項(xiàng)目三純電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)檢修任務(wù)1動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修

知識(shí)目標(biāo)1.能描述動(dòng)力電池的作用、安裝位置、使用及安全要求。2.能描述動(dòng)力電池的類型及特點(diǎn)。3.能描述動(dòng)力電池的參數(shù)及檢測(cè)方法。4.能描述動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)組成。技能目標(biāo)1.能進(jìn)行動(dòng)力電池總成更換。2.能進(jìn)行動(dòng)力電池分解、檢測(cè)和組裝。情境描述一輛吉利帝豪純電動(dòng)汽車無法行駛，初步判斷是動(dòng)力電池發(fā)生故障，你的主管讓你進(jìn)一步檢測(cè)，必要時(shí)更換動(dòng)力電池總成，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？學(xué)習(xí)目標(biāo)基本知識(shí)（1）電池與動(dòng)力電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，簡稱為電池。電池放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能；需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，這類電池稱為蓄電池。新能源汽車（電動(dòng)汽車）使用的動(dòng)力電池也稱動(dòng)力蓄電池、高壓動(dòng)力電池組、高壓電池包、HV蓄電池等，用于存儲(chǔ)電能，能夠?qū)崿F(xiàn)電池的循環(huán)充放電，作為車輛的動(dòng)力使用。31.動(dòng)力電池概述動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（2）動(dòng)力電池的作用動(dòng)力電池的作用是接收和儲(chǔ)存來自外部充電裝置（充電樁和車載充電器）、發(fā)電機(jī)、制動(dòng)能量回收裝置提供的電能，并且為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他高壓用電設(shè)備提供電能。4動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（3）動(dòng)力電池的安裝位置由于純電動(dòng)汽車需要有更大存儲(chǔ)容量的電池，而按照目前的電池制造技術(shù)，體積也會(huì)相應(yīng)的增大，因此目前大多數(shù)的純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安裝在車輛底部的前、后橋及兩側(cè)縱梁之間，這些位置有較高碰撞安全性，可以降低車輛重心，車輛操控性更好，沒有過多的占用乘客艙的容積。5動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（4）動(dòng)力電池的使用要求電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池需要在新車期間執(zhí)行相應(yīng)的維護(hù)操作，包括對(duì)動(dòng)力電池的適度放電和充電，初期使用時(shí)應(yīng)注意以下內(nèi)容：1）正確掌握充電時(shí)間如果組合儀表上的電量表或指示燈指示應(yīng)充電，盡快充電，否則動(dòng)力電池過度放電會(huì)嚴(yán)重縮短其壽命。過度充電、過度放電和充電不足都會(huì)縮短動(dòng)力電池壽命。2）定期充電建議每天都充電，這樣使動(dòng)力電池處于淺循環(huán)狀態(tài)，使用壽命會(huì)延長。6動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（5）動(dòng)力電池的安全要求1）安全性測(cè)試動(dòng)力電池在推向市場(chǎng)前，生產(chǎn)廠家必須對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行嚴(yán)格的安全性測(cè)試。在動(dòng)力電池發(fā)生短路、過充電、擠壓、針刺、跌落、熱沖擊等意外后，應(yīng)保持動(dòng)力電池安全性，即不變形、不漏液、不破裂、不爆炸、不燃燒。2）碰撞安全當(dāng)車輛發(fā)生碰撞（正碰、側(cè)碰）事故后，動(dòng)力電池應(yīng)能夠保證自身的安全，即沒有發(fā)生短路、漏電、漏液現(xiàn)象，且能夠繼續(xù)正常使用。

7動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修3）運(yùn)輸與儲(chǔ)存如圖3-1-8所示，必須將動(dòng)力電池及其組件存放在裝有火災(zāi)探測(cè)器及自動(dòng)滅火裝置的空間內(nèi)，確保即使不在工作時(shí)間內(nèi)也能識(shí)別出失火情況。不允許將動(dòng)力電池直接放在地面上，只能放在專用的架子上或絕緣墊上。對(duì)于拆下的電池模塊，應(yīng)存放在可上鎖的安全柜內(nèi)。8動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修4）損壞判斷與處理動(dòng)力電池出現(xiàn)以下情況時(shí)就會(huì)視為已經(jīng)損壞：?動(dòng)力電池帶有可見燒焦痕跡；?動(dòng)力電池具體部位可見高溫形成跡象；?動(dòng)力電池冒煙；?動(dòng)力電池外部面板變形或破裂。9動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修5）回收利用對(duì)于動(dòng)力電池的回收利用，我國有關(guān)部門從2009年以來已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)的法規(guī)。《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》由工信部、科技部、環(huán)保部、交通運(yùn)輸部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、能源局于2018年1月26日聯(lián)合印發(fā)，共有五章三十一條，自2018年8月1日施行。10動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修電池的類型很多，常見的化學(xué)電池有鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池、燃料電池等。早期電動(dòng)汽車上應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，已逐漸被其他類型的電池所取代，而且采用鉛酸蓄電池的低速電動(dòng)汽車也不屬于新能源汽車系列。鎳鎘電池主要應(yīng)用在電動(dòng)工具或電動(dòng)叉車上，沒有應(yīng)用到電動(dòng)汽車上。目前應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的動(dòng)力電池類型主要是鎳氫電池、鋰電池和燃料電池。112.動(dòng)力電池的類型及特點(diǎn)動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（1）鎳氫電池鎳氫電池（Nickel-MetalHydrideBattery），正極活性物質(zhì)主要由金屬鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性電池。鎳氫電池單體額定電壓1.2V，比能量約80Wh/kg。12動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（2）鋰電池鋰電池（LithiumBattery），是指正極材料含鋰（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物），負(fù)極材料采用石墨，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。大部分純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池采用鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)、鈷酸鋰電池(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)以及三元鋰電池(Li(NiCoMn)O2)13動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（3）燃料電池燃料電池是一種把氫氧化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置。在燃料電池內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與水的電解過程剛好相反。電解是通過施加電流將水分解成其組成成分為氫和氧的過程，在電解時(shí)需要消耗能量。14動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池廠家在車輛的銘牌、技術(shù)資料等都會(huì)標(biāo)注動(dòng)力電池相關(guān)的參數(shù)。例如，比亞迪e5動(dòng)力電池的參數(shù)如下：動(dòng)力電池類型：環(huán)保型磷酸鐵鋰電池單體電池：3.2V動(dòng)力電池包額定電壓：633.6V（3.2V×198節(jié)=633.6V）完全充放電次數(shù)：2000次動(dòng)力電池包容量：75AH（47.5KWH）工作溫度：-20℃～60℃儲(chǔ)存溫度/時(shí)間/SOC：[-40]℃～[40]℃,短期儲(chǔ)存（3個(gè)月）20%≤SOC≤40%[-20]℃～[35]℃,長期儲(chǔ)存（＜1年）30%≤SOC≤40%重量：≤490KG153.動(dòng)力電池的參數(shù)及檢測(cè)方法動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（1）電壓電動(dòng)汽車需要提高輸出電壓來降低從動(dòng)力電池到驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間電能的損耗，并減小傳遞電能導(dǎo)線的尺寸。電壓指的是整個(gè)動(dòng)力電池組的電壓。這個(gè)參數(shù)用于衡量電動(dòng)汽車采用的導(dǎo)線質(zhì)量以及電池自身容量的大小。（2）內(nèi)阻內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。電池在短時(shí)間內(nèi)可以看作一個(gè)電壓源，其內(nèi)部阻抗等效為電壓源的內(nèi)阻，內(nèi)阻大小決定了電池的使用效率。例如，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻包括正負(fù)極板的電阻、電解液的電阻、隔板的電阻和連接體的電阻等。16動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（3）容量和比容量1）容量指電池在充足電以后，在一定的放電條件下（放電率、溫度、終止電壓等）所能釋放出的電量，表征電池儲(chǔ)存能量的能力，其單位為安時(shí)(A·h)或毫安時(shí)(mA·h)。例如，比亞迪秦混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池的額定容量為33Ah。2）比容量為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念。比容量是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能給出的電量，相應(yīng)地稱為質(zhì)量比容量或體積比容量。（4）能量和比能量1）能量是指在一定放電條件下，電池所能輸出的電能，通常用瓦時(shí)(W·h)表示。電池的能量，即儲(chǔ)存電量的大小，直接影響電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。2）比能量也稱能量密度，分質(zhì)量比能量和體積比能量。質(zhì)量比能量是指單位質(zhì)量電池所能輸出的能量，單位常用W·h/kg。也稱質(zhì)量能量密度。例如，吉利帝豪EV450采用的動(dòng)力電池能量密度達(dá)142.07W·h/kg。17動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修（5）功率與比功率電池的功率是指電池在一定放電條件下，單位時(shí)間內(nèi)輸出的能量，單位為瓦(W)或千瓦(kW)。（6）荷電荷電（荷電狀態(tài)state-of-char，簡稱SOC），是指電池放電后剩余容量與全荷電容量的百分比，稱荷電程度。荷電是人們?cè)谑褂弥凶铌P(guān)心的、也是最不易獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)，因?yàn)楹呻姵潭仁欠蔷€性變化的。（7）壽命電池的壽命分儲(chǔ)存壽命和使用壽命。18動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池都是由很多的單個(gè)電池單元進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)組成的，這樣用于提高整個(gè)電池的容量和輸出電壓。（1）電池的串聯(lián)、并聯(lián)和復(fù)聯(lián)1）電池的串聯(lián)電池串聯(lián)的目的是增加電池的電壓。2）電池的并聯(lián)電池并聯(lián)的目的是增加電池的容量。3）電池的復(fù)聯(lián)電池復(fù)聯(lián)即同時(shí)采用串聯(lián)和并聯(lián)的方式，可同時(shí)增加電池的電壓和容量。（2）動(dòng)力電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的名稱名詞通常用于描述動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件194.動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)組成動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修吉利帝豪EV300/EV450純電動(dòng)汽車20動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)原理與檢修21榮威e50純電動(dòng)汽車采用磷酸鐵鋰電池，額定電壓300V，能量18Kwh，容量60Ah，重量230Kg，充電時(shí)間慢充約6h，快充約30min。Thanks！22項(xiàng)目三純電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)檢修任務(wù)2動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修

知識(shí)目標(biāo)1.能描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的安裝位置、作用和功能。2.能描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。3.能描述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)采集的控制參數(shù)。4.能描述動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的作用、形式、結(jié)構(gòu)原理。技能目標(biāo)1.能認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2.能認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。情境描述一輛電動(dòng)汽車組合儀表的紅色動(dòng)力電池故障指示燈點(diǎn)亮，你的主管讓你進(jìn)一步檢測(cè)，判斷故障是動(dòng)力電池還是管理系統(tǒng)，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？學(xué)習(xí)目標(biāo)基本知識(shí)純電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池的能量儲(chǔ)存與輸出由電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem，簡稱BMS，也稱動(dòng)力電池能量管理模塊）進(jìn)行管理。（1）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的安裝位置如圖3-2-1所示，通常純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車內(nèi)的BMS管理模塊只有一個(gè)，但是由于動(dòng)力電池內(nèi)部由多個(gè)電池組（電池模塊）串聯(lián)而成，因此BMS還會(huì)在每個(gè)電池組上設(shè)計(jì)一個(gè)接口模塊，BMS最后通過管理每個(gè)接口模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電池的管理。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS位于動(dòng)力電池總成內(nèi)部或附近，如圖3-2-2是豐田混合動(dòng)力汽車HV電池BMS的位置。251.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)概述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修（2）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的作用BMS是動(dòng)力電池的控制模塊，用于檢測(cè)動(dòng)力電池內(nèi)單個(gè)電池單元的電壓、電流、溫度，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池單元之間的均衡控制。BMS也是動(dòng)力電池保護(hù)和管理的核心部件，不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長使用壽命。BMS作為動(dòng)力電池和整車控制器VCU以及駕駛員溝通的橋梁，通過高壓接觸器控制動(dòng)力電池的充放電，并向VCU上報(bào)動(dòng)力電池的基本參數(shù)及故障信息。（3）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS的主要控制功能包括：數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)計(jì)算、能量管理、安全管理、熱管理、均衡控制、通信功能和人機(jī)接口等。26動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS的結(jié)構(gòu)組成分為硬件和軟件。硬件包括控制模塊及采集電壓線、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件；軟件則用于監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值和溫度值等參數(shù)，通過與整車控制器VCU、車載充電器的通訊，來控制動(dòng)力電池系統(tǒng)的充放電。272.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修帝豪EV300BMS模塊28動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修以下以北汽新能源純電動(dòng)汽車為例，介紹動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS采集的主要控制參數(shù)，詳細(xì)數(shù)據(jù)請(qǐng)參照相關(guān)車型的維修手冊(cè)及其他技術(shù)資料。293.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)采集的控制參數(shù)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修30（1）充電溫度與電流采用車載充電器充電時(shí)（慢充），充電溫度與充電電流要求如表：慢充時(shí)充電溫度與充電電流的關(guān)系溫度小于0℃（加熱）0℃～55℃大于55℃可充電電流0A10A0A備注當(dāng)單體最高電壓高于額定電壓0.4V時(shí)，降低充電電流到5A；當(dāng)單體電壓高于額定電壓0.5V時(shí)，充電電流為0A，請(qǐng)求停止充電動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修（2）充電加熱與保溫對(duì)于有加熱功能的動(dòng)力電池，充電加熱與保溫的要求如下：31充電狀態(tài)車載充電器（慢充）非車載充電器（快充）溫度小于0℃（加熱）小于5℃（加熱）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修（3）放電狀態(tài)具備的條件動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS對(duì)動(dòng)力電池放電的控制，需同時(shí)滿足以下條件：1）動(dòng)力電池內(nèi)部條件a.儲(chǔ)電能量＞10%（SOC)。b.電池溫度在-20～45℃。c.單體電芯溫度差＜25℃。d.實(shí)際單體最低電壓不小于額定單體電壓0.4V。e.單體電壓差＜300mv。f.絕緣性能＞500Ω/1V。g.動(dòng)力電池內(nèi)部低壓供電、通訊正常h.電動(dòng)電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作正常（電壓、電流、溫度、絕緣）。32動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修2）動(dòng)力電池外部條件a.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負(fù)極）。b.點(diǎn)火開關(guān)ON信號(hào)正常。c.整車控制器VCU喚醒信號(hào)正常。d.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設(shè)備絕緣性能＞500Ω/1V。g.充電連接確認(rèn)信號(hào)線或充電喚醒信號(hào)無短路斷路（CC、CP，VCU到車載充電器或充電連接線束）。33動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修34動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修（4）充電狀態(tài)具備的條件動(dòng)力電池管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池充電的控制，需同時(shí)滿足以下條件：1）車載充電器（慢充）a.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負(fù)極）。b.點(diǎn)火開關(guān)ON信號(hào)正常。c.充電喚醒信號(hào)正常。d.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設(shè)備絕緣性能＞500Ω/1V。g.動(dòng)力電池溫度高于0℃。h.動(dòng)力電池內(nèi)部無故障。35動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修2）非車載充電器（快充）a.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS常電供電正常（12V正、負(fù)極）。b.點(diǎn)火開關(guān)ON信號(hào)正常。c.充電喚醒信號(hào)正常。d.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CAN線通訊正常（新能源CAN線）。e.高壓線束連接正常。f.高壓線束及電氣設(shè)備絕緣性能＞500Ω/1V。g.動(dòng)力電池溫度高于5℃。h.動(dòng)力電池軟件版本與充電樁軟件版本匹配。i.動(dòng)力電池與充電樁通訊不超時(shí)。j.動(dòng)力電池內(nèi)部無故障。36動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修（1）動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的作用和形式電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制