项目二 动力电池系统维护与保养
学习情境1 动力电池组成
目前，车用动力电池主要由电池模组、电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统四个大系统组成。
一、动力电池模块
动力电池模组是指动力电池单体经由串并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接提供电能的组合体，是组成动力电池系统的次级结构之一。动力电池单体即电芯，按正极材料来分，主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。按电芯的结构形状来分，主要分为圆柱电芯和方形电芯以及软包这三种，各自的优缺点也十分明显。
| 电池结构 | 圆柱结构 | 方形结构 | 软包结构 |
| 优点 | 工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及电芯一致性高。壳体结构成熟，工艺成本低 | 对电芯的保护作用高，可以通过减少单体电池的厚度保证内部热量的快速传导，电芯的安全性有较大的改善 | 外部结构对电芯的影响小。电芯性能优良；封装采用的材质质量要小，电池的能量密度最高 |
| 缺点 | 集流体上电流密度分布不均匀，造成内部反应程度不一致；电芯内部产生的热量很难得到快速释放，累积会造成电池的安全隐患 | 壳体在电芯总重中所占的比重较大，导致单体电池的能量密度较低，内部结构复杂，自动化工艺成熟度相对较低 | 大容量电池密封工艺难度增加，可靠性相对较差；所采用的铝塑复合封装膜机械强度低，铝塑复合膜的寿命制约了电池的使用寿命 |
电池模组由多个动力电芯串并联组合而成，包括单体电芯、固定框架、电连接装置，还有温度传感器、电压检测线路等。
方形
圆柱形
二、动力电池管理系统
电池管理系统(BMS) ， 即Battery Management System， 通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。
电池管理系统在硬件上可以分为主课模块和从控模块两大块。主要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、均衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测)、控制部件(熔断装置、继电器)等组成。中央处理单元由高压控制回路（高压盒）、主控板等组成，数据采集单元由温度采集模块、电压采集模块等组成。
高压盒
从控模块
动力电池管理系统中的软件设计功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC估算、CAN通讯、放电均衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电管理、热管理等。整体的设计指标包括最高可测量总电压、最大可测量电流、SOC估算误差、单体电压测量精度、电流测量精度、温度测量精度、工作温度范围、CAN通讯、故障诊断、故障记忆功能、在线监测与调试功能等。
因此电池管理系统的基本功能可以分为检测、管理、保护这三大块。具体来看，包括数据采集、状态监测、均衡控制、热管理、安全保护、信息管理等功能。
BMS通过通信接口与整车控制器、电机控制器、能量管理系统、车载显示系统等进行通讯，整个工作过程大致为：首先利用数据采集模块采集电池的电流、电压和温度等数据→然后把采集到的数据发送给主控模块一主控模块对数据进行分析和处理后，发出对应的程序控制和变更指令一最后由对应的模块做出处理措施，对电池系统或电池进行调控，同时将实时数据发送到显示单元模块。
三、动力电池热管理系统
电池热管理系统是从使用者角度出发，用来确保电池系统工作在适宜温度范围内的一套管理系统，主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。
热管理系统大致可以分为两种类型，风冷式冷却系统和液冷式冷却系统，它们也有各自的优缺点。
| 方式 | 风冷结构 | 液冷结构 |
| 优点 | 结构配置相对简单，系统重量相对较轻，工艺成本低，不会出现漏液的可能，能够及时通风排除有害气体 | 与电池接触壁面之间的热交换系统相对较大，冷却或加热的速度更快 |
| 缺点 | 与电池接触壁面之间的热交换系统低，冷却或加热速度相对液体较慢 | 系统重量相对较大，设计复杂，零部件多。维修和保养成本高，存在漏液的可能性 |
风冷结构
液冷结构
四、动力电池电气及机械系统
电气及机械系统主要包括高压系统、电池箱体、连接线束、机械接插件等，其中高压系统主要由继电器、电流传感器、电阻和熔断器等器件组成。电气系统能够保证设备运行的可靠与安全，实现某项控制功能。
