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新能源汽車高壓電池模組與高壓電池管理系統(tǒng)簡介

2021-09-16 18:44:04·  來源：《新能源汽車原理與維修》  
　
高壓電池系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)高壓電池模組放置在一個密封并且屏蔽的高壓電池箱里，高壓電池系統(tǒng)使用可靠的高、低壓接插件與整車進行連接，高壓電池模組的安裝位置如下
高壓電池系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)
高壓電池模組放置在一個密封并且屏蔽的高壓電池箱里，高壓電池系統(tǒng)使用可靠的高、低壓接插件與整車進行連接，高壓電池模組的安裝位置如下圖所示。
▲ 高壓電池模組的安裝位置
 
高壓電池系統(tǒng)內(nèi)的BMS實時采集各電池單體的電壓值、各溫度傳感器的溫度值、電池系統(tǒng)的總電壓值和總電流值、電池系統(tǒng)的絕緣電阻值等數(shù)據(jù)，并根據(jù)BMS中設(shè)定的閾值判定電池系統(tǒng)工作是否正常，并對故障實時監(jiān)控。高壓電池系統(tǒng)通過BMS使用CAN與VCU或充電器進行通信，對高壓電池系統(tǒng)進行充放電等綜合管理。

高壓電池系統(tǒng)也接收和存儲由車載充電器、發(fā)電機、制動能量回收裝置和外置充電裝置提供的高壓直流電，并為驅(qū)動電機控制器、DC/DC、電動空調(diào)、PTC等高壓元件提供高壓直流電。
高壓電池系統(tǒng)主要由高壓電池模組、電池管理系統(tǒng)、高壓電池箱及輔助元器件四部分組成，如下圖所示。

▲ 高壓電池系統(tǒng)組成（北汽E150EV）
電池單體是構(gòu)成高壓電池模組的最小單元，一般由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成，可實現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換；電池模塊是一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來的最小分組，可作為一個單元替換；模組是由多個電池模塊或電池單體串聯(lián)組成的一個組合體，如下圖所示。

▲ 高壓電池模組結(jié)構(gòu)組成（江淮新能源車型）
高壓電池箱是支撐、固定、包圍電池系統(tǒng)的組件，主要包含上蓋和下托盤，還有輔助元器件，如過渡件、護板、螺栓等，高壓電池箱有承載及保護高壓電池組及電氣元件的作用。
電池箱體用螺栓連接在車身底板下方，其防護等級為IP67，螺栓擰緊力矩為80～100N·m。整車維護時需觀察電池箱體螺栓是否松動，電池箱體是否有破損、嚴(yán)重變形，密封法蘭是否完整，確保高壓電池可以正常工作；在外觀上，電池箱體外表面顏色要求為銀灰色或黑色，亞光，如下圖所示；電池箱體表面不得有劃痕、尖角、毛刺及殘余油跡等外觀缺陷，焊接處必須打磨圓滑。

▲ 高壓電池箱體（北汽E150EV）
電池模組輔助元器件主要包括高壓電池系統(tǒng)內(nèi)部的電氣元件，如下圖，如熔斷器、繼電器、分流器、接插件、維修開關(guān)、煙霧傳感器等，另外還包括密封條、絕緣材料等。

▲ 高壓電池模組內(nèi)部輔助元器件
高壓電池管理系統(tǒng)
電池管理系統(tǒng)英文全稱為BatteryManagementSystem，縮寫為BMS。BMS模塊實體如下圖所示。

▲ BMS模塊實體（北汽E150EV）
① BMS作用：電池保護和管理的核心部件，在高壓電池系統(tǒng)中，它的作用就相當(dāng)于人的大腦，它不僅要保證電池安全可靠地使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力并延長其使用壽命，作為電池和整車控制器（VCU）以及駕駛者溝通的橋梁，通過控制接觸器控制高壓電池組的充放電，并向VCU上報高壓電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。
② BMS功能：通過電壓、電流及溫度檢測等功能實現(xiàn)對高壓電池系統(tǒng)的過壓、欠壓、過流、過高溫和過低溫保護，繼電器控制，SOC估算，充放電管理，均衡控制，故障報警及處理，與其他控制器通信等功能；此外，電池管理系統(tǒng)還具有高壓回路絕緣檢測功能，以及為高壓電池系統(tǒng)加熱功能。
③ BMS組成：按性質(zhì)可分為硬件和軟件，按功能分為數(shù)據(jù)采集單元和控制單元。
④ BMS硬件：主板、從板及高壓盒，還包括采集電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件。
⑤ BMS軟件：監(jiān)測電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過與VCU、充電器的通信，控制高壓電池系統(tǒng)的充放電。
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