高等職業(yè)教育汽車技術(shù)類“十四五”技能型人才培養(yǎng)活頁式教材新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修目錄項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目三動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目四充電系統(tǒng)檢修項(xiàng)目五動(dòng)力電池保養(yǎng)維護(hù)及回收利用項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修動(dòng)力電池組基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池包的檢修任務(wù)一動(dòng)力電池組基礎(chǔ)知識(shí)項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、電池的分類新能源汽車用動(dòng)力電池的分類按動(dòng)力電池電解質(zhì)分類酸性電池堿性電池中性電池有機(jī)電解液電池按動(dòng)力電池所用正、負(fù)極材料不同分類鋅系電池鎳系電池鉛系電池鋰系電池金屬空氣系按動(dòng)力電池形狀分圓柱形方形不規(guī)則形蓄電池普通混動(dòng)純電動(dòng)插電式混動(dòng)12V二、電池的性能參數(shù)1、電壓（V）：開路電壓：指電池在沒有連接外電路或者外負(fù)載時(shí)的電壓。開路電壓與電池的剩余能量有一定的聯(lián)系，電量顯示就是利用這個(gè)原理。工作電壓：是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過時(shí)電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。在電池放電工作狀態(tài)下，當(dāng)電流流過電池內(nèi)部時(shí)，必須克服內(nèi)阻的阻力，故工作電壓總是低于開路電壓。額定電壓：額定電壓表示設(shè)備的設(shè)計(jì)電壓，此時(shí)設(shè)備中的各部件都工作在最佳狀態(tài)，性能比較穩(wěn)定，壽命也會(huì)比較長(zhǎng)，在額定電壓運(yùn)行具有最大經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)指定額定電壓有利于電器制造的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，有利于電器的互相連接和更換，有利于備件的生產(chǎn)和維修等。放電截止電壓：指電池充滿電后進(jìn)行放電，放完電時(shí)達(dá)到的電壓（若繼續(xù)放電則為過放，對(duì)電池的壽命和性能有損傷）。充電限制電壓：充電過程中由恒流變?yōu)楹銐撼潆姷碾妷海ㄈ衾^續(xù)充電則為過充）。開路電壓工作電壓放電截止電壓充電限制電壓鉛酸電池2.1~2.2V2.0V1.7V2.3V鎳鎘電池1.4V1.2V1.0V鎳氫電池1.4V1.2V1.0V鋰電池4.1~4,2V3.6~3.7V2.6~2.7V4.2~4.3V二、電池的性能參數(shù)2、電池容量（Ah）：電池容量是指電池所能夠儲(chǔ)存的電量多少，容量是電池電性能的重要指標(biāo)，它由電極的活性物質(zhì)決定。容量用C表示，單位用Ah（安時(shí)）或mAh（毫安時(shí)）表示。公式：C=It，即電池容量（Ah）＝電流（A）x放電時(shí)間（h）

舉例：容量為10安時(shí)的電池，以5安培放電可放2小時(shí)，以10安培放電可放1小時(shí)。電池的實(shí)際容量主要取決于以下幾個(gè)因素：活性物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量；活性物質(zhì)的利用率。額定容量：額定容量也叫保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電流在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。二、電池的性能參數(shù)3、功率(W/kW)：電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)所輸出能量的大小，單位為瓦（W）或千瓦（kW）。公式：P=UI，即：功率（W）＝電壓（V）×電流（A）比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量電池所能輸出的功率稱為比功率，單位為W/kg或kW/kg。功率密度：?jiǎn)挝惑w積電池所能輸出的功率稱為功率密度，單位為W/L或kW/L。電池的功率決定了電動(dòng)汽車的加速性能和爬坡能力。二、電池的性能參數(shù)4、電池能量（Wh）：指電池儲(chǔ)存的能量的多少，用Wh來表示公式：能量（Wh）＝額定電壓（V）×工作電流（A）×工作時(shí)間（h)=額定電壓（V）×額定容量（Ah）=功率（W）×工作時(shí)間（h)舉例：3.2V15Ah單體電芯的能量為48Wh，3.2V100Ah電池組的能量為320Wh。電池能量是衡量電池帶動(dòng)設(shè)備做功的重要指標(biāo)，它影響電動(dòng)汽車的行駛距離。

容量不能決定做功的多少。用電量(度)=功率(千瓦)×使用時(shí)間(小時(shí))=能量1°=1千瓦·時(shí)，即1Kwh等于1度電二、電池的性能參數(shù)5、能量密度/比能量（Wh/Kg）：指單位體積或單位質(zhì)量所釋放的能量，通常用體積能量密度（Wh/L）或質(zhì)量能量密度（Wh/kg）表示。如一節(jié)鋰電池重325g，額定電壓為3.7V，容量為10Ah，則其能量密度為113Wh/kg。下表為理論值，在實(shí)際應(yīng)用情況中需要考慮電池結(jié)構(gòu)中的殼體、零件等各方面因素。目前鋰電池的能量密度是鎳鎘和鎳氫電池的3和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度與結(jié)構(gòu)決定的。能量密度鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰電池Wh/kg30-5050-6060-70130-150Wh/L50-80130-150190-200350-400

電池的比能量影響電動(dòng)汽車的整車質(zhì)量和續(xù)駛里程，是評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池是否滿足預(yù)定的續(xù)駛里程的重要指標(biāo)。二、電池的性能參數(shù)6、放電倍率（A）：放電倍率是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量（C）時(shí)所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。

以10Ah電池舉例：以2A放電,則放電倍率為0.2C以20A放電,則放電倍率為2C二、電池的性能參數(shù)7、充電方式：CC/CV：CC即恒流，以固定的電流對(duì)電池充電；CV即恒壓，以固定的電壓對(duì)電池充電，充電電流會(huì)隨著電池充滿逐漸下降。涓流充電：指以小于0.1C電流對(duì)電池充電，一般在電池接近充滿電時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)充充電時(shí)采用，若電池對(duì)充電時(shí)間沒有嚴(yán)格要求的話，建議采用涓流充電方式充電。鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰電池充電方式恒流后恒壓恒流恒流恒流后恒壓控制方式電壓2.3V、涓流溫度或ΔV電壓4.2V、涓流

補(bǔ)充：DC表示直流，AC表示交流二、電池的性能參數(shù)8、充、放電深度（SOCDOD）電池保有容量數(shù)值的表示方法。充、放電深度以百分比率來表示。如：容量為10Ah的電池放電后容量變?yōu)?Ah，可以稱為80%DOD；

容量為10Ah的電池，充電后容量為8Ah，80%SOC。形容滿充滿放，通常稱為100%DOD二、電池的性能參數(shù)9、內(nèi)阻（m?）：電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí),電流流過電池內(nèi)部受到的阻力。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。

電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻是由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，極化內(nèi)阻包括電化學(xué)極化不濃差極化引起的電阻。

影響內(nèi)阻的因素有：①材料；②結(jié)構(gòu)等。由于內(nèi)阻的存在，當(dāng)電池放電時(shí)，電流經(jīng)過內(nèi)阻要產(chǎn)生熱量，消耗能量，電流越大，消耗能量越多，所以內(nèi)阻越小，電池的性能越好，不僅電池的實(shí)際工作電壓高，消耗在內(nèi)阻上的能量也少。二、電池的性能參數(shù)10、自放電率（％/月）：電池在儲(chǔ)存過程中，容量會(huì)逐漸下降，其減少的容量與電池容量的比例，稱為自放電率。原因：由于電極在電解液中的不穩(wěn)定性，電池的兩個(gè)電極發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，活性物質(zhì)被消耗，轉(zhuǎn)為電能的化學(xué)能減少，電池容量下降。影響因素：環(huán)境溫度對(duì)其影響較大，過高溫度會(huì)加速電池的自放電表示：電池容量衰減（自放電率）的表達(dá)方法和單位為：%/月。產(chǎn)生結(jié)果：電池自放電將直接降低電池的容量，自放電率直接影響電池的儲(chǔ)存性能，自放電率越低，貯存性能越好。二、電池的性能參數(shù)11、循環(huán)壽命（次）：概念：二次電池經(jīng)歷一次充放電稱為一個(gè)周期或一次循環(huán)，電池在反復(fù)充放電后，容量會(huì)逐漸下降，在一定的放電條件下，電池容量降至80%時(shí)，電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就是循環(huán)壽命。影響因素：不正確使用電池，電池材料，電解質(zhì)的組成和濃度，充放電倍率，放電深度（DOD%），溫度，制作工藝等都對(duì)電池的循環(huán)壽命有影響。

一次電池：只能進(jìn)行一次放電的電池，不能進(jìn)行充電再利用。二次電池：可重復(fù)進(jìn)行充電、放電使用的電池，也叫做蓄電池或充電電池。二、電池的性能參數(shù)12、記憶效應(yīng)：定義：電池的記憶效應(yīng)是指未完全放電的電池，在下一次充電時(shí)所能充電的百分比。

原因：電池內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶，如鎳鎘電池中，Cd不斷聚集成團(tuán)形成大塊金屬鎘，降低了負(fù)極的活性。避免：為了消除電池的記憶效應(yīng)，在充電之前，必須先完全放電，然后再充電。鋰離子電池?zé)o記憶效應(yīng)!二、電池的性能參數(shù)13、放電平臺(tái)：指放電曲線中電壓基本保持水平的部分。放電平臺(tái)越高、越長(zhǎng)、越平穩(wěn)，電池的放電性能越好。14、電池組的一致性：由多個(gè)單體電芯串連、并聯(lián)在一起就組成了電池組。電池組的整體性能和壽命取決于其中性能較差的一個(gè)電芯，這就要求電池組中每個(gè)電芯性能的一致性要高。除了單體電芯本身性能的誤差和原材料質(zhì)量的好壞，最主要原因是制造工藝，工藝的改進(jìn)對(duì)提高電池的質(zhì)量非常重要。15、化成：電池制成后，通過一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極活性物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、貯存等綜合性能的過程稱為化成。電池經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)其真實(shí)的性能。同時(shí)化成過程中的分選過程能夠提高電池組的一致性，使最終電池組的性能提高。二、電池的性能參數(shù)1.動(dòng)力電池的概念動(dòng)力電池即為工具提供動(dòng)力來源的電源，多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車提供動(dòng)力的蓄電池。圖1-1-2所示為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池，其主要區(qū)別于用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的啟動(dòng)電池。三、動(dòng)力電池介紹電動(dòng)汽車動(dòng)力電池一般安裝在車輛底部，為保證汽車的續(xù)航里程，需要較大的電池容量，重量在400-600KG，安裝在汽車底部有利于降低車輛重心，同時(shí)可以有效利用空氣散熱，如圖1-1-3所示。三、動(dòng)力電池介紹混合動(dòng)力汽車由電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)共同提供驅(qū)動(dòng)力，動(dòng)力電池容量、體積相對(duì)電動(dòng)汽車較小，可以靈活安裝在中央扶手下冊(cè)、后排座椅下、車輛中央靠地板位置，如圖1-1-4所示，普銳斯動(dòng)力電池安裝在車輛尾箱位置。三、動(dòng)力電池介紹2.新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求(1)高能量高能量對(duì)于電動(dòng)車輛而言，意味著更長(zhǎng)的純電動(dòng)續(xù)駛里程。作為交通工具，續(xù)駛里程的延長(zhǎng)可有效提升車輛應(yīng)用的方便性和適用范圍，因此，電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的高能量密度的追求是永不會(huì)停下的。鋰離子動(dòng)力電池能夠在電動(dòng)車輛上廣泛推廣和應(yīng)用，主要原因就是其能量密度是鉛酸動(dòng)力電池的3倍，并且還有繼續(xù)提高的可能性。(2)高功率車輛作為交通工具，追求高速化，也就是對(duì)于車輛動(dòng)力性提出了高的要求，實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)力性要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有較大的功率，進(jìn)而要求動(dòng)力電池組能夠提供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)高功率輸出，滿足車輛驅(qū)動(dòng)的要求。三、動(dòng)力電池介紹(3)長(zhǎng)壽命動(dòng)力電池長(zhǎng)壽命，直接關(guān)系到電動(dòng)汽車的成本。車輛應(yīng)用過程中電池更換的費(fèi)用，是電動(dòng)汽車使用成本的重要組成部分。(4)低成本動(dòng)力電池的成本與電池的新技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，目前新開發(fā)的高比能量的電池成本較高，使得電動(dòng)汽車的造價(jià)也較高，開發(fā)和研制高效、低成本的動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。(5)安全性好動(dòng)力電池為電動(dòng)汽車提供了高達(dá)300V以上的驅(qū)動(dòng)供電電壓，可能危及人身安全和車載電器的使用安全。動(dòng)力電池作為高能量密度的儲(chǔ)能載體，自身也存在一定的安全隱患，必須具有較高的安全性。三、動(dòng)力電池介紹(6)工作溫度適應(yīng)性強(qiáng)車輛應(yīng)用不應(yīng)受地域的限制，不同的空間和時(shí)間應(yīng)用，需要車輛適應(yīng)不同的溫度。因此，對(duì)于動(dòng)力電池而言，需要?jiǎng)恿﹄姵鼐哂辛己玫臏囟冗m應(yīng)性。(7)可回收性好隨著電動(dòng)汽車的大量應(yīng)用，必然出現(xiàn)大量廢舊動(dòng)力電池的回收問題。對(duì)于動(dòng)力電池的可回收性，在電化學(xué)性能方面，首先要求做到電池正負(fù)極及電解液等材料無毒，對(duì)環(huán)境無污染。其次是電池內(nèi)部各種材料的回收再利用。三、動(dòng)力電池介紹任務(wù)二動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、鋰離子電池工作原理1.單體電池的結(jié)構(gòu)單體電池是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本單元裝置，是構(gòu)成電池的最小單元，又稱為電芯。圓柱形單體電池如圖1-2-1所示，方形單體電池如圖1-2-2所示。圖1-2-1圓柱形單體電池

圖1-2-2方形單體電池一、鋰離子電池工作原理鋰離子的單體電池主要由正極、負(fù)極、電解液及隔膜組成，另外加上正負(fù)極引線、PTC、安全閥等輔助元器件。圖1-2-3所示為圓柱形鋰離子單體電池的結(jié)構(gòu)，圖1-2-4所示為方形鋰離子單體電池的結(jié)構(gòu)。圖1-2-3圓柱形鋰離子單體電池結(jié)構(gòu)

圖1-2-4方形鋰離子單體電池結(jié)構(gòu)一、鋰離子電池工作原理（1）正極鋰離子電池正極材料是具有能使鋰離子較為容易地嵌入和脫出，并能同時(shí)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一類化合物——嵌入式化合物。被用來作為電極材料的嵌入式化合物均為過渡金屬氧化物。作為嵌入式電極材料的金屬氧化物，依其空間結(jié)構(gòu)的不同主要可分為以下三種類型：層狀結(jié)構(gòu)正極材料：目前主要由鈷酸鋰（LiCoO2）、鎳酸鋰（LiNiO2）、三元鋰[Li（NiCoMn）O2]，層狀結(jié)構(gòu)如圖1-2-5所示。圖1-2-5層狀結(jié)構(gòu)正極材料一、鋰離子電池工作原理尖晶石型結(jié)構(gòu)正極材料：錳酸鋰（LiMn2O4）是尖晶石結(jié)構(gòu)，如圖1-2-6所示。橄欖石型結(jié)構(gòu)正極材料：磷酸鐵鋰（LiFePO4）是橄欖石型結(jié)構(gòu)，如圖1-2-7所示。圖1-2-6尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料

圖1-2-7橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料一、鋰離子電池工作原理（2）負(fù)極負(fù)極材料是決定鋰離子電池綜合性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一，比容量高、容量衰減率小、安全性能好是對(duì)負(fù)極材料的基本要求。石墨是鋰離子電池碳材料中應(yīng)用最早、應(yīng)用最多的一種，其具有完整的層狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨的層狀結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的脫嵌，能與鋰形成鋰一石墨層間化合物，其理論最大放電容量為372mA·h／g，充放電效率通常在90％以上。鋰在石墨中的脫／嵌反應(yīng)主要發(fā)生在0～0.25V之間(相對(duì)于Li+/Li)，具有良好的充放電電壓平臺(tái)，與提供鋰源的正極材料匹配性較好，所組成的電池平均輸出電壓高，是一種性能較好的鋰離子電池負(fù)極材料。一、鋰離子電池工作原理氧化物作為負(fù)極材料，包括金屬氧化物、金屬基復(fù)合氧化物和其他氧化物。前兩者雖具有較高理論比容量，但因從氧化物中置換金屬單質(zhì)消耗了大量鋰而導(dǎo)致巨大容量損失，抵消了高容量的優(yōu)點(diǎn)；Li4Ti5O12具有尖晶石結(jié)構(gòu)，充放電曲線平坦，放電容量為150mA·h／g，具有非常好的耐過充、過放特征，充放電過程中晶體結(jié)構(gòu)幾乎無變化(零應(yīng)變材料)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電效率近100％，目前在儲(chǔ)能型鋰離子電池中有所應(yīng)用。金屬鋰是最先采用的負(fù)極材料，理論比容量為3860mA·h／g。20世紀(jì)70年代中期，金屬鋰在商業(yè)化電池中得到應(yīng)用。但因充電時(shí)，負(fù)極表面會(huì)形成枝晶，導(dǎo)致電池短路，于是人們開始尋找一種能替代金屬鋰的負(fù)極材料。一、鋰離子電池工作原理金屬合金最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠形成含鋰很高的鋰合金，具有很高的比容量，相比碳材料，合金較大的密度使得其理論體積比容量也較大。同時(shí)，合金材料由于加工性能好、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N負(fù)極材料。（3）電解液電解液一般采用溶解有鋰鹽的有機(jī)溶劑，例如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物則使用凝膠狀電解質(zhì)。（4）隔膜一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。圓柱型電芯的型號(hào)有18650、21700等。型號(hào)中前兩位是表示直徑，后兩位或三位表示高度（單位為mm）。長(zhǎng)方形電芯的型號(hào)有370715、041515等。其前兩位是電池的厚度代號(hào)、中間兩位是電池的寬度代號(hào)，后兩位是電池的長(zhǎng)度代號(hào)（單位為mm）。12345直徑高度12345厚度寬度6長(zhǎng)度18650電芯3.7mm7.5mm15mm370715電芯一、鋰離子電池工作原理2.單體電池的型號(hào)一、鋰離子電池工作原理3.鋰離子電池工作原理鋰離子電池在原理上實(shí)際是一種鋰離子濃差電池，正、負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成，正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)iC6，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6和LiAsF6等有機(jī)溶液。經(jīng)過Li+在正負(fù)電極間的往返嵌入和脫嵌形成電池的充電和放電過程。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌人負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保持負(fù)極的電平衡。三元鋰離子電池的充電過程如圖1-2-10所示。一、鋰離子電池工作原理3.鋰離子電池工作原理三元鋰離子電池的充電過程一、鋰離子電池工作原理放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到正極，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。三元鋰離子電池的放電過程如圖1-2-11所示。一、鋰離子電池工作原理正常充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物的層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距的變化，不破壞晶體結(jié)構(gòu)；在放電過程中，負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變。因此，從充放電的可逆性看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。一、鋰離子電池工作原理4.鋰離子電池失效機(jī)理造成鋰離子電池容量衰退的原因主要有：1)正極材料的溶解。以尖晶石LiMn2O4為例，Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰減的主要原因。2)正極材料的相變化。在LiMn2O4電池中，J-T效應(yīng)所導(dǎo)致的尖晶石結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變，也是容量衰減的主要原因之一。3)電解液的分解。在充電的條件下，電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)定性，故會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)：電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑，對(duì)電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。一、鋰離子電池工作原理4)過充電造成的容量損失。電池在過充電時(shí)，會(huì)造成負(fù)極鋰的沉積、電解液的氧化以及正極氧的損失，這些都會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減。5)自放電。鋰離子電池的自放電所導(dǎo)致的容量損失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。6)界面膜(SEI)的形成。因界面膜的形成而損失的鋰離子將導(dǎo)致兩極間容量平衡的改變，在最初的幾次循環(huán)中就會(huì)使電池的容量下降。7)集流體。鋰離子電池中的集流體材料常用銅和鋁，兩者都容易發(fā)生腐蝕，集流體的腐蝕會(huì)導(dǎo)致電內(nèi)阻增加，從而造成容量損失。一、鋰離子電池工作原理5.鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1)工作電壓高。鈷酸鋰3.6V，錳酸鋰3.7V，磷酸鐵鋰3.2V。2)比能量高。理論比能量可達(dá)200W·h／kg以上，實(shí)際應(yīng)用中也可達(dá)140W·h/kg。3)循環(huán)壽命長(zhǎng)。深度放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次以上；低放電深度循環(huán)次數(shù)可達(dá)上萬次。4)自放電小。月自放電率僅為總?cè)萘?％～9％5)無記憶效應(yīng)。6)環(huán)保性高。不包含汞、鉛、鎘等有害元素，是真正意義上的綠色電池。一、鋰離子電池工作原理6.鋰離子動(dòng)力電池的應(yīng)用(1)在便攜式電器方面的應(yīng)用目前移動(dòng)電話、筆記本電腦、微型攝像機(jī)等需要便攜式電源的用電器已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分在其電源方面，無一例外地選擇鋰離子電池作為市場(chǎng)的主流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球手機(jī)產(chǎn)量每年近10億部，全球每年生產(chǎn)筆記本電腦約14億臺(tái)，形成了龐大的鋰離子電池應(yīng)用市場(chǎng)在此領(lǐng)域，鈷酸鋰、錳酸鋰鋰離子電池占有主導(dǎo)地位。一、鋰離子電池工作原理(2)在交通行業(yè)的應(yīng)用在電動(dòng)汽車開發(fā)方面，鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為主流。在國(guó)內(nèi)眾多汽車研制和生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的電動(dòng)汽車半數(shù)以上車型采用了鋰離子電池，并有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。國(guó)際上，已經(jīng)宣布進(jìn)入市場(chǎng)銷售的純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車，如日產(chǎn)公司的LEAF、三菱公司的i-MIEV以及通用公司的VOLT均采用了鋰離子電池系統(tǒng)。(3)在軍事裝備及航空航天事業(yè)中的應(yīng)用在軍事裝備中，鋰離子電池主要用做動(dòng)力起動(dòng)電源、無線通信電臺(tái)電源、微型無人駕駛偵察飛機(jī)動(dòng)力電源等，此外，諸如激光瞄準(zhǔn)器、夜視器、飛行員救生電臺(tái)電源、船示位標(biāo)電源等現(xiàn)在也普遍采用鋰離子電池。在航天領(lǐng)域，鋰離子電池已經(jīng)用于地球同步軌道衛(wèi)星和低軌道通信衛(wèi)星，作為發(fā)射和飛行中校正、地面操作的動(dòng)力。一、鋰離子電池工作原理(4)其他鋰離子電池應(yīng)用由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊的工作原理，決定了其原材料豐富、環(huán)保、比容量高、循環(huán)性能和安全性能好等特點(diǎn)，在醫(yī)療行業(yè)(例如，助聽器、心臟起搏器等)、石化行業(yè)(例如，采油動(dòng)力負(fù)荷調(diào)整)、電力行業(yè)(例如，儲(chǔ)能電源)等均具有廣闊的應(yīng)用前景。其在追求能源綠色化的今天，具有更加重要的意義。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池包主要由動(dòng)力電池總成、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)（BMS）組成。圖1-2-12所示為帝豪EV300的動(dòng)力電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)1.電池模組一個(gè)電池模組，通常是由N個(gè)單體電池以串聯(lián)或串并聯(lián)混合的方式連接而成。為了形象表達(dá)單體電池連接關(guān)系，通常用編碼來表示，如某電池模組連接結(jié)構(gòu)為2P5S，其中字母S表示串聯(lián)，用字母P表示并聯(lián)，代表該電池模組由2個(gè)單體電池并聯(lián)，再將5組并聯(lián)后的單體電池串聯(lián)，如圖1-2-13所示。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)如圖1-2-14所示為比亞迪e5動(dòng)力電池包，電池包內(nèi)有兩種不同模組的單體電池排列形式及編碼。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)2.動(dòng)力電池總成N個(gè)電池模組串聯(lián)，組成動(dòng)力電池總成，如圖1-2-15所示為北汽ev160的10個(gè)電池模組連接方式。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)單體電池串聯(lián)后，總電壓會(huì)提升；單體電池并聯(lián)后，總?cè)萘繒?huì)增強(qiáng)；簡(jiǎn)稱“串聯(lián)升壓，并聯(lián)增容”。如某款車型所采用的動(dòng)力電池，其單體電池、模組和動(dòng)力電池系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)比如表1-2-1所示。

連接結(jié)構(gòu)額定電壓額定容量能量單體電池--3.2V80Ah256Wh模組2P10S32V160Ah5120Wh動(dòng)力電池包10個(gè)模組串聯(lián)320V160Ah51.2kwh二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)3.電池箱體電池箱體主要包括動(dòng)力電池包上蓋、下箱體、各種金屬支架、端板和螺栓等，可以看作是動(dòng)力電池包的“骨骼”，起到支撐、抗機(jī)械沖擊、機(jī)械振動(dòng)和環(huán)境保護(hù)（防水防塵）的作用。為了保證強(qiáng)度，下箱體通常采用鋼或者鋁合金材料；由于輕量化的原因，上蓋通常采用SMC片狀材料、碳纖復(fù)合材料等。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)4.電池管理系統(tǒng)（BMS）電池管理系統(tǒng)包括硬件、軟件和運(yùn)算法則。硬件部分主要由電池控制單元、傳感器、繼電器、保險(xiǎn)、高低壓線束等組成。高壓線束可以看作是動(dòng)力電池包的“大動(dòng)脈血管”，將動(dòng)力電池系統(tǒng)心臟的動(dòng)力不斷輸送到各個(gè)需要的部件中，低壓線束則可以看作動(dòng)力電池包的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)時(shí)傳輸檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)。圖1-2-16所示為北汽EV160電池管理系統(tǒng)硬件安裝位置。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)5.熱管理系統(tǒng)電池充放電的過程包含了化學(xué)反應(yīng)的過程，化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放大量的熱量，需要將熱量帶走；而在冬季天氣寒冷時(shí)，低溫環(huán)境不利于動(dòng)力電池的化學(xué)反應(yīng)。因此，通過熱管理系統(tǒng)，讓電池處于一個(gè)合理的工作溫度范圍內(nèi)，確保動(dòng)力電池正常工作，并且提高電池的壽命和可靠性。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹1.刀片電池2020年3月29日，比亞迪正式發(fā)布刀片電池，將首先搭載于“漢EV”車型。刀片電池為磷酸鐵鋰電池，電池包內(nèi)沒有“模組”結(jié)構(gòu)，電芯直接用膠水粘在底殼托盤上，由于電芯形狀狹長(zhǎng)，形似“西瓜刀”，故命名刀片電池。圖1-2-17所示為刀片電池的電芯。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹與其他同等體積的傳統(tǒng)電池包相比，這種結(jié)構(gòu)可裝入更多電芯。因此，刀片電池的體積利用率提升了50%左右，也就是續(xù)航里程可提升50%以上，達(dá)到了高能量密度（W/L）三元鋰電池的同等水平。刀片電池的動(dòng)力電池包如圖1-2-18所示。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹刀片電池的在短路時(shí)產(chǎn)熱少、散熱面積大，在“針刺試驗(yàn)”中的表現(xiàn)優(yōu)于其他電池。在同樣的測(cè)試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，并發(fā)生極端熱失控，開始劇烈燃燒；傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在被穿透后無明火，有煙霧從電池卸壓閥噴出，表面溫度達(dá)到了200℃~400℃；比亞迪”刀片電池”在穿透后無明火，甚至無煙霧，電池表面的溫度僅有30℃左右。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹2.CTB、CTC和CTP技術(shù)（1）CTPCTP為英文CelltoPack的縮寫，即取消模組，將電芯直接集成為電池包。例如比亞迪的刀片電池，寧德時(shí)代的麒麟電池都是典型的CTP結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是電池包仍然是單獨(dú)總成，但取消了內(nèi)部模組，體積利用率比傳統(tǒng)電池包提升。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹（2）CTCCTC為英文CelltoChassis的縮寫，這是將電池、底盤和下車身進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，即電池底盤一體化，如圖1-2-19所示，這種結(jié)構(gòu)將有利于汽車快充。例如特斯拉的4680電池，領(lǐng)跑C01采用這種設(shè)計(jì)。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹（3）CTBCTB為英文CelltoBody的縮寫，這種結(jié)構(gòu)取消了電池包上蓋板，將車身底板與電池上蓋板合二為一，如圖1-2-20所示。使得體積利用率比傳統(tǒng)電池包提升約66%，減輕了車輛整體重量，且有利于汽車快充。例如比亞迪的海豹車型采用了這種設(shè)計(jì)。任務(wù)三動(dòng)力電池包的檢修項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、新能源汽車高壓部件拆檢安全防護(hù)用品認(rèn)知拆檢新能源汽車高壓安全部件的安全防護(hù)用品類型及外觀如圖1-3-1所示。二、新能源汽車高壓部件絕緣拆檢設(shè)備認(rèn)知新能源汽車的絕緣拆檢設(shè)備如圖1-3-2所示。三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟1.場(chǎng)地準(zhǔn)備

（1）拉隔離帶；

（2）放置安全警示指示牌；（3）檢查滅火器狀況；（4）檢查防護(hù)目鏡是否破損；（5）檢查安全頭盔是否破損，絕緣手套是否漏氣，絕緣手套的絕緣等級(jí)及密封性，如圖1-3-3所示；（6）檢查工具、套裝是否齊全、正常。三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟2.新能源汽車高壓斷電（1）安放車外三件套（左右翼子板布、前格柵布）；（2）安放車內(nèi)座椅套、方向盤套、換擋桿套、地板墊；（3）安裝故障診斷儀，讀取車輛故障信息，查看車輛儀表信息并進(jìn)行記錄；（4）關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，斷開低壓蓄電池負(fù)極，等待5分鐘；（5）斷開發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)直流母線，直流母線位置如圖1-3-4所示；三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（6）高壓直流母線驗(yàn)電。使用萬用表分別測(cè)量直流母線DC正與DC負(fù)的電壓、DC正與車身電壓、DC負(fù)與車身電壓，如圖1-3-5所示，電壓小于1V為合格。圖1-3-4斷開直流母線

圖1-3-5直流母線驗(yàn)電三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（7）打開電池冷卻液膨脹罐蓋，膨脹罐位置如圖1-3-6所示；舉升車輛，拆卸動(dòng)力電池冷卻水管，如圖1-3-7所示，將冷卻液放入廢舊冷卻液儲(chǔ)水桶。圖1-3-6打開冷卻液膨脹罐蓋

圖1-3-7拆卸動(dòng)力電池冷卻液水管三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟3.拆卸動(dòng)力電池（1）將動(dòng)力電池升降平臺(tái)就位，并升起平臺(tái)，使動(dòng)力電池總成支撐在動(dòng)力電池升降平臺(tái)上，如圖1-3-8所示；圖1-3-8升起動(dòng)力電池升降平臺(tái)

圖1-3-9斷開低壓插接器三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（2）斷開動(dòng)力電池搭鐵線，斷開動(dòng)力電池2個(gè)低壓插接器，如圖1-3-9所示；斷開動(dòng)力電池2個(gè)高壓插接器，如圖1-3-10所示；圖1-3-10斷開高壓插接器

圖1-3-11拆卸電池后部緊固螺栓三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（3）拆卸動(dòng)力電池后部3顆固定螺栓，如圖1-3-11所示；（4）拆卸動(dòng)力電池其余連接螺栓，如圖1-3-12所示；（5）緩慢下降動(dòng)力電池升降平臺(tái)，使動(dòng)力電池總成與新能源汽車分離，如圖1-3-13所示，注意在下降過程中一邊向前推，一邊下降，可以避免電池連接件與后懸架之間的干涉；圖1-3-12拆卸電池側(cè)面緊固螺栓

圖1-3-13降下動(dòng)力電池升降平臺(tái)三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟3.動(dòng)力電池裝配（1）安裝定位銷，將動(dòng)力電池升降平臺(tái)就位，緩慢升起平臺(tái)，如圖1-3-14所示，一邊上升一邊調(diào)整位置，使動(dòng)力電池的螺孔與定位銷對(duì)齊，最終定位銷能順利穿過相應(yīng)的螺孔；圖1-3-14升起動(dòng)力電池升降平臺(tái)

圖1-3-15安裝動(dòng)力電池緊固螺栓三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（2）安裝動(dòng)力電池緊固螺栓，如圖1-3-15所示；（3）連接動(dòng)力電池2個(gè)高壓插接器，連接2個(gè)低壓插接器，連接搭鐵線，如圖1-3-16所示；圖1-3-16安裝高低壓拆解器

圖1-3-17安裝冷卻水管三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（4）將動(dòng)力電池升降平臺(tái)移出，連接動(dòng)力電池冷卻液水管，如圖1-3-17所示；（5）安全降下車輛，如圖1-3-18所示；圖1-3-18降下車輛

圖1-3-19故障診斷儀選擇加注初始化三、帝豪EV450汽車動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（6）連接直流母線，接回低壓蓄電池負(fù)極；（7）連接故障診斷儀，啟動(dòng)汽車，并在故障診斷儀上選擇加注初始化，如圖1-3-19所示；加注動(dòng)力電池冷卻液，如圖1-3-20所示，當(dāng)膨脹罐的液位較高且不再下降時(shí)，在故障診斷儀上點(diǎn)選排氣，如圖1-3-21所示，繼續(xù)加注冷卻液并排氣，直到冷卻液在MAX和MIN刻度線之間穩(wěn)定為止；操作故障診斷儀，選擇完成加注；（8）使用故障診斷儀，讀取故障碼；（9）關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，收拾工具和場(chǎng)地，動(dòng)力電池包安裝完成。四、動(dòng)力電池總成的檢修1.單體電池的常見故障檢測(cè)單體電池的故障類型主要有電壓故障、溫度故障、漏電故障、漏液等，如表1-3-1所示為磷酸鐵鋰電池單體電池故障類型、故障級(jí)別及閾值，這是我們進(jìn)行單體電池檢測(cè)及故障類型判斷的依據(jù)。表1-3-1磷酸鐵鋰電池單體電池常見故障類型故障類型故障名稱故障級(jí)別閾值電壓故障過壓3(一般過壓)3.4-3.65V2(較嚴(yán)重過壓)3.65-3.85V過充1>3.85V欠壓3(一般欠壓)3.0-3.2V2(較嚴(yán)重欠壓)2.7-3.0V1(嚴(yán)重欠壓)2.5-2.7V過放1<2.5V溫度故障過溫3(一般過溫)

45℃-50℃2(較嚴(yán)重漏電)50℃-65℃1(嚴(yán)重過溫)>65℃漏電故障漏電3(一般漏電)<500Ω/V2(較嚴(yán)重漏電)<300Ω/V1(嚴(yán)重漏電)<100Ω/V四、動(dòng)力電池總成的檢修四、動(dòng)力電池總成的檢修1級(jí)故障：點(diǎn)亮故障燈，高壓無法上電，整車立即喪失動(dòng)力；2級(jí)故障：點(diǎn)亮故障燈，整車限功率行駛；3級(jí)故障：點(diǎn)亮故障燈，整車可繼續(xù)行駛。對(duì)于漏液故障，應(yīng)先用PH試紙檢測(cè)液體的酸堿性，判斷泄漏液體為單體電池內(nèi)部電解質(zhì)還是電池外部的冷卻液，若為單體電池漏液，則更換單體電池，若為冷卻管路泄漏，則修復(fù)冷卻管路。注意，在修復(fù)前，先對(duì)漏液進(jìn)行中和處理，如漏液為酸性，則采用堿性液體中和，若漏液為堿性，則采用酸性液體中和。四、動(dòng)力電池總成的檢修2.單體電池內(nèi)阻檢測(cè)（1）打開電池內(nèi)阻測(cè)試儀，檢查電池內(nèi)阻測(cè)試儀各項(xiàng)參數(shù)，分別將電池內(nèi)阻比較功能和電池電壓比較功能關(guān)閉，并返回測(cè)量顯示界面，如圖1-3-22所示。

圖1-3-22測(cè)量顯示界面

圖1-3-23連接內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)線四、動(dòng)力電池總成的檢修（2）連接電池內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)線，如圖1-3-23所示，檢測(cè)線金屬頭不分正負(fù)極。（3）進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)試儀校檢，使用此表筆檢測(cè)時(shí)，注意將表筆中心部分進(jìn)行按壓短接，如圖1-3-24所示。短接后，如圖屏幕顯示內(nèi)阻過大，需進(jìn)行校準(zhǔn)，點(diǎn)擊短路清理，點(diǎn)擊確定。

圖1-3-24內(nèi)阻測(cè)試儀兩表筆短接

圖1-3-25內(nèi)阻測(cè)試儀校檢合格四、動(dòng)力電池總成的檢修（4）點(diǎn)擊測(cè)量顯示，如圖1-3-25所示，可知表筆接觸內(nèi)阻小于0.1mΩ，合格，可用于電池內(nèi)阻測(cè)試。（5）將表筆連接至單體電池的正負(fù)極，測(cè)量單體電池內(nèi)阻及電壓，測(cè)得電池內(nèi)阻為1.15mΩ，電壓為3.32V，如圖1-3-26所示。對(duì)比該單體電池的電壓和內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)值，判斷該單體電池是否正常。1-3-26測(cè)量單體電池內(nèi)阻及電壓四、動(dòng)力電池總成的檢修3.單體電池或模組的更換當(dāng)判斷出模組中有故障單體電池時(shí)，應(yīng)觀察模組中單體電池之間正負(fù)極的連接方式，以及每個(gè)單體電池電壓及溫度信號(hào)采樣線的布線方式，是否適合更換單體電池，如果單體電池很難從模組中解體，則應(yīng)更換整個(gè)模組。

單體電池（模組）的更換步驟如下：（1）拆卸模組的正負(fù)極高壓連接線束。注意電池模組是帶電的，操作過程中要嚴(yán)格遵循高壓安全操作規(guī)范，佩戴絕緣手套、護(hù)目鏡、穿上絕緣鞋等防護(hù)用品，使用絕緣工具；拆卸后的高壓線束應(yīng)用絕緣保護(hù)套/絕緣膠帶做好防護(hù)；（2）擰松模組的固定支架螺栓，將模組從底座中拆出；四、動(dòng)力電池總成的檢修（3）觀察模組內(nèi)單體電池的連接方式，若單體電池正負(fù)極之間的導(dǎo)電片為螺釘固定，可進(jìn)一步拆卸單體電池正負(fù)極之間的導(dǎo)電片；（4）觀察模組內(nèi)單體電池電壓、溫度信號(hào)的采樣線的步線方式，若為普通低壓線束，可進(jìn)一步拆卸各單體電池的低壓信號(hào)線；（5）觀察單體電池的拼裝方式，找到各單體電池支撐架之間的連接卡槽，逐個(gè)解體單體電池支撐架，直至解體到故障單體電池為止；（6）取出故障單芯；（7）換上通過一致性檢測(cè)的單體電池；（8）按拆卸的相反順序安裝。注意緊固螺栓需按標(biāo)準(zhǔn)打扭力，且需打扭力的緊固螺栓不能重復(fù)使用。項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)工作原理動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修任務(wù)一動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的組成可以分為硬件和軟件。硬件包括主控盒、高壓盒、低壓管理系統(tǒng)，還包括采集電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的傳感器以及控制電路通斷的繼電器、熔斷器等電子元器件；軟件用于監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過與整車控制器、充電機(jī)的通訊，來控制動(dòng)力電池系統(tǒng)的充放電。如圖2-1-1所示為北汽EV160汽車的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BMS是電池保護(hù)和管理的核心部件，在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，它的作用就相當(dāng)于人的大腦。它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(zhǎng)使用壽命，作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁，通過控制接觸器控制動(dòng)力電池組的充放電，并向VCU上報(bào)動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BMS通過電壓、電流及溫度檢測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的過壓、欠壓、過流、過高溫和過低溫保護(hù)，繼電器控制、SOC估算、充放電管理、均衡控制、故障報(bào)警及處理、與其他控制器通信功能等功能；此外電池管理系統(tǒng)還具有高壓回路絕緣檢測(cè)功能，以及為動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱功能。二、電池管理系統(tǒng)部件北汽EV160電池管理系統(tǒng)具體位置布局如圖2-1-2所示。1.主控盒如圖2-1-3所示為北汽EV160汽車的主控盒與高壓盒，某些汽車的主控盒與高壓盒集成為一個(gè)模塊，通常稱為電池控制單元。主控盒是一個(gè)連接外部通訊和內(nèi)部通訊的平臺(tái)，主要功能如下：（1）接收電池管理系統(tǒng)反饋的實(shí)時(shí)溫度和單體電壓（并計(jì)算最大值和最小值）。（2）接收高壓盒反饋的總電壓和電流情況。（3）與整車控制器的通訊。（4）與充電機(jī)或快充樁通訊。（5）控制正、負(fù)主繼電器。（6）控制電池加熱。（7）喚醒應(yīng)答。（8）控制充/放電電流。二、電池管理系統(tǒng)部件2.高壓盒高壓盒是“監(jiān)控”動(dòng)力電池的總電壓和充、放電流及絕緣性能，主要功能如下：（1）監(jiān)控動(dòng)力電池的總電壓。（2）監(jiān)控動(dòng)力電池的總電流。（3）檢測(cè)高壓系統(tǒng)絕緣性能。（4）監(jiān)控高壓連接情況。（5）將以上項(xiàng)目監(jiān)控到的數(shù)據(jù)反饋給主控盒。二、電池管理系統(tǒng)部件3.電池低壓管理系統(tǒng)圖2-1-4所示為北汽EV160汽車的電池低壓管理系統(tǒng)，也稱從控板或者信息采集器，電池低壓管理系統(tǒng)是“監(jiān)控”動(dòng)力電池的單體電壓、電池組的溫度，主要功能如下：（1）監(jiān)控每個(gè)單體電壓反饋給主控盒。（2）監(jiān)控每個(gè)電池組的溫度反饋給主控盒。（3）檢測(cè)高壓系統(tǒng)絕緣性能。（4）電量（SOC）值監(jiān)測(cè)。（5）將以上項(xiàng)目監(jiān)控到的數(shù)據(jù)反饋給主控盒。二、電池管理系統(tǒng)部件4.高壓繼電器高壓繼電器的作用是控制高壓回路的通斷，如圖2-1-5所示為北汽ev160繼電器盒構(gòu)圖，包括主正繼電器、主負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器盒加熱繼電器，其它某些車型還設(shè)有充電繼電器，圖2-1-6所示為北汽ev160繼電器控制原理圖。二、電池管理系統(tǒng)部件由圖示可以看出，主正、主負(fù)繼電器分別控制著動(dòng)力電池包正極和負(fù)極輸出端的通斷，預(yù)充繼電器與主正繼電器并聯(lián)，在動(dòng)力電池充電和上電初始階段，接通主正繼電器，先給電機(jī)控制器內(nèi)部的超級(jí)電容充電，起到保護(hù)動(dòng)力電池和其他電氣設(shè)備的作用。所有的繼電器動(dòng)作都受到電池控制單元BMU的控制。二、電池管理系統(tǒng)部件5.電流傳感器電流傳感器的作用是檢測(cè)動(dòng)力電池的充放電總電流，并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)傳輸給動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。目前新能源汽車常用的電流傳感器有分流器和霍爾電流傳感器兩種。（1）分流器二、電池管理系統(tǒng)部件分流器是一個(gè)可以通過大電流的精密電阻，串聯(lián)在動(dòng)力電池組的正極或負(fù)極，根據(jù)直流電流通過電阻時(shí)，在電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理制成，如圖？所示。利用歐姆定律U=IR，將流經(jīng)分流器的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，BMS再根據(jù)這個(gè)電壓信號(hào)，計(jì)算出動(dòng)力電池的總電流。二、電池管理系統(tǒng)部件（2）霍爾電流傳感器霍爾電流安裝在動(dòng)力電池正負(fù)極輸出端與主正主負(fù)繼電器之間，如圖2-1-8所示，有的車型設(shè)置了兩個(gè)，有的車型只裝配一個(gè)（正極或負(fù)極）。二、電池管理系統(tǒng)部件霍爾電流傳感器的工作原理：

霍爾效應(yīng)：把一塊半導(dǎo)體薄片垂直放在感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，沿著垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流I，就會(huì)在薄片的另一對(duì)側(cè)面間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)，這種半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。開環(huán)式霍爾電流傳感器是基于霍爾效應(yīng)基本原理研制而成的，如圖2-1-9所示，原邊電流IP（動(dòng)力電池輸出端電流）產(chǎn)生的磁通量聚集在磁路中，用霍爾元件在氣隙處進(jìn)行檢測(cè)?；魻栄b置經(jīng)過處理后輸出弱電壓信號(hào)，再經(jīng)過放大器放大，在傳感器輸出端輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)可精確地反映原邊電流IP（動(dòng)力電池輸出端電流）。二、電池管理系統(tǒng)部件二、電池管理系統(tǒng)部件

6.漏電傳感器漏電傳感器主要監(jiān)測(cè)與動(dòng)力電池輸出相連接的正極或負(fù)極母線與車身底盤之間的絕緣電阻，以此判定高壓系統(tǒng)是否存在漏電。漏電傳感器通常將電流檢測(cè)元件、控制單元、CAN通信模塊集成為一體，將漏電數(shù)據(jù)信息通過CAN信號(hào)發(fā)送給電池管理器、電機(jī)控制器，以采取相應(yīng)保護(hù)措施。二、電池管理系統(tǒng)部件不同車型漏電傳感器安裝位置不同，如圖2-1-10所示為比亞迪E5的漏電傳感器，它安裝在汽車前艙的高壓電控總成內(nèi)部，主要是檢測(cè)動(dòng)力電池直流母線負(fù)極相連接的導(dǎo)線與車身底盤之間的絕緣電阻。圖2-1-11所示為比亞迪唐HEV的漏電傳感器，它安裝在動(dòng)力電池包內(nèi)部，檢測(cè)的是動(dòng)力電池直流母線正極與車身之間的絕緣電阻。通過阻值來判斷動(dòng)力電池包及系統(tǒng)高壓部件的漏電程度。當(dāng)母線與車身之間的絕緣阻值小于等于100～120kΩ時(shí)，為一般漏電；小于等于20kΩ時(shí)，為嚴(yán)重漏電。二、電池管理系統(tǒng)部件7.溫度傳感器電池模組溫度采集的原理如圖2-1-12所示，通常在電池模組上安裝溫度傳感器采集溫度信號(hào)，如圖2-1-13所示為比亞迪E5汽車和帝豪EV300汽車的電池模組溫度傳感器，其中比亞迪e5采用的是導(dǎo)線的信號(hào)傳輸方式，而帝豪ev300采用的是排線的信號(hào)傳輸方式，且用的是貼片式的溫度傳感器電池模組溫度傳感器。二、電池管理系統(tǒng)部件車上的溫度傳感器通常采用的是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，簡(jiǎn)稱NTC，即它的電阻值會(huì)隨著被測(cè)物體溫度的上升而下降。電阻變化引起電壓變化，BMS即可根據(jù)熱敏電阻的電阻-電壓變化曲線，推算出被測(cè)物體的溫度范圍。二、電池管理系統(tǒng)部件8.單體電池電壓采集如圖2-1-14所示為單體電池電壓采集原理圖，每個(gè)串聯(lián)的單體電池的電壓信息都被采集，電壓信號(hào)先發(fā)送至采集板，然后由采集板通過CAN線傳送至電池控制單元。圖2-1-15所示為導(dǎo)線采集單體電池電壓的方式，圖2-1-16所示為采集線印刷電路采集單體電池電壓的方式，圖2-1-17位采集線印刷電路。二、電池管理系統(tǒng)部件二、電池管理系統(tǒng)部件任務(wù)二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)工作原理項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS是用來對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理，提高蓄電池使用效率的裝置。對(duì)于電動(dòng)車輛而言，通過該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)使用壽命，降低運(yùn)行成本的目的，并保證動(dòng)力電池組應(yīng)用的安全性和可靠性。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車不可缺少的核心部件之一。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能動(dòng)力電池管理系統(tǒng)具體的功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(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，如圖2-2-1所示。二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的分類動(dòng)力電池管理系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為集中式系統(tǒng)、分散式系統(tǒng)和集成式系統(tǒng)。（一）集中式系統(tǒng)集中式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，中央控制單數(shù)據(jù)采集單元等形成整個(gè)電源系統(tǒng)的管理單元，對(duì)電源系統(tǒng)的基本信息如電壓、電流、溫度進(jìn)行采樣，然后在BMS中央處理器內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算、判斷和相應(yīng)控制。圖2-2-2為集中式BMS結(jié)構(gòu)示意圖。二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的分類1.優(yōu)點(diǎn)集中式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是材料的成本低，可在電池管理系統(tǒng)之間無限制地通信，安全管理便利，簡(jiǎn)化了對(duì)不同電池參數(shù)的調(diào)整與改寫，對(duì)參數(shù)的測(cè)量速度較快，可靠性高，可以靈活計(jì)算，根據(jù)不同的情況在中央處理器內(nèi)修改軟件，滿足不同要求。2.缺點(diǎn)集中式系統(tǒng)的缺點(diǎn)是需要解決串聯(lián)蓄電池的電壓測(cè)量中共地、隔離、測(cè)量精度等問題技術(shù)難度大。二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的分類（二）分散式系統(tǒng)在分散式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集是分散的，即每個(gè)電池模組對(duì)應(yīng)一個(gè)采集單元，這些單元與中心的BMS通過一根母線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，充電控制、放電控制等單元也可能和中央處理單元分開，有的沒有總的BMS控制板，直接通過總線傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車中心控制器。圖2-2-3為分散式BMS結(jié)構(gòu)示意圖。二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的分類1.優(yōu)點(diǎn)分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是減少了布線，便于電源系統(tǒng)的擴(kuò)展，可以分散安裝，通過總線進(jìn)行連接與信息通信，采集的數(shù)據(jù)可以就近處理，精度高，使得有可能更好地計(jì)算電池的狀態(tài)，利于建立標(biāo)準(zhǔn)化的電源管理系統(tǒng)。2.缺點(diǎn)分散式系統(tǒng)的缺點(diǎn)是成本比較高，靈活性差，修改麻煩，數(shù)據(jù)由串行總線傳輸，系統(tǒng)巡回檢測(cè)的速度受限制，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性不高。BMS是一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，采用分布式檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，由于采樣的下位板數(shù)目較多，造成電池包內(nèi)的走線較多，不利于對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)。在較大電池中，使用分散系統(tǒng)較經(jīng)濟(jì)。多適用于由多個(gè)電池包組成的電源系統(tǒng)，目前多數(shù)專門進(jìn)行BMS開發(fā)或生產(chǎn)的企業(yè)制作的多為這種分散式系統(tǒng)。二、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的分類（三）集成式系統(tǒng)內(nèi)集成式是采用大量電池管理芯片進(jìn)行集成設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在有很多電池管理芯片，如DS2438芯片，可完成對(duì)電池當(dāng)前各種狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)當(dāng)前電池的充/放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度、剩余電量、時(shí)間等參數(shù)的監(jiān)測(cè)。DS2438芯片能夠自動(dòng)采集這些參數(shù)，并將其存放EPROM/RAM中，再通過一根雙向數(shù)據(jù)線與控制器通信。有些電池管理系統(tǒng)任務(wù)必須由多個(gè)設(shè)備來完成，特別是安全管理。正常情況下，設(shè)備之間很少或根本沒有通信聯(lián)系，所以要進(jìn)行最優(yōu)化運(yùn)行是不可能的。另一個(gè)缺點(diǎn)是與電池相關(guān)的控制功能被放在不同設(shè)備中，因此每個(gè)設(shè)備部必須適用于所用的特殊電池。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車時(shí)，通常需要滿足一定的加速能力、爬坡能力和最高車速等動(dòng)力性指標(biāo)，若只配備單個(gè)動(dòng)力電池單體作為能量源是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到要求的。因此，工程上通常將動(dòng)力電池單體進(jìn)行串并聯(lián)成組，以滿足車輛設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。面對(duì)大規(guī)模的動(dòng)力電池管理問題，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常重要。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接影響系統(tǒng)成本、可靠性、安裝維護(hù)便捷性以及測(cè)量準(zhǔn)確性。一般情況下，電池監(jiān)測(cè)回路（BatteryMonitoringCircuit，BMC）與電池組控制單元（BatteryControlUnit，BCU）共同構(gòu)成硬件電路部分。根據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池組控制單元（BCU）與動(dòng)力電池單體三者之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，電池管理系統(tǒng)（BMS）可分為集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（一）集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.連接結(jié)構(gòu)集中式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的BMC和BCU集成在單個(gè)電路板上，實(shí)現(xiàn)采集、計(jì)算、安全監(jiān)控、開關(guān)管理、充放電控制以及與整車控制器通信等功能，一般應(yīng)用于動(dòng)力電池容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場(chǎng)合。集中式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-2-4所示，所有動(dòng)力電池單體的測(cè)量信號(hào)被集中傳輸?shù)絾蝹€(gè)電路板。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.優(yōu)點(diǎn)集中式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）高速的板內(nèi)通信有利于保證數(shù)據(jù)的同步采集。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)。（3）成本較低，僅使用一個(gè)封裝即可完成BMS的全部工作。3.缺點(diǎn)集中式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也存在以下缺點(diǎn)：（1）容易造成大量復(fù)雜的布線。（2）當(dāng)系統(tǒng)的不同部分發(fā)生短路和過電流時(shí)難以保護(hù)電池系統(tǒng)。（3）考慮到高壓安全問題，不同通道之間必須保留足夠的安全間隙，最終導(dǎo)致電路板的尺寸過大。（4）由于所有的組件都集中在單一電路板上，可擴(kuò)展性和可維護(hù)性差。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（二）分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.連接結(jié)構(gòu)分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，分布式BMS中的BCU與BMC是分開布置的，如圖2-2-5所示。BCU主要負(fù)責(zé)故障檢測(cè)、電池狀態(tài)估計(jì)、開關(guān)管理、充放電控制以及與整車控制器通信；BMC則用于實(shí)現(xiàn)電池單體電壓、電流和溫度的采集以及安全性和一致性的管理。BCU和BMC之間通過CAN總線連接，任何BMC都可以與BCU通信。此外，每一塊BMC電路板都屬于CAN總線的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且單獨(dú)與對(duì)應(yīng)的動(dòng)力電池單體建立連接。因此，BMC與BMC之間同樣可以建立通信。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.優(yōu)點(diǎn)分布式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）采集與計(jì)算功能分離，故障排查容易，計(jì)算效率高。（2）極大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，布置位置靈活，適用性好。（3）可擴(kuò)展性更強(qiáng)，若想要增加或減少管理的電池?cái)?shù)量，只需要在相應(yīng)電池附近布置或移除BMC電路板，再將它與預(yù)留的CAN總線接口相連或解開即可。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.缺點(diǎn)同時(shí)，分布式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也存在以下缺點(diǎn)：（1）部件增多，增加了電路板數(shù)量和安裝、調(diào)試與拆解的步驟。（2）通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求高，易形成網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，影響采集數(shù)據(jù)的同步性。目前，分布式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用最為廣泛。例如比亞迪等商業(yè)化電動(dòng)汽車均采用了這類結(jié)構(gòu)。三、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（一）電池狀態(tài)估算電池電量管理是電池管理的核心內(nèi)容之一，對(duì)于整個(gè)電池狀態(tài)的控制，電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的預(yù)測(cè)和估計(jì)具有重要的意義。由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC)的非線性，并且受到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)SOC比較困難。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理1.電池SOC估算精度的影響因素(1)充放電電流大電流可充放電容量低于額定容量，反之亦然。(2)溫度不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化。(3)電池容量衰減電池的容量在循環(huán)過程中會(huì)逐漸減少。(4)自放電自放電大小主要與環(huán)境溫度有關(guān)，具有不確定性。(5)一致性電池組的一致性差別對(duì)電量的估算有重要的影響。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理2.精確估計(jì)SOC的作用（1）保護(hù)蓄電池準(zhǔn)確控制電池SOC范圍，可避免電池過充電和過放電。（2）提高整車性能SOC不準(zhǔn)確，電池性能不能充分發(fā)揮，整車性能降低。（3）降低對(duì)動(dòng)力電池的要求準(zhǔn)確估算SOC，電池性能可充分使用，降低對(duì)動(dòng)力電池性能的要求。（4）提高經(jīng)濟(jì)性選擇較低容量的動(dòng)力蓄電池組可以降低整車制造成本，由于提高了系統(tǒng)的可靠性，后期維護(hù)成本降低。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理3.SOC估計(jì)常用的算法（1）開路電壓法隨著放電電池容量的增加，電池的開路電壓降低?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開路電壓和SOC的對(duì)應(yīng)曲線，通過測(cè)量電池組開路電壓的大小，插值估算出電池SOC的值，如圖2-2-6所示。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理(2)容量積分法容量積分法是通過對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池組的電池進(jìn)行累積，從而獲得電池組每一輪放電能夠放出的電量，確定電池SOC，運(yùn)算公式如下：(3)電池內(nèi)阻法電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱交流阻抗)和直流內(nèi)阻之分，它們都與SOC有密切關(guān)系。準(zhǔn)確測(cè)量電池單體內(nèi)阻比較困難，這是直流內(nèi)阻法的缺點(diǎn)。在某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與Ah計(jì)量法組合使用來提高SOC估算的精度。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（4）模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析和推理，具有較強(qiáng)的自然語言處理能力；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組織、自學(xué)習(xí)能力。二者共同的特點(diǎn)是均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（5）卡爾曼濾波法核心思想是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估算。適用于各種電池，不僅給出了SOC的估計(jì)值，還給出了SOC的估計(jì)誤差。其缺點(diǎn)是要求電池SOC估計(jì)精度越高，電池模型越復(fù)雜，涉及大量矩陣運(yùn)算，工程上難以實(shí)現(xiàn)，該方法對(duì)于溫度、自放電率以及放電倍率對(duì)容量的影響考慮的不夠全面。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（二）動(dòng)力電池的均衡管理為了平衡電池組中單體電池的容量和能量差異，提高電池組的能量利用率。能量耗散型均衡和能量非耗散型。1.能量耗散型均衡管理能量耗散型均衡管理是將多余的能量全部以熱量的方式消耗。單體電池并聯(lián)電阻進(jìn)行充電分流以實(shí)現(xiàn)均衡，這種均衡方式存在能量浪費(fèi)和增加熱管理系統(tǒng)負(fù)荷的問題，主要包括恒定分流電阻、開關(guān)控制分流電阻兩種方式，圖2-2-7所示為開關(guān)控制分流電阻式均衡管理。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理2.非能量耗散型均衡非能量耗散型均衡是將多余能量轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)換到其他電池中，這種均衡方法耗能相對(duì)于能量耗散型電路小得多，但電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，具體又分為能量轉(zhuǎn)換式均衡和能量轉(zhuǎn)移式均衡。（1）能量轉(zhuǎn)換式均衡通過開關(guān)信號(hào)，將電池組整體能量對(duì)單體電池進(jìn)行能量補(bǔ)充，或者將單體電池能量向整體電池組進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理單體向整體：充電過程中完成，單體電壓達(dá)到一定值，把單體電池的充電電流進(jìn)行分流，分出的電流經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換把能量反饋回充電母線，如圖2-2-8所示。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理整體向單體：也稱補(bǔ)充式均衡，在充電過程中設(shè)有主充電模塊和補(bǔ)充式均衡充電模塊，通過均衡充電裝置為電壓不足的單體電池補(bǔ)電，如圖2-2-9所示。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（2）能量轉(zhuǎn)移式均衡利用電感、電容等儲(chǔ)能元件，把電池組中容量高的單體電池，通過儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池上。圖2-2-10所示為通過切換電容開關(guān)傳遞相鄰電池間的能量的均衡方式。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（三）動(dòng)力電池的安全管理主要包括煙霧報(bào)警、絕緣檢測(cè)、高壓互鎖、過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池等功能。動(dòng)力電池在電動(dòng)車輛上安裝應(yīng)用，因此必須滿足車輛部件的耐振動(dòng)、耐沖擊、耐跌落、耐鹽霧等強(qiáng)度要求，保證可靠應(yīng)用。為滿足防水、防塵要求，電池包應(yīng)滿足一定的IP防護(hù)等級(jí)，在極端工況下，通過電池安全管理系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電池包的高壓斷電保護(hù)、過流斷開保護(hù)、過放電保護(hù)、過充電保護(hù)等功能。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理1.煙霧報(bào)警由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。在動(dòng)力電池上應(yīng)用，需要在了解電池燃燒產(chǎn)生的煙霧構(gòu)成的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器的選擇。一般電池燃燒產(chǎn)生大量的CO和CO2，因此可以選擇對(duì)這兩種氣體敏感的傳感器。在傳感器的結(jié)構(gòu)上需要適應(yīng)于車輛長(zhǎng)期應(yīng)用的振動(dòng)工況，防止由于路面灰塵、振動(dòng)引起的傳感器誤動(dòng)作。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖2-2-11所示為北京理工大學(xué)開發(fā)的奧運(yùn)電動(dòng)客車的電池系統(tǒng)煙霧報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)采用9V堿性或碳性電池供電，保證24小時(shí)都能正常工作。分散的報(bào)警器通過內(nèi)部煙塵傳感器檢測(cè)煙塵濃度，當(dāng)煙塵濃度未達(dá)到限量時(shí)，報(bào)警器內(nèi)部控制器控制繼電器輸出為開路；當(dāng)煙塵濃度超過限量時(shí)，其內(nèi)部控制器控制繼電器輸出為短路，將24V電源正極迅速引入顯示板，與顯示板上的-24V電源負(fù)極形成報(bào)警回路，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理2.絕緣檢測(cè)為安全起見，新能源汽車的高壓電路均與車身搭鐵絕緣。吉利帝豪EV450高壓線纜絕緣電阻必須大于等于20MΩ。BMS絕緣檢測(cè)范圍：（1）在動(dòng)力電池對(duì)外接觸器全部斷開條件下，絕緣檢測(cè)范圍為電池包內(nèi)部的絕緣信息，此狀不能檢測(cè)電池包外部絕緣；（2）上高壓或放電狀態(tài)下，絕緣檢測(cè)范圍為整車高壓回路，包括電池包內(nèi)部和整車高壓回路的緣性能；（3）快充狀態(tài)下，絕緣檢測(cè)范圍為整車高壓回路和快充的高壓回路，包括電池包內(nèi)部，整車高回路、快充充電樁的絕緣性能；四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理“絕緣檢測(cè)電路”內(nèi)置于動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS），可持續(xù)監(jiān)測(cè)高壓線束和車身搭鐵之間的絕緣電阻。如果絕緣電阻降至低于規(guī)定值，則存儲(chǔ)故障碼（DTC）并通過組合儀表顯示屏告知駕駛員出現(xiàn)異常情況。如果低于安全值則還需要切斷高壓系統(tǒng)。BMS的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)如圖2-2-12所示四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理絕緣檢測(cè)電路發(fā)出少量的交流電流入高壓電路，如圖2-2-13所示，并檢查交流電是否通過電容器自車身搭鐵返回。絕緣電阻下降越多，自電容器返回的交流電波形的振幅越低。根據(jù)交流電波形的振幅判斷絕緣電阻值。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理絕緣電阻的檢測(cè)值，通過絕緣檢測(cè)電路轉(zhuǎn)化為一個(gè)電壓信號(hào)（檢測(cè)電壓）進(jìn)行反饋。這個(gè)電壓信號(hào)在0～5V之間，BMS的絕緣檢測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè)。如果絕緣電阻下降，則電壓信號(hào)的值也會(huì)減小。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理3.高壓互鎖高壓互鎖（簡(jiǎn)稱HVIL），用低壓信號(hào)監(jiān)視高壓回路完整性的一種安全設(shè)計(jì)方法。電池管理系統(tǒng)（BMS）、整車控制器（VCU）向外發(fā)送一個(gè)低電平信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過所有的高壓線束插頭的互鎖線，分別回到BMS和VCU。通過返回信號(hào)確認(rèn)高壓線路的完整性。如圖2-2-14所示為帝豪EV300的高壓互鎖回路，從VCU的CA55插接器第73號(hào)針腳輸出互鎖信號(hào)，是幅值為12V的方波信號(hào)，如圖2-2-15所示。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖2-2-14帝豪EV300的高壓互鎖回路圖2-2-15高壓互鎖信號(hào)四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理如果信號(hào)出現(xiàn)異常，BMS和VCU就默認(rèn)車輛的高壓插頭被人為的拔出或者存在插接不牢。為避免造成危險(xiǎn)情況的發(fā)生，此時(shí)BMS會(huì)根據(jù)車輛狀態(tài)做出以下反饋。故障報(bào)警：只要高壓互鎖信號(hào)缺失，無論汽車處于靜止還是行駛狀態(tài)，儀表報(bào)警，并發(fā)出報(bào)警聲。高壓切斷：高壓互鎖信號(hào)缺失，車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，切斷高壓輸出。降低功率運(yùn)行：高壓互鎖信號(hào)缺失，車輛處于高速行車過程中，降功率運(yùn)行，保證駕駛員將車停在安全的位置。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（四）動(dòng)力電池的數(shù)據(jù)通信1.數(shù)據(jù)通信的定義數(shù)據(jù)通信是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要涉及電池管理系統(tǒng)內(nèi)部主控板與檢測(cè)板之間的通信、電池管理系統(tǒng)與整車控制器、非車載充電機(jī)等設(shè)備間的通信。數(shù)據(jù)通信是通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。要在兩地間傳輸信息必須有傳輸信道，根據(jù)傳輸媒體的不同，分為有線數(shù)據(jù)通信與無線數(shù)據(jù)通信兩種。但它們都是通過傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)起來，而使不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理2.數(shù)據(jù)通信的作用在有參數(shù)設(shè)定功能的電池管理系統(tǒng)上，還有電池管理系統(tǒng)主控板與上位機(jī)的通信。CAN通信方式是現(xiàn)階段電池管理系統(tǒng)通信應(yīng)用的主流，RS232、RS485總線等方式在電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信中也有應(yīng)用。3.電池管理系統(tǒng)通信方式圖2-2-16所示為某純電動(dòng)客車電池管理系統(tǒng)通信方式，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電池單體電壓檢測(cè)、電池溫度檢測(cè)、電池組工作電流檢測(cè)、絕緣電阻檢測(cè)、冷卻風(fēng)機(jī)控制、充放電次數(shù)記錄和SOC的估測(cè)等功能。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理（1）RS232電池管理系統(tǒng)通信方式中的RS232主要實(shí)現(xiàn)主控板與上位機(jī)或手持設(shè)備的更新，完成主控板、檢測(cè)板各種參數(shù)的設(shè)定；（2）RS485電池管理系統(tǒng)通信方式中的RS485實(shí)現(xiàn)主控板與檢測(cè)板之間的通信，完成主從板電池?cái)?shù)據(jù)、檢測(cè)板參數(shù)的傳輸；（3）CAN電池管理系統(tǒng)通信方式中的CAN通信分為CAN1和CAN2兩路，CAN1主要與整車控制器通信，完成整車所需電池相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，CAN2主要用于車載儀表、非車載充電機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)電池?cái)?shù)據(jù)的共享，并為充電控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖2-2-17所示為車載運(yùn)行模式下電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。四、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的工作原理圖2-2-18所示為在應(yīng)急模式下電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。任務(wù)三動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（一）動(dòng)力電池控制單元的拆裝以比亞迪E5汽車的動(dòng)力電池管理單元拆裝為例，該車的動(dòng)力電池管理單元安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。按照以下步驟操作：（1）關(guān)閉汽車點(diǎn)火開關(guān)，拆卸低壓蓄電池的負(fù)極，如圖2-3-1所示，并等待5分鐘；一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（2）拆卸雨刮器，并且拆卸導(dǎo)流板螺栓，取下導(dǎo)流板，如圖2-3-2所示（3）拆卸雨刮電機(jī)螺栓，取下雨刮電機(jī)，如圖2-3-3所示；一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（4）拔下電池包加熱控制器插頭，如圖2-3-4所示；（5）拆下雨刮電機(jī)固定支架，如圖2-3-5所示；一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（6）拔下電池控制單元3個(gè)通訊插接器，位置如圖2-3-6所示；（7）拆卸電池控制單元3顆固定螺栓，如圖2-3-7所示；（8）取下電池控制單元，如圖2-3-8所示；（9）安裝的順序與拆卸順序相反。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（二）動(dòng)力電池電流傳感器拆裝以比亞迪E5汽車的電池電流傳感器拆裝為例，按照以下步驟操作：1.拆卸電池包正極輸入霍爾傳感器（1）拆卸高壓控制總成的防護(hù)蓋板，如圖2-3-9所示；一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（2）高壓控制總成中有大容量薄膜電容，電容在脫離高壓時(shí)，可能會(huì)帶有高壓電，須先對(duì)薄膜電容兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)的電壓0V，可進(jìn)行下一步操作。高壓控制總成中有兩個(gè)霍爾傳感器，分別安裝在電池包正極輸入母線上和電池包負(fù)極輸入母線上。（3）將正極輸入的線排固定螺栓進(jìn)行調(diào)整，依次拆除預(yù)充接觸器輸入線束固定螺栓、主接觸器線排固定螺栓、交流充電接觸器線排固定螺栓、高壓樁頭線排固定螺栓和霍爾傳感器固定螺栓。（4）取下正極連接線排，拔出霍爾傳感器低壓插接件，取出霍爾傳感器，如圖2-3-10所示。一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝2.安裝電池包正極輸入霍爾傳感器（1）安裝霍爾傳感器，霍爾傳感器帶有三角形符號(hào)，三角形頂點(diǎn)要對(duì)著電流方向，如圖2-3-11所示；一、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)部件的拆裝（2）連接霍爾傳感器低壓插接件，如圖2-3-12所示；（3）將正極連接線板插入霍爾傳感器中心圓孔，放置霍爾傳感器，如圖2-3-13