項目5-電動汽車動力電池系統(tǒng)維護保養(yǎng)課件

電動汽車維護與保養(yǎng)5電動汽車動力電池系統(tǒng)維護保養(yǎng)電動汽車維護與保養(yǎng)5電動汽車動力電池系統(tǒng)維護保養(yǎng)www.cm1動力電池基本檢查項目4電動汽車充電系統(tǒng)維護保養(yǎng)學習目標1.了解電動汽車動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功用。2.了解電動汽車動力電池的技術(shù)參數(shù)含義。3.了解電動汽車動力電池安全設(shè)計思路和安

全策略。4.掌握動力電池的基本檢查項目和內(nèi)容。學習準備1.北汽新能源汽車2.動力電池示教臺3.電池舉升車4.學習指導書1動力電池基本檢查項目4電動汽車充電系統(tǒng)維護保養(yǎng)學習目標w2一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能

動力電池系統(tǒng)主要由動力電池模組、電池管理系統(tǒng)BMS、動力電池箱體及其他輔助元器件等四部分組成。動力電池系統(tǒng)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部充電裝置提供的高壓直流電，并且為電驅(qū)動系統(tǒng)及電輔助系統(tǒng)提供能量。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能3一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（1）動力電池模組

動力電池模組是由多個電池模塊串聯(lián)組成的一個組合體。電池模塊由若干個單體電池并聯(lián)而成，該組合額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來的最小分組，可作為一個單元替換。單體電池(也稱電芯)是構(gòu)成動力電池模塊的最小單元。如北汽EV200所用的SK電池模組由3個額定電壓為3.7V的單體電池并聯(lián)為一個電池模塊，由91個電池模塊串聯(lián)組成整輛汽車的電池模組。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（1）4一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（2）動力電池箱

動力電池箱用來支撐、固定、包圍電池系統(tǒng)的組件，主要包含上蓋和下托盤，還有過渡件，護板，螺栓等輔助器件。動力電池箱有承載及保護動力電池組及電氣元件的作用。電池箱體螺接在車身地板下方，其防護等級為IP67，螺栓擰緊力矩為80～100Nm。整車維護時需觀察電池箱體螺栓是否有松動，電池箱體是否有破損嚴重變形，密封法蘭是否完整，確保動力電池可以正常工作。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（2）5一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（3）電池管理系統(tǒng)BMS

電池管理系統(tǒng)BMS是電池保護和管理的核心部件，在動力電池系統(tǒng)中，它的作用就相當于人的大腦。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力電池組的充放電，并向VCU上報動力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（3）6一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（3）電池管理系統(tǒng)BMS

BMS的組成按性質(zhì)可分為硬件和軟件；按功能分為數(shù)據(jù)采集單元和控制單元。

BMS的硬件包括主板、從板及高壓盒，還包括采集電壓線、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件。BMS的軟件包括監(jiān)測電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過與VCU、充電機的通訊，來控制動力電池系統(tǒng)的充放電。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（3）7一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（4）輔助元器件

輔助元器件包括動力電池系統(tǒng)內(nèi)部的電子電器元件，如熔斷器，繼電器，分流器，接插件，緊急開關(guān)，煙霧傳感器等，維修開關(guān)以及電子電器元件以外的輔助元器件，如密封條，絕緣材料等。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)1.動力電池系統(tǒng)組成及功能（4）8一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標

純電動汽車的能量來源是動力電池組，其主要性能指標有電池容量、荷電狀態(tài)、比能量、能量密度、比功率和循環(huán)壽命等，這些參數(shù)表達了動力電池性能的優(yōu)劣及對車輛續(xù)航能力的影響。（1）電池容量

表征電池儲存能量的能力，單位是Ah.電池容量的測量方法是在恒定的溫度下，以恒定的放電速率，對電池放電，當電池電壓降到截止電壓時，電池放出的容量。

電池的能量是在按一定標準所規(guī)定的放電制度下，電池所輸出的電能，單位為瓦時（W.h）或千瓦時（KW.h）。（2）電池的能量

一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標9一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標（3）放電率

（4）電池的能量

單體電池或電池放電過程中的電流。單位質(zhì)量或單位體積的電池釋放的能量，單位Wh/kg或Wh/L。（5）比功率單位質(zhì)量或單位體積的蓄電池所具有的輸出能量的速率，單位是W/kg或W/L。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標（10一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標（6）荷電狀態(tài)（StateofCharge）SOC（7）放電深度（DepthofDischarge）DOD

剩余容量與總?cè)萘康陌俜直?，描述電池剩余量。蓄電池從開始放電到放電結(jié)束，SOC的變化量。（8）循環(huán)壽命

電池容量降低（衰減）到某一規(guī)定值之前，電池能經(jīng)受多少次充電與放電循環(huán)。一般把電池的額定容量降到額定值的80%作為一個循環(huán)。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標（11一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標電池主要參數(shù)表型號36800MP-Fe型式鋰離子電池額定容量(Ah)47標稱電壓（V）332常規(guī)車速/30min最高車速/峰值功率電池放電倍率(C)1C(持續(xù))/2.2C(30min)/4C(15s)工作溫度范圍(℃)-20～+5580%DOD循環(huán)次數(shù)≥2000電池類型能量型單體標稱容量（Ah）6.8單體標稱電壓（V）3.2一、電動汽車動力電池系統(tǒng)2.電動汽車動力電池主要性能指標電12一、電動汽車動力電池系統(tǒng)3.動力電池系統(tǒng)的安裝

大部分電動汽車動力電池組一般安裝在汽車底盤，這樣會使整車重量分布均衡，重心下降，行駛更加平穩(wěn)并且釋放大量空間，提高了轎車的實用性能。一、電動汽車動力電池系統(tǒng)3.動力電池系統(tǒng)的安裝大部13二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控

動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品的安全包含電氣安全、機械安全、功能安全和化學安全四個方面。電氣安全方面有過電流/外部短路保護、絕緣阻抗和抗電強度、直接接觸和間接接觸（等電位）、高壓標識等。機械安全方面有密封（IP等級）、耐振動、耐沖擊、碰撞防護、防爆等。功能安全方面有過電壓、欠電壓保護、過溫保護、過電流保護、碰撞過程中斷開高壓、ASIL等級等。化學安全方面有材料阻燃等級、電芯安全要求、危險物品的標識等。二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控動力14二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（1）模組材料安全

所有模組材料皆耐高溫、耐腐蝕、防火等級高，一般模組上蓋、外殼采用絕緣性、高低溫特性和阻燃特性好的非金屬材料，底板（盤）采用強度、剛度和疲勞特性好的鋁合金材料。（2）結(jié)構(gòu)安全

網(wǎng)狀、籠狀的模組框架牢牢鎖住電池單元體。模組通過加強板固定在箱體承重結(jié)構(gòu)上，確保突發(fā)狀態(tài)下電池單體或模組不會脫落。托盤采用加強筋設(shè)計和壁厚冗余設(shè)計以加強安全性。二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（1）模組材15二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（3）防爆安全

主動防爆通道設(shè)計，確保電池單體噴發(fā)的氣、液能迅速排出，防止短路或局部過熱導致的燃燒事故。箱體增加泄氣閥設(shè)計及密封保壓測試裝置。（4）HV連接可靠性

模組內(nèi)電壓采集線通過穩(wěn)固螺栓與極片連接，設(shè)計專用的走線通道，用于隔離電壓回路，防止高低壓回路的短接事故。單體電池間的極連采用先進的激光焊接連接方式，確保高壓回路穩(wěn)定可靠。二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（3）防爆安16二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（5）BMS主動安全

通過模糊溫度控制技術(shù)，使系統(tǒng)內(nèi)任一模組內(nèi)部溫度差在±2℃之內(nèi)。BMS緊急情況的主動保護功能，如單體電池過充、過放、絕緣、溫度過高，溫差大等狀態(tài)。二、動力電池安全設(shè)計1.動力電池系統(tǒng)安全性管控（5）BMS17二、動力電池安全設(shè)計2.純電動汽車的能量管理系統(tǒng)(1)電池剩余電量估算：在電池管理系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，是電池管理系統(tǒng)中軟件處理的核心部分。(2)預測行駛里程：駕駛?cè)藛T通過智能預測系統(tǒng)來選擇自己所要行駛里程及運行工況，方便駕駛?cè)藛T操作。(3)電池故障診斷系統(tǒng)：主要針對電池組中的單個蓄電池進行診斷，以便用戶適時維護、更換，使汽車保持良好的運行工況。(4)短路保護：電動汽車工作電壓較高，一般為337V左右，因此電池管理系統(tǒng)應具有監(jiān)控主回路供電狀況的功能，以防止短路給設(shè)備及人造成傷害。(5)顯示報警功能：經(jīng)ECU運算處理后，把電池運行工況、等相關(guān)信息發(fā)送到顯示單元，進行人機交換處理。(6)實時跟蹤監(jiān)測電池系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)。功能：二、動力電池安全設(shè)計2.純電動汽車的能量管理系統(tǒng)(1)電池18二、動力電池安全設(shè)計3.電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)

過高或過低的溫度都將直接影響動力電池的使用壽命和性能，并有可能導致電池系統(tǒng)的安全問題，并且電池箱內(nèi)溫度場的長久不均勻分布將造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此電池熱管理系統(tǒng)對于電動車輛動力電池系統(tǒng)而言是必需的。電池組熱管理系統(tǒng)有如下5項主要功能:(1)電池溫度的準確測量和監(jiān)控。(2)電池組溫度過高時的有效散熱和通風。(3)低溫條件下的快速加熱。(4)有害氣體產(chǎn)生時的有效通風。(5)保證電池組溫度場的均勻分布。二、動力電池安全設(shè)計3.電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)過高或19二、動力電池安全設(shè)計4.電安全管理系統(tǒng)

電安全管理系統(tǒng)主要包括煙霧報警、絕緣檢測、自動滅火、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。5.電池的能量管理數(shù)據(jù)處理、通信和顯示

由電池組的數(shù)據(jù)檢測和采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，包括電池充放電時的功率，SOC的估算，溫度變化的限值等，通過電池管理系統(tǒng)的CPU，按照控制電池充放電的算法邏輯，作為電池組充放電的規(guī)則，來限制電池組或電池模塊充放電的電流保持均衡和安全。二、動力電池安全設(shè)計4.電安全管理系統(tǒng)電安全管理系統(tǒng)主要20三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護1.絕緣檢查（內(nèi)部）2.模組連接件檢查

為了防止電箱內(nèi)部短路需要進行絕緣檢查（內(nèi)部）。方法:將電箱內(nèi)部高壓盒插頭打開，用絕緣表測試總正、總負對地，阻值≥500Ω/V；（1000V）。工具：絕緣表。

為了防止螺絲松動，造成故障需要進行模組連接件檢查。方法：用做好絕緣的扭力扳手緊固（轉(zhuǎn)矩：35N.M），檢查完成后，做好極柱絕緣。工具：扭力扳手。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護1.絕緣檢查（內(nèi)部）2.模21三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護5.電壓采集線檢查

6.標識檢查

為了防止電壓采集破損，導致測試數(shù)據(jù)不準需要進行電壓采集線檢查。方法：將從板接插件打開安裝1次。為了防止標識脫落需要進行標識檢查。方法：目測三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護5.電壓采集線檢查6.標識檢22三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護7.熔斷器檢查

8.電箱密封檢查為了檢查熔斷器狀態(tài)是否良好，與事故時可正常工作需要進行熔斷器檢查。方法：用萬用表二極管擋測量通斷。工具：萬用筆。為了保證電箱密封良好，防止水進入需要進行電箱密封檢查。方法：目測密封條或更換密封條。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護7.熔斷器檢查8.電箱密封檢23三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護9.繼電器測試

10.高低壓接插件可靠性檢查為了防止繼電器損壞，車輛無法正常上高壓需要進行繼電器測試。方法：用監(jiān)控軟件啟動關(guān)閉總正、總負繼電器。工具：萬用表、筆記本、CAN卡。為了確保接插件正常使用需要進行高低壓接插件可靠性檢查。方法：檢查是否松動、破損、腐蝕、密封等情況。工具：目測、萬用表、絕緣表。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護9.繼電器測試10.高低壓接插24三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護11.其他電箱內(nèi)零部件檢查12.電池包安裝點檢查為了保證輔助性的部件正常使用需要進行其他電箱內(nèi)零部件檢查。方法：檢查是否松動、破損、脫落等情況。工具：螺釘旋具、扭力扳手。為了防止電池包脫落需要進行電池包安裝點檢查。方法：目測檢查每個安裝點焊接處是否有裂紋。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護11.其他電箱內(nèi)零部件檢查12.25三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護13.電池包外觀檢查14.保溫檢查為了確保電池包未受到外界因素影響需要進行電池包外觀檢查。方法：目測電池無變形、無裂痕、無腐蝕、無凹痕。為了確保冬季電池包內(nèi)部溫度需要進行保溫檢查。方法：目測檢查電池包內(nèi)部邊緣保溫棉是否脫落、損壞。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護13.電池包外觀檢查14.保溫26三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護15．電池包高低壓線纜安全檢查16.電芯防爆膜、外觀檢查為了確保電池包內(nèi)部線纜是否破損、漏電需要進行高低壓線纜安全檢查。方法：目測電池包內(nèi)部線纜是否破損、擠壓。為了防止電芯損壞、漏電需要進行電芯防爆膜、外觀檢查。方法：目測可見電芯防爆膜、電芯外觀絕緣是否破損。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護15．電池包高低壓線纜安全檢查1627三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護17.CAN電阻檢查18.電池包內(nèi)部干燥性檢查為了確保通信質(zhì)量需要進行CAN電阻檢查。方法：下電情況：用萬用表歐姆擋測量CAN1（3）高對CAN1（3）低電阻。工具：萬用表。為了確保電池箱內(nèi)部無水漬需要進行電池包內(nèi)部干燥性檢查。方法：打開電池包，目測觀察電池箱內(nèi)部是否有積水，測量電池包絕緣。工具：絕緣表。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護17.CAN電阻檢查18.電28三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護19.電池加熱系統(tǒng)測試為了確保加熱系統(tǒng)工作正常，避免冬季影響充電需要進行電池加熱系統(tǒng)測試。方法：電池箱通12V，打開監(jiān)控軟件，啟動加熱系統(tǒng)，目測風扇是否正常；工具：12V電源、筆記本、CAN卡。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護19.電池加熱系統(tǒng)測試為了確保加29四、動力電池系統(tǒng)故障1.一級故障動力電池系統(tǒng)故障包括有一級故障、二級故障、三級故障。表明動力電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失，請求其他控制器立即（1s內(nèi)）停止充電或放電。如果其他控制器在指定時間內(nèi)未做出響應，電池管理系統(tǒng)將在2s后主動停止充電或放電（即斷開高壓繼電器）。其他控制器響應動力電池二級故障的延時時間建議少于60s，否則會引發(fā)動力電池上報一級故障。四、動力電池系統(tǒng)故障1.一級故障動力電池系統(tǒng)故障包括有一級30四、動力電池系統(tǒng)故障2.二級故障

表明動力電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失，請求其他控制器停止充電或者放電；其他控制器應在一定的延時時間內(nèi)響應動力電池停止充電或放電請求。3.三級故障

表明動力電池性能下降，電池管理系統(tǒng)降低最大允許充/放電電流。四、動力電池系統(tǒng)故障2.二級故障表明動力電池在此狀態(tài)下功31四、動力電池系統(tǒng)故障

動力電池的故障在儀表上只顯示動力電池故障、動力電池絕緣故障及動力電池系統(tǒng)斷開三種故障信息，只能很粗略判斷故障位置，并不能精確定位。動力電池故障的儀表顯示四、動力電池系統(tǒng)故障動力電池的故障在儀表上只顯示動力32五、電動汽車長期停放時電池系統(tǒng)的維護1.低壓蓄電池維護（1）當車輛需停放較長時間(7天以上)時，需要斷開低壓蓄電池負極樁頭。（2）停放超過7天以上的車輛，需每周進行一次車輛上高壓(上高壓四小時左右，直至READY綠燈點亮)，通過車上動力電池給低壓蓄電池充電。五、電動汽車長期停放時電池系統(tǒng)的維護1.低壓蓄電池維護（133五、電動汽車長期停放時電池系統(tǒng)的維護2.動力電池維護1）當車輛停放7天以上時，應保證車輛的剩余電量大于50%。2）車輛停放超過3個月應該做一次充放循環(huán)(將車輛行駛放電至剩余電量30%以下，使用慢充將動力電池充電至100%元后，再將車輛行駛放電至50%-80%后維續(xù)停放。3）當車輛停放時，動力電池也將發(fā)生一定的放電，當電量低于30%時，需要及時補充電，防止動力電池過度放電，對動力電池性能產(chǎn)生影響。五、電動汽車長期停放時電池系統(tǒng)的維護2.動力電池維護1）當34知識拓展電池的荷電狀態(tài)SOC1.影響電池的荷電狀態(tài)SOC的因素

電池荷電狀態(tài)SOC（Stateofcharge）是指電池在接受充電后的電池內(nèi)部電荷的變化狀態(tài)，用于描述電池內(nèi)電量的變化和所余存電量的百分比。（1）電池的活性物質(zhì)的性能

不同類型的動力電池是用不同的活性物質(zhì)和不同的電解質(zhì)制成，特點表現(xiàn)為：電池的結(jié)構(gòu)形式不同、儲存電能的電壓和容量不同、充放電的機理不同、電池的循環(huán)次數(shù)和使用的壽命不同、單體電池之間的“不一致性”、電池的“老化”速度不同等，它們都對電池的荷電狀態(tài)SOC有重要影響。知識拓展電池的荷電狀態(tài)SOC1.影響電池的荷電狀態(tài)SOC的35知識拓展1.影響電池的荷電狀態(tài)SOC的因素（2）充放電和自放電特性

動力電池在充放電的過程中，電池能夠充放電的能力是受到SOC所限制，以不同倍率充電時，充入的電量是與充電的電流成反比，充電的電流愈大，充入的電量愈小。同樣以不同倍率放電時，放出的電量是與放電的電流成反比，放電的電流愈大，放出的電量愈小，SOC只能是控制在允許的SOCmax與SOCmin之間。任何一次過充電或過放電，都可能對動力電池的活性物質(zhì)造成一定的損害。另外動力電池的自放電不僅對電池的SOC變化有影響，而且是以“無功”放電形式造成電能的損耗，因此長期不使用電池的電能，會因自放電造成SOC的下降或電能的殆盡。知識拓展1.影響電池的荷電狀態(tài)SOC的因素（2）充放電和36知識拓展1.影響電池的荷電狀態(tài)SOC的因素（3）電池的溫度

溫度對動力電池的充放電容量有較大的影響，通常以25℃時的容量作為參考標準，隨著溫度變化，電池的荷電狀態(tài)SOC也變化。電動汽車要對動力電池組的溫度進行劍客和管理，控制動力電池組的周邊溫度保持在較低的溫度范圍內(nèi)，同時要求多個單體電池的溫度基本