項目三動力電池管理系統(tǒng)檢測與調(diào)試任務三動力電池熱管理系統(tǒng)拆裝與檢修新能源汽車動力蓄電池及管理技術

1.掌握加熱系統(tǒng)基本構成與功能。2.掌握熱管理系統(tǒng)結構及加熱方法。3.掌握加熱系統(tǒng)的控制策略。4.掌握熱失控因素及危害。知識目標學習目標1.能夠完成吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修。技能目標1.通過本任務的學習，培養(yǎng)學生勤于思考、敢于挑戰(zhàn)和勇于攀登的創(chuàng)新精神。2.通過對本任務的學習，培養(yǎng)學生抽絲剝繭、精益求精和十年磨一劍的大國工匠精神。3.通過本任務學習，鍛煉學生集思廣益、精誠團結和群策群力團隊協(xié)作能力。4.嚴格執(zhí)行6S現(xiàn)場管理。職業(yè)素養(yǎng)目標1一輛行駛約4000公里的帝豪EV450，客戶反應車輛在室外放置一晚上后，無法進行充電，儀表亮起動力電池故障燈。維修技師使用道通MS908E故障診斷儀掃描全車，出現(xiàn)動力電池單節(jié)溫度嚴重過低與電池加熱器通訊故障故障碼。查看該車配置，配有電池包加熱器（低溫充電時啟動）據(jù)此判斷，該故障原因可能為電池包加熱器或其相關線路故障。首先檢查線路，但未發(fā)現(xiàn)問題，然后進行更換PTC加熱器總成，更換后，重新進行充電，電池包溫度上升，數(shù)分鐘之后，充電恢復正常。任務導入1加熱系統(tǒng)基本構成與功能13熱管理系統(tǒng)設計方案2冷卻系統(tǒng)基本構成與功能目

錄整車熱管理控制策略4熱失控因素及危害5任務實施6加熱系統(tǒng)基本構成與功能PART01一.加熱系統(tǒng)基本構成與功能動力電池的加熱系統(tǒng)是為了滿足在低溫環(huán)境下能夠使電池能正常充電。加熱系統(tǒng)主要由加熱元件和電路組成，其中加熱元件是最重要的部分。常見的加熱元件有可變電阻加熱元件和恒定電阻加熱元件。概述動力電池加熱膜一.加熱系統(tǒng)基本構成與功能PTC由于使用安全、熱轉換效率高、升溫迅速、無明火、自動恒溫等特點而被廣泛使用。陶瓷PTC元件：較為常用，其成本較低，通常不能直接用于加熱，體積較大，外殼是金屬件，會存在絕緣理由。柔性PTC：組織結構柔軟、重量輕、厚度小，成本相對較高?？勺冸娮杓訜嵩妱榆嘝TC加熱板一.加熱系統(tǒng)基本構成與功能絕緣撓性電加熱膜：任意形狀彎曲，確保與工件緊密接觸，保證最大的熱能傳遞，并且其厚度可以達到0.25mm左右。硅膠加熱器：傳統(tǒng)金屬加熱器無以倫比的具有柔軟性的薄形面發(fā)熱體，具有良好的傳熱性，可以與被加熱物體完全密切接觸兩者都屬于恒定電阻加熱器，其安全性要比PTC差些。恒定電阻加熱元件冷卻系統(tǒng)基本構成與功能PART02二.冷卻系統(tǒng)基本構成與功能冷卻系統(tǒng)是動力電池熱管理系統(tǒng)中最重要的組成部分。電池在充放電過程中會不斷地產(chǎn)生熱量，電池系統(tǒng)內(nèi)部溫度很容易超過這一范圍，因此一般的電池系統(tǒng)都需要引入冷卻系統(tǒng)，以吉利EV450為例，冷卻系統(tǒng)主要部件有：冷卻水泵、膨脹罐、散熱器、散熱器風扇、相關管路等。概述吉利EV450冷卻系統(tǒng)組件分布吉利EV450冷卻系統(tǒng)線路管道分布圖二.冷卻系統(tǒng)基本構成與功能序號名稱序號名稱序號名稱1膨脹罐8車載充機進水管15熱交換器進水管2膨脹罐安裝支架9驅動電機進水管16散熱器進水管3通氣軟管10驅動電機出水管17水泵出水管4熱交換器11膨脹罐加水軟管18水泵支架5電池進水管12三通電磁閥支架19散熱器出水管6電池出水管13三通電磁閥20風扇總成墊塊7熱交換器出水管14水泵21散熱器吉利EV450冷卻系統(tǒng)部件名稱熱管理系統(tǒng)設計方案PART03三.熱管理系統(tǒng)設計方案1.加熱方案、常見的三種加熱方式特點電加熱膜加熱01陶瓷PTC加熱02液熱032.冷卻散熱方案選擇步驟①冷卻系統(tǒng)目標確認②產(chǎn)熱功率計算③電池單體模型建立④熱流體仿真分析⑤對流換熱系數(shù)分析⑥冷卻方式選三.熱管理系統(tǒng)設計方案主要方式自然冷卻、強制風冷、液冷和直冷冷卻效率依次增強按照冷卻介質(zhì)的不同：空氣冷卻、液體冷卻和相變材料冷卻冷卻散熱能力依次增強，但冷卻系統(tǒng)的結構復雜度也依次增加。按照依據(jù)制冷散熱過程中是否消耗額外能源：主動冷卻和被動冷卻兩種形式2.冷卻散熱方案空氣自然冷卻典型的以空氣作為傳熱介質(zhì)的被動散熱方案。具有結構簡單、零部件數(shù)量少、成本低等優(yōu)點。目前應用范圍最廣泛的一種散熱方式。液體冷卻空氣強制對流通過運動產(chǎn)生的風將電池箱體內(nèi)部電池的熱量經(jīng)過排風扇帶走。結構簡單，重量輕，成本較低，有害氣體產(chǎn)生時能有效通風等。缺點在于換熱系數(shù)低，造成冷卻和加熱速度慢；對于風道設計要求很高，很難達到流場一致，導致電池單體溫度一致性不好。液體介質(zhì)相對于空氣介質(zhì)擁有更大的換熱系數(shù)。液體冷卻方案主要包括液冷管路、液冷板、導熱層、支撐結構和冷卻策略等。相變材料冷卻相變材料是一種能夠利用自身的相變潛熱吸收或釋放系統(tǒng)熱能的材料。采用PCM的熱管理系統(tǒng)是通過PCM在相變過程中的潛熱在電池升溫時來吸收電池的熱量，同時減小電池單體之間溫度差。三.熱管理系統(tǒng)設計方案三.熱管理系統(tǒng)設計方案吉利EV450冷卻液循環(huán)回路2.冷卻散熱方案三.熱管理系統(tǒng)設計方案3.保溫方案作用3配合冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)完成工作的，優(yōu)良的保溫系統(tǒng)不僅可以提高冷卻和加熱的效率，而且還可以降低能耗。作用2通常采用保溫材料起到隔熱的作用，減少外部環(huán)境因素的影響。1作用通過保溫設計減少外部夏季高溫或者冬季低溫環(huán)境對電池箱內(nèi)部電池的影響。整車熱管理控制策略PART04四.整車熱管理控制策略-以帝豪EV450電動汽車為例帝豪EV450熱管理系統(tǒng)控制電路圖四.整車熱管理控制策略-以帝豪EV450電動汽車為例放電與智能充電模式，動力電池系統(tǒng)溫度高于38℃開啟冷卻，低于32℃停止冷卻?？斐淠Ｊ?，電池系統(tǒng)溫度高于32℃開啟冷卻，低于28℃停止冷卻。勻熱模式，當上述兩種模式到達停止冷卻溫度時啟動勻熱模式。若水溫低于停止冷卻溫度，則溫控系統(tǒng)繼續(xù)工作，直到一定時間內(nèi)電池最高溫度不發(fā)生變化。高溫冷卻模式放電與智能充電模式，電池系統(tǒng)溫度低于0℃C開啟加熱，高于3℃C加熱停止?？斐淠Ｊ?，電池系統(tǒng)溫度低干10℃開啟加熱，高于12℃停止加熱。勻熱模式，當上述兩種模式到達關閉加熱溫度時啟動勻熱模式。若水溫高于加熱關閉溫度，則溫控系統(tǒng)繼續(xù)工作，直到一定時間內(nèi)電池最低溫度不發(fā)生變化。低溫預熱模式熱失控因素及危害PART05五.熱失控因素及危害由于電池的濫用，將惡化生成刺穿隔膜，產(chǎn)生微短路，電能量的釋放導致溫升，溫升帶來的材料化學反應又擴大了短路路徑，形成了更大的短路電流，這種互相累積的互相增強的破壞，導致熱失控?？梢苑譃橐韵聨讉€階段：準備階段、發(fā)生階段、溫度升高階段、升降溫階段溫速率較慢階段。內(nèi)部短路鈷酸鋰電池熱失控的過程五.熱失控因素及危害準備階段內(nèi)短路準備階段，電池處于滿電狀態(tài)溫度升高階段發(fā)生階段內(nèi)短路發(fā)生，大電流通過短路點產(chǎn)生熱量并熱擴散，SEI膜開始分解，放出少量

和殼體輕微鼓脹，隨著不斷放電，電池溫度不斷上升，電液中鏈狀溶劑開始分散，與電液開始反應放熱，但反應較慢，放熱量較小短路位置溫度繼續(xù)升高，隔膜局部收縮融化，短路位置擴大，溫度進一步升高，當達到分解溫度時，正極瞬間分解并釋放，后者于電解液瞬間反應放出大量熱量，放出大量氣體，造成電池內(nèi)壓增大，甚至引起電池爆炸升溫速率較慢階段如殼體炸開，極片散落，溫度不會繼續(xù)升高，反應終止；但如殼體只開裂，極片沒有散落，這時繼續(xù)與電液反應，溫度會繼續(xù)升高，但升溫速率下降降溫階段當電池內(nèi)部反應的產(chǎn)熱速率小于散熱速率時，電池開始降溫，直至內(nèi)部反應完畢五.熱失控因素及危害實際車輛運行中發(fā)生危險的概率很低。一是整車系統(tǒng)裝配有熔斷絲和電池管理系統(tǒng)BMS；二是電池能承受短時間的大電流沖擊極限情況下，短路點越過整車熔斷器，同時BMS失效，較長時間的外部短路一般會導致電路中的連接薄弱點燒毀，很少導致電池發(fā)生熱失控事件。外部短路由于鋰電池結構的特性，高溫下SEI膜、電解液、EC等會發(fā)生分解反應，電解液的分解物還會與正極、負極發(fā)生反應，電芯隔膜將融化分解，多種反應導致大量熱量產(chǎn)生。隔膜融化導致內(nèi)部短路，電能量的釋放又增大了熱量的生產(chǎn)。這種累計的互相增強的破壞作用，其后果是導致電芯防爆膜破裂，電解液噴出，發(fā)生燃燒起火。外部高溫任務實施PART06六.任務實施（一）安全要求及注意事項1.進行動力電池總成的組裝前需要配備好專用的拆解工具，以及滅火器、消防沙和急救箱等。2.組裝過程應使用安全防護裝備，如高壓絕緣手套、防砸絕緣鞋、護目鏡等。3.組裝過程應使用專業(yè)防護罩組裝工裝臺、絕緣工具等。4.應按汽車生產(chǎn)企業(yè)或動力電池生產(chǎn)企業(yè)所提供的組裝信息或組裝手冊進行合理組裝。5.動力電池電壓遠超過安全電壓，未經(jīng)過培訓的人員不宜參與組裝，組裝過程應具備不低于2名持電工證人員。6.電池沒有破損、漏液等現(xiàn)象，如有應立即處理7.實訓過程中，嚴禁嬉戲打鬧,做好數(shù)據(jù)記錄和結果記錄。8.實訓結束后，必須清理場地和設備，撤除警示標識。六.任務實施（二）清點設備名稱數(shù)量清點實車1輛

清點道通MS908E汽車故障診斷儀1個

清點數(shù)字萬用表1個

清點直流穩(wěn)壓電源1臺

清點個人防護套裝2套

清點工位防護套裝1套

清點一體化工量具1臺

清點萬線接線盒1盒

清點耐磨手套若干

清點

（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（一）拆卸電池包三通水閥總成（1）使用套筒扳手拆卸三通水閥的固定螺栓。拆卸三通水閥的固定螺栓六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（一）拆卸電池包三通水閥總成（2）使用鯉魚鉗把三通水閥水管卡扣夾下來。拆三通水閥水管卡扣六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（一）拆卸電池包三通水閥總成（3）拔下三通水閥的低壓插接頭，取下三通水閥。取下三通水閥六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（二）安裝電池包三通水閥總成（1）放置三通水閥，安裝三通水閥的低壓插接頭。放置三通水閥六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（二）安裝電池包三通水閥總成（2）使用鯉魚鉗把三通水閥水管卡扣拔到能鎖緊三通水管的位置。安裝三通水閥水管卡扣六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（二）安裝電池包三通水閥總成（3）使用套筒扳手安裝三通水閥的固定螺栓。安裝三通水閥的固定螺栓六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（三）拆卸PTC總成（1）打開吉利EV450的前機艙蓋，對該車輛進行標準高壓下電操作。（2）配戴耐磨手套打開加熱器PTC膨脹罐蓋子，拆卸加熱器PTC總成和水泵連接的水管，排放冷卻液。釋放冷卻液六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（三）拆卸PTC總成（3）斷開加熱器PTC總成高壓線束插頭，斷開加熱器PTC總成線束連接插頭，拆除加熱器PTC總成搭鐵線。拆除PTC總成的插頭和搭鐵線六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（三）拆卸PTC總成（4）拆卸加熱器PTC總成暖風進、出水管箍和脫開加熱器PTC總成暖風進、出水管。拆卸加熱器PTC總成固定螺母，取下加熱器PTC總成。拆卸并取出PTC總成六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（四）檢測PTC總成（1）使用數(shù)字萬用表檢測加熱器PTC總成內(nèi)部電阻。使用數(shù)字萬用表檢測PTC總成內(nèi)部電阻六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（四）檢測PTC總成（2）使用絕緣電阻測試儀檢測加熱器PTC總成絕緣電阻。使用絕緣電阻測試儀檢測PTC總成絕緣電阻六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（五）安裝PTC總成（1）安裝加熱器PTC總成，緊固加熱器PTC總成固定螺母，安裝加熱器PTC總成搭鐵線和連接加熱器PTC總成線束連接器。連接PTC總成線束連接器六.任務實施（三）吉利EV450動力電池包加熱系統(tǒng)拆裝與檢修（五）安裝PTC總成（2）連接加熱器