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1、学习领域3 动力电池系统结构原理与检修学习情境2 检修 动力电池【 学习目标】 】掌握动力电池系统的工作原理；了解BMS的结构与工作原理；掌握动力电池的故障显示和常见故障；掌握检修动力电池的方法；任务1 客户委托: 检修 动力电池【任务描述】北汽4S店技术主管在经过各项检测之后，判断张先生的EV200汽车是动力电池故障，此时需要你作为维修人员协助技术主管按照规范程序，协助技术主管完成维修。一、动力 电池 系统工作原理动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力电池系统使用可靠的高压接插件与高压控制盒相连，如图3-77所示，动力电池输出的直流电由电机控制器转变为三相交流高压电，驱动电
2、机工作。系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，时时监控动力电池的工作状态，并通过低压插接件连接CAN总线与VCU或充电机之间进行通讯，如图3-78所示，对动力电池系统进行充放电等进行综合管理。以普萊德动力电池为例，我们来说明其动力电池内部的工作原理。主要从电池内部充电、电池内部放电和绝缘监测三个方面。1. 动力电池内部充电原理（1）充电之前-加热当充电初期，从控盒电池管理系统监测到每个电池组的温度，并反馈给主控盒。主控盒接收来自从控盒反馈的实时温度，并计算出最大值与最小值，当监测到电芯温度低于设定值时，主控盒控制加热继电器闭合，通过加热元
3、件、加热熔断器接通电路，进行加热。途径路线：慢充时：快充时：（2）充电初期-预充电在充电初期，VCU唤醒BMS，BMS进行自检和初始化，完成后上报给VCU。VCU控制主负继电器闭合，BMS控制预充继电器闭合，对各单体电芯进行预充电，确定单体电芯无短路后，BMS将断开预充继电器，预充完成。途径路线：慢充时快充时：（3）充电预充电完成之后，BMS断开预充继电器，闭合主正继电器，对电池组进行充电。途径路线：慢充时快充时：2. 动力电池内部放电原理（1）放电初期-预充VCU唤醒BMS，BMS进行自检和初始化，完成后上报给VCU。VCU发出高压上电指令，BMS开始按顺序控制继电器的闭合和断开。因电路中电
4、机控制器和空调压缩机控制器等含有电容，在放电模式初期，BMS控制预充继电器进行闭合，需低电压、小电流给各控制器电容充电，当电容两端电压接近电池总电压时，断开预充继电器。途径路线：2. 动力电池内部放电原理（2）放电预充电完成之后，BMS断开预充继电器，并闭合主正继电器，电池组进行放电。途径路线：电池组正极端：电池组-紧急开关-主熔断器-电池组正极-主正继电器-高压插接件-车载充电机-电机及辅助电器元件。电池组负极端：电池组负极-电流传感器-主负继电器-高压插接件-车载充电机-电机及辅助电器元件。构成回路，完成放电。3. 绝缘监测动力电池BMS具有高压回路绝缘监测功能，监测电池组与箱体、车体等路
5、线：电池组正之间的绝缘状况，如图3-82所示。途径极端-绝缘监测电阻-绝缘继电器-接地；电池组负极端-绝缘监测电阻-绝缘继电器-接地；二、电池管理系统 BMS 结构及原理电池管理系统（BMS），即Battery Management System，通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。如图3-83所示，为一种典型电池管理系统拓扑图，主要分为主控模块和从控模块两大块，通过采用内部CAN总线技术实现各模块之间及外部设备之间的数据信息通讯。基于各个模
6、块的功能，BMS能实时检测动力电池的电压、电流、温度等参数，实现对动力电池进行热管理、均衡管理、高压及绝缘检测等，并且能够计算动力电池剩余容量、充放电功率以及SOC&SOH状态。宝马i3，i8电池管理系统，如图3-84所示，硬件由德国普瑞电子（宁波均胜电子）提供，应用层由宝马自行开发。普瑞电子负责宝马硬件系统，整个系统采用分布式，及由主板和从板构成。TESILA电池管理系统，如图3-85所示，pack由6831个18650电芯组成，每个sheet均有一个检测单元，如图3-86所示。三、动力 电池 系统故障显示纯电动汽车故障灯大多数都是与普通汽车故障灯一样的，分为指示灯、警告灯、指示/警告灯三类
7、。纯电动汽车故障灯同样用颜色代表故障程度：红色=危险/重要提醒黄色=警告/故障绿色/蓝色/白色=指示/确认启用EV150电动汽车的动力电池故障在仪表上的显示：关于动力电池的故障，仪表上只显示动力电池故障、动力电池绝缘故障及动力电池系统断开三种故障信息。请查看27、28和29所指示的图标。故障显示电池故障在仪表上的显示：关于动力电池的故障，EV200仪表上只显示动力电池故障及动力电池系统断开三种故障信息。动力电池绝缘故障五、动力 电池 系统常见故障六、动力 电池 系统常见故障纯电动汽车其动力电池的输出电压大部分都在直流72 V至600 V之间甚至更高。根据GB3805安全电压的要求，人体的安全电压是直流36 V。电动汽车动力电池输出的直流电压区间已远远超过了该安全电压。因此，国家的电动汽车安全要求标准对人员的触电防护提出了明确的要求，其中包括对绝缘电阻值的最低要求。根据GB/T18384.3-2001第6.2.2条规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5 k/V。电池管理系统BMS来承担整车所有高压部分的绝缘监测功能，当监测到的绝缘电阻值低于规定值时，BMS将对应的绝缘故障代码上报给整车控制器VCU，整车上则由组合仪表来进行代码显示和故障灯报警。当组合仪表上显示了故障代码或报警灯时，表示此时车辆出现了绝缘故障，必须马上进行故障排查，以免出现人身安全事故
