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1、4-3 动力电池系统检测及充电管理,主讲：蒋鸣雷,知识目标： 1、了解动力电池系统的检测内容和工作模式； 2、理解动力电池的充电工作原理 能力目标： 1、能简单阐述动力电池的工作模式 2、能分析动力电池充电基本组成电路 素质目标： 1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力； 2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。,学习检测,教学目标,主要内容,学习小结,教学重点：动力电池的充电原理,教学难点：动力电池充电电路分析,学习检测,教学目标,主要内容,学习小结,1.动力电池的检测内容 2.动力电池的工作模式 3.动力电池的充电原理,学习任务,学习检测,主要内容,教学目标,学习小结,5,1、
2、电压检测 电芯电压检测用电阻阵列取电芯电压值，每个电芯的正极和负极引出检测线，连接到电阻阵列对应的电阻前，由控制板上的测量电路按顺序接通检测电阻，这样在检测电阻上就可以取出某个电芯的电压值，控制板上的测量电路把检测到的每个电芯的电压值比较、运算、判断，看看电芯一致性是否符合要求。放电时单个电芯达到放点截止电压，停止放电。充电时单个电芯达到充电截止电压，停止充电。 2、温度检测 电池温度检测一般在电池模组上安置温度传感器检查，温度传感器安置在模组的接线柱附近，温度传感器的测量引线分别送到从控盒的接插件对应PIN脚上，由从控盒内电路测量处理，并经内部CAN线送到主控盒电路上处理。,一、动力电池系统
3、检测,6,动力电池管理系统与外部系统CAN通讯关系框图,7,电芯电压检测接点,8,3、动力电池对外高压上下电过程控制 动力电池对外部负载上电指令一般是司机启动车辆，钥匙置ON位；动力电池负极继电器闭合；全车高压系统各个控制器初始化、自检，完成后CAN线通报；动力电池对内部电芯电压和温度检查合格、母线绝缘检测合格；动力电池主控盒接通预充继电器（预充继电器与预充电阻串联，然后与正极继电器并联）；动力电池为外部负载所有电容器充电，当充电电压与动力电池电压差值小于5V时认为预充结束；控制闭合主正继电器，对外负载上电；主正闭合10mS后，预充继电器断开；仪表屏幕显示READY，上电结束。当启动钥匙置Of
4、f档位，动力电池主控盒控制主正继电器和主负继电器断开，全车高压下电。在高压上电后如果发生重要故障，主控盒也会断开主正和主负继电器。,一、动力电池系统检测,9,动力电池上下电过程原理图,10,4、高压回路绝缘状况检测 高压回路绝缘状况检测点，设置在正极母线和负极母线继电器主触点处。动力电池金属底壳与车身搭铁良好。通过检测高圧回路正负母线对车辆底盘的绝缘电阻来反映高压电气系统的绝缘性能。,一、动力电池系统检测,变阻抗网络电路,T2关断时的等效变阻抗网络电路,T1关断时的等效变阻抗网络电路,绝缘电阻是反映电池用电安全的重要方面，根据人体所能承受的电压范围，当监测到绝缘电阻小于500/V时，电池管理系
5、统即对驾乘人员做出安全警告或做出切断高压继电器动作。,11,5、动力电池母线电流和电压检测 动力电池母线电流检测一般有两种方法，一种是在电池高压回路串联检测电流传感器；另一种是用霍尔电流传感器套在高压母线上；检测的电流信号送到控制盒。,一、动力电池系统检测,串联在主回路内的电流传感器,套装在母线上的霍尔电流传感器,12,1、下电模式 在下电模式下，动力电池管理系统控制的所有高压继电器均处于断开状态；低压控制电源处于不供电的状态，只有动力电池内部控制器的低压常供电有静态维持电流。 2、准备模式 准备模式时，系统所有的接触器均处于未吸合状态。当系统接受外界启动钥匙ON档信号、整车控制器、电机控制器
6、、充电插头开关等部件发出的硬线信号或受CAN 报文控制的低压信号后，动力电池管理系统的控制初始化、自检完成后电池管理系统进入下一步上电模式。 3、上电模式 当电池管理系统自捡合格后，检测到启动钥匙的高压上电信号后，系统将首先闭合主负继电器。由于驱动电机是感性负载，驱动电机控制器内部电路有大电容，为防止过大的电流冲击，负极接触器闭合后，先闭合与正极继电器并联的预充电阻和预充接触器，进入预充电状态；当电机控制器内电容两端电压达到母线电压的90%时，立即闭合主正继电器，延迟10mS后，断开预充接触器进入放电模式。,二、动力电池管理系统的工作模式,13,4、充电模式 当电池管理系统检测充电唤醒信号时，
7、系统即进入充电模式。在该模式下主正、主负继电器闭合；同时为保证低压控制电源持续供电，DC/DC直流转换接触器需处于工作状态。 5、故障模式 故障模式是控制系统中常出现的一种状态。由于动力电池高压的使用关系到使用者和维修人员的人身安全，因而动力电池管理系统对于各种工作模式采取“安全第一”的原则。电池管理系统对于故障的响应还需根据故障等级而定，当其故障级别较低，系统可采取报错或发出轻微报警信号方式告知驾驶人员；而当故障级别较高，甚至伴随有危险时，系统将采取断开高压接触器的控制策略，,二、动力电池管理系统的工作模式,14,行车状态下三类故障的处理方法,三、市场新旧国标充电现状,1）连接方式A,连接方
8、式介绍：,2）连接方式B,连接方式介绍：,3）连接方式C,连接方式介绍：,1）充电模式1（简易家用充电线）的充电条件，明确在中国不允许使用模式1的充电方式对电动汽车进行充电。,我司已经于2014年9月份全面废止模式1的充电方式。对于EC180，EV150经济型等成本控制的车型平台，依然不能采用此种充电方式实现成本降低。,影响,充电模式介绍：,2）充电模式2（充电宝）的充电条件，明确只采用单相交流充电，即家用充电不考虑三相交流充电的方式。 明确要求: 使用16A插座时，交流供电电流不能超过13A；最大充电功率限制在2.86kW 使用10A插座时，交流供电电流不能超过8A; 最大充电功率限值在1.
9、76kW,我司的模式2缆上保护盒在设计中就已经考虑了功率限制。基本满足国标的新要求。 为了使用安全等原因，家用充电的速率就是慢于公共充电的速率。,影响,充电模式介绍：,3）充电模式3（公共充电）的充电条件，明确单车漏电流检测采用A型或B型漏电保护器（相比之前AC型，成本上升，检测可靠性提高）。明确采用单桩双车，或单桩多车的充电桩需要针对每个输出端口进行独立保护设计。明确单相供电最大电流为32A，采用三相充电设计时，明确采用连接方式C（即桩带线）。,影响,对车企基本没有影响。,32A以上充电桩自带线,充电模式介绍：,4）充电模式4（直流充电）的充电条件，明确不允许使用移动式快充设备（现在我司在银
10、翔、中巴等车使用的移动快充桩）。快充设备只能采用固定式供电线，输出线为连接方式C。,充电模式介绍：,四、新国标充电桩与电动车的握手阶段工作原理,供电插座,12V,12V,四、新国标充电桩与电动车的握手阶段工作原理,12V,充电桩端LN连接,四、新国标充电桩与电动车的握手阶段工作原理,四、新国标充电桩与电动车的握手阶段工作原理,四、新国标充电桩与电动车的握手阶段工作原理,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,12V,充电桩端连接完毕，车辆端充电枪连接CC CP端子接触，S3开关处于断开状态,与接地导通,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充
11、电枪,车端插座,车端充电枪,9V,充电桩端连接完毕，车辆端充电枪连接CC CP端子接触，检测点1的电压由12V变为9V ，充电桩检测到充电枪已连接。,与接地导通,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,9VPWM,充电桩端连接完毕，车辆端充电枪连接CC CP端子接触，检测点1的电压由12V变为9V后，充电桩检测到充电枪已连接，充电桩的 S1开关切换到12V PWM波信号端，检测点1的信号由9V直流电压信号变为9V PWM波信号，表示充电设备进入准备就绪状态,与接地导通,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,充电桩
12、端连接完毕，车辆端充电枪连接CC CP端子接触，检测点3会检测到与接地之间的电阻为RC+R4的阻值时， 判断为充电枪为半连接状态,与接地导通,S3处于 断开状态,9V PWM,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,车辆端充电枪连接完毕，S3开关（车端充电枪解锁按键弹起）闭合,与接地导通,S3处于 闭合状态,9VPWM,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,检测点3会检测到与接地之间的电阻为RC的阻值时，判断为充电枪为连接状态,与接地导通,9VPWM,S3处于 闭合状态,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插
13、座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,车辆检测充电枪为连接状态后，充电机会根据动力电池的充电需求、动力电池是否有不能充电的故障时，充电机无故障时，充电机会闭合S2继电器，表示车辆准备就绪，请求充电,与接地导通,6VPWM,S3处于 闭合状态,充电桩,供电接口,车辆接口,电动车,供电插座,桩端充电枪,车端插座,车端充电枪,充电机会闭合S2继电器，充电桩端检测点1会从9V PWM波信号变为6V PWM波信号，充电桩检测到该信号确认车辆准备就绪，请求充电。,与接地导通,S3处于 闭合状态,6V PWM,37,五、车载充电机充电（慢充模式）,慢充充电的控制原理,右图为基于充电机工作模式跃迁变化的慢充流程框图：,学习检测,学习小结,教学目标,主要内容,本次课我们主要学习了以下内容： 1.动力电池的检测内容 2.动力电池的工作模式 3.动力电池的充电原理,学习小结,学习检测,教学目标,主要内容,1、动力电池的工作模式有哪些？ 2、动力电池在工作中需要检测哪些参数？ 3、动力电池的故障模式有哪些，应如何处理？ 4、分析动力电池的快充和慢充的工作过程。,思考题,
