一、動(dòng)力電池系統(tǒng)

動(dòng)力電池系統(tǒng)由電池箱外殼、電池包、電池管理系統(tǒng)、輔助元器件4部分組成，如圖1所示。動(dòng)力電池系統(tǒng)由電池箱外殼、電池包、電池管理系統(tǒng)、輔助元器件4部分組成，如圖1所示。

圖1 動(dòng)力電池箱

1．外殼

2．電池包

圖2 1P100S電池包

表1 EV200動(dòng)力電池

3．電池管理系統(tǒng)

圖3 電池管理系統(tǒng)框圖

（2）主控盒的作用。如圖4所示：①接收從控盒發(fā)來的實(shí)時(shí)模塊電壓和模組溫度，并計(jì)算最大值和最小值；②接收高壓盒發(fā)來的總電壓和總電流；③通過新能源CAN與VCU、充電機(jī)等通信，通過快充CAN與直流充電樁、數(shù)據(jù)采集終端通信；④控制充放電電流（執(zhí)行部件是車載充電機(jī)、直流快充樁和電機(jī)控制器）；⑤控制動(dòng)力電池加熱。

圖4 主控盒作用

（3）從控盒作用。亦稱作電池信息采集盒，如圖5所示：①實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)模塊電壓；②實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)模組的溫度；③監(jiān)測SCO值；④將以上監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送給主控盒。

圖5 從控盒作用

主控盒大多安裝在電池箱內(nèi)，也有安裝在電池箱外。安裝在電池箱內(nèi)的，采取1主N從，稱作分布式；主從合一稱作集中式，如圖6所示，這種型式如線束破損則容易產(chǎn)生安全隱患，還容易使BMS短路而燒毀。

圖6 集中式BMS

（4）高壓盒作用。如圖7所示：①監(jiān)控動(dòng)力電池總電壓，包括主繼電器的內(nèi)外四個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（主正繼電器內(nèi)、主正繼電器外、主負(fù)繼電器內(nèi)、主負(fù)繼電器外）；②監(jiān)測充放電電流；③監(jiān)控高壓系統(tǒng)絕緣性（見后面介紹）；④監(jiān)控高壓連接情況；⑤將以上監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送給主控盒。

圖7 高壓盒相關(guān)電路

4．輔助元器件

圖8 輔助元器件

 （1）主正繼電器，如圖9所示，由BMS控制，作用是接通／斷開動(dòng)力電池正極。

圖9 主正繼電器

（2）預(yù)充繼電器、預(yù)充電阻，如圖10所示，由BMS控制，作用是接通／斷開動(dòng)力電池預(yù)充正極。預(yù)充電阻一般為100Ω，目的是通入小電流，預(yù)充電時(shí)檢測單體電池有無短路；上電時(shí)先用小電流給電機(jī)控制器和電動(dòng)壓縮機(jī)控制器的電容器充電，因?yàn)殡娙萜髟诔潆婇_始時(shí)處于短路狀態(tài)。

圖10 預(yù)充繼電器、預(yù)充電阻

（3）主負(fù)繼電器，由整車vcu控制，接通／斷開動(dòng)力電池負(fù)極。

圖11 高壓熔斷器

（5）電流傳感器，型式有分流器和霍爾傳感器兩種，如圖12所示。分流器是一個(gè)阻值很小的電阻，當(dāng)有直流電通過電阻時(shí)產(chǎn)生電壓降，根據(jù)歐姆定律，電流＝電壓／電阻，就可計(jì)算出電流值�；魻杺鞲衅魇前雽�(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件，高壓電纜穿過該器件，電纜周圍產(chǎn)生磁場；傳感器輸入端通入電流，輸出端產(chǎn)生與高壓電纜電流成比例的霍爾電勢，就可計(jì)算出電流值。

圖12 電流傳感器

（6）加熱繼電器與加熱熔斷器，如圖13所示，適用磷酸鐵鋰電池，該電池低溫充放電性能差，在低溫如不加熱充電或放電，會(huì)降低電池循環(huán)壽命，電池溫度范圍為0～50℃。

圖13 加熱繼電器

（7）高壓插座，用來連接通往高壓盒的高壓電纜，EV200電動(dòng)車高壓插座如圖14所示，插孔1為高壓－，插孔2為高壓＋。

圖14 高壓插座

（8）低壓插座，用來連接低壓線束，北汽新能源EV200的低壓插座示意圖如圖15所示，端子含義見表2。

圖15 低壓插座

表2 低壓插座端子定義

二、BMS控制原理

1.BMS功能

①電池不一致性，是指隨著循環(huán)充放電次數(shù)增加和工作環(huán)境變化，出現(xiàn)單體電壓、容量、內(nèi)阻不一致，降低電池容量，影響電池使用壽命。如圖16所示，先看均衡前，某個(gè)模塊已達(dá)到放電終止電壓（下限保護(hù)電壓），其他模塊還有一定的電量，這時(shí)不能繼續(xù)放電；充電后某個(gè)模塊已達(dá)到充電終止電壓（上限保護(hù)電壓），這時(shí)不能繼續(xù)充電；可以看出均衡前電池總電量減小。再看均衡后，增加了電量差，電池的電量增加。圖中每個(gè)模塊電量的長短不同，說明容量不一致。

圖16 均衡前后的電量對(duì)比

圖17 各模塊電壓

（5）熱管理。①在低溫情況下對(duì)電池包加熱。②電池自身有內(nèi)阻，電流流動(dòng)產(chǎn)生熱量，熱量累積溫度升高，當(dāng)超出正常溫度會(huì)影響電性能和壽命，BMS監(jiān)測各模組溫度，通過冷卻液循環(huán)或通風(fēng)散熱。

（1）慢充電。BMS通過新能源CAN連接VCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、DC/DC控制器、PTC控制器、電動(dòng)壓縮機(jī)控制器、診斷接口。早期有的車型BMS通過慢充總線連接車載充電機(jī)、數(shù)據(jù)采集終端。當(dāng)插上慢充槍，VCU喚醒BMS由睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，VCU接通電池箱內(nèi)的主負(fù)繼電器，BMS先接通預(yù)充繼電器，再接通主正繼電器而斷開預(yù)充繼電器。BMS根據(jù)動(dòng)力電池總電壓、模塊電壓、模組溫度，由充電機(jī)調(diào)節(jié)充電電流，慢充電過程需要8～10h（常溫25℃，0→100%SOC）。

（2）快充電。BMS通過快充CAN連接直流快充樁、RMS數(shù)據(jù)采集終端、診斷接口。當(dāng)插上快充槍，BMS將充電需求送給直流快充樁，由直流快充樁調(diào)節(jié)充電電流，快充電過程需要30～45min（常溫 25℃，30%→80%SOC）。

3．充電前加熱

圖18 慢充加熱回路

（2）快充加熱回路，如圖19所示：直流充電樁→高壓盒＋→升加熱繼電器觸點(diǎn)→加熱膜→加熱熔斷器→高壓盒→升直流充電樁。

圖19 快充加熱回路

4．預(yù)充電

圖20 慢充預(yù)充電回路

（2）快充預(yù)充電，是由直流充電樁提供電源。

5．充電

圖21 慢充回路

（2）快充回路，如圖22所示：直流充電樁→高壓＋→主正繼電器觸點(diǎn)→電池模組→維修開關(guān)（內(nèi)有熔斷器）→電池模組→電流傳感器→主負(fù)繼電器觸點(diǎn)→高壓－→直流充電樁。

圖22 快充回路

6．上電

圖23 預(yù)上電回路

（2）上電回路。當(dāng)電容電壓等于動(dòng)力電池電壓，BMS閉合主正繼電器，斷開預(yù)充繼電器，如圖24所示：動(dòng)力電池＋。主正繼電器觸點(diǎn)→高壓＋→負(fù)載斗高壓－→主負(fù)繼電器觸點(diǎn)→電流傳感器（分流器）→動(dòng)力電池－。

圖24 上電回路

7.絕緣監(jiān)測

圖25 絕緣監(jiān)測回路

（1）電池正監(jiān)測回路，動(dòng)力電池＋→絕緣監(jiān)測電阻→主正絕緣監(jiān)測繼電器→搭鐵。