纯电动汽车动力电池及管理系统设计教学课件作者董艳艳第５章.ppt

图５ － １９　多磁芯多绕组变压器均衡拓扑结构 返回 图５－２０　Ｂｕｃｋ 变换器均衡拓扑结构 返回 图５ － ２１　Ｂｕｃｋ / Ｂｏｏｓｔ 变换器均衡拓扑结构 返回 图５ － ２２　Ｃｕｋ 变换器均衡拓扑结构 返回 表５ － ２　均衡拓扑结构对比 返回 图５ － ２３　ＰＣＭ 冷却系统 返回 图５ － ２４　热管冷却系统 返回 图５ － ２５　ＰＣＭ 与空气冷却复合系统的电池模块模型 返回 图５ － ２６　ＢＪ６１２３Ｃ７Ｃ４Ｄ 纯电动客车电池管理系统通信方式示意图 返回 图５ － ２７　车载运行模式下电池管理系统的结构 返回 图５ － ２８　应急充电模式下电池管理系统的结构 返回 表５ － ３　电池系统预先危险性分析 返回 * ５.６　热管理系统 由于翅片有良好的导热性能且与热管之间有很好的热耦合, 将热管加铝翅片再插入电池中, 热管的冷凝段再加入冷却风扇, 构成了一个多种冷却方式的复合散热系统, 显著降低了锂离子电池的温度并保障了电池单体间的温度均匀性。 通过对各种常规的热管理系统的分析研究(如风冷、液冷、相变冷却等), 结合各自的优点且尽量避免和克服其缺点, 设计出不同类型的复合式热管理系统, 以达到控制电池温度的最佳效果。 随着人们对动力电池温度控制要求越来越高, 多种冷却方式复合散热系统将成为动力电池热管理的重要研究内容。 上一页 返回 ５.７　数据通信系统 数据通信是电池管理系统的重要组成部分之一, 主要涉及电池管理系统内部主控板与检测板之间的通信, 电池管理系统与车载主控制器、非车载充电机等设备之间的通信等。 在有参数设定功能的电池管理系统上, 还有电池管理系统主控板与上位机的通信。 ＣＡＮ 通信方式是现阶段电池管理系统通信应用的主流, 在国内外大量产业化电动汽车电池管理系统以及国内外关于电池管理系统数据通信标准中均提倡采用该通信方式。 ＲＳ２３２、ＲＳ４８５ 总线等方式在电池管理系统内部通信中也有应用。 图５ －２６ 所示为ＢＪ６１２３Ｃ７Ｃ４Ｄ 纯电动客车电池管理系统通信方式。 下一页 返回 ５.７　数据通信系统 电池管理系统可实现单体电池电压检测、电池温度检测、电池组工作电流检测、绝缘电阻检测、冷却风机控制、充放电次数记录、电磁和ＳＯＣ 的估测等功能。 ＣＡＮ 通信分为ＣＡＮ１ 和ＣＡＮ２ 两路, ＣＡＮ１ 主要与车载主控制器通信, 完成整车所需电池相关数据的传输; ＣＡＮ２ 主要与车载仪表、非车载充电机通信, 实现电池数据的共享, 并为充电控制提供数据依据。 在车载运行模式下电池管理系统的结构如图５ －２７ 所示。 上一页 下一页 返回 ５.７　数据通信系统 电池管理系统中央控制模块通过ＣＡＮ１ 总线将实时的、必要的电池状态告知整车控制器以及电机控制器等设备, 以便采用更加合理的控制策略, 既能有效地完成运营任务, 又能延长电池使用寿命。同时, 电池管理系统(中央控制模块) 通过高速ＣＡＮ２ 将电池组的详细信息告知车载监控系统, 完成电池状态数据的显示和故障报警等功能, 为电池的维护和更换提供依据。 在应急充电模式下电池管理系统的结构如图５ －２８ 所示。 充电机实现与电动汽车物理连接。 此时的车载高速ＣＡＮ２ 加入充电机节点, 其余不变。 充电机通过高速ＣＡＮ２ 了解电池的实时状态, 调整充电策略, 实现安全充电。 上一页 返回 ５.８　电池管理系统的故障诊断与分析 ５.８.１　电池管理系统故障分析 电动汽车的主要部件电池系统属于高压部件, 其设计好坏直接影响到整车安全性和可靠性。 在电池系统中, 从故障发生的部位看, 有传感器故障、执行器故障(接触器故障) 和元器件故障(电芯故障) 等。 这些故障在电动汽车系统中一旦发生, 轻者造成系统性能下降, 重则引起事故, 造成人员和财产的巨大损失, 因此电池系统故障诊断及容错控制问题的研究显得十分必要。 下一页 返回 ５.８　电池管理系统的故障诊断与分析 电动汽车中高压电系统的功能是保证整车系统动力电能的传输, 并随时检测整个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障和高压故障等, 是保证整车设备和人员安全的首要任务, 也是电动车辆产业化的关键技术之一。１９７０ 年前后, 国际标准化组织和美国、欧洲、日本等先后成立了开展电动车辆标准研究和制定工作的标准化组织和机构, 相继发布了若干电动车辆的技术标准。 它们对电动车辆的高压电安全及控制制定了较为严格的标准和要求,并规定了高压系统必须具备高压电自动切断装置。 上一页 下一页 返回 ５.８　电池管理系统的故障诊断与分析 其中涉及的电气特性有绝缘特性、漏电流、充电器的过流特性和爬电距离及电气间隙等, 需要根据这些特性对电池系统的安全问题进行周全的考虑。 首先需要进行电池系统的失效模式和后果分析并提出相应的检测及处理