动力电池状态检测与均衡管理

学习目标1.能够掌握动力电池管理系统中的单体电压与电流检测方法；2.能够掌握动力电池SOC与SOH状态估算与信息读取的方法；3.能够掌握动力电池主动均衡控制与被动均衡控制的方法；4.能够掌握电池热管理的控制原理与方法；5.能够掌握动力电池常见热失控故障分析与检查的方法。

6.1动力电池状态检测与分析3动力电池各个模块和组件的电流直接关系到动力电池系统的能量传输和运行安全。为了保证整个电力系统的安全运行，必须对每个电池模块和组件的充放电电流、电压、温度等各种参数进行监测和分析，根据各模块的基本运行参数，采用通信总线（CAN）来实现各模块的运行管理。

6.1.1电压检测4

6.1.1电压检测5一、电压检测原理与方法请说说动力电池的电压检测原理与方法。

6.1.1电压检测6二、常见电压故障分析动力电池常见的电压、电流故障主要有动力电池电压过高、动力电池电压过低、动静压差、电压突变、电流异常、电压采集异常等。电池过度放电会导致负极板内锂离子和表面SEI膜脱落，导致负极部分层状结构坍塌。这样，当电池充电时，嵌入在负极过程中的锂离子电阻将继续增加，将在负极表面进一步形成新的SEI膜，从而使电池中的锂离子耗尽，这将导致电池容量大大衰减。为了解决这些问题，常用的方法是先对故障电动车辆的充电行为进行分析，并对动力电池进行充电，直到电池充满电，然后使用有针对性的读取器读取内部数据，得到各个单元的高低压值和相应的时序参数。如果电池不能再使用，则需要更换新电池进行故障排除。

6.1.1电压检测7以磷酸铁锂电池为例，磷酸铁锂电池具有使用寿命长、安全系数高、耐高温等优点，但也存在放电容量差、低温充电等缺点。电池在低温环境下的充放电会严重影响电池的寿命、功率和容量等性能。因此，在冬季低温环境下，车辆的动力系统将经历电池寿命和动力系统容量的缩短。在电池充放电过程中，实时采集电动汽车动力电池组中各电池的端电压、温度、充放电电流和动力电池组的总电压，防止电池过充或过放电，及时给出电池状态，挑出有问题的单体电池并将该单体电池的ID地址存储，如果其动力电池的性能处于可维护修复状态，则可以通过BMS管理系统的维护功能进行电池容量的均衡，以保持整个电池运行的可靠性和效率，使剩余电量估算模型得以实现，为系统故障离线分析提供依据。

6.1.1电压检测8在实际应用过程中，电压采集是通过硬件电路进行数据采集的。电压采集模块包括电源电路、温度测量与加热、单元电压测量与均衡、CAN通信与风扇控制、存储与看门狗定时电路等。电池电压采集模块是动力电池组管理系统的重要组成部分，其性能或精度决定了系统对电池状态信息判断的准确性，进而影响后续控制策略能否有效实施。

6.1.1电压检测9单元阵列电压检测使用单元阵列电压值。每个单元的正负极引出检测线，通过控制板上的测量电路与电阻阵列的相应电阻相连接。依次打开感测电阻，这样就可以测出感测电阻上某个单元的电压值。控制板上的测量电路对检测到的每个电池单元的电压值进行比较、计算和判断，看电池单元的一致性是否符合要求。放电时，单体电池达到放电点的截止电压，停止放电。充电时，单体电池达到切断电压并停止充电。

6.1.1电压检测10三、故障检查方法动力电池出现电压故障与产生的原因比较复杂，请根据动力电池常见电压故障说出故障原因与故障排查的方法故障类型故障症状故障原因故障处理电池电压高满电静置后，电池单串或几串电压明显偏高，其它单体正常电池电压低满电静置后，电池单只或几只单体电压明显偏低，其它单体正常动态压差/静态压差充电时单体电压迅速至满电截止电压跳枪；踩油门时，单体电压比其它串下降迅速；踩刹车时，单体电压比其它串上升迅速电压跳变车辆运行或充电时，单体电压跳变电压采集异常电压采集异常

6.1.1电压检测11当车辆动力电池电压异常时，首先要确定是否发生了绝缘故障，因为绝缘故障发生后容易出现危险情况。因此，需要检查仪表板绝缘故障指示灯是否亮起。连接故障诊断仪，测试车辆参数是否能正常读取。如果车辆参数不能正常读取，则检查CAN总线并测试VCU，以确定是VCU故障还是总线故障。请说出动力电池电压或电流异常故障检测方法。

6.1.2电流检测12为了保证整个动力电池电力系统的安全，必须对每个电池模块和组件的充放电电流进行监测。电池的充放电电流是动力电池的重要参数，对整个电池系统的性能和安全起着至关重要的作用。由于电池具有一定的内阻，当电池工作时，过大的电流会使电池产生热量，热量的增加会使电池温度升高，从而使电池的热稳定性降低。对于锂离子电池，正极和负极材料对锂离子的脱嵌锂离子能力是一定的。充放电电流大于其脱嵌能力时，会使电池的极化电压升高，导致电池实际容量下降，严重时会影响电池的使用寿