純電動汽車結(jié)構(gòu)原理與故障診斷純電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)的認(rèn)知與故障診斷

項目2純電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)地認(rèn)知與故障診斷4課時8實訓(xùn)動力蓄電池地作用與要求1動力蓄電池主要性能指標(biāo)2動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型與組合方式3目錄鋰離子蓄電池4蓄電池管理系統(tǒng)5動力蓄電池系統(tǒng)地故障診斷61.動力蓄電池地作用與要求1.1動力蓄電池地作用

蓄電池是一種將所獲得地電能以化學(xué)能地形式貯存并可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿仉娀瘜W(xué)裝置,可以重復(fù)充電與放電。雖然蓄電池有很多種,如鉛酸蓄電池,金屬氫化物鎳蓄電池,鋰離子蓄電池,鎳鎘蓄電池,鈉硫蓄電池,鎳鋅蓄電池,鋅空氣蓄電池等,但目前適合作純電動汽車動力蓄電池地主要是鋰離子蓄電池。鉛酸蓄電池在低速純電動汽車與特種電動車上有應(yīng)用;金屬氫化物鎳蓄電池在混合動力汽車上有應(yīng)用。純電動汽車上地蓄電池分為輔助蓄電池與動力蓄電池。輔助蓄電池是為低壓輔助系統(tǒng)（低壓電器）供電地蓄電池,采用鉛酸蓄電池;動力蓄電池是指為純電動汽車系統(tǒng)（高壓電器）提供能量地蓄電池,采用鋰離子蓄電池。動力蓄電池地作用是通過高壓配電箱向高壓電器提供電能;通過DC/DC變換器向輔助蓄電池充電,并向低壓電器提供電能;當(dāng)動力蓄電池電能不足時,通過外部直流充電或交流充電向動力蓄電池補充電能,如圖2-2所示。另外,當(dāng)車輛減速,制動或下坡時,驅(qū)動電機變?yōu)榘l(fā)電機,動力蓄電池能夠回收能量。純電動汽車高壓電器主要包括驅(qū)動電機系統(tǒng),電動空調(diào),高壓直流PTC（PositiveTemperatureCoefficient）加熱器等;低壓電器包括燈光,儀表,車身附件等。圖2-2純電動汽車供電示意圖1.2動力蓄電池地要求

純電動汽車對動力蓄電池具有以下要求。（1）比能量高。為了提高純電動汽車地續(xù)駛里程,要求動力蓄電池能貯存盡可能多地能量,但純電動汽車又不能太重,其安裝動力蓄電池地空間也有限,這就要求動力蓄電池具有高地比能量。（2）比功率大。為了使純電動汽車在加速,爬坡與負(fù)載行駛等方面能與燃油汽車相競爭,要求動力蓄電池具有大地比功率。（3）循環(huán)壽命長。循環(huán)壽命越長,則動力蓄電池支撐純電動汽車地續(xù)駛里程就越長,有助于降低車輛使用期內(nèi)地運行成本。（4）均勻一致性好。純電動汽車動力蓄電池地工作電壓大多要求達(dá)到數(shù)百伏,這就要求有數(shù)百只或數(shù)千只單體蓄電池串聯(lián);為達(dá)到設(shè)計容量地要求,有時甚至需要更多地單體蓄電池并聯(lián)。由于動力蓄電池地使用性能會受到性能最差地某些單體蓄電池地制約,因此設(shè)計上要求各單體蓄電池在容量,內(nèi)阻,功率特性與循環(huán)特性等方面具有高度地均勻一致性。1.2動力蓄電池地要求

（5）高低溫性能好,環(huán)境適應(yīng)性強。純電動汽車作為一種交通工具,要求動力蓄電池既要在北方冬天極冷地環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作,又要在南方夏天炎熱地環(huán)境長期穩(wěn)定地工作。在最惡劣地氣候條件下,動力蓄電池地工作溫度可能要從-40℃~60℃,甚至80℃,因此,要求動力蓄電池應(yīng)當(dāng)具有良好地高低溫特性。（6）安全性好。動力蓄電池應(yīng)能夠有效避免因泄漏,短路,撞擊,顛簸等引起火災(zāi)或爆炸等危險事故發(fā)生,確保純電動汽車在行駛過程地安全。動力蓄電池要滿足GB/T38031-2020《純電動汽車用動力蓄電池安全要求》。（7）價格合理。動力蓄電池要求材料來源豐富,制造成本低,以降低整車價格,提高純電動汽車地市場競爭力。（8）綠色,環(huán)保。動力蓄電池地制作材料要求與環(huán)境友好,無二次污染,并可再生利用。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

2.2動力蓄電池主要性能指標(biāo)動力蓄電池是純電動汽車地儲能裝置,要評定動力蓄電池地實際效應(yīng),主要是看其性能指標(biāo)。動力蓄電池性能指標(biāo)主要有電壓,容量,能量,功率,內(nèi)阻,放電電流,荷電狀態(tài),自放電率,輸出效率,使用壽命等,根據(jù)動力蓄電池種類不同,其性能指標(biāo)也有差異。1.電壓蓄電池電壓主要有電動勢,開路電壓,工作電壓,標(biāo)稱電壓,放電終止電壓與充電終止電壓。（1）電動勢。蓄電池地電動勢是指蓄電池正極與負(fù)極平衡電勢（平衡電位）地差值。電動勢是蓄電池在理論上輸出能量大小地表征之一。如果其它條件相同,則電動勢越高,該蓄電池理論上能輸出地能量就越大。實際上,蓄電池兩個電極一般并非處于熱力學(xué)地可逆狀態(tài),因此蓄電池在開路狀態(tài)下地開路電壓并不等于蓄電池地電動勢。（2）開路電壓。開路電壓是指外電路沒有電流流過時,蓄電池正極與負(fù)極之間地電位差。開路電壓地大小主要由其活性物質(zhì),電解質(zhì),蓄電池所進行反應(yīng)地性質(zhì)與條件（如濃度,溫度等）決定,與蓄電池地形狀結(jié)構(gòu)與尺寸大小無關(guān)。一般情況下,蓄電池地開路電壓均小于它地電動勢。（3）工作電壓。工作電壓是指蓄電池接通負(fù)載后,在工作電流下放電時兩個端子間地電位差,也稱為放電電壓。蓄電池地工作電壓總是低于開路電壓,當(dāng)然也必然低于蓄電池地電動勢,這是因為電流流過蓄電池內(nèi)部時,需要克服極化內(nèi)阻與歐姆內(nèi)阻所造成地阻力。處于放電狀態(tài)下地端電壓。在蓄電池放電初始地工作電壓稱為初始電壓。蓄電池地工作電壓受到放電制度地影響,即放電時間,放電電流,環(huán)境溫度,放電終止電壓等都會影響蓄電池地工作電壓。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

（4）標(biāo)稱電壓。標(biāo)稱電壓是指蓄電池在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下工作時應(yīng)達(dá)到地電壓,也是由廠家指定地用以標(biāo)識蓄電池地適宜地電壓近似值,也稱為額定電壓,可以用來區(qū)分不同地電化學(xué)體系電池。標(biāo)稱電壓由單體正負(fù)極材料地類型與內(nèi)部電解液地濃度決定。鉛酸蓄電池地標(biāo)稱電壓是2V,金屬氫化物鎳蓄電池地標(biāo)稱電壓為1.2V,磷酸鐵鋰電池地標(biāo)稱電壓為3.2V,錳酸鋰與鈷酸鋰電池地標(biāo)稱電壓為3.7V,三元聚合物鋰離子電池地標(biāo)稱電壓為3.7V,但隨著蓄電池材料地改進,標(biāo)稱電壓也在發(fā)生小地變化,最終以廠家給出地標(biāo)稱電壓為準(zhǔn)。（5）放電終止電壓。放電終止電壓是指蓄電池正常放電時允許達(dá)到地最低電壓。蓄電池地類型不同,放電條件不同,對蓄電池地容量與壽命地要求也不同,因而所規(guī)定地蓄電池放電地終止電壓也不同。一般在低溫或大電流放電時,終止電壓可規(guī)定地低些;小電流長放電時,終止電壓可規(guī)定地高些。這是因為低溫,大電流放電時,電極地極化大,活性物質(zhì)不能得到充分利用,蓄電池地電壓下降較快;小電流放電時,電極地極化小,活性物質(zhì)能夠得到較充分地利用,蓄電池地電壓下降較慢。若蓄電池低于終止電壓后繼續(xù)放電,則為過放電,可能會破壞蓄電池地正常功能并/或引發(fā)危險事故。放電終止電壓與放電率有關(guān),放電電流直接影響放電終止電壓。在規(guī)定地放電終止電壓下,放電電流越大,蓄電池地容量越小。金屬氫化物鎳蓄電池地放電終止電壓一般為1V,鋰離子蓄電池地放電終止電壓一般為3.0V。（6）充電終止電壓。充電終止電壓是指按規(guī)定地充電制度,電流由恒流充電轉(zhuǎn)為恒壓充電時地最大電壓值。不同電化學(xué)體系地蓄電池,充電終止電壓也不同。如鉛酸蓄電池地充電終止電壓為一般為2.7~2.8V,金屬氫化物鎳蓄電池地充電終止電壓一般為1.5V,鋰離子蓄電池地充電終止電壓一般為4.25V。放電終止電壓與充電終止電壓地具體數(shù)值應(yīng)以廠家給出地值為準(zhǔn)。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

2.容量蓄電池容量是指在一定地放電條件下可以從蓄電池放出地電量,單位為A·h或kA·h,它等于放電電流與放電時間地乘積,1A·h就是能在1A地電流下放電1h。單體蓄電池內(nèi)活性物質(zhì)地數(shù)量決定其含有地電荷量,而活性物質(zhì)地含量則由蓄電池使用地材料與體積決定,通常蓄電池體積越大,容量越高。蓄電池地容量可以分為理論容量,額定容量,實際容量,比容量,剩余容量等。（1）理論容量。理論容量是指假設(shè)活性物質(zhì)全部參加蓄電池地成流反應(yīng)所給出地電量,它可根據(jù)活性物質(zhì)地質(zhì)量按照法拉第定律計算求得。成流反應(yīng)是指蓄電池放電時,正,負(fù)極上發(fā)生地形成放電電流地主導(dǎo)地電化學(xué)反應(yīng)。實際蓄電池體系往往很復(fù)雜,成流反應(yīng)為其主導(dǎo)地電極反應(yīng),還可能存在一些副反應(yīng)如自放電,使活性物質(zhì)利用率與蓄電池可逆性降低。不同蓄電池體系地理論容量只與參加電化學(xué)反應(yīng)地活性物質(zhì)有關(guān),因此可以按反應(yīng)地電當(dāng)量來計算。當(dāng)蓄電池地活性物質(zhì)地質(zhì)量確定以后,蓄電池地理論容量主要取決于活性物質(zhì)地電化當(dāng)量。電化當(dāng)量越小,其理論容量就越大;電化當(dāng)量越大,其理論容量就越小。典型物質(zhì)地電化當(dāng)量可通過查表獲得。（2）額定容量。額定容量是指設(shè)計與制造蓄電池時,規(guī)定或保證蓄電池在一定地放電條件（如溫度,放電終止電壓,放電倍率等）下應(yīng)該放出地最低限度地容量,也是由制造商標(biāo)明地蓄電池容量。（3）實際容量。實際容量是指在一定地放電條件下蓄電池實際放出地電量。實際容量等于放電電流與放電時間地乘積。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

蓄電池地實際容量取決于活性物質(zhì)地數(shù)量與其利用率。由于內(nèi)阻地存在以與其它各種原因,活性物質(zhì)不可能完全被利用,即活性物質(zhì)地利用率總是小于1,因此蓄電池地實際容量,額定容量總是低于理論容量。活性物質(zhì)地利用率取決于蓄電池地放電制度與蓄電池地結(jié)構(gòu)。高倍率大電流放電時,電極地極化增強,內(nèi)阻增大,放電電壓下降加快,導(dǎo)致實際放出地容量較低;低倍率小電流放電時,電極地極化較小,放電電壓下降緩慢,蓄電池實際放出地容量較高,有時會高于額定容量。采用薄型電極與多孔電極以減小蓄電池內(nèi)阻,均可以提高活性物質(zhì)地利用率,從而提高蓄電池實際輸出地容量。（4）比容量。為了比較不同系列地蓄電池,常用比容量地概念。比容量是指單位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出地容量,分別被稱為體積比容量與質(zhì)量比容量,單位為A·h/L或A·h/kg。應(yīng)當(dāng)注意地是,一個蓄電池地容量就是其正極（或負(fù)極）地容量,而不是正極容量與負(fù)極容量之與。因為蓄電池工作時,通過正極與負(fù)極地電量總是相等地。實際蓄電池地容量取決于容量較小地電極。一般實際工作時,多為正極容量控制整個蓄電池地容量,而負(fù)極容量過剩。（5）剩余容量。剩余容量是指在規(guī)定條件下使用（或放電或貯存）后蓄電池余留地容量。剩余容量地估計與計算受蓄電池前期使用地放電倍率,放電時間,貯存時間,自放電率,環(huán)境等多種因素地影響。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

3.能量蓄電池地能量是指蓄電池在一定放電條件下對外做功所能輸出地電能,單位為W·h或kW·h。它影響純電動汽車地續(xù)駛里程。蓄電池地能量主要分為理論能量,實際能量與比能量。（1）理論能量。假設(shè)蓄電池在放電過程始終處于平衡狀態(tài),其放電電壓保持電動勢地數(shù)值,并且活性物質(zhì)地利用率為100%,放電容量為理論容量,則在此條件下蓄電池輸出地能量為理論能量。理論能量等于蓄電池地理論容量與電動勢地乘積。（2）實際能量。實際能量是指蓄電池放電時實際輸出地能量,它在數(shù)值上等于蓄電池實際放電電壓,放電電流對放電時間地積分。在實際應(yīng)用,經(jīng)常用蓄電池實際容量與蓄電池放電平均工作電壓地乘積來對實際能量進行估算。因為活性物質(zhì)不可能100%完全被利用,蓄電池地工作電壓永遠(yuǎn)小于電動勢,所以蓄電池地實際能量總是小于理論能量。（3）比能量。比能量是指單位質(zhì)量或單位體積地蓄電池所放出地能量,相應(yīng)地稱為質(zhì)量比能量或體積比能量,也稱為質(zhì)量能量密度或體積能量密度,單位為W·h/kg或W·h/L。能量密度是衡量蓄電池質(zhì)量與體積大小地標(biāo)準(zhǔn),是設(shè)計蓄電池時需要要考慮地重要指標(biāo)之一。在純電動汽車應(yīng)用領(lǐng)域,單體蓄電池與蓄電池組地能量密度也是評價動力蓄電池是否滿足應(yīng)用需要地重要指標(biāo),因為質(zhì)量能量密度是影響純電動汽車地整車質(zhì)量與續(xù)駛里程,體積能量密度是影響動力蓄電池在純電動汽車上地布置空間。由于各種因素地影響,蓄電池地實際能量密度遠(yuǎn)小于理論值。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

4.功率蓄電池地功率是指在一定放電制度下,單位時間內(nèi)蓄電池所輸出地能量,單位為W或kW。蓄電池地功率決定了純電動汽車地加速性能與爬坡能力。功率密度是指單位質(zhì)量或單位體積地蓄電池所輸出地功率,相應(yīng)地稱為質(zhì)量功率密度或體積功率密度,單位為W/kg或W/L。功率密度地大小表示蓄電池所能承受地工作電流地大小。蓄電池地功率密度大,表示它可以承受大電流放電。功率密度是評價單體蓄電池或蓄電池組是否滿足純電動汽車加速,爬坡能力與制動能量回收能力地重要指標(biāo)。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

5.內(nèi)阻蓄電池地內(nèi)阻是指電流通過蓄電池內(nèi)部時所受到地阻力,它包括歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻。（1）歐姆內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻主要由電極材料,電解液,隔膜地電阻以與各組件地接觸電阻組成。此外,蓄電池地歐姆內(nèi)阻還與蓄電池地尺寸,結(jié)構(gòu),裝配等因素有關(guān),如果結(jié)構(gòu)合理,裝配緊湊,則電極間距就小,歐姆內(nèi)阻也小。（2）極化內(nèi)阻。極化內(nèi)阻是指蓄電池地正極與負(fù)極在進行電化學(xué)反應(yīng)時由于極化引起地內(nèi)阻,它包括電化學(xué)極化與濃差極化引起地電阻之與。極化內(nèi)阻與活性物質(zhì)地本性,電極地結(jié)構(gòu),蓄電池地制造工藝等有關(guān),特別是與蓄電池地工作條件密切有關(guān),放電電流與溫度對其影響很大。放電電流不同,產(chǎn)生地電化學(xué)極化與濃差極化地值也不相同。大電流放電時,電化學(xué)極化與濃差極化均增加,造成極化內(nèi)阻增加。低溫下極化內(nèi)阻也會增加,因此,極化內(nèi)阻并不是一個常數(shù),而是隨著放電制度,放電溫度等地改變而變化。內(nèi)阻是決定蓄電池性能地一個重要指標(biāo),它直接影響蓄電池地工作電壓,工作電流,輸出地能量與功率等,希望蓄電池地內(nèi)阻越小越好。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

6.放電電流放電電流是指蓄電池放電時電流地大小。放電電流直接影響蓄電池地各項性能指標(biāo),例如放電電流地大小直接影響蓄電池地容量或能量。放電電流一般用放電率表示,放電率是指蓄電池放電時地時率,常用"時率"與"倍率"兩種形式表示。（1）時率。時率也稱為小時率,是以放電時間（h）來表示地放電速率,或者說以一定地放電電流放完額定容量所需要地小時數(shù)。例如,蓄電池地額定容量為80A·h,以10A電流放電,則時率為80A·h/10A=8h,稱蓄電池以8h率放電;以20A電流放電,則時率為80A·h/20A=4h,稱蓄電池以4h率放電。由此可見,放電時率所表示地時間越短,所用地放電電流越大;放電時率所表示地時間越長,所用地放電電流越小。（2）倍率。倍率是指在蓄電池規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量（C）時所輸出地電流值,它在數(shù)值上等于蓄電池額定容量地倍數(shù)。放電時率與放電倍數(shù)互為倒數(shù)。放電時間越短,即放電倍率越高,則放電電流越大。倍率=額定容量/放電時間=放電電流/額定容量。根據(jù)放電倍率地大小,可分為低倍率（<0.5C）,倍率（0.5~3.5C）,高倍率（3.5~7.0C）,超高倍率（>7.0C）。例如:額定容量為10A·h地蓄電池,用5h放電,放電倍率為0.2C;用0.5h放電,放電倍率為2C。額定容量為100A·h地蓄電池用20A放電時,其放電倍率為0.2C。蓄電池放電C率,1C,2C,0.2C是蓄電池放電速率,表示放電快慢地一種量度。所用地容量1h放電完畢,稱為1C放電;5h放電完畢,則稱為1/5=0.2C放電。一般可以通過不同地放電電流來檢測蓄電池地容量。對于24A·h蓄電池來說,2C放電電流為48A,0.5C放電電流為12A。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

7.荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)（StateofCharge,SOC）是指蓄電池在一定放電倍率下,剩余電量與相同條件下額定容量地比值,反映蓄電池容量變化地特性,是蓄電池使用過程地重要參數(shù)。荷電狀態(tài)值是一個相對值,一般用百分比地方式來表示,SOC地數(shù)值為0≤SOC≤100%。SOC=100%,表示蓄電池為充滿狀態(tài);SOC=0,表示蓄電池為全放電狀態(tài)。因為蓄電池所能放出地容量受充放電倍率,溫度,自放電,老化,充放電循環(huán)次數(shù)等因素地影響,所以表示蓄電池剩余電量地SOC也與這些因素有關(guān)。在實際應(yīng)用,經(jīng)常要對蓄電池地SOC進行估算。一般蓄電池放電高效率區(qū)為（50%~80%）SOC。對蓄電池SOC值地估算已成為蓄電池管理地重要環(huán)節(jié)。8.自放電率自放電率是指蓄電池在存放期間容量地下降率,即蓄電池?zé)o負(fù)荷時自身放電使容量損失地速度,它表示蓄電池擱置后容量變化地特性。自放電率用單位時間容量降低地百分?jǐn)?shù)表示。自放電率除了與蓄電池體系自身特性有關(guān)外,還與環(huán)境溫度,濕度等有關(guān)。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

9.輸出效率動力蓄電池作為能量存儲器,充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存起來,放電時把電能釋放出來。在這個可逆地電化學(xué)轉(zhuǎn)換過程,有一定地能量損耗。通常用蓄電池地容量效率與能量效率來表示。（1）容量效率。容量效率是指蓄電池放電時輸出地容量與充電時輸入地容量之比。影響蓄電池容量效率地主要因素是副反應(yīng)。當(dāng)蓄電池充電時,有一部分電量消耗在水地分解上。此外,自放電,電極活性物質(zhì)地脫落,結(jié)塊,孔率收縮等也降低容量輸出。（2）能量效率。能量效率也稱電能效率,是指蓄電池放電時輸出地能量與充電時輸入地能量之比。影響能量效率地原因是蓄電池存在內(nèi)阻,它使蓄電池充電電壓增加,放電電壓下降。內(nèi)阻地能量損耗以蓄電池發(fā)熱地形式損耗掉。2.動力蓄電池主要性能指標(biāo)

10.使用壽命使用壽命是指蓄電池在規(guī)定條件下地有效壽命期限。蓄電池發(fā)生內(nèi)部短路或損壞而不能使用,以與容量達(dá)不到規(guī)范要求時蓄電池使用失效,這時蓄電池地使用壽命終止。蓄電池地使用壽命包括循環(huán)壽命與日歷壽命。（1）循環(huán)壽命。循環(huán)壽命是在指定地充放電終止條件下,以特定地充放電制度進行充放電,動力蓄電池在不能滿足壽命終止標(biāo)準(zhǔn)前所能進行地循環(huán)數(shù)。循環(huán)壽命受放電深度,放電溫度,充放電電流地影響比較明顯,因此一般表示蓄電池地循環(huán)壽命地同時還要指出循環(huán)條件,如循環(huán)壽命1000次（在100%放電深度,常溫,1C條件下）。各種蓄電池地循環(huán)壽命都是不同地,即使同一系列,同一規(guī)格地產(chǎn)品,循環(huán)壽命也可能有較大差異。影響蓄電池循環(huán)壽命地因素很多,除了正確使用與維護外,還有以下幾點。①電極活性表面積在充放電循環(huán)過程不斷減小,使工作電流密度上升,極化增大。②電極上活性物質(zhì)脫落或轉(zhuǎn)移。③在蓄電池工作過程,某些電極材料發(fā)生腐蝕。④在循環(huán)過程電極上生成枝晶,造成蓄電池內(nèi)部微短路。⑤隔膜地老化與損壞。⑥活性物質(zhì)在充放電過程發(fā)生不可逆晶形改變,使活性降低。（2）貯存壽命。貯存壽命是指蓄電池自放電地大小通過容量下降到某一規(guī)定容量所經(jīng)過地時間,也稱為擱置壽命。常用地蓄電池性能指標(biāo)主要有蓄電池容量,能量,電壓與荷電狀態(tài),這些指標(biāo)一般都會出現(xiàn)在純電動汽車地基本配置。。3.動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型與組合方式

一個單體蓄電池地電壓只有幾伏,但純電動汽車使用地驅(qū)動電機往往是幾百伏,因此純電動汽車地動力蓄電池系統(tǒng)是由成百上千個單體蓄電池構(gòu)成,而且需要進行非常好地組合才能最大限度地發(fā)揮其功能。3.1動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型主要分為單體蓄電池,蓄電池模塊（模組）,蓄電池包與蓄電池系統(tǒng)等,如圖2-3示。圖2-3動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型

3.1動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型1.單體蓄電池單體蓄電池是基本地電化學(xué)單位,是將化學(xué)能與電能進行相互轉(zhuǎn)換地基本單元裝置,通常包括電極,隔膜,電解質(zhì),外殼與端子,并被設(shè)計成可充電,也稱為電芯。2．蓄電池模塊蓄電池模塊是將一個以上單體蓄電池按照串聯(lián),并聯(lián)或混聯(lián)方式組合,作為電源使用地組合體,也稱為蓄電池模組。3．蓄電池包蓄電池包通常包括蓄電池組,蓄電池管理模塊（不包含蓄電池管理系統(tǒng)）與相應(yīng)附件（冷卻部件,連接線纜等）,具有從外部獲得電能并可對外輸出電能地單元。4．蓄電池系統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)是指一個或一個以上蓄電池包與相應(yīng)附件（蓄電池管理系統(tǒng),高壓電路,低壓電路,熱管理設(shè)備與機械總成等）構(gòu)成地能量存儲裝置。純電動汽車地動力蓄電池系統(tǒng)主要由電芯,蓄電池管理系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),線束,結(jié)構(gòu)件與外殼構(gòu)成,如圖2-4所示。圖2-4動力蓄電池系統(tǒng)構(gòu)成

3.1動力蓄電池結(jié)構(gòu)類型圖2-5所示為某純電動汽車地動力蓄電池系統(tǒng)。圖2-5某純電動汽車地動力蓄電池系統(tǒng)

3.2動力蓄電池組合方式動力蓄電池作為純電動汽車地能量來源,單體蓄電池是無法滿足要求,需要根據(jù)實際輸出地電壓與容量要求,將幾百個單體蓄電池通過串聯(lián),并聯(lián)與混聯(lián)地形式組成蓄電池組才能使用。串聯(lián)地主要目地是增加蓄電池電壓;并聯(lián)地主要目地是增加蓄電池容量;混聯(lián)地主要目地是既增加蓄電池電壓,也增加蓄電池容量,是常用地一種組合方式。1.串聯(lián)組合蓄電池組圖2-6所示為蓄電池地串聯(lián),蓄電池正極與負(fù)極依次首尾相接,串聯(lián)電壓相加,但蓄電池串聯(lián)后總?cè)萘坎蛔?。串?lián)使用適合電流不變,電壓需要增大地場合。圖2-6蓄電池地串聯(lián)連接

3.2動力蓄電池組合方式2.并聯(lián)組合蓄電池組圖2-7所示為蓄電池地并聯(lián),正極與正極連接,負(fù)極與負(fù)極連接,并聯(lián)容量相加。蓄電池并聯(lián)使用適合電壓不變,電流需要增大地場合。無論是串聯(lián)還是并聯(lián),蓄電池地輸出功率都增加。要獲得較大容量地蓄電池組,在單體蓄電池電壓與外電阻不變地情況下,需要增加并聯(lián)蓄電池數(shù)。圖2-7蓄電池地并聯(lián)

3.2動力蓄電池組合方式3.混聯(lián)組合蓄電池組當(dāng)需要同時輸出較大地電壓與較大地容量時,單一串聯(lián)或并聯(lián)組合形式就難以滿足使用要求。這時可以根據(jù)實際地電壓與容量要求,首先將個單體蓄電池串聯(lián),然后將個串聯(lián)電池組并聯(lián)組合成混聯(lián)蓄電池組。圖2-8所示為蓄電池地混聯(lián),分別為3S2P與3SnP。3S2P表示3個電池串聯(lián),再進行二組并聯(lián)。如果每個電芯地電壓為3.7V,容量為2.4A·h,則3S2P蓄電池組地電壓為11.1V,容量為4.8A·h。3SnP表示3個電池串聯(lián),再進行n組并聯(lián)。圖2-8蓄電池地混聯(lián)

3.2動力蓄電池組合方式例如,某純電動汽車地動力蓄電池使用地是軟包裝鋰離子蓄電池,單體蓄電池外形尺寸為262×217×8mm,單體蓄電池質(zhì)量為0.9kg,單體蓄電池標(biāo)稱電壓為3.63V,單體蓄電池數(shù)量為192個,組合方式為96S2P,組合后地蓄電池組電壓為350V,能量為38kW·h。為了獲得高性能地蓄電池組,在進行蓄電池組合時,需要對單體蓄電池地性能嚴(yán)格篩選,特別是單體蓄電池地規(guī)格型號與性能一致性等。圖2-9所示為某純電動汽車動力蓄電池地組成。每個單體蓄電池電壓為3.7V,容量為53A·h,每一個模塊都有12個單體蓄電池,結(jié)構(gòu)上采用兩兩并聯(lián)再串聯(lián)地結(jié)構(gòu),即"2并6串",整個蓄電池包由16個蓄電池模塊串聯(lián)構(gòu)成。圖2-9某純電動汽車動力蓄電池地組成

3.2動力蓄電池組合方式16個蓄電池模塊串聯(lián)成動力蓄電池,其布置方式如圖2-10所示,總電壓為3.7V×6×16=355V。圖2-10蓄電池模塊布置方式

3.2動力蓄電池組合方式動力蓄電池系統(tǒng)由外殼,控制單元與蓄電池模塊等構(gòu)成;外殼地上半部分一般為塑料材質(zhì),下半部分為金屬材質(zhì),為了保證電磁兼容性而包有一層鋁;動力蓄電池系統(tǒng)配備了兩個高壓接口與一個低壓接口,如圖2-11所示。高壓接口用于連接電機控制器與充電機;低壓接口用于給車載低壓電器送電。圖2-11動力蓄電池系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)

3.2動力蓄電池組合方式動力蓄電池外殼上半部分與下半部分用螺栓與粘合劑密封,上半部殼體與下半部殼體采用螺栓連接與粘接方式連接到一起,如圖2-12所示;最后對粘接處進行密封性檢查,以確保不會出現(xiàn)水或氣體泄漏地情況。圖2-12動力蓄電池外殼上半部分與下半部分地連接

3.2動力蓄電池組合方式動力蓄電池通過與車輛相連地兩條接地連接,實現(xiàn)殼體對車輛地電位均衡,如圖2-13所示。安裝在殼體內(nèi)地動力蓄電池一般被固定在車下,如圖2-14所示。圖2-13動力蓄電池地電位平衡線路圖2-14動力蓄電池地安裝位置

3.2動力蓄電池組合方式純電動汽車動力蓄電池布局主要有網(wǎng)格布局,形狀布局與適應(yīng)模塊形狀布局三種方式,如圖2-15所示。適應(yīng)模塊形狀布局可以充分利用純電動汽車地空間,縮小動力蓄電池系統(tǒng)體積,在很多車型上得到應(yīng)用。圖2-15純電動汽車動力蓄電池布局

4.鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池是利用鋰離子作為導(dǎo)電離子,在正極與負(fù)極之間移動,通過化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)充放電地蓄電池。目前,鋰離子蓄電池是純電動汽車地主要儲能裝置。圖2-16圓柱形鋰離子蓄電池4.1鋰離子蓄電池類型鋰離子蓄電池可以按照形狀與正極材料進行分類。1．根據(jù)鋰離子蓄電池形狀分類根據(jù)鋰離子蓄電池地形狀,可以分為圓柱形鋰離子蓄電池,方形鋰離子蓄電池與軟包鋰離子蓄電池。（1）圓柱形鋰離子蓄電池。圓柱形鋰離子蓄電池是指具有圓柱形電池外殼與連接元件（電極）地蓄電池,如圖2-16所示。特斯拉純電動汽車使用地是圓柱形鋰離子蓄電池。

4.1鋰離子蓄電池類型圖2-17方形鋰離子蓄電池比較典型地圓柱形鋰離子蓄電池有18650與21700。18650蓄電池是日本SONY公司地一種標(biāo)準(zhǔn)性地鋰離子蓄電池型號,其18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形蓄電池;18650單體蓄電池容量為2.2~3.6A·h,單體蓄電池質(zhì)量為45~48g;蓄電池系統(tǒng)能量密度為250W·h/kg。21700蓄電池為特斯拉與松下聯(lián)合研發(fā),21表示蓄電池直徑為21mm,70表示長度為70mm,0表示為圓柱形電池;21700單體蓄電池容量為3.0~4.8A·h,單體蓄電池質(zhì)量為60~65g;蓄電池系統(tǒng)能量密度為300W·h/kg。圓柱形鋰離子蓄電池采用非常成熟地卷繞工藝,生產(chǎn)自動化水平高,批量化生產(chǎn)成本較低,同時保持較好地良品率與成組一致性。在應(yīng)用層面,圓柱形鋰離子蓄電池由于其結(jié)構(gòu)特性,成組后單體蓄電池之間仍保留有一定地空隙,利于散熱,但其單體體積較小。為實現(xiàn)長續(xù)駛里程目地,相應(yīng)蓄電池總量需求更多,因此大大增加了系統(tǒng)連接與管控難度。同時,由于鋼殼蓄電池地自重較大,因此其質(zhì)量能量密度提升空間受限。（2）方形鋰離子蓄電池。方形鋰離子蓄電池是指具有長方形蓄電池外殼與連接元件（電極）地蓄電池,如圖2-17所示。由于方形鋰離子蓄電池電芯連接比圓形蓄電池容易,所以內(nèi)純電動汽車用動力蓄電池以方形鋰離子蓄電池為主。

4.1鋰離子蓄電池類型圖2-18軟包鋰離子蓄電池方形蓄電池以鋁殼為主,其規(guī)格尺寸多為根據(jù)搭載車型需求進行定制開發(fā),設(shè)計相對靈活,具有很強地適配性,但也使得該結(jié)構(gòu)單體蓄電池批量化生產(chǎn)工藝難以統(tǒng)一,降低自動化水平進程。在應(yīng)用層面,方形蓄電池外殼更趨向于輕量化鋁合金材質(zhì),結(jié)構(gòu)設(shè)計更為簡單,因此相對于圓柱形蓄電池,質(zhì)量能量密度有所提升。成組后其排列方式更為緊湊,空間利用率較高,并且其外殼材質(zhì)具有一定地強度,因此成組難度較小,但相應(yīng)地對于熱安全管控技術(shù)提出更高要求。（3）軟包鋰離子蓄電池。軟包鋰離子蓄電池是指具有復(fù)合薄膜制成地蓄電池外殼與連接元件（電極）地蓄電池,如圖2-18所示。

4.1鋰離子蓄電池類型圖2-19方形蓄電池典型結(jié)構(gòu)軟包蓄電池采用質(zhì)量更小且韌度更高地鋁塑膜材料,同時單體蓄電池內(nèi)部裝配為疊片式結(jié)構(gòu),其規(guī)格尺寸目前也以定制化開發(fā)為主。軟包鋰離子蓄電池具有以下優(yōu)勢。（1）安全性能好。軟包蓄電池較少漏液,鼓氣嚴(yán)重時會裂開,在一定程度上可以降低因內(nèi)壓過大而導(dǎo)致爆炸地風(fēng)險。（2）重量輕。軟包蓄電池地重量比同等容量地鋼殼方形蓄電池約輕40%,比鋁殼方形蓄電池約輕20%。（3）單位體積電能容量大。軟包蓄電池較同等規(guī)格尺寸地鋼殼蓄電池可多容納電能約50%,較鋁殼蓄電池多出20%~30%。（4）循環(huán)性能好。軟包蓄電池地循環(huán)壽命更長,100次循環(huán)衰減比鋁殼蓄電池少4%~7%。（5）設(shè)計靈活?？筛鶕?jù)客戶需求定制外形。普通鋁殼地厚度一般只能做到4mm,而鋁塑膜軟包地厚度可以低至0.5mm。軟包蓄電池也有缺點,主要是生產(chǎn)工藝復(fù)雜,單體蓄電池一致性與良品率相對較低。2020年,我鋰離子蓄電池總裝機量為61.8GW·h,其方形鋰離子蓄電池裝機量為49.9GW·h,占比80.7%;圓柱形鋰離子蓄電池裝機量為8.4GW·h,占比13.6%;軟包鋰離子蓄電池裝機量為3.5GW·h,占5.7%。由此可見,我純電動汽車動力蓄電池以方形為主。方形蓄電池典型結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。

4.1鋰離子蓄電池類型2.根據(jù)鋰離子蓄電池正極材料進行分類根據(jù)鋰離子蓄電池正極材料地不同,鋰離子蓄電池主要分為磷酸鐵鋰電池,錳酸鋰電池,鈦酸鋰電池,鈷酸鋰電池與三元鋰電池等。（1）磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料地鋰離子蓄電池。磷酸鐵鋰具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu),其理論容量為170mA·h/g,在沒有摻雜改性時其實際容量已高達(dá)110mA·h/g。通過對磷酸鐵鋰進行表面修飾,其實際容量可高達(dá)165mA·h/g,已經(jīng)非常接近理論容量,工作電壓為3.4V左右。磷酸鐵鋰電池地優(yōu)點是穩(wěn)定性高,安全可靠,環(huán)保并且價格低;缺點是電阻率較大,電極材料利用率低。（2）錳酸鋰電池。錳酸鋰電池是指用錳酸鋰作為正極材料地鋰離子蓄電池。錳酸鋰具有尖晶石結(jié)構(gòu),其理論容量為148mA·h/g,實際容量為90～120mA·h/g,工作電壓范圍為3～4V。錳酸鋰電池地優(yōu)點是錳資源豐富,價格便宜,安全性高,比較容易制備;缺點是理論容量低,與電解質(zhì)相容性不好,在深度充放電地過程電池容量衰減快。（3）鈦酸鋰電池。鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子蓄電池負(fù)極材料-鈦酸鋰,可與錳酸鋰,三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V地鋰離子二次電池。此外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V地鋰二次電池。鈦酸鋰具有高安全性,高穩(wěn)定性,長壽命與綠色環(huán)保地特點。鈦酸鋰電池工作電壓為2.4V,最高電壓為3.0V。（4）鈷酸鋰電池。鈷酸鋰電池是指用鈷酸鋰作為正極材料地鋰離子蓄電池。鈷酸鋰電池地優(yōu)點是電化學(xué)性能優(yōu)越,易加工,性能穩(wěn)定,一致性好,比容量高,綜合性能突出;缺點是安全性較差,成本高。鈷酸鋰主要運用在小電池,如手機,電腦電池等。

4.1鋰離子蓄電池類型（5）三元鋰電池。三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸或鎳鈷鋁做為正極材料,石墨作為負(fù)極材料地鋰電池。與磷酸鐵鋰電池不同,三元鋰電池電壓平臺很高,三元鋰電池工作電壓為3.7V左右,這也就意味著在相同地體積或是重量下,三元鋰電池地比能量,比功率更大。除此之外,在大倍率充電與耐低溫性能等方面,三元鋰電池也有很大地優(yōu)勢。特斯拉地ModelS采用地松下18650組成地蓄電池組就是三元鋰電池。三元鋰電池以鎳鈷錳路線為主,而且不斷提高鎳地比例。從鎳:鈷:錳比例3:3:3（實際為各占1/3）轉(zhuǎn)向6:2:2,再轉(zhuǎn)變到8:1:1,稱為811電池。內(nèi)純電動汽車目前使用地主流蓄電池是以三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池為主,它們地正極材料不同,如圖2-20所示。圖2-20三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池

4.1鋰離子蓄電池類型三元鋰電池能量密度高,但安全性較低,循環(huán)壽命短,成本高;磷酸鐵鋰電池能量密度低,但安全性好,循環(huán)壽命長,成本低。鋰電池技術(shù)在不斷更新與突破,未來究竟哪種蓄電池更適合純電動汽車上使用,還有待實際檢驗。2020年我動力蓄電池裝機量達(dá)到61.8GW·h,其三元鋰電池裝機量為38.6GW·h,占比62.5%;磷酸鐵鋰電池裝機量為21.7GW·h,占比35.1%;錳酸鋰與其它電池裝機量為1.5GW·h,占比2.4%。目前磷酸鐵鋰電池地裝機量正在追趕三元鋰電池,一方面,搭載磷酸鐵鋰電池地車型愈來愈多,比如宏光Mini,特斯拉Model3低配版,比亞迪漢EV,比亞迪秦EV均有采用磷酸鐵鋰電池;另一方面,受益于比亞迪"刀片電池"全系換裝地帶動,更多車企都在申報配套磷酸鐵鋰電池地乘用車。

4.2鋰離子單體蓄電池地結(jié)構(gòu)鋰離子單體蓄電池主要由正極,負(fù)極,隔膜,電解液與外殼等組成,如圖2-21所示。圖2-21鋰離子蓄電池地基本結(jié)構(gòu)

4.2鋰離子單體蓄電池地結(jié)構(gòu)1．正極正極材料作為鋰離子蓄電池鋰離子地唯一供給者,對鋰離子蓄電池能量密度地提高與成本地降低起著決定性作用。被廣泛采用地正極材料主要有磷酸鐵鋰,錳酸鋰,鈷酸鋰與三元材料等。特斯拉Model3地動力蓄電池使用地正極材料是鎳鈷鋁三元材料;比亞迪e6地動力蓄電池使用地正極材料是磷酸鐵鋰/鎳鈷錳三元材料。2．負(fù)極負(fù)極材料影響鋰離子蓄電池地安全性,負(fù)極材料有碳材料,石墨材料與鈦酸鋰等。目前,廣泛應(yīng)用地碳基負(fù)極材料,將鋰在負(fù)極表面地沉積/溶解轉(zhuǎn)變?yōu)樵谔疾牡厍度?脫出,大幅度地減少鋰枝晶地形成,提高鋰離子蓄電池地安全性。特斯拉Model3地動力蓄電池使用地負(fù)極材料是石墨+硅;比亞迪e6地動力蓄電池使用地負(fù)極材料是石墨。3．隔膜隔膜是夾在蓄電池正極片與負(fù)極片之間起電子絕緣作用并提供鋰離子遷移微通道地薄膜,是影響蓄電池性能地重要組件。隔膜起著分離正極與負(fù)極地功能,避免蓄電池正極與負(fù)極直接接觸短路,又能起著鋰離子傳導(dǎo)與絕緣地功能。目前,應(yīng)用比較廣泛地隔膜主要有聚乙烯（PolyEthylene,PE）隔膜,聚丙烯（Polypropylene,PP）隔膜,PP-PE-PP三層隔膜,無紡布復(fù)合隔膜,凝膠隔膜,表面涂覆地復(fù)合隔膜等。沒有哪種隔膜適用于所有地蓄電池材料體系與蓄電池型號。為使動力蓄電池發(fā)揮最佳地性能,需要根據(jù)具體地蓄電池設(shè)計以與蓄電池制造地工藝與設(shè)備水平選配適合地隔膜。為保證動力蓄電池地安全性,隔膜地孔隙率不能太高,30%~45%為宜。單體容量較高地能量型蓄電池不宜使用過薄地隔膜;而功率型蓄電池可以考慮孔隙率較高,較薄地隔膜。

4.2鋰離子單體蓄電池地結(jié)構(gòu)4．電解液電解液是鋰離子蓄電池鋰離子傳輸?shù)剌d體。一般由鋰鹽與有機溶劑組成。電解液在鋰電池正,負(fù)極之間起到傳導(dǎo)鋰離子地作用。溶有電解質(zhì)鋰鹽地有機溶劑提供鋰離子,電解質(zhì)鋰鹽有LiPF6,LiClO4,LiBF4等,有機溶劑主要由碳酸二乙酯（DiethylCarbonate,DEC）,碳酸丙烯酯（PropyleneCarbonate,PC）,碳酸乙烯酯（EthyleneCarbonate,EC）,碳酸二甲酯（DimethylCarbonate,DMC）等其地一種或幾種混合組成。電解液與蓄電池之間地對應(yīng)性強,使用時根據(jù)不同廠商蓄電池設(shè)計地電化學(xué)性能要求,配套使用不同配方地電解液。5．外殼外殼用于蓄電池封裝,主要有鋁殼,鋁塑膜,蓋板,極耳,絕緣片等。在鋰離子蓄電池成本結(jié)構(gòu),正極材料約占33%,負(fù)極材料約占10%,電解液約占12%,隔膜約占30%,其它約占15%。

4.3鋰離子蓄電池地工作原理鋰離子蓄電池地工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對蓄電池進行充電時,蓄電池地正極上有鋰離子生成,生成地鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。而作為負(fù)極地碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,到達(dá)負(fù)極地鋰離子就嵌入到碳層地微孔,嵌入地鋰離子越多,充電容量越高。單體鋰離子蓄電池地最高充電終止電壓為4.2V,不能過充,否則會因正極地鋰離子丟失太多而使蓄電池報廢。對鋰離子蓄電池充電時,應(yīng)采用專用地恒流,恒壓充電器,先恒流充電至鋰離子蓄電池兩端電壓為4.2V后,轉(zhuǎn)入恒壓充電模式;當(dāng)恒壓充電電流降至100mA時,應(yīng)停止充電。由于鋰離子蓄電池地內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因,放電時鋰離子不能全部移向正極,需要保留一部分鋰離子在負(fù)極,以保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則,蓄電池壽命會縮短。為了保證石墨層放電后留有部分鋰離子,就要嚴(yán)格限制放電終止最低電壓,也就是說鋰離子蓄電池不能過放電。單體鋰離子蓄電池地放電終止電壓通常為3.0V,最低不能低于2.5V。蓄電池放電時間長短與蓄電池容量,放電電流大小有關(guān)。

4.3鋰離子蓄電池地工作原理圖2-22所示為鋰離子蓄電池地工作原理。蓄電池充電時,正極上鋰原子電離成鋰離子與電子（脫嵌）,鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極,得到電子,被還原成鋰原子嵌入到碳層地微孔（插入）;蓄電池放電時,嵌在負(fù)極碳層地鋰原子,失去電子（脫插）成為鋰離子,通過電解液,又運動回正極（嵌入）;鋰離子蓄電池地充放電過程,也就是鋰離子在正負(fù)極間不斷嵌入與脫嵌地過程,同時伴隨著等當(dāng)量電子地嵌入與脫嵌。鋰離子數(shù)量越多,充放電容量就越高。圖2-22鋰離子蓄電池地工作原理

4.3鋰離子蓄電池地工作原理蓄電池反應(yīng)過程既沒有消耗電解液,也不產(chǎn)生氣體,只是鋰離子在正負(fù)極間移動,所以鋰離子蓄電池地結(jié)構(gòu)可以做成完全封閉地。此外,正常條件下,蓄電池充放電過程沒有其它副反應(yīng),所以鋰離子蓄電池充電效率很高,甚至達(dá)到100%。放電時鋰離子不能完全移向正極,需要保留一部分鋰離子在負(fù)極,以保證下次充電時地鋰離子暢通嵌入通道,否則,蓄電池壽命就相當(dāng)短。為了保證碳層放電后留有部分鋰離子,也就是鋰離子電池不能過放電,這就要嚴(yán)格限制放電終止最低電壓;同時,根據(jù)鋰離子工作原理最高充電終止應(yīng)為4.2V,不能過充,否則會因正極L材料地Li離子拿走太多時,造成晶型坍塌,而使電池表現(xiàn)出壽命終結(jié)狀態(tài)。由此可見,鋰離子充/放電控制精度要求相當(dāng)高,既不能過充,也不能過放,否則都將影響蓄電池壽命,這是由鋰離子電池工作機理所決定地。圖2-22鋰離子蓄電池地工作原理

4.4鋰離子蓄電池地應(yīng)用實例目前純電動汽車使用地動力蓄電池主要是鋰離子蓄電池。如雪佛蘭Bolt純電動汽車動力蓄電池是由288支LG方形電芯制成,如圖2-23所示。單體電芯標(biāo)稱容量為55A·h,標(biāo)稱電壓為3.75V,系統(tǒng)電能為59.4kW·h（288×55A·h×3.75V）;蓄電池系統(tǒng)體積為285L,質(zhì)量為435kg,體積能量密度為208W·h/L,質(zhì)量能量密度為136W·h/kg。特斯拉ModelS動力蓄電池由7104節(jié)18650鋰電池組成,如圖2-24所示,16個蓄電池模塊串聯(lián)而成,每個蓄電池模塊采用6S72P組合,即6個電芯串聯(lián),74組。如果每個電芯3.7V,則動力蓄電池總電壓為355V。圖2-23雪佛蘭Bolt純電動汽車動力蓄電池圖2-24特斯拉ModelS動力蓄電池

4.4鋰離子蓄電池地應(yīng)用實例比亞迪推出地刀片電池如圖2-25所示。傳統(tǒng)地磷酸鐵鋰電池包含三層結(jié)構(gòu):單體,模組與電池包,其單體與模組地支撐固定結(jié)構(gòu)件會占據(jù)很大一部分空間。而刀片電池直接將單體電池拉長,固定在電池包地邊框上。在刀片電池里,電池單體成為結(jié)構(gòu)件地一部分,既是供電部件,又是電池包地梁,省去了模組與大部分支撐結(jié)構(gòu),空間利用率大大提升。同樣地電池體積里,現(xiàn)在可以塞下比以前多得多地單體電池。據(jù)比亞迪給出地數(shù)據(jù),對電池包地重塑使刀片電池單位體積能量密度提升50%,相當(dāng)于原來滿充能跑400km地純電動汽車,如今能跑600km。由于刀片電池也是磷酸鐵鋰電池,所以安全性非常好。圖2-25刀片電池

5.蓄電池管理系統(tǒng)純電動汽車動力蓄電池是由成百上千個單體蓄電池組合而成,需要對這些單體蓄電池進行管理,才能發(fā)揮最大地作用。圖2-26蓄電池管理系統(tǒng)實物5.1蓄電池管理系統(tǒng)地定義與組成蓄電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem,BMS）是連接動力蓄電池與純電動汽車地重要紐帶,其精準(zhǔn)地控制與管理為動力蓄電池地完美應(yīng)用保駕護航,如圖2-26所示。

圖2-27蓄電池管理系統(tǒng)在純電動汽車上地位置5.1蓄電池管理系統(tǒng)地定義與組成蓄電池管理系統(tǒng)是指監(jiān)視蓄電池地狀態(tài)（電壓,電流,溫度,荷電狀態(tài)等）,可以為蓄電池提供通信,安全,電芯均衡與管理控制,并提供與應(yīng)用設(shè)備通信接口地系統(tǒng)。蓄電池管理系統(tǒng)通過控制蓄電池地充放電過程,實現(xiàn)對蓄電池地保護,提升蓄電池綜合性能。它在純電動汽車上地位置如圖2-27所示。蓄電池管理系統(tǒng)與動力蓄電池組一起組成蓄電池包整體,與蓄電池管理系統(tǒng)有通信關(guān)系地兩個部件分別是整車控制器與充電機。蓄電池管理系統(tǒng)向上通過CAN（ControllerAreawork,控制器局域網(wǎng)絡(luò)）總線與純電動汽車整車控制器通信,上報蓄電池包狀態(tài)參數(shù);接收整車控制器指令,配合整車需要,確定功率輸出;向下監(jiān)控整個蓄電池包地運行狀態(tài),保護蓄電池包不受過放,過熱等非正常運行狀態(tài)地侵害;充電過程,與充電機交互,管理充電參數(shù),監(jiān)控充電過程正常完成。

圖2-28蓄電池管理系統(tǒng)地組成5.1蓄電池管理系統(tǒng)地定義與組成2.蓄電池管理系統(tǒng)地組成蓄電池管理系統(tǒng)主要由檢測模塊,均衡電源模塊與控制模塊三部分組成,如圖2-28所示。

圖2-29某純電動汽車地動力蓄電池組與其蓄電池管理系統(tǒng)5.1蓄電池管理系統(tǒng)地定義與組成（1）檢測模塊。檢測模塊能夠?qū)π铍姵亟M各單體蓄電池地電壓,電流,溫度等關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)進行準(zhǔn)確與實時地檢測,并通過串行外設(shè)接口（SerialPeripheralInterface,SPI）總線上報給控制模塊。（2）均衡電源模塊。均衡電源模塊能夠平衡單體蓄電池間地電壓差異,解決蓄電池組"短板效應(yīng)"。（3）控制模塊?？刂颇K能夠根據(jù)既定策略完成控制功能,實現(xiàn)SOC估計,同時將電池狀態(tài)數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給整車其它地電子控制單元。蓄電池管理系統(tǒng)與動力蓄電池組一起組成蓄電池包整體,與蓄電池管理系統(tǒng)有通信關(guān)系地兩個部件分別是整車控制器與充電機。蓄電池管理系統(tǒng)向上通過CAN總線與純電動汽車整車控制器通信,上報蓄電池包狀態(tài)參數(shù);接收整車控制器指令,配合整車需要,確定功率輸出;向下監(jiān)控整個蓄電池包地運行狀態(tài),保護蓄電池包不受過放,過熱等非正常運行狀態(tài)地侵害;充電過程,與充電機交互,管理充電參數(shù),監(jiān)控充電過程正常完成。圖2-29所示為某純電動汽車地動力蓄電池組與其蓄電池管理系統(tǒng)。

5.2蓄電池管理系統(tǒng)地功能與工作模式1.蓄電池管理系統(tǒng)地功能蓄電池管理系統(tǒng)包括以下功能。（1）蓄電池參數(shù)檢測。蓄電池參數(shù)檢測包括總電壓,總電流,單體蓄電池電壓檢測（防止出現(xiàn)過充,過放甚至反極現(xiàn)象）,溫度檢測（最好每串蓄電池,關(guān)鍵電纜接頭等均有溫度傳感器）,煙霧探測（監(jiān)測電解液泄漏等）,絕緣檢測（監(jiān)測漏電）,碰撞檢測等。（2）蓄電池狀態(tài)估計。蓄電池狀態(tài)包括荷電狀態(tài)或放電深度（DepthofDischarge,DOD）,健康狀態(tài)（StateofHealth,SOH）,功能狀態(tài)（StateofFunction,SOF）,能量狀態(tài)（StateofEnergy,SOE）,故障與安全狀態(tài)（SafetyofStatus,SOS）等。（3）充電控制。BMS具有一個充電管理模塊,它能夠根據(jù)蓄電池地特性,溫度高低以與充電機地功率等級,控制充電機給蓄電池進行安全充電。（4）熱管理。根據(jù)蓄電池組內(nèi)溫度分布信息與充放電需求,決定主動加熱/散熱地強度,使得蓄電池盡可能工作在最適合地溫度,充分發(fā)揮蓄電池地性能。（5）蓄電池均衡。蓄電池不一致分為容量不一致,電阻不一致與電壓不一致。特別是容量不一致性地存在,使得蓄電池組地容量小于組最小單體蓄電池地容量。蓄電池均衡根據(jù)單體蓄電池信息,采用主動或被動,耗散或非耗散等均衡方式,盡可能使蓄電池組容量接近于最小單體蓄電池地容量。

5.2蓄電池管理系統(tǒng)地功能與工作模式（6）在線故障診斷。在線故障診斷包括故障檢測,故障類型判斷,故障定位,故障信息輸出等。故障檢測是指通過采集到地傳感器信號,采用診斷算法診斷故障類型,并進行早期預(yù)警。蓄電池故障是指蓄電池組,高壓電回路,熱管理等各個子系統(tǒng)地傳感器故障,執(zhí)行器故障（如接觸器,風(fēng)扇,泵,加熱器等）,以與網(wǎng)絡(luò)故障,各種控制器軟硬件故障等。蓄電池組本身故障是指過壓（過充）,欠壓（過放）,過電流,超高溫,內(nèi)短路故障,接頭松動,電解液泄漏,絕緣能力降低等。（7）蓄電池安全控制與報警。蓄電池安全控制包括熱系統(tǒng)控制,高壓電安全控制。BMS診斷到故障后,通過網(wǎng)絡(luò)通知整車控制器,并要求整車控制器進行有效處理（超過一定閾值時BMS也可以切斷主回路電源）,以防止高溫,低溫,過充,過放,過電流,漏電等對蓄電池與身地?fù)p害。（8）網(wǎng)絡(luò)通信。BMS需要與整車控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信;同時,BMS在車輛上拆卸不方便,需要在不拆殼地情況下進行在線標(biāo)定,監(jiān)控,自動代碼生成與在線程序下載（程序更新而不拆卸產(chǎn)品）等,一般地車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN總線技術(shù)。（9）信息存儲。用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù),如SOC,SOH,SOF,SOE,累積充放電安時數(shù),故障碼與一致性等。（10）電磁兼容。由于純電動汽車使用環(huán)境惡劣,要求BMS具有好地抗電磁干擾能力,同時要求BMS對外輻射小。蓄電池管理系統(tǒng)地具體組成與功能應(yīng)以實際車型地蓄電池管理系統(tǒng)為準(zhǔn)。純電動汽車地真實BMS可能只有上面提到地部分功能。

5.2蓄電池管理系統(tǒng)地功能與工作模式2.蓄電池管理系統(tǒng)地工作模式蓄電池管理系統(tǒng)地工作模式主要有下電模式,待機模式,放電模式,充電模式,故障模式等。（1）下電模式。下電模式是整個系統(tǒng)地低壓與高壓部分處于不工作狀態(tài)地模式。在下電模式下,BMS控制地所有高壓接觸器均處于斷開狀態(tài);低壓控制電源處于不供電地狀態(tài)。下電模式屬于省電模式。（2）待機模式。BMS在此模式下不處理任何數(shù)據(jù),能耗極低,能快速啟動。準(zhǔn)備模式下,系統(tǒng)所有地接觸器均處于未吸合狀態(tài)。在該模式下,系統(tǒng)可接受外界地點火鎖,整車控制器,電機控制器,充電插頭開關(guān)等部件發(fā)出地硬線信號或受CAN報文控制地低壓信號來驅(qū)動各高壓接觸器,從而使BMS進入所需工作模式。（3）放電模式。BMS在待機模式下檢測放電喚醒信號后,接收整車控制器發(fā)來地動力蓄電池運行狀態(tài)指令與接觸器地動作指令,并執(zhí)行有關(guān)指令,完成BMS上電與預(yù)充電流程,進入放電模式。（4）充電模式。當(dāng)BMS檢測充電喚醒信號時,系統(tǒng)即進入充電模式。在該模式下主正,主負(fù)繼電器閉合,同時為保證低壓控制電源持續(xù)供電,DC/DC變換器需處于工作狀態(tài)。（5）故障模式。BMS在任何模式下檢測到故障,均進入故障模式,同時上報整車控制器故障狀態(tài)與有關(guān)故障代碼。故障模式是控制系統(tǒng)常出現(xiàn)地一種狀態(tài)。由于純電動汽車動力蓄電池地使用關(guān)系到用戶地身安全,因而系統(tǒng)對于各種相應(yīng)模式總是采取安全第一地原則。BMS對于故障地響應(yīng)還需根據(jù)故障等級而定,當(dāng)其故障級別較低時,系統(tǒng)可采取報錯或發(fā)出輕微報警信號地方式告知駕駛員;而當(dāng)故障級別較高,甚至伴隨有危險時,系統(tǒng)采取直接斷開高壓接觸器地控制策略。

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性1．動力蓄電池地?zé)峁芾砑冸妱悠囎匀际欠浅４蟮匕踩[患。產(chǎn)生純電動汽車自燃地重要原因之一就是動力蓄電池,因此動力蓄電池地?zé)峁芾矸浅Ｖ匾?如果溫度過高,會影響蓄電池地壽命與安全性,希望動力蓄電池地工作溫度要保持在20~35℃區(qū)間。純電動汽車對動力蓄電池地?zé)峁芾砭哂幸韵乱?。?）保證單體蓄電池最適宜地工作溫度范圍,避免單體蓄電池整體或局部溫度過高,能夠使蓄電池在高溫環(huán)境有效散熱,低溫環(huán)境迅速加熱或保溫。（2）減小單體蓄電池尤其是大尺寸單體蓄電池內(nèi)部不同部位地溫度差異,保證單體蓄電池溫度分布均勻。（3）滿足純電動汽車輕量化,緊湊性地具體要求,安裝與維護方便,可靠性好且成本低廉。（4）有害氣體產(chǎn)生時地有效通風(fēng),以與與溫度等有關(guān)參數(shù)相一致地?zé)釡y量與監(jiān)控。動力蓄電池地冷卻主要分為風(fēng)冷與液冷兩大類。風(fēng)冷地典型代表是日產(chǎn)聆風(fēng)Leaf純電動汽車,采用鼓風(fēng)機（專門為動力蓄電池冷卻用）驅(qū)動空氣,通過空調(diào)制冷系統(tǒng)地蒸發(fā)器后變成冷風(fēng),再去冷卻動力蓄電池,如圖2-30所示。該技術(shù)比較成熟,由于空氣地比熱較小,帶走地?zé)崃枯^少,主要適用于動力蓄電池散熱量較小地情況。圖2-30動力蓄電池地風(fēng)冷原理

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性冷卻液冷卻地典型代表是特斯拉純電動汽車,在整個空調(diào)系統(tǒng)上添加間換熱器,間換熱器內(nèi)部有兩個流道,一個流道內(nèi)部流動地是冷卻液,一個流道流動地是制冷劑,二者進行熱交換。冷卻液經(jīng)過換熱后變成低溫冷卻液流入到動力蓄電池,對動力蓄電池進行冷卻,如圖2-31所示。目前該冷卻技術(shù)比較成熟,獲得廣泛應(yīng)用。由于冷卻液地比容積大,能夠帶走更大地散熱量,主要針對大容量地動力蓄電池。圖2-31動力蓄電池地液冷原理

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性圖2-32所示為某純電動汽車動力蓄電池地?zé)峁芾硎疽鈭D。當(dāng)蓄電池溫度過高時,開啟電池冷卻器,對蓄電池進行冷卻;當(dāng)蓄電池溫度過高時,開啟熱交換器,對蓄電池進行加熱。圖2-32某純電動汽車動力蓄電池地?zé)峁芾硎疽鈭D

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性2.動力蓄電池地不一致性動力蓄電池作為純電動汽車地動力電源使用時,由于高功率,大容量地要求,單體鋰離子蓄電池并不能滿足要求,所以需要對鋰離子蓄電池進行串,并聯(lián)組合使用。然而,單體蓄電池之間地不一致性常常造成蓄電池組在循環(huán)過程出現(xiàn)容量衰減過快,壽命較短等問題。選擇性能盡可能一致地單體蓄電池用來成組,對鋰離子蓄電池在動力蓄電池地推廣應(yīng)用具有重要意義。（1）不一致性地定義。鋰離子蓄電池組地不一致性是指同一規(guī)格型號地單體蓄電池組成蓄電池組后,其電壓,電量,容量與其衰退率,內(nèi)阻與其變化率,壽命,溫度,自放電率等參數(shù)存在一定地差別。單體蓄電池在制造出來后,初始性能本身存在一定差異。隨著蓄電池地使用,這些性能差異不斷累積,同時由于各單體蓄電池在蓄電池組內(nèi)地使用環(huán)境不完全相同,也導(dǎo)致了單體蓄電池地不一致性逐步放大,從而加速蓄電池性能衰減,并最終引發(fā)蓄電池組過早失效。（2）不一致性地分類。蓄電池不一致性主要分為容量不一致性,電壓不一致性與電阻不一致性。①容量不一致性。容量不一致性主要包括初始容量不一致性與實際容量不一致性。初始容量不一致性是指蓄電池組在出廠前地分選試驗后單體蓄電池地初始容量不一致。蓄電池初始容量與蓄電池衰減特性有關(guān),受蓄電池貯存溫度,荷電狀態(tài)等因素影響。盡管蓄電池在出廠前地分選試驗可以較好地保證單體蓄電池初始容量地一致性,但是初始容量不一致并不是純電動汽車蓄電池成組應(yīng)用地主要矛盾,因為在使用過程可以通過單體蓄電池單獨充放電來調(diào)整單體蓄電池地初始容量。實際容量不一致性是指蓄電池在放電過程所剩余地電量不相等。蓄電池地實際容量不一致主要與蓄電池地初始容量,放電電流與單體蓄電池內(nèi)阻等有關(guān)。蓄電池實際容量還顯著受到蓄電池循環(huán)次數(shù)影響,越接近蓄電池壽命周期后期,實際容量不一致性就越明顯。

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性②電壓不一致性。電壓不一致性地主要影響在于并聯(lián)組蓄電池地互充電,當(dāng)并聯(lián)組一節(jié)蓄電池電壓低時,其它蓄電池將給電壓低地蓄電池充電。在這種連接方式下,較低電壓蓄電池地容量小幅增加地同時,較高蓄電池地容量將急劇下降,能量將損耗在互充電過程而達(dá)不到預(yù)期地對外輸出。若低電壓蓄電池與正常蓄電池一起使用,將成為蓄電池組地負(fù)載,影響其它蓄電池地工作,進而影響整個蓄電池組地壽命。因此,在蓄電池組不一致性明顯增加地深放電階段,不能再繼續(xù)使用低壓蓄電池,否則會造成低容量蓄電池過放電,影響蓄電池地使用壽命。③內(nèi)阻不一致性。蓄電池內(nèi)阻不一致使得蓄電池組每個單體蓄電池在放電過程熱損失地能量不一樣,最終影響單體蓄電池地能量狀態(tài)。（3）提高動力蓄電池不一致性地途徑。蓄電池組地一致性是相對地,不一致性是絕對地。提高蓄電池不一致性地途徑主要有生產(chǎn)過程地控制,配組過程地控制,使用與維護過程地控制。①生產(chǎn)過程地控制。生產(chǎn)過程地控制主要從原材料與生產(chǎn)工藝兩方面進行。原材料方面盡量選取同一批次地原材料,保證原材料顆粒大小,性能地一致性。生產(chǎn)工藝上要對整個生產(chǎn)過程進行嚴(yán)格地調(diào)控,例如保證漿料攪拌均勻,不長時間放置,控制涂布機地走速保證涂布地厚度,均勻度,極片外觀檢查,稱重分檔,控制注液量與化成,分容,貯存條件等。②配組過程地控制。配組過程地控制主要是指對蓄電池進行分選,蓄電池組采用統(tǒng)一類型,統(tǒng)一規(guī)格,統(tǒng)一型號地蓄電池,并且要對蓄電池地電壓,容量,內(nèi)阻等進行測定,保證蓄電池初始性能地一致性。

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性③使用與維護過程地控制。對蓄電池進行實時監(jiān)控。配組時對蓄電池進行一致性篩選,可保證在蓄電池組使用初期地一致性。在使用過程對蓄電池進行實時監(jiān)控,可實時觀察到使用過程地一致性問題。也可以通過實時監(jiān)控對極端參數(shù)蓄電池進行與時調(diào)整或者更換,保證蓄電池組地不一致性不會隨時間而擴大。引入均衡管理系統(tǒng)。采用適當(dāng)?shù)鼐獠呗耘c均衡電路對蓄電池進行智能管理。目前常見地均衡策略包括基于外電壓地均衡策略,基于SOC地均衡策略與基于容量地均衡策略。而均衡電路按能量消耗方式可以分為被動均衡與主動均衡。其主動均衡能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池間地?zé)o損能量流動,是內(nèi)外研究地?zé)狳c。主動均衡常用地方法有蓄電池旁路法,開關(guān)電容法,開關(guān)電感法,DC/DC變換法等。對蓄電池進行熱管理。對蓄電池進行熱管理除了盡量將蓄電池組地工作溫度保持在最優(yōu)地范圍之內(nèi),還要盡量保證單體蓄電池之間溫度條件地一致,從而有效地保證各單體蓄電池之間地性能一致性。采用合理地控制策略。在輸出功率允許地情況下,盡量減小蓄電池放電深度,同時,避免蓄電池地過充電,可延長蓄電池組地循環(huán)壽命。加強對蓄電池組地維護,間隔一定時間對蓄電池組進行小電流維護性充電,還要注意清潔。總之,提高蓄電池地一致性是一個系統(tǒng)全面地工程,需要從蓄電池地設(shè)計,生產(chǎn),質(zhì)量控制,應(yīng)用,維護等多方面同考慮。

5.3動力蓄電池地?zé)峁芾砼c不一致性（4）鋰離子蓄電池配組方法。鋰離子蓄電池配置方法主要有電壓配組法,靜態(tài)容量配組法,內(nèi)阻配組法,多參數(shù)配組法與動態(tài)特性配組法。①電壓配組法。電壓配組法可分為靜態(tài)電壓配組法與動態(tài)電壓配組法。靜態(tài)電壓配組法又叫做空載配組法,不帶負(fù)載,只考慮蓄電池本身,測量被篩選單體蓄電池在靜置數(shù)十天后滿電荷狀態(tài)貯存地自放電率以與滿荷電狀態(tài)下不同貯存期內(nèi)蓄電池地開路電壓,此方法操作最簡單,但不準(zhǔn)確。動態(tài)電壓配組法考察蓄電池帶負(fù)載時地電壓情況,但沒有考慮到負(fù)載變化等因素,因此也不準(zhǔn)確。②靜態(tài)容量配組法。靜態(tài)容量配組法是在設(shè)定地條件下對蓄電池進行充放電,由放電電流與放電時間來計算容量,按容量大小對蓄電池進行配組。這種方法簡便易行,但它只能反映蓄電池在特定條件容量相同,不能說明蓄電池地完整工作特性,有一定地局限性。③內(nèi)阻配組法。內(nèi)阻配組法主要考慮單體蓄電池地內(nèi)阻,這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量,但是因為蓄電池地內(nèi)阻會隨放電過程地進行而改變,要進行內(nèi)阻地準(zhǔn)確測定有一定地難度。④多參數(shù)配組法。多參數(shù)配組法是同時考慮容量,內(nèi)阻,電壓,自放電率等多個外部條件對蓄電池進行綜合評定,可以分選出一致性較好地蓄電池組。但這種方法地前提是單參數(shù)分選時要準(zhǔn)確,同時耗時過長。⑤動態(tài)特性配組法。動態(tài)特性配組法是利用蓄電池地充放電特性曲線來分選蓄電池進行配組。充放電曲線能夠體現(xiàn)蓄電池地大部分特性,利用動態(tài)特性配組法能夠保證蓄電池各種性能指標(biāo)地一致性。但這種方法蓄電池地配組利用率降低,不利于蓄電池組成本地降低。標(biāo)準(zhǔn)曲線或基準(zhǔn)曲線地確定也是其實施過程地難點。

6.動力蓄電池系統(tǒng)地故障診斷純電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)是最容易出現(xiàn)故障地部件之一,而且動力蓄電池系統(tǒng)是高壓系統(tǒng),其故障診斷地要求是非常高地。6.1動力蓄電池系統(tǒng)地故障分級動力蓄電池系統(tǒng)故障分為一級故障,二級故障與三級故障。1.一級故障一級故障是最嚴(yán)重地故障。一級故障表明動力蓄電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失,請求其它控制器立即（1s內(nèi)）停止充電或放電。如果其它控制器在指定時間內(nèi)未作出響應(yīng),蓄電池管理系統(tǒng)將在2s后主動停止充電或放電（即斷開高壓繼電器）。動力蓄電池上報一級故障一段時間后會造成整車出現(xiàn)安全事故,如起火,爆炸,觸電等,動力蓄電池在正常工作下不會上報該故障,BMS一旦上報該故障表明動力蓄電池處于嚴(yán)重濫用狀態(tài)。2.二級故障二級故障表明動力蓄電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失,請求其它控制器停止充電或者放電;其它控制器應(yīng)在一定地延時時間內(nèi)響應(yīng)動力蓄電池停止充電或放電請求。其它控制器響應(yīng)動力蓄電池二級故障地延時時間建議少于60s,否則會引發(fā)動力蓄電池上報一級故障。動力蓄電池上報二級故障會造成整車進入跛行,暫時停止能量回饋,停止充電,動力蓄電池正常工作下不會上報該故障,BMS一旦上報該故障,表明動力蓄電池某些硬件出現(xiàn)故障或動力蓄電池處于非正常工作條件下。

6.動力蓄電池系統(tǒng)地故障診斷純電動汽車動力蓄電池系統(tǒng)是最容易出現(xiàn)故障地部件之一,而且動力蓄電池系統(tǒng)是高壓系統(tǒng),其故障診斷地要求是非常高地。6.1動力蓄電池系統(tǒng)地故障分級3.三級故障三級故障表明動力蓄電池性能下降,蓄電池管理系統(tǒng)降低最大允許充/放電電流。動力蓄電池上報三級故障對整車無影響或不同程度地造成整車進入限功率行駛狀態(tài),動力蓄電池正常工作狀態(tài)可能上報該故障,BMS一旦上報該故障,表明動力蓄電池處于極限環(huán)境溫度下或單體蓄電池一致性出現(xiàn)一定劣化等,應(yīng)該查找原因進行排除。動力蓄電池系統(tǒng)地故障一般在儀表上只顯示動力蓄電池故障,動力蓄電池絕緣故障與動力蓄電池系統(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。

6.2動力蓄電池系統(tǒng)地常見故障動力蓄電池系統(tǒng)會出現(xiàn)以下常見故障。1.單體蓄電池故障單體蓄電池會出現(xiàn)以下故障現(xiàn)象。（1）單體蓄電池SOC偏低或偏高。如果出現(xiàn)單體蓄電池SOC偏低或偏高,會造成動力蓄電池系統(tǒng)性能下降,影響純電動汽車地續(xù)駛里程;但動力蓄電池系統(tǒng)能夠正常使用,無須更換。處理辦法是對出現(xiàn)SOC偏低地單體蓄電池單獨充電,對出現(xiàn)SOC偏高地單體蓄電池單獨放電,從而保證所有單體蓄電池地一致性。（2）單體蓄電池容量不足。單體蓄電池容量不足,會造成動力蓄電池充電不足,能量下降,從而造成純電動汽車地續(xù)駛里程縮短。處理辦法是對出現(xiàn)容量不足地單體蓄電池進行更換。（3）單體蓄電池內(nèi)阻偏大。單體蓄電池內(nèi)阻偏大,會造成動力蓄電池充電不足,性能下降,從而造成純電動汽車地動力性不足,續(xù)駛里程縮短。處理辦法是對出現(xiàn)內(nèi)阻偏大地單體蓄電池進行更換。（4）單體蓄電池過充電或過放電。如果出現(xiàn)單體蓄電池過充電或過放電現(xiàn)象,則會造成動力蓄電池內(nèi)部短路,蓄電池?zé)崾Э?嚴(yán)重時會起火,爆炸。處理辦法是檢查蓄電池管理系統(tǒng)。（5）單體蓄電池內(nèi)部短路。如果出現(xiàn)單體蓄電池內(nèi)部短路現(xiàn)象,會造成動力蓄電池?zé)崾Э?嚴(yán)重時會起火,爆炸,影響行車安全。處理辦法是更換內(nèi)部短路地單體蓄電池。（6）單體蓄電池外部短路。如果出現(xiàn)單體蓄電池外部短路現(xiàn)象,會造成動力蓄電池?zé)崾Э?嚴(yán)重時會起火,爆炸,影響行車安全。處理辦法是排除短路故障,更換造成外部短路地單體蓄電池。（7）單體蓄電池極性裝反。如果出現(xiàn)單體蓄電池極性裝反現(xiàn)象,會造成動力蓄電池?zé)崾Э?嚴(yán)重時會起火,爆炸,影響行車安全。處理辦法是更換極性裝反地單體蓄電池。

6.2動力蓄電池系統(tǒng)地常見故障2.蓄電池管理系統(tǒng)故障蓄電池管理系統(tǒng)會出現(xiàn)以下故障現(xiàn)象。（1）CAN通信故障。當(dāng)出現(xiàn)CAN通信故障時,無法監(jiān)控純電動汽車運行狀態(tài)。處理辦法是檢查CAN網(wǎng)絡(luò)。（2）總電壓測量故障。當(dāng)出現(xiàn)總電壓測量故障時,無法監(jiān)控動力蓄電池系統(tǒng)地總電壓