任務1動力電池認知項目一動力電池建議課時：1課時作為新能源汽車專業(yè)的學生，你能夠正確區(qū)分一輛電動汽車的動力電池的類型和工作原理嗎？你的主管讓你更換動力電池總成，你能完成這個任務嗎？1.能夠描述新能源汽車動力電池的作用和類型；2.能夠描述新能源汽車動力電池的工作原理；3.能夠描述常見車型動力電池的安裝位置。1.能夠進行動力電池總成的拆卸與安裝。電池與能量儲存工作準備實施步驟動力電池的作用動力電池的類型1.電池與能量儲存將化學能轉換成電能的裝置稱為化學電池，通常簡稱為電池。電池放電后，能夠用充電的方式使內部活性物質再生把電能儲存為化學能；需要放電時，再次把化學能轉換為電能，這類電池稱為蓄電池，一般又稱二次電池。電池的發(fā)展史由1836年丹尼爾電池的誕生到1859年鉛酸電池的發(fā)明，至1883年發(fā)明了氧化銀電池，1888年實現(xiàn)了電池的商品化，1899年發(fā)明了鎳-鎘電池，1901年發(fā)明了鎳-鐵電池，進入20世紀后，電池理論和技術處于一度停滯時期。但在第二次世界大戰(zhàn)之后，電池技術又進入快速發(fā)展時期。首先是為了適應重負荷用途的需要，發(fā)展了堿性鋅錳電池，1951年實現(xiàn)了鎳-鎘電池的密封化。1958年Harris提出了采用有機電解液作為鋰一次電池的電解質，20世紀70年代初期便實現(xiàn)了軍用和民用。隨后基于環(huán)?？紤]，研究重點轉向蓄電池。鎳-鎘電池在20世紀初實現(xiàn)商品化以后，在20世紀80年代得到迅速發(fā)展。2.動力電池的作用動力電池的作用是接收和儲存由車載充電機、發(fā)電機、制動能量回收裝置或外置充電裝置提供的高壓直流電，并且為電動汽車提供高壓直流電。動力電池是純電動汽車的核心部件，也是新能源汽車上價格最高的部件之一。動力電池的性能好壞直接決定了這輛車的實際價值。應用在電動汽車上的儲能技術主要是電化學儲能技術，即鉛酸、鎳氫、鋰離子等電池儲能技術。作為電動汽車的動力源，動力電池技術是電動汽車的核心技術，更是電氣技術與汽車行業(yè)的關鍵結合點，一直制約著電動汽車的發(fā)展。近年來，隨著電動汽車動力電池技術的研發(fā)受到了各國能源、交通、電力等部門的重視，電池的多種性能得到了提高，如我國就在鋰離子電池技術方面取得了突破性進展。3.動力電池的類型（1）一次電池（原電池）其放電后不能用充電的方法使它復原的電池。這種類型的電池只能使用一次，放電后電池只能被遺棄。這類電池不能再充電的原因，或是電池反應本身不可逆，或是條件限制使可逆反應很難進行，如鋅錳干電池、鋅汞電池、銀鋅電池。（2）二次電池（蓄電池）放電后又可用充電的方法使活性物質復原而能再次放電，且可反復多次循環(huán)使用的電池。這類電池實際上是一個化學能量儲存裝置，用直流電將電池充足，這時電能以化學能的形式儲存在電池中，放電時，化學能再轉換為電能，如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池等。（3）儲備電池（激活電池）其正、負極活性物質和電解液不直接接觸，使用前臨時注入電解液或用其他方法使電池激活的電池。這類電池的正、負極活性物質化學易變質或自放電，因與電解液的隔離而基本上被排除，從而使電池能長時間儲存，如鎂銀電池、鈣熱電池、鉛高氯酸電池。（4）燃料電池（連續(xù)電池）即只要活性物質連續(xù)地注入電池，就能長期不斷地進行放電的一類電池。它的特點是電池自身只是一個載體，可以把燃料電池看成一種需要電能時將反應物從外部送入的一種電池，如氫燃料電池。需要說明的是，上述分類方法并不意味著某一種電池體系只能分屬一次電池、二次電池、儲備電池或燃料電池。某一種電池體系可以根據需要設計成不同類型的電池。如鋅銀電池，可以設計成一次電池，也可以設計成二次電池或儲備電池。4.動力電池的工作原理以下介紹動力蓄電池主要類型的工作原理。（1）鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸蓄電池閥控式鉛酸蓄電池是一種免維護蓄電池，由于免維護鉛酸蓄電池在使用中不會出現(xiàn)極板短路、活性物質脫落，水分損失等問題，從而提高了使用壽命。其結構特點主要有以下幾點:（1）免維護蓄電池的正極柵板架一般采用鉛鈣合金或低銻合金制作，而負極柵架均用鉛鈣合金制作，以此來減小極板短路和活性物質脫落；（2）隔板的材料一般為超細玻璃微纖維，或將其正極板裝在袋式隔板內；（3）采用緊裝配結構的極板組；（4）單格極板組之間采取內連式接法，正、負極樁位于密封式殼體的外部；（5）殼體上部設有收集水蒸氣和硫酸蒸氣的集氣室，待其冷卻后變成液體重新流回電解槽內。

2）混合動力汽車鎳氫電池結構搭載在混合動力汽車的鎳氫電池是將84-240個容量為6-6.5Ah的單體電池以串聯(lián)方式連接后使用的。迄今為止已開發(fā)出了圓形和方形的混合動力車用的鎳氫電池，如圖所示，近年來其輸出功率密度正在逐年上升。?；旌蟿恿囉面嚉潆姵氐妮敵龉β拭芏鹊淖兓?）混合動力汽車用鎳氫電池的特性將電池封裝體搭載在車輛上，不但要求它具有良好的耐振動特性和耐沖擊性，而且在結構上應該保持能把因大電流充放電時產生的電池熱量迅速發(fā)散而使其冷卻。此外，因電池的特性隨溫度不同會有較大的變化，因此最好能夠盡量減小封裝體內電池溫度的分散度。（3）鋰離子電池1）鋰離子電池基本原理與結構鋰離子電池是鋰離子在電極之間移動而產生電能的，這種電能的存儲和放出是通過正極活性物質中放出的鋰離子向負極活性物質中插入及脫嵌來完成的，并不伴隨化學反應，這是鋰離子電池的最大特點，其電池反應的這種特點，使鋰離子電池比傳統(tǒng)的二次電池具有更長的壽命。2）鋰離子電池的基本特性電池的電能：電池輸出的電能E等于從電池中所能取出的電量（電流×時間）Q與電池電壓v的乘積，即：E=Q×V剩余電量的估算：關于電池的充電狀態(tài)，多數以SOC形式來表示，SOC采用剩余容量與設計容量的比率表示，充電時電量達到充滿狀態(tài)時即為SOClOO%，放電容量與設計容量酌比率采用放電深度（DOD）表示，DOD和soc的關系為：DOD=1–SOC小時率：一般情況下，充電時和放電時的電流值采用小時率（充／放電倍率）表示，假設某種電池在1小時內以標稱容量進行充電或放電時的電流值為1C，那么第10h的電流值將為0.1C,，因此，電流值1C將隨電池容量的改變而發(fā)生變化，在表示電池的充放電性能時會被頻繁地使用，而電池的標稱容量并不包括內電阻所產生的影響，因此，采用以0.1C以下的低倍率充電到上限電壓并以同一倍率放電到終止電壓時的容量表示。充放電性能：由于對鋰離子電池進行過度充電和過度放電會對其安全性和循環(huán)壽命的保持帶來不良的影響，因此附帶保護電路。當從SOC0%起開始充電時，一般采用先按恒定電流模式充電到上限電壓，其后再在該模式下邊降低電流邊充電來防止發(fā)生過度充電的情況。為了縮短在恒定電流模式下的充電時間，有的情況下可以允許恒定電壓在瞬間狀態(tài)超過上限電壓，并采用以矩形電流模式流動的脈沖充電方式進行充電。另外，通常放電是以恒定電流模式進行到達下限電壓時為止。3）鋰離子電池的常見類型按照正極材料進行的分類：?鈷酸鋰?錳酸鋰?鎳酸鋰?磷酸鐵鋰?三元材料（鎳鈷錳酸鋰Li（NiCoMn）O2）按照電解質分類?液態(tài)鋰離子電池?簡稱為LIB（liquidionbattery）?聚合物鋰離子電池?簡稱為LIP（polymerlithiumionbattery）5.常見車型的動力電池的安裝位置、類型和特點以下為較為具有代表性車型動力電池的安裝位置、類型和特點。（1）北汽新能源純電動汽車動力電池北汽E150EV純電動汽車的動力電池采用磷酸鐵鋰電池，安裝在車輛底部，如圖北汽E150EV動力電池（2）比亞迪汽車動力電池1）比亞迪E6動力電池比亞迪E6是國內具有代表性的純電動汽車，采用比亞迪自主知識產權的磷酸鐵鋰電池。E6動力電池包安裝在車輛底部，采用螺栓固定，如圖E6動力電池包安裝位置2）比亞迪秦動力電池比亞迪秦混合動力汽車的動力電池（磷酸鐵鋰電池）安裝位置如圖比亞迪秦動力電池組安裝位置（3）上汽榮威汽車動力電池榮威E50純電動汽車的動力電池（磷酸鐵鋰電池）及其他部件安裝位置如圖榮威E50動力電池組及其他部件安裝位置（4）豐田普銳斯混合動力汽車動力電池豐田普銳斯混合動力汽車的動力電池（全封閉的鎳－氫電池）安裝在車輛的后部。如圖普銳斯THSII動力電池組安裝位置（5）特斯拉純電動汽車動力電池特斯拉MODELS等車型的動力電池（18650鋰電池）安裝在車輛的底部。如圖特斯拉MODELS動力電池組安裝位置絕緣防護裝備充電器；電池組托架；蓄電池拆裝專用工具北汽EV160；榮威E50；比亞迪E6或其它純電動汽車組合工具；裝配楔;警示標示和設備；絕緣地膠；清潔劑1.拆卸前準備必須滿足一些前提才允許對高電壓的動力電池單元進行有針對性的修理工作，這些前提條件既涉及人員安全，也包括有特殊工具的要求。拆卸與分解高壓電池單元最重要的特殊工具包括：（1）可移動總成升降臺以及用于拆卸和安裝高電壓動力電池單元的適配接頭套件。（2）高電壓動力電池單元電池模塊充電器。（3）用于修理高電壓動力電池單元后進行試運行的專用測試儀。（4）用于拆卸和安裝電池模塊的起重工具。（5）用于松開高電壓動力電池單元內部卡子的塑料楔。（6）隔離帶。（7）建議使用帶發(fā)光條的黃色警示錐筒。2.安全注意事項（1）為了防止未經授權進入工位以及無法確保高電壓本質安全或出現(xiàn)不明狀態(tài)時，應使用隔離帶。離開工作區(qū)域時，建議豎立發(fā)光黃色警告提示。（2）拆卸蓋板前，應清除高電壓動力電池單元蓋板區(qū)域內的殘留水分和雜質。（3）進行每項工作步驟之時、之前和之后應對作業(yè)組件仔細進行直觀檢查。例如拆卸某一組件時，應檢查由此松開的其他組件是否損壞。（4）在拔下和插上電池管理單元BMS的絕緣監(jiān)控導線時必須特別小心，因為在較細導線上存在高電壓，必須特別小心。拔下插頭時，須注意不要拉動導線。并注意插頭是否正確鎖止，如果未正確鎖止，可能會無法識別絕緣故障。（5）工作中斷時，應蓋上拆下的殼體端蓋并通過擰入幾個螺栓防止無意中打開。（6）在高電壓組件或連接件上或在其附近，不要使用帶有尖銳刃口或邊緣的工具或物體。例如禁止使用螺絲刀、側面切刀、刀具等。允許使用裝配楔（“魚骨”）。在12V車載網絡導線束上，允許使用側面切刀打開導線扎帶。（7）不允許切開高電壓導線上的扎線帶?？梢运砷_卡子或將高電壓導線連同支架部件一起拆卸。（8）拆卸和安裝電池模塊時，松開螺栓和進行拆卸時必須注意，不要松開電池模塊上的塑料蓋板。下面裝有導電電池接觸系統(tǒng)。（9）如果高電壓動力電池單元內部有雜質時，明確原因后應對相關部位進行仔細清潔。（10）由于熱交換器采用非常扁平的設計結構導致拆卸和安裝時損壞風險較高，因此必須始終由兩個人來拆卸和安裝熱交換器。進行熱交換器操作時，必須非常謹慎，因為熱交換器損壞（彎曲、凹陷）時無法確保對電池模塊進行冷卻。這樣會使車輛可達里程和功率明顯下降。重新安裝前必須使用規(guī)定清潔劑清潔密封墊和密封面（排氣單元、高電壓插頭、12V插頭、熱交換器接口）。（11）電解液的主要部分結合在固體陰極材料鋰鎳錳鈷氧化物內和固體陽極材料石墨內。高電壓動力電池單元內的自由電解液量非常小。出現(xiàn)泄漏情況時可能會釋放電解液和溶劑蒸氣。接觸皮膚或眼睛后需用大量清水進行沖洗并馬上就醫(yī)。發(fā)生火災時主要會產生易燃氣體、污濁氣體和對健康有害的物質，例如一氧化碳、二氧化碳、氫氣和碳氫化合物。注意切勿吸入！應供給充足新鮮空氣。呼吸停止時應進行人工呼吸并馬上就醫(yī)。發(fā)生火災時應通知消防部門。立即清理區(qū)域并保護事故地點。在不造成人員傷害的情況下進行滅火并使用相應滅火劑（例如水）。（12）穿戴好勞保用品。1）檢查絕緣手套外觀有無明顯磨損痕跡。2）檢查絕緣手套密封性。a.卷起手套邊緣。b.折疊開口，并封住手套開口。c.向手套內吹氣，確認有無空氣泄漏。d.同樣的方法檢查第二只手套。3）確認密封良好后，佩戴絕緣手套。3.北汽EV160動力電池拆裝流程（1）動力電池包開箱流程與規(guī)范1）選好與螺栓所匹配的相關工具2）用專用工具對準螺栓旋口均勻用力旋擰至螺栓脫離箱體。a.雙手固定工具與螺栓位置均勻用力雙手固定工具與螺栓位置選好與螺栓所匹配工具b.勻速旋擰至螺栓完全脫離螺紋插孔。3）檢查螺栓是否全部拆除完畢。4）兩人配合一前一后，用力與速度同步均勻抬下蓋板（2）動力電池包扣蓋密封流程與規(guī)范1）兩人前后勻速蓋扣動力電池包上蓋板。2）檢查蓋板無明顯突起、翹邊，位置與箱體成平行狀態(tài)檢查蓋板無明顯凸起翹邊兩人配合抬下蓋板3）選好與箱體螺栓所匹配的旋擰工具。4）檢查螺栓組合是否齊全，配件安裝順序是否正確。a.螺栓組合件為4件套，安裝中必須配套使用。b.螺栓組合件安裝先后順序為：1彈片（上）→2墊片（中）→3防護膠墊（下）。5）將蓋板螺栓旋擰進箱體的螺栓插孔。a.安裝中需注意螺栓是否對準箱體螺紋孔。b.勻速將全部螺栓旋扭緊固。螺栓對準箱體螺紋孔螺栓組合件安裝順序6）檢查螺栓全部安裝完畢。7）對蓋板與箱體邊緣涂打密封膠進行密封處理。a.密封過程選膠槍與密封膠配合使用。b.密封膠涂打箱體一圈，禁止留有間斷部位密封膠涂打箱體一圈圖選膠槍與密封膠配合使用（3）動力電池箱體與車身分離操作流程與規(guī)范1）操作前務必先斷開整車低壓蓄電池負極連接線。2）使用升降柱將車身托離地面約1.7m將車身托離地面約1.7m斷開蓄電池負極連接線3）檢查電池包底面有無明顯破損托底現(xiàn)象，緊固螺栓是否齊全完好。4）在車身下方（電池包位置）放置托舉平臺并上升至接觸電池包底面在車身下方放置托舉平臺檢查電池包底面5）檢查完好狀態(tài)并拆卸箱體與車身連接的高壓電纜（兩根）、通信插頭（一個）。a.檢查高壓電纜（左負、右正）與通信插頭（中）有無異常。b.拆卸高壓電纜與通信插頭。6）使用專用工具針對車身與電池包的固定螺栓進行拆卸。a.使用專業(yè)扭力工具對螺栓進行擰卸。b.雙手穩(wěn)固螺栓勻速進行擰卸擰卸螺栓檢查高壓電纜與通信插頭c.工具套頭需符合螺栓型號滿足拆卸需求。7）檢查所有螺栓是否全部拆卸完畢。8）緩慢勻速下降托舉平臺并觀察箱體與車身周邊接觸情況至全部分離9）拖曳托舉平臺離開車身下方。緩慢勻速下降托舉平臺工具套頭需符合螺栓型號c.工具套頭需符合螺栓型號滿足拆卸需求。7）檢查所有螺栓是否全部拆卸完畢。8）緩慢勻速下降托舉平臺并觀察箱體與車身周邊接觸情況至全部分離9）拖曳托舉平臺離開車身下方。緩慢勻速下降托舉平臺工具套頭需符合螺栓型號（4）動力電池箱體與車身安裝流程與規(guī)范1）動力電池箱體需放置在專用的托舉平臺并將平臺拖拽于車身下方。2）兩人操作緩慢勻速上升平臺過程中，實時對準車體下方電池包槽位。a.兩人操作緩慢上升平臺兩人操作緩慢上升平臺將平臺拖曳于車身下方b.勻速上升平臺并對準車身電池箱體槽位。3）動力電池箱體進入車身前，需仔細檢查周邊線束是否位置正確，防止摩擦纏繞檢查周邊線束是否位置正確對準車身電池箱體槽位4）檢查箱體定位栓是否安裝牢固無松動問題。5）仔細檢查電池箱體的定位栓是否能完全進入插孔。a.確保定位栓準確插入定位插孔定位栓準確插入定位插孔檢查箱體定位栓是否安裝牢固b.項檢查完畢后，上升至電池箱體完全進入車身槽位。6）檢查螺栓配件組合是否齊全，螺栓數量是否正確。a.檢查螺栓配件是否齊全，安裝順序為：1彈片（上）→2墊片（下）安裝順序為：1彈片（上）→2墊片（下）電池箱體完全進入車身槽位b.操作前，先將螺栓手動旋進插孔，確保螺栓可順利安裝。7）使用專用扭力工具進行螺栓的校緊安裝。a.使用專用扭力工具進行螺栓的安裝與緊固。b.雙手穩(wěn)固工具與螺栓勻速校緊勻速較禁螺栓將螺栓手動旋進插孔8）檢查確認螺栓全部安裝完畢并絕對緊固9）緩慢勻速下降托舉平臺并將車輛下降至地面。螺栓全部安裝并緊固4.榮威E50動力電池拆裝流程（1）從車輛上拆下高壓動力電池組總成第1步：關閉點火鑰匙，車輛靜置5min以上，才可進行拆卸作業(yè)。第2步：鋪設三件套,并拆下蓄電池負極電纜。第3步：拆下手動維修開關。第4步：拆卸高壓動力電池組。2）將高壓動力電池組總成安裝到車輛上第1步：在舉升機上舉升車輛。第2步：使用動力電池組托架專用工具TEL00023緩慢升起放置動力電池組的支撐平臺，使動力電池組托架工具處于動力電池組的安裝合適位置。