電動汽車動力電池系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)課件

1、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（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。

2、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（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(hù)板，螺栓等輔助器件。 動力電池箱有承載及保護(hù)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(hù)等級為IP67，螺栓擰緊力矩為80100Nm。整車維護(hù)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(yán)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

3、能（3） 電池管理系統(tǒng)BMS 電池管理系統(tǒng)BMS是電池保護(hù)和管理的核心部件，在動力電池系統(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） 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

4、、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（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)2. 電動汽車動力電池主要性能指標(biāo) 純電動汽車的能量來源是動力電池組，其主要性能指標(biāo)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(dá)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

5、法是在恒定的溫度下，以恒定的放電速率，對電池放電，當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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（K W . 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(biāo)（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(biāo)（6） 荷電狀態(tài)（ State

6、of Charge ）SOC（7）放電深度（Depth of Discharge）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(biāo)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(biāo)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+

7、5580%DOD循環(huán)次數(shù)2000電池類型能量型單體標(biāo)稱容量（Ah）6.8單體標(biāo)稱電壓（V）3.2一、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。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(xué)安全四個方面。電氣安全方面有過電流/外部短路保護(hù)、絕緣阻抗和抗電強度、直接接觸和間接接觸（等電位）、高壓標(biāo)識等。機械安全方面有密封（IP等級）、耐振動、耐沖擊、碰撞防護(hù)、防爆等。功能安全方面有過電壓、欠電壓保護(hù)、

8、過溫保護(hù)、過電流保護(hù)、碰撞過程中斷開高壓、ASIL等級等?；瘜W(xué)安全方面有材料阻燃等級、電芯安全要求、危險物品的標(biāo)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（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（3）防爆安全 主動防爆通道設(shè)計

9、，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(dǎo)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(jìn)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（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(hù)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)

10、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(yù)測行駛里程：駕駛?cè)藛T通過智能預(yù)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(jìn)行診斷，以便用戶適時維護(hù)、更換，使汽車保持良好的運行工況。(4) 短路保護(hù)：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(yīng)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(jìn)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3. 電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng) 過

11、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(dǎo)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?zé)峁芾硐到y(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(zhǔn)確測量和監(jiān)控。(2) 電池組溫度過高時的有效散熱和通風(fēng)。(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(fēng)。(5) 保證電池組溫度場的均勻分布。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

12、. 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。三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護(hù)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(jìn)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(fù)對地，阻值500/V；（1000V）。 工具：絕緣表。 為了防止螺絲松動，造成故障需要進(jìn)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），

13、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(hù)5. 電壓采集線檢查 6.標(biāo)識檢查 為了防止電壓采集破損，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)需要進(jìn)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(biāo)識脫落需要進(jìn)行標(biāo)識檢查。方法：目測三、動力電池系統(tǒng)檢查和維護(hù)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(jìn)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(jìn)入需要進(jìn)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(hù)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

14、正常上高壓需要進(jìn)行繼電器測試。方法：用監(jiān)控軟件啟動關(guān)閉總正、總負(fù)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(hù)13. 電池包外觀檢查14. 保溫檢查為了確保電池包未受

15、到外界因素影響需要進(jìn)行電池包外觀檢查。方法：目測電池?zé)o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(jìn)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(jìn)行CAN 電阻檢查。方法：下電情況

16、：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(jìn)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(hù)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(jìn)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(fēng)扇是否正常； 工具：12V 電源、筆記本、CAN 卡。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。

17、如果其他控制器在指定時間內(nèi)未做出響應(yīng)，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(yīng)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(yīng)在一定的延時時間內(nèi)響應(yīng)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 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

18、顯示五、電動汽車長期停放時電池系統(tǒng)的維護(hù)1. 低壓蓄電池維護(hù)（1） 當(dāng)車輛需停放較長時間(7 天以上) 時，需要斷開低壓蓄電池負(fù)極樁頭。（2） 停放超過7 天以上的車輛，需每周進(jìn)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(hù)2.動力電池維護(hù)1） 當(dāng)車輛停放7 天以上時，應(yīng)保證車輛的剩余電量大于50%。2） 車輛停放超過3個月應(yīng)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(dāng)車輛停放時，動力電池也將發(fā)生一定的放電

19、，當(dāng)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。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（State of charge）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1. 影響

20、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（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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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保持均衡。知識拓展2.動力電池SOC的計算方法、應(yīng)用范圍以