项目四 任务4 蓄电池状态认知（课件）《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》同步精品课堂（机工版）

同步精品课程——中职专业课 项目四任务4 蓄电池状态认知 《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》（第1版）机械工业出版社 1 学习目标 项目四任务4蓄电池状态认知 知识目标 能理解关键元器件的信息。 能力目标 能掌握SOC主流估算法。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车动力电池的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解关键元器件的信息。 2.能掌握SOC主流估算法。 3.能分析辅助系统功能的认知。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 信息采集的知识 电池模组串联形成高压的连接路径 关键元器件 新知学习 02 电池单体电压 新知学习 02 普莱德动力电池 波士顿电芯 新知学习 02 二、状态估计 1.SOC和SOH估计 电池系统中最核心也是最难的一部分就是SOC和SOH的估计。 SOC估算常见的有安时积分法(SOCI)，和开路电压标定法(SOCV)，安时积分最大的问题是随着时间的推移误差会越来越大，开路电压标定的问题是，电池需要在静置很长时间以后的开路电压对应的SOC才是准确的，汽车在行驶的时候采集的电压用来标定SOC那是不准确的。实际的使用中，一般以SOCV为主用SOCI，在实际使用中也在用一定的卡尔曼滤波法，神经网络法来提高SOC的计算，但是限于MCU的运算速度和能力，整个算法的复杂度是有限制的。 新知学习 02 通过SOC可以知道目前的电量状态。 若没有准确的soc，会出现的情况： 1）过充/过放导致蓄电池寿命缩短，或发生故障等。 2）均衡的-致性效果不理想，输出功率降低，动力性能降低。 新知学习 02 二、状态估计 目前SOC主流估算方法有放电法、安时积分法、开路电压法、神经网络法、卡尔曼滤波法。 放电法即是对蓄电池做放电实验，以放出电量的多少判断蓄电池容量，但实际行车情况中用来行驶的是剩余电量，无法单纯以放电结果作为电量预估标准。 安时积分法是通过初始状态与运行状态下电流和时间积分的和来计算当前电量，其公式为： 当前SOC精度主要依赖初始 和瞬时电流的精度，但是随着时间延长，误差累计严重，且无法单独修正。 新知学习 02 二、状态估计 2.均衡 一个串联的电池包，由于电池和电池管理的原因，总是会出现不均衡的现象。在实际使用过程中，每个串联的输出容量是不一样的。而电池，不仅有过放电和过充电的限制，而且在不同温度和不同SOC下，输入和输出的功率也存在限制。 1）电池包内各个单体电池之间的个体差异：单体容量差异、单体内阻差异、单体自放电差异、工作时候电流差异和休眠时候电流差异。 2）电池包内随着时间变化:单体容量差异、单体内阻差异、单体自放电差异。 3）客户使用充电时间、放电时间。 4）外部环境同温度下的自放电、不同SOC下的自放电。 5）系统相互影响:BMS的工作状况，这个因素和BMS的工作状态有关系。 新知学习 02 3.电池功率限制 新能源汽车中的电池容量是不同的，锂电池系统为整车特别是电机提供能量，需要满足电机的功率要求。而一定容量的电池电池在不同的SOC，不同的温度下，其输入和输出的功率是有一定限制的。实际的运行中，混合动力电池包SOC窗口开的很小，纯电动汽车用的非常宽，用完就结束使用，而插电式混合动力在电池耗尽的时候，则需要考虑输出功率的限制。电池管理系统需要发送给整车控制器一个功率限制参数，这是根据一个三维表核算出来，包含温度、SOC、电池容量。 新知学习 02 三、辅助系统 辅助系统功能一般与整车控制系统或者其他相关的系统联合使用。 （1）继电器控制功能 蓄电池包内一般有多个继电器，蓄电池管理系统至少要完成对继电器的驱动供给和状态检测，继电器控制往往是和整车控制器协调后确认控制器状态。 例如安全气囊控制器输出的碰撞信号一般与继电器控制器断开直接挂钩。蓄电池包内继电器一般有主正、主负、预充和充电继电器，在蓄电池包外还有独立的配电盒对整个电流分配进行更细致的保护。闭合、断开的状态以及开关的顺序对蓄电池包的继电器控制都很重要。 新知学习 02 三、辅助系统 （2）热管理控制功能 蓄电池的化学性能受环境的温度影响非常大，为了保证蓄电池的使用寿命，必须让蓄电池工作在合理的温度范围之内，并根据不同的温度为整车控制器提供其所能输出和输人的最大功率。蓄电池管理系统的温度控制主要用到CFD仿真分析，即如何使用最少的温度传感器来有效地监测整个蓄电池包的温度分布，并将监测信息反馈给蓄电池管理系统和整个蓄电池温度管理系统，从而控制整车和蓄电池系统的散热和加热。 新知学习 02 三、辅助系统 （3）充电控制功能 蓄电池管理系统的一种主要模式是监控蓄电池系统在充电过程中蓄电池的需求。在交流充电过程中，BMS需要实现PWM的控制导引电路的交互； 在直流充电过程中，特别需要注意在较高SOC下允许充电的电流。在国标系统中，蓄电池管理系统被要求直接与外部建立通信，交互充电过程中的信息。理论上说，此功能的设计，可以迁移到不同的模块E，否则蓄电池管理系统的睡眠唤醒机制就会显得有些复杂。 新知学习 02 重点：关键元器件的信息 难点：SOC主流估算法 新知学习 02 小试牛刀 03 1.电池模组串联形成高压的核心原理是( ) A. 增加单体电池容量 B. ‌提升总电压水平‌ C. 降低内阻 D. 减少热管理需求 答案：B. ‌提升总电压水平 2.单体电压采样中电阻阵列的主要作用是( ) A. 直接测量高压 B.调节电池温度‌ C. 隔离高压电路 D.分压后适配ADC量程 答案：D.分压后适配ADC量程 3.普莱德动力电池的波士顿电芯典型结构特点是( ) A.软包铝塑膜封装 B.圆柱钢壳封装 ‌ C. 方形硬壳设计 D.无BMS集成 答案：A.软包铝塑膜封装 4.SOC估算中安时积分法的核心缺陷是( ) A.无法测量开路电压 B.仅适用于低温环境‌ C.电流误差导致累计偏差 D.需频繁校准 答案： C.电流误差导致累计偏差 小试牛刀 03 5.电池功率限制功能触发时，BMS首先会( ) A.切断所有继电器 B.‌降低最大允许输出电流‌ C.启动液冷系统 D.强制进入充电模式 答案：B.‌降低最大允许输出电流 6.预充继电器闭合后，BMS判断预充成功的条件是( ) A. 电流瞬间归零 B.绝缘电阻超限‌ C. 温度传感器激活 D.母线电压达总压95%以上 答案：D.母线电压达总压95%以上 小试牛刀 03 7.液冷热管理系统启动的典型触发条件是( ) A.电芯温度＞45℃或温差＞5℃ B.SOC低于20%‌ C.充电功率＞50kW D.单体电压异常 答案： A.电芯温度＞45℃或温差＞5℃ 8.充电控制中CC/CV切换的逻辑依据是( ) A.时间累计 B.电压波动频率‌ C.电流降至设定阈值 D.继电器状态 答案：C.电流降至设定阈值 小试牛刀 03 课堂小结 04 1.SOC估算常见的有安时积分法(SOCI)，和开路电压标定法(SOCV)，安时积分最大的问题是随着时间的推移误差会越来越大。 2.新能源汽车中的电池容量是不同的，锂电池系统为整车特别是电机提供能量，需要满足电机的功率要求。 作业布置 05 (1)简述SOC估算法。 (2)简述继电器控制功能的含义。 感谢观看 � � HV Battery External HV System $