3.2 动力电池管理系统
动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力电池系统使用可靠的高压接插件与高压控制盒相连，然后输出的直流电由电机控制器转变为三组脉冲高压电，驱动电机工作；系统内的BMS实时采集各单体的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，时时监控动力电池的工作状态，并通过CAN线与VCU或充电机之间进行通信，对动力电池系统充放电等进行综合管理。
1.基础电池模块电池电压及温度检查
几个单个单体并联后（大容量单体单个）形成基础模块，基础模块再串联形成便于在电池包内布置的模组；每个模组编上序号，每个模组内的基础模块也都有自己的序号，即n模组××号电池。单体电压检测用电阻阵列取单体电压值，各个模组内电池基础模块正负极分别引出检测线，集中成低压检测线束，送到电压采集从控盒对应的插接器上，然后分别引导单体电压检测电阻矩阵的对应电阻上，由控制板上的测量电路按顺序接通检测电阻，这样在检测电阻上就可以取出某个单体的电压值（图3-10单体电压检测接点）。从控盒电路板上的检测电路对各个单体巡回检查，电压数据经隔离后送到电路板计算区域处理，再通过内部CAN线送主控盒分析处理；主控盒要进一步计算整个电池包的SOC、最高电压单体与最低电压单体的差值是否超标，是否达到放电截止电压或充电截止电压；做后续控制处理。
图3-10 单体电压检测接点
电池温度检测：电池温度检测一般在电池模组上安置温度传感器检查，温度传感器安置在模组的接线柱附近，温度传感器的测量引线分别送到从控盒的插接器对应PIN脚上，由从控盒内电路测量处理，并经内部CAN线送到主控盒电路上处理。温度信号对于电池的热保护，对于高低温加热或冷却控制是十分重要的因素。
2.动力电池母线继电器开闭状态检测与高压回路绝缘检测
（1）动力电池上下电过程。动力电池上下电过程原理如图3-11所示，动力电池对外部负载上电指令一般是驾驶人起动车辆，钥匙置ON位；动力电池负极继电器闭合；全车高压系统各个控制器初始化、自检，完成后CAN线通报；动力电池对内部单体电压和温度检查合格、母线绝缘检测合格；动力电池主控盒接通预充继电器（预充继电器与预充电阻串联，然后与正极继电器并联）；动力电池为外部负载所有电容器充电，当充电电压与动力电池电压差值小于5V时认为预充结束；控制闭合主正继电器，对外负载上电；主正闭合10ms后，预充继电器断开；仪表屏幕显示READY，上电结束。当起动钥匙置Off档位，动力电池主控盒控制主正继电器和主负继电器断开，全车高压下电。在高压上电后如果发生重要故障，主控盒也会断开主正和主负继电器。
动力电池对外高压上下电过程，有几个重要时间节点必须检测高压回路的关键控制点。图3-11中V1检测的是动力电池串联后的总电压，若维护开关MSD插入良好，或者没有配置维护开关，V1可以测出总电压。也就是说V1电压值可以判断动力电池串联回路的电联接是否完好。V2检测的是预充电阻之后的电压，预充继电器闭合后高压回路接通，V2电压随着电容器充电迅速上升，当V2与V1差值小于5V时，判定为预充电结束，闭合主正继电器。当预充电时间超过设定时间，系统判断并记录预充电超时故障。正极母线继电器和预充电继电器闭合时间会重叠10ms，保证对外供电流畅。如果V2与V1电压相等，则预充电继电器判定已经断开；或因故障没有按要求闭合。
图3-11 动力电池上下电过程原理图
负极继电器闭合后，主正继电器和预充电继电器都没有闭合，V3电压为零；当预充电继电器闭合时，主正继电器断开，V3电压等于V2电压；当主正继电器闭合后，V3电压等于V1电压，由V1、V2、V3电压值的比较就可以判断各个继电器触点是否按要求正确开闭。
V1、V2、V3电压检测点位置设置在继电器主触点处，通常用螺栓把检测线的线端固定在主触点座上，检测线连接到高压检测盒。图3-12是某款车高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒。
（2）高压回路绝缘状况检测。高压回路绝缘状况检测点，设置在正极母线和负极母线接触器主触点处。动力电池金属底壳与车身搭铁良好。通过检测高圧回路正负母线对车辆底盘的绝缘电阻来反映高压电气系统的绝缘性能。
为检测绝缘电阻，将动力电池高压电源作为检测电源，在电源正极、负极和车辆底盘之间建立桥式阻抗网络，如图3-13所示。其中绝缘监测电路A点与电源正极相连，B点与电源负极相连，O点与车辆底盘相连。U0为高压电源的输出电压，I为绝缘检测电路内部电流。Rg1、Rg2分别为高压正、负极引线对底盘的绝缘电阻（可以想象成一个实体电阻），其阻值根据正负母线对地（电池包壳体对车身搭铁）绝缘状况可能是变化的；母线对车身搭铁绝缘良好，Rg阻值无穷大，母线绝缘层损坏，Rg阻值会变小。限流电阻R有两个，阻值非常大，有的电动汽车R=20kΩ。
图3-12 高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒
VT1、VT2为电子控制开关管，由高压盒内部控制器通过控制其导通与关断，改变点A和点B之间的等效电阻和电源的输出电流I。根据U0、I和等效电阻之间的关系，可以计算出Rg1和Rg2。相对电压U0而言，开关管VT1和VT2的导通电压很小，可以忽略不计。在电动汽车运行过程中，电压U0随着电量变化而变化，其数值要和电流I同时采集。
当VT1导通、VT2关断时，图3-14桥式阻抗网络的等效形式为Rg1与R并联后与Rg2串联，这时，电源电压为U01、电流为I1：
U01=I1（Rg2+Rg1R/（Rg1+R）） （3-1）
图3-13 桥式抗网络电路
图3-14 桥式阻抗网络等效形式（一）
当VT2导通、VT1关断时，图3-15桥式阻抗网络的等效形式为Rg2与R并联后与Rg1串联，这时，电源电压为U02、电流为I2：
U02=I2（Rg1+Rg2R/（Rg2+R）） （3-2）
当高压电源正、负极引线对底盘绝缘性能较好，满足Rg1＞10R、Rg2＞10R时，可以做以下近似处理：
Rg1R/（Rg1+R）≈R （3-3）
Rg2R/（Rg2+R）≈R （3-4）
由式（3-1）～式（3-4）得到：
Rg1=U02/I2-R （3-5）
图3-15 桥式阻抗网络等效形式（二）
Rg2=U01/I1-R （3-6）
如果VT1和VT2同时关断时，电流I大于2mA，说明绝缘电阻Rg1、Rg2之和小于250kΩ，电源的正、负极引线电缆对底盘的绝缘性能都不好，检测系统不再单独检测Rg1和Rg2，立即发出报警信号。
绝缘电阻是反映电池用电安全的重要方面，根据人体所能承受的电压范围，当监测到绝缘电阻小于500Ω/V时，电池管理系统即对驾乘人员做出安全警告或做出切断高压继电器动作。
3.动力电池母线电流与电压检测
动力电池母线电流检测一般有两种方法，一种是在电池高压回路串联检测电流传感器（图3-16），另一种是用霍尔电流传感器套在高压母线上（图3-17）。检测的电流信号送到控制盒。
母线电流用以判断是否过放电或过充电，是否降功率运行，主控盒是否采取进一步相应措施，数据还送到显示仪表、整车控制器和数据采集终端。
图3-16 串联在主回路内的电流传感器
图3-17 套装在母线上的霍尔电流传感器
动力母线电压信息直接在正负母线接线柱上取出送到高压绝缘盒内，隔离处理后检测计算即可。