鐘后取出，不影響使用）以上的防水要求。部分動(dòng)力電池甚至在水中浸泡了24小時(shí)或用75℃-85℃的高溫?zé)崴畬?duì)動(dòng)力電池進(jìn)行多角度的噴淋，也未發(fā)現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象，達(dá)到了IPX9的防護(hù)等級(jí)。但17cm的最低高度，經(jīng)過某些不平路段或者有個(gè)稍微高點(diǎn)的障礙物就會(huì)托底刮傷動(dòng)力電池，動(dòng)力電池底部的托盤通常都是經(jīng)過特殊處理的，可以經(jīng)受住一定程度的嚴(yán)重撞擊而不會(huì)引起內(nèi)部短路，但是嚴(yán)重撞擊還是有可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路引發(fā)自燃或漏電現(xiàn)象，因此在路上發(fā)生過托底、刮傷等事故的車輛應(yīng)及時(shí)前往廠家專業(yè)的4S店進(jìn)行全面檢查。一般動(dòng)力電池的自燃會(huì)伴隨濃煙，這能夠給車內(nèi)乘客以警示，以更快更早地離開車內(nèi)。因此，如果我們?cè)谛熊囘^程中，看到車輛有煙飄出，就不要猶豫，在確保安全的情況下立刻遠(yuǎn)離車輛并報(bào)警處理，在此期間前往不要試圖靠近車輛。學(xué)習(xí)任務(wù)6

常見品牌電池管理系統(tǒng)一、選擇題（1）（

）主要功能有電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測(cè)等。Ａ、BMSＢ、BIC