新能源汽車構(gòu)造與檢修（微課版） 課件 項目3-5 動力電池系統(tǒng)原理與檢修、驅(qū)動電機系統(tǒng)原理與檢修、汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與檢修

新能源汽車構(gòu)造與檢修（微課版）新能源汽車技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫配套教材新編21世紀高等職業(yè)教育精品教材·汽車類主編余紅燕新能源汽車結(jié)構(gòu)認知新能源汽車高壓系統(tǒng)與安全防護動力電池系統(tǒng)原理與檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)原理與檢修目錄CONTENTS01020304汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與檢修05充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及檢修06新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)07任務(wù)1動力電池單體任務(wù)2動力電池管理系統(tǒng)任務(wù)3

動力電池總成的檢查與拆裝動力電池系統(tǒng)原理與檢修Part03電池術(shù)語電池的參數(shù)0102任務(wù)一動力電池單體鎳氫電池03鋰離子電池04典型的動力電池單體053.1動力電池單體一、電池術(shù)語3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（一）電壓1.額定電壓額定電壓也稱公稱電壓或標稱電壓，是指在規(guī)定條件下電池工作的標準電壓。不同電化學(xué)類型的電池單體額定電壓是不同的，根據(jù)額定電壓也能區(qū)分電池的化學(xué)體系。2.充電終止電壓電池充足電時，極板上的活性物質(zhì)已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，再繼續(xù)充電，電池的電壓也不會再上升，此時的電壓稱作充電終止電壓。鉛酸電池的充電終止電壓約為2.7V，鎳氫電池的充電終止電壓約為1.4V，磷酸鐵鋰電池的充電終止電壓約為3.7V，三元鋰離子電池的充電終止電壓約為4.2V。3.放電終止電壓放電終止電壓是指電池在放電時，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。由于對電池的容量和壽命要求不同，以及不同的電池類型和放電條件，各種電池規(guī)定的放電終止電壓也不同。一般而言，在低溫或大電流放電時，放電終止電壓規(guī)定得低些；小電流長時間或間歇放電時，放電終止電壓值規(guī)定得高些。對于所有動力電池，放電終止電壓都是必須嚴格規(guī)定的重要指標。鉛酸電池的放電終止電壓約為1.75V，鎳氫電池的放電終止電壓約為0.9V，磷酸鐵鋰電池的放電終止電壓約為2.3V，三元鋰離子電池的放電終止電壓約為2.7V。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（二）容量電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池容量，以符號C表示，其單位常用A·h或mA·h表示。1.理論容量（Co）理論容量是假定全部活性物質(zhì)參與電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。為了比較不同類型的電池，我們常用比容量來比較，即單位質(zhì)量的電池所能釋放出的理論電量，單位是A·h/kg或者kA·h/kg。2.額定容量額定容量是指保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下放出的最低限度容量。3.實際容量實際容量是指在實際應(yīng)用情況下電池實際放出的電量，它等于放電電流與放電時間的積分。實際容量受放電率的影響較大，所以常在字母C的右下角以阿拉伯數(shù)字標明放電率，如C20=50A·h，表明在20h放電率下的實際容量為50A·h。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（三）能量與能量密度1.能量電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能釋放出的能量，通常用W·h或kW·h表示。電池的能量，表示儲存電量的大小，直接影響續(xù)駛里程。電池的能量分為理論能量和實際能量。（1）理論能量。假設(shè)電池在放電過程中始終處于平衡狀態(tài)，其放電電壓保持電動勢（E）的數(shù)值，而且活性物質(zhì)的利用率為100%，即放電容量為理論能量。（2）實際能量。實際能量是指電池放電時實際輸出的能量。在實際工程應(yīng)用中，作為實際能量的估算，經(jīng)常采用電池組額定容量與電池放電平均電壓的乘積進行電池實際能量的計算。由于活性物質(zhì)不可能完全被利用，電池的工作電壓總是小于電動勢，電池的實際能量總是小于理論能量。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（三）能量與能量密度2.比能量比能量也稱作能量密度，分質(zhì)量比能量和體積比能量。質(zhì)量比能量是指單位質(zhì)量電池所能輸出的能量，也稱作質(zhì)量能量密度，單位常用W·h/kg。體積比能量是指單位體積電池所能輸出的能量，也稱作體積能量密度，單位常用W·h/L。常用比能量來比較不同的電池系列。在新能源汽車應(yīng)用方面，動力電池質(zhì)量比能量將影響新能源汽車的整車質(zhì)量和續(xù)駛里程，而體積比能量會影響到動力電池的布置空間。因而比能量是評價動力電池能否滿足新能源汽車應(yīng)用需要的重要指標。同時，比能量也是比較不同類型電池性能的一項重要指標。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（四）功率與功率密度1.功率電池的功率是指在一定的放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位為瓦（W）或千瓦（kW）。2.功率密度單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率稱為功率密度，又稱作比功率，單位為kW/kg或W/g。功率密度的大小表示電池所能承受的工作電流的大小，電池功率密度大，表示它可以承受大電流放電。功率密度是評價電池及電池組是否滿足新能源汽車加速和爬坡能力的重要指標。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（五）電池內(nèi)阻電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱為電池內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻的作用，電池放電時，端電壓低于電動勢和開路電壓；充電時，充電的端電壓高于電動勢和開路電壓。電池內(nèi)阻是化學(xué)電源的一個極為重要的參數(shù)，它直接影響電池的工作電壓、工作電流、輸出能量與功率等。對于一個實用的化學(xué)電源，其內(nèi)阻越小越好。（六）荷電狀態(tài)電池荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）用于描述電池的剩余電量，是電池使用過程中的重要參數(shù)，此參數(shù)與電池的充放電歷史和充放電電流大小有關(guān)。動力電池的充放電過程是一個復(fù)雜的電化學(xué)變化過程，電池的剩余電量受到動力電池的基本特征參數(shù)（端電壓、工作電流、溫度、容量、內(nèi)部壓強、內(nèi)阻和充放電循環(huán)次數(shù)）和動力電池使用特性因素的影響，因而對電池組荷電狀態(tài)（SOC）的精確測定比較困難。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（七）充放電倍率充放電倍率C是形容動力電池充放電大小的符號。1C充放電就代表1h內(nèi)把電池充滿電到放空的電流大小，其數(shù)值等于電池的額定容量。（八）使用壽命1.使用壽命的概念循環(huán)壽命是評價電池壽命性能的一項重要的指標。電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)，或者一個周期。按一定測試標準，當電池容量降到某一規(guī)定值（一般為額定值的80%）以前，電池經(jīng)歷的充放電循環(huán)總次數(shù)，稱為電池的循環(huán)壽命或使用周期。各類電池的循環(huán)壽命都有差異，即使同一系列、同一規(guī)格的產(chǎn)品，循環(huán)壽命也可能有很大差異。2.使用壽命的影響因素動力電池使用壽命的影響因素主要包括充放電速率、充放電深度、環(huán)境溫度、存放條件、電池維護過程、電流波紋以及過充電量和過充頻度等。電池成組應(yīng)用中，動力電池單體不一致性、電池單體所處溫區(qū)不同、車輛的振動環(huán)境等都會對電池使用壽命產(chǎn)生影響。減少放電深度（即“淺放電”），二次電池的充放電循環(huán)壽命可以大大延長。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（九）自放電率自放電率是指電池在存放時間內(nèi)，在沒有負荷的條件下自身放電，使電池容量損失的速度。自放電率采用單位時間（月或年）內(nèi)電池容量下降的百分數(shù)來表示。自放電率通常與時間和環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度越高，自放電現(xiàn)象越明顯，所以電池久置時要定期補電，并在適宜的溫度和濕度下存放。（十）電池不一致性1.電池不一致性的概念電池不一致性是指同一規(guī)格、同一型號的電池單體組成電池組后，在電壓、內(nèi)阻及其變化率、荷電量、容量、充電接受能力、循環(huán)壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)方面存在的差別。在現(xiàn)有的電池技術(shù)水平下，新能源汽車必須使用多塊電池單體構(gòu)成的動力電池組來滿足使用要求。由于電池不一致性的影響，動力電池組在新能源汽車上使用的性能指標往往達不到電池單體原有水平，使用壽命會大大減少，嚴重影響新能源汽車的性能和應(yīng)用。2.電池不一致性產(chǎn)生的原因（1）在制造過程中，由于工藝上的問題和材質(zhì)的不均勻，使得電池極板活性物質(zhì)的活化程度和厚度、微孔率、連條、隔板等存在微小的差別，這種電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上的不一致性，就會使同一批次出廠的同一型號電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)不可能完全一致。（2）在裝車使用時，由于電池組中各個電池單體的溫度、通風條件、自放電程度、電解液密度等差別的影響，在一定程度上會導(dǎo)致電池電壓、內(nèi)阻及容量等參數(shù)的不一致。3.1動力電池單體二、電池的參數(shù)（十一）動力電池箱體防護等級動力電池箱體防護等級是衡量動力電池箱體對外界環(huán)境因素（如灰塵、水等）的防護能力的一個標準。IP等級由兩位數(shù)字組成，第一位數(shù)字表示密封設(shè)備抗固體顆粒進入能力（等級為0～6），第二位數(shù)字表示密封設(shè)備防水進入能力（等級為0～8）。根據(jù)國家標準，純電動汽車的動力電池箱體防護等級必須達到IP67，這意味著動力電池箱體能夠防止灰塵吸入，并且在常溫常壓下，當設(shè)備在深1m的水里時能夠承受短時間（不超過30min）的浸泡。這樣的防護等級對于確保電池在多變的氣候環(huán)境和復(fù)雜工況條件下保持密封防水性至關(guān)重要，避免因進水引發(fā)短路或更嚴重的安全事故。3.1動力電池單體三、鎳氫電池在鎳氫電池（Ni-MH）出現(xiàn)之前，鎳鎘電池（Ni-Cd）已經(jīng)獲得了大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，在早期的電動工具和電子產(chǎn)品上，大量應(yīng)用鎳鎘電池作為可反復(fù)充放電的電源裝置。金屬鎘具有很高的比電量，其值為477A·h/kg，電池標稱電壓為1.2V，因此鎳鎘電池的比能量可達60W·h/kg。但是鎳鎘電池的“記憶效應(yīng)”較為嚴重，循環(huán)壽命較短，而且鎘是重金屬，毒性較強，會帶來嚴重的環(huán)境污染。為了解決這些問題，鎳氫電池應(yīng)運而生。鎳氫電池采用與鎳鎘電池相同的鎳氧化物作為正極，金屬氫化物作為負極，堿液作為電解液，主要組成部分包括正極板、負極板、隔膜、密封圈、正極接線柱、負極集電極、殼體等。3.1動力電池單體三、鎳氫電池鎳氫電池具有無污染、高比能、大功率、快速充放電、耐用等優(yōu)點。與鉛酸電池相比，鎳氫電池具有比能高、重量輕、體積小、循環(huán)壽命長的特點。（1）比功率高。目前商業(yè)化的鎳氫功率型電池能做到1350W/kg。（2）循環(huán)次數(shù)多。目前應(yīng)用在新能源汽車上的鎳氫電池，80%放電深度（DOD）循環(huán)可以達1000次以上，為鉛酸電池的3倍以上；100%放電深度（DOD）循環(huán)也在500次以上，在混合動力電動汽車中可使用5年以上。（3）無污染。鎳氫電池不含鉛、鎘等對人體有害的金屬，是“綠色環(huán)保電源”。（4）耐過充過放。（5）無記憶效應(yīng)。（6）使用溫度范圍寬。鎳氫電池正常使用溫度范圍為-30～55℃，儲存溫度范圍為-40～70℃。（7）安全可靠。鎳氫電池經(jīng)過短路、擠壓、針刺、跌落、加熱、耐振動等安全性及可靠性試驗，無爆炸、燃燒現(xiàn)象。（8）鎳氫電池的基本單元是電池單體，單體電壓為1.2V，按使用要求組合成不同電壓和不同電荷量的鎳氫電池總成。3.1動力電池單體三、鎳氫電池鎳氫電池目前主要應(yīng)用于混合動力電動汽車，如豐田在普銳斯車型上首先采用鎳氫電池作為儲能裝置，從而推動了鎳氫電池在混合動力和純電動汽車產(chǎn)品上的大規(guī)模應(yīng)用。動力電池安裝在后排座椅后面的行李艙內(nèi)。以豐田第三代普銳斯為例，其所采用的鎳氫電池組由松下制造，重量為53.3kg，使用168個電壓為1.2V車用級鎳氫電池串聯(lián)而成，動力電池組總電壓為201.6V，電池容量為13kW·h。普銳斯車型采用的鎳氫電池組，使用壽命可以達到10年。隨著鋰離子電池的快速發(fā)展，其優(yōu)越的性能全面超越鎳氫電池，因此在新能源汽車領(lǐng)域，鎳氫電池逐漸被鋰離子電池所取代，豐田的第四代普銳斯已經(jīng)開始采用鋰離子電池。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（一）鋰離子電池的分類1.按電池封裝方式分類按電池封裝方式分類，鋰離子電池可分為圓柱形鋰離子電池、方形鋰離子電池和軟包鋰離子電池。圓柱形鋰離子電池前兩位數(shù)字表示以mm為單位的最大直徑，后三位數(shù)字表示以0.1mm為單位的最大高度。方形鋰離子電池的前兩位數(shù)字表示電池的厚度，單位為mm；中間兩位數(shù)字表示電池的寬度，單位為mm；后兩位數(shù)字表示電池的高度，單位為mm。軟包鋰離子電池只是液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼，在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝。軟包鋰離子電池的機械強度不高，在出現(xiàn)安全事故（如內(nèi)短路等）情況下，電池容易鼓起排氣，降低了爆炸風險，在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（一）鋰離子電池的分類2.按正極材料分類按正極材料分類，鋰離子電池可分為磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、鈦酸鋰離子電池和三元鋰離子電池（包括鎳鈷錳、鎳鈷鋁），鈦酸鋰用作鋰離子電池負極。第一代車用鋰離子電池主要是錳酸鋰離子電池，第二代車用鋰離子電池主要是磷酸鐵鋰離子電池，第三代車用鋰離子電池主要是三元鋰離子電池。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（一）鋰離子電池的分類2.按正極材料分類（1）磷酸鐵鋰離子電池。磷酸鐵鋰離子電池是目前國內(nèi)新能源汽車較常用的鋰離子動力電池之一。磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)點有：①安全性能好?？梢栽?90℃以下高溫保持穩(wěn)定，不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒，可以輕松通過針刺實驗。②循環(huán)使用壽命較長。理論循環(huán)使用壽命為2000～3000次，裝車正?？梢允褂?～8年。實驗顯示，經(jīng)過3000次0～100%的充放電使用，磷酸鐵鋰離子電池的容量才會衰減到80%。③熱穩(wěn)定性好。當電池溫度處于500～600℃高溫時，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解。磷酸鐵鋰離子電池的主要缺點有：①能量密度較低。磷酸鐵鋰離子電池的理論能量密度極限為170W·h/kg，形成動力電池系統(tǒng)的能量密度在100W·h/kg左右，和三元鋰離子電池相比有不小差距，這對整車的續(xù)駛里程有一定影響。②電池容量較小。同樣的電池容量，磷酸鐵鋰離子電池的重量更重、體積更大，這也影響了其續(xù)航能力。③低溫充放電性能較差。低溫時充電對電池壽命有極大的影響，低溫放電容量及放電功率也有所下降，因此冬季低溫時整車會出現(xiàn)續(xù)航能力低及動力性下降的現(xiàn)象。此外，磷酸鐵鋰離子電池平整的放電平臺也給電池荷電狀態(tài)SOC估算帶來了困難。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（一）鋰離子電池的分類2.按正極材料分類（2）三元鋰離子電池。三元鋰離子電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰作為三元正極材料的鋰離子電池。三元鋰離子電池的優(yōu)點有：①能量密度高。三元鋰離子電池的理論能量密度達280W·h/kg，目前多數(shù)電池廠家生產(chǎn)的三元鋰離子電池的能量密度已經(jīng)達到了200W·h/kg。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，三元鋰離子電池的能量密度會進一步提高。因此在同樣的能量下，三元鋰離子電池系統(tǒng)的重量更輕，體積更小，使整車的續(xù)駛里程大幅提升。②與磷酸鐵鋰離子電池相比，三元鋰離子電池放電倍率高，一致性好，SOC估算簡便。③低溫性能好，動力電池系統(tǒng)可實現(xiàn)-20℃直接充電。三元鋰離子電池的主要缺點有：①熱穩(wěn)定性不如磷酸鐵鋰離子電池。當其自身溫度達到250～350℃時，內(nèi)部化學(xué)成分就開始分解。因此對電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，需要加裝電芯保險裝置，這就會提高其經(jīng)濟成本。②成本高。對比磷酸鐵鋰離子電池，電池容量每W·h價格高出30%左右。③安全性比磷酸鐵鋰離子電池差。三元鋰離子電池材料的脫氧溫度是200℃，放熱能量超過800J/g，電池外殼損壞的情況下，很容易引發(fā)燃燒、爆炸等安全事故。④循環(huán)使用壽命短。由于三元鋰離子電池材料本身的性質(zhì)，三元鋰離子電池的循環(huán)使用壽命相對較短。三元鋰離子電池的理論循環(huán)使用壽命是2000次，但在實際使用中，當進行900次的深度充放電循環(huán)后，電池容量就基本衰減到了55%。若將電池充放電深度都控制在0～50%，即使經(jīng)過3000次的充放電循環(huán)，電池容量基本能夠保持在70%左右。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（一）鋰離子電池的分類2.按正極材料分類（3）錳酸鋰離子電池。錳酸鋰離子電池的標稱電壓達到3.7V，能量密度中等。由于錳元素儲量高，資源豐富，生產(chǎn)制造錳酸鋰離子電池的成本也較低。同時，錳酸鋰離子電池的安全性較好。但因能量密度不高、循環(huán)壽命衰減較快，現(xiàn)已逐漸退出車用動力電池應(yīng)用。（4）鈦酸鋰離子電池。鈦酸鋰離子電池快充性能好，放電倍率大，循環(huán)壽命長，安全性能好，低溫性能好；但因能量密度低、成本高，只在個別新能源客車上使用，如銀隆新能源客車。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（二）鋰離子電池的充放電特性1.鋰離子電池的充電特性鋰離子電池對充電終止電壓的精度要求很高，一般誤差不能超過額定值的1%。充電終止電壓過高，會影響鋰離子電池的壽命，甚至造成過充現(xiàn)象，對電池造成永久性的損壞；充電終止電壓過低，又會使充電不完全，電池的可使用時間變短。在充電電流方面，鋰離子電池的充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議進行選用。理想的充電電流通常為0.5～1C。大電流充電可縮短充電時間，但充電過程中電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生熱量，因此會有一定的能量損失，同時必須監(jiān)測電池的溫度以防過熱損壞或產(chǎn)生爆炸。鋰離子電池的充電溫度一般控制在0～60℃。鋰離子電池有不同的充電方法，最簡單的就是恒壓充電。恒壓充電時，充電電流不斷下降，當充電電流降到低于0.1C時，就認為電池被充分充電了。但是，恒壓充電方式需很長的充電時間。兼顧充電過程的安全性、快速性和高效性，鋰離子電池常采用先恒流后恒壓的充電方式。對于放電電壓低于3V的電池，一開始就采用大電流充電對電池來說是一種損害，這時采用0.1C的小電流進行恒流預(yù)充電，可有效修復(fù)過放電的電池。因此先恒流后恒壓的充電方式通常包括三個過程：預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電。三元鋰離子電池采用先恒流后恒壓充電方式時的充電特性，恒流電流為0.2～1C，恒壓充電電壓為4.2V。1C恒流充電結(jié)束時，電池容量已達到80%以上，充電時間約為50min。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（二）鋰離子電池的充放電特性2.鋰離子電池的放電特性（1）不同放電倍率的放電特性。鋰離子電池放電時有以下要求：一是放電電流不能過大，過大的放電電流會導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱，有可能會造成永久性的傷害；二是電池電壓低于放電終止電壓后，若仍然繼續(xù)放電，將產(chǎn)生過放現(xiàn)象，這也會造成電池永久性損壞。不同的放電倍率下，電池電壓的變化有很大的區(qū)別。放電倍率越大，相應(yīng)剩余容量下的電池電壓就越低。采用0.2C放電倍率，電池單體電壓下降到3V時，放電容量約為700mA·h，而采用2C放電倍率時，放電容量只有約620mA·h，大電流放電時，電池的放電容量下降。（2）不同溫度的放電特性。溫度對放電性能的影響直接反映到放電容量和放電電壓上。溫度降低，電池內(nèi)阻增大，電化學(xué)反應(yīng)速度放慢，極化內(nèi)阻迅速增加，電池放電容量和放電平臺下降，影響電池功率和能量輸出。鋰離子電池的工作溫度為-25～45℃，隨著電解質(zhì)及正極的改進，有望擴展到-40～70℃。鋰離子電池最理想的放電溫度在20℃左右，此時的充放電性能均能最大化。3.1動力電池單體四、鋰離子電池（二）鋰離子電池的充放電特性2.鋰離子電池的放電特性（1）不同放電倍率的放電特性。在新能源汽車使用過程中，理想的充放電要求是淺充淺放。具體是指在車輛使用過程中，減少使用大電流的放電情況，如果急加速，這樣會導(dǎo)致電池的放電容量急劇減小，使得單次行駛續(xù)駛里程快速縮短。最好在車輛電量低于20%之前就開始充電，條件許可的情況下，做到隨用隨充，這對提高電池的使用壽命是有益的。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（一）18650、21700、4680圓柱形鋰離子電池1.18650圓柱形鋰離子電池18650圓柱形鋰離子電池，是商業(yè)化最早、生產(chǎn)自動化程度最高、當前成本最低的一種動力電池。特斯拉的ModelS所搭載的就是18650圓柱形鋰離子電池。電池單體主要由正極、負極、隔膜、正/負極集電極、安全閥、過流保護裝置、絕緣件和殼體共同組成。早期鋼殼較多，當前以鋁殼為主。電池單體過流保護裝置，每個廠家的設(shè)計并不相同，根據(jù)對安全性要求的不同，價格也不同，可以進行定制。一般的保護裝置主要有PTC正溫度系數(shù)電阻和熔斷裝置兩大類。當出現(xiàn)過大電流時電阻發(fā)熱，溫度提升促進PTC正溫度系數(shù)電阻增加，當溫度超過一個閾值后陡然升高，相當于把故障電芯從總體回路中隔離開來，避免進一步熱失控的發(fā)生。熔斷裝置在原理上就是一個熔絲，遇到過大電流時熔絲熔斷，回路被斷開。兩種保護裝置的區(qū)別在于前者可恢復(fù)，后者的保護是一次性的，一旦故障發(fā)生，系統(tǒng)認為必須更換問題電芯才能正常工作。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（一）18650、21700、4680圓柱形鋰離子電池1.18650圓柱形鋰離子電池18650電池的優(yōu)點有：（1）電池單體一致性較好。（2）電池單體自身力學(xué)性能好，與方形和軟包鋰離子電池相比，封閉的圓柱體，近似尺寸下可以獲得更高的彎曲強度。（3）技術(shù)成熟，成本低。（4）電池單體能量小，發(fā)生事故時，形式易于控制。18650電池的缺點有：（1）電池系統(tǒng)的電池單體數(shù)量過大，這就使得電池系統(tǒng)復(fù)雜度大增，系統(tǒng)成本較高。（2）能量密度的上升空間已經(jīng)很小。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（一）18650、21700、4680圓柱形鋰離子電池2.21700圓柱形鋰離子電池特斯拉Model3（2022款）高性能四驅(qū)版車型搭載的21700電池是三元鋰離子電池，其正極材料使用的是鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。21700電池有以下優(yōu)點：（1）重量更輕，整車空間變得更大。（2）擁有更高的性價比。（3）電池比能大幅提升。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（一）18650、21700、4680圓柱形鋰離子電池3.4680圓柱形鋰離子電池4680電池，是指外殼直徑為46mm、高度為80mm的圓柱形鋰離子電池，正極材料可以是三元高鎳鋰芯，負極材料是石墨混合硅。4680電池采用“無極耳”設(shè)計，“無極耳”即為一種全極耳，通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接利用整個集流體尾部作為極耳，并通過蓋板（集流盤）結(jié)構(gòu)設(shè)計增大極耳傳導(dǎo)面積及其連接處的連接面積、縮短極耳傳導(dǎo)距離。相較于21700電池，4680電池的能量密度整體提升了5倍，功率輸出提升了6倍，續(xù)駛里程提升了16%，且每千瓦時的成本下降了14%?？傮w來說，這種設(shè)計大幅提升了電池功率、散熱性能、生產(chǎn)效率、充電速度。另外，4680電池較之前21700電池在直徑和高度上都有提升，直徑從27mm變?yōu)?6mm，高度從70mm變?yōu)?0mm，電芯厚度增加，曲率降低，空心部分更大。隨著電池尺寸的增大，電池組中電池單體數(shù)量減少，金屬外殼占比減少，正極、負極等材料占比增加，能量密度提高。與21700電池相比，4680電池在能量方面提高了5倍，目前續(xù)駛里程的提升主要來自CTC技術(shù)，隨著材料體系的不斷升級，電池能量密度有進一步的提升空間。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（二）麒麟電池麒麟電池為寧德時代第三代CTP（CelltoPack）技術(shù)。相較于傳統(tǒng)“電芯-模組-電池包”三級結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)省去或減少模組組裝環(huán)節(jié)，將電芯直接集成至電池包或更大的模組，最終達到提高系統(tǒng)層級能量密度、降低成本的目的。第三代CTP技術(shù)：一是完全取消模組形態(tài)布局；二是取消電池包橫縱梁、底部水冷板以及隔熱墊的單獨設(shè)計，集成為多功能彈性夾層。麒麟電池具備以下優(yōu)勢：（1）極速溫控，安全性提升。（2）支持4C高壓快充技術(shù)。（3）電池壽命長。（4）比能高。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（三）神行電池寧德時代的神行電池，作為一款磷酸鐵鋰離子電池，以其在安全性、耐用性以及快速充電能力方面的卓越表現(xiàn)，成為新能源汽車領(lǐng)域的理想選擇。該電池在保持磷酸鐵鋰離子電池固有的高熱穩(wěn)定性和長循環(huán)壽命的同時，實現(xiàn)了至少4C倍率的超快速充電功能，滿足了現(xiàn)代家用車型對可靠性和效率的雙重需求。神行電池的超充速度是其顯著的技術(shù)亮點。神行電池的整包能量密度尚未達到150W·h/kg，這意味著在相同體積和容量的前提下，磷酸鐵鋰離子電池的重量會超過三元鋰離子電池。這一特性在一定程度上限制了其在追求輕量化設(shè)計的高性能新能源汽車上的應(yīng)用。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（四）巨鯨電池巨鯨電池是華為與寧德時代聯(lián)合研發(fā)的創(chuàng)新成果，代表了動力電池技術(shù)的新突破。這款電池的電芯材料既不是三元鋰，也不是磷酸鐵鋰，而是二者“混合”后的三元鋰和磷酸錳鐵鋰，旨在融合兩種材料的特性，實現(xiàn)性能與安全的最優(yōu)化平衡。巨鯨電池的核心優(yōu)勢在于其材料的復(fù)合特性，不僅繼承了三元鋰離子電池高能量密度和長續(xù)航能力的優(yōu)點，同時也吸收了磷酸鐵鋰離子電池較高的熱穩(wěn)定性和安全性。巨鯨電池雖然在單一性能參數(shù)上可能不及其他頂尖電池產(chǎn)品，但在綜合性能上的均衡表現(xiàn)，使其在實際應(yīng)用中展現(xiàn)出更為全面的優(yōu)勢。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（五）刀片電池比亞迪的刀片電池就是典型的磷酸鐵鋰離子電池。磷酸鐵鋰離子電池包括正極、負極、電解質(zhì)、聚合物隔膜、正極引線、負極引線、中心端子、絕緣材料、安全閥、密封圈、正溫度控制端子、電池殼等。刀片電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是疊片、形狀長而薄、酷似刀片的新型電池包。刀片電池是一種針對電池包的設(shè)計專利，它的內(nèi)部將很多形似刀片的電池單體集合成電池陣列。刀片電池改變了電池單體的形狀，不需要模組，可以直接布置在電池包內(nèi)，并具有較大的散熱面積和較薄的厚度，所以刀片電芯的散熱性能較好。3.1動力電池單體五、典型的動力電池單體（五）刀片電池刀片電池的優(yōu)點主要有：（1）電池能量密度較高。（2）成本低。（3）結(jié)構(gòu)強度高。（4）熱管理優(yōu)異。（5）集成化。（6）電池包高度低。刀片電池的缺點主要有：（1）維修成本高。（2）低溫性能受限。動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用0102任務(wù)二動力電池管理系統(tǒng)3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)動力電池包一般主要由動力電池模組、動力電池管理系統(tǒng)、動力電池箱及輔助元器件等部分組成。1.動力電池模組電池單體（電芯）：構(gòu)成動力電池模組的最小單元，一般由正極、負極、電解質(zhì)及殼體等構(gòu)成，可實現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換。電池模塊：一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合的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。電池模組：由多個電池模塊或電池單體串聯(lián)組成的一個組合體。將電芯裝到車上，傳統(tǒng)的主要步驟是：電芯（Cell）→模組（Module）→電池包（Pack）→車身（Body/Chassis）。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)1.動力電池模組動力電池高效成組CTP（CelltoPack）技術(shù)跳出了行業(yè)原先的電芯、模組、電池包的三級設(shè)定。CTP就是將模組這一步給省掉，從電池包角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)進行高度集成，并對新工藝進行研發(fā)，優(yōu)化熱管理解決方案，實現(xiàn)從電芯直接到電池包的高效集成，提高了整包的體積成組效率，同時減少了零部件的數(shù)量，進而提高了生產(chǎn)效率和整包的重量能量密度。CTP技術(shù)現(xiàn)有兩種不同的方案：一是徹底取消模組的方案，以比亞迪刀片電池為代表；二是小模組整合為大模組的方案，以寧德時代麒麟電池CTP技術(shù)為代表。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)1.動力電池模組而CTB（CelltoBody）與CTC（CelltoChassis）是相似的，就是進一步將電池包這一步給省掉。CTB是比亞迪在發(fā)布海豹時講述的概念，核心特點是指將車身地板與電池上蓋合二為一，這樣可以使體積利用率提升至66%，垂直空間增加10mm。特斯拉或者零跑C01的CTC，與比亞迪的CTB，其實是異曲同工之妙，都是將電池結(jié)構(gòu)的一部分與整車的內(nèi)飾地板做整合，從而實現(xiàn)高度集成化，減少零部件開發(fā)，增大車內(nèi)空間。同時，電池作為車身剛度支撐的一部分，使整車剛度進一步提升。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)2.動力電池管理系統(tǒng)（BMS）動力電池管理系統(tǒng)（BMS）是電池保護和管理的核心部件。BMS通過電壓、電流及溫度檢測等功能實現(xiàn)對動力電池系統(tǒng)的過壓、欠壓、過流、過高溫和過低溫保護，并實現(xiàn)繼電器控制、SOC估算、充放電管理、均衡控制、故障報警及處理、與其他控制器通信等功能。此外，BMS還具有高壓回路絕緣檢測功能，以及為動力電池系統(tǒng)加熱功能。BMS又分為主控制器板（主板）和從控制器板（從板）。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)3.動力電池箱動力電池箱是支撐、固定、包圍動力電池系統(tǒng)的組件，主要包含上蓋、下托盤及輔助元器件（如過渡件、護板、螺栓等）。動力電池箱有承載及保護動力電池組與電氣元器件的作用。動力電池箱體一般通過螺栓連接在車身底盤上，其防護等級為IP67。整車維護時需觀察動力電池箱體螺栓是否有松動，動力電池箱體是否破損或嚴重變形，密封法蘭是否完整，確保動力電池可以正常工作。動力電池箱體外表面顏色要求為銀灰或黑色，亞光；動力電池箱體表面不得有劃痕、尖角、毛刺、焊縫及殘余油跡等外觀缺陷，焊接處必須打磨圓滑。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（一）動力電池包的結(jié)構(gòu)4.輔助元器件輔助元器件主要包括動力電池系統(tǒng)內(nèi)部的電子電器元器件，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)、電流傳感器以及電子電器元器件以外的輔助元器件，如密封條、絕緣材料等。接觸器位于線束和繼電器模塊內(nèi)，用于控制高壓電器盒的通斷。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（二）動力電池包的組成原理新能源汽車的動力電池系統(tǒng)的工作電壓通常為200～800V，需要將多節(jié)電池單體通過串并聯(lián)的方式組成動力電池包（BatteryPack），以滿足電池模組的電壓和容量要求，串聯(lián)可提升電池模組的電壓，并聯(lián)可提高電池模組的容量。n個電池單體通過串聯(lián)構(gòu)成電池模組（簡稱nS）時，電池模組的電壓為電池單體電壓的n倍，而電池模組的容量為電池單體的容量。例如，4節(jié)同樣的鋰離子電池通過串聯(lián)組成電池模組，電池模組電壓變?yōu)?4.8V，而額定容量仍為1A·h。電池并聯(lián)方式通常用于滿足大電流的工作需要。m個電池單體通過并聯(lián)構(gòu)成電池模組（簡稱mP）時，電池模組的容量為電池單體容量的m倍，電池模組的標稱電壓為電池單體的標稱電壓。例如，4節(jié)標稱電壓為3.7V、額定容量為1A·h的三元鋰離子電池通過并聯(lián)組成電池模組，電池模組電壓仍為3.7V，而額定容量變成了4A·h。3.2動力電池管理系統(tǒng)一、動力電池包的結(jié)構(gòu)與組成原理（二）動力電池包的組成原理為了形象地表達電池模組的電池單體連接關(guān)系，通常對動力電池模組進行編號，用字母S表示串聯(lián)，用字母P表示并聯(lián)。如某電池模組型號為2P5S，則代表該電池模組由2個電池單體并聯(lián)，再由5組并聯(lián)后的電池串聯(lián)組成，如圖所示。該電池模組共包括10個電池單體，輸出電壓為18.5V，容量為2A·h。動力電池包并不是簡單地將電池單體串并聯(lián)，而是根據(jù)動力電池箱的結(jié)構(gòu)、尺寸先將電池單體組成電池模組，再將電池模組串并聯(lián)組成動力電池包，并根據(jù)需要在動力電池包內(nèi)系統(tǒng)集成接觸器、熱管理系統(tǒng)、電池信息采集系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（一）動力電池管理系統(tǒng)概述新能源汽車動力電池包通常由若干個電池模組組成，每個電池模組由多節(jié)電池單體通過串并聯(lián)構(gòu)成。若某個電池單體性能下降或故障將導(dǎo)致動力電池模組性能下降或出現(xiàn)故障而報廢，因此必須確保電池模組中的每個電池單體處于最佳工作狀態(tài)。動力電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem，BMS）正是對動力電池包進行監(jiān)測、保護和運行管理的一套系統(tǒng)，它是新能源汽車動力電池核心技術(shù)之一。BMS通過對動力電池包及其電池單體狀態(tài)進行監(jiān)測、運算分析、能量控制、均衡控制、故障自診斷等，不僅要保持動力電池正常運行、保證車輛運行安全和提高動力電池使用壽命，而且BMS是動力電池與整車控制器（VCU）以及駕駛?cè)酥g的溝通橋梁，向整車控制器上報動力電池的各項信息并在儀表上顯示出來。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（二）動力電池管理系統(tǒng)的組成1.CSC監(jiān)測模塊CSC（CellSupervisingCircuit）又稱為電池單體監(jiān)測電路，一般做成一個專用的集成數(shù)據(jù)采集模塊，負責對單個動力電池模組的各電池單體電壓、溫度和采樣線的異樣進行監(jiān)測。有些動力電池管理系統(tǒng)將該模塊稱作電池信息采集器（BatteryInformationCollector，BIC）。2.控制單元BMU控制單元BMU（BatteryManagementUnit）又稱作BMC（BatteryManagementController），它是動力電池管理系統(tǒng)（BMS）的“大腦”，通常集成有動力電池總電壓檢測、絕緣檢測模塊，負責收集CSC監(jiān)測模塊、總電壓、總電流、動力電池絕緣性監(jiān)測的數(shù)據(jù)，通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器（VCU）、車載充電機（OBC）等進行交互，控制高壓配電盒中的繼電器等，完成車輛預(yù)充、上電、下電和充放電控制。當動力電池存在過壓、欠壓、過溫、過流時，采取安全保護措施。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（二）動力電池管理系統(tǒng)的組成3.高壓配電盒高壓配電盒主要包括主正接觸器、主負接觸器、預(yù)充接觸器、預(yù)充電阻、熔斷器等，有些車型還包括充電接觸器。高壓配電盒的繼電器接收控制單元BMU指令，完成整車預(yù)充、上電、下電過程，在短路、過溫或故障情況下切斷動力電池輸出。4.電流傳感器一般動力電池管理系統(tǒng)設(shè)有獨立的電流傳感器，通常置于高壓配電盒內(nèi)，負責對動力電池工作過程的總電流進行檢測。5.熱管理系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)是動力電池管理系統(tǒng)的重要組成部分之一。以鋰離子電池為例，其理想的工作溫度是20～40℃，當工作溫度低于20℃時，隨溫度的降低，電池內(nèi)阻迅速增大，電池的效率及可用于驅(qū)動的功率迅速降低，0℃時，這種低效率差別可達30%，低于-20℃時差別更大；工作溫度高于40℃時，鋰離子電池加快老化，循環(huán)壽命縮短。研究表明，工作溫度每升高10℃，電池循環(huán)壽命減半。除此以外，熱管理系統(tǒng)還要盡可能確保各電池單體的均勻冷卻，一般來說，同一位置的電池單體間的溫差不得超過5℃。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（三）動力電池管理系統(tǒng)的功用動力電池管理系統(tǒng)的常見功能模塊可以分為測量功能、狀態(tài)估計功能、能量管理功能和通信與故障診斷功能。1.測量功能基本信息測量包括動力電池電壓、電流信號的監(jiān)測及動力電池溫度的檢測。動力電池管理系統(tǒng)最基本的功能就是測量電池單體的電壓、電流和溫度，這是所有動力電池管理系統(tǒng)頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ)。（1）電池單體的電壓測量和電壓監(jiān)控。（2）動力電池的電壓測量。（3）動力電池的溫度測量。（4）動力電池的冷卻液溫度檢測。（5）電流測量。（6）絕緣電阻檢測。（7）高壓互鎖檢測（HVIL）。（8）接觸器預(yù)充控制。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（三）動力電池管理系統(tǒng)的功用2.狀態(tài)估計功能動力電池狀態(tài)分析是動力電池管理系統(tǒng)的管理核心之一，對于整個動力電池的能量管理、續(xù)駛里程預(yù)測具有重要的意義。動力電池狀態(tài)分析包括動力電池荷電狀態(tài)分析（SOC）、健康狀態(tài)分析（SOH）、功率狀態(tài)分析（SOP）、剩余使用壽命、實時容量等。（1）SOC估算。SOC（StateofCharge）值表示動力電池系統(tǒng)的剩余電量與滿電電量的比值。（2）SOH估算。動力電池健康狀態(tài)（StateofHealth，SOH）是對電池健康壽命狀況的體現(xiàn)，是電池的電量、能量、充放電功率等狀態(tài)的體現(xiàn)。（3）SOP估算。動力電池功率狀態(tài)（StateofPower，SOP）是指某一時刻動力電池可以提供給負載的最大功率。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（三）動力電池管理系統(tǒng)的功用3.能量管理功能動力電池能量管理主要包括充電管理、放電管理和均衡管理。（1）充電管理。充電管理是指BMS與車載充電機進行交互，在動力電池充電過程中，對充電電壓、充電電流等進行優(yōu)化控制。（2）放電管理。新能源汽車中的電池容量是不同的，動力電池系統(tǒng)為整車特別是驅(qū)動電機提供能量，需要滿足驅(qū)動電機的功率要求。而一定容量的動力電池在不同的SOC、溫度下，其輸入和輸出的功率是有一定限制的。電池管理系統(tǒng)需要發(fā)送給整車控制器一個功率限制參數(shù)，這是根據(jù)一個控制表核算出來的，包含溫度、SOC、電池容量。BMS對動力電池放電過程中的狀態(tài)進行監(jiān)測，對放電電流等進行控制，發(fā)揮動力電池最大效能。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（三）動力電池管理系統(tǒng)的功用3.能量管理功能（3）均衡管理。新能源汽車動力電池組由大量的電池單體通過串聯(lián)組成，由于電池單體生產(chǎn)工藝、自放電率的先天差異和使用過程中溫度、放電倍率不同造成的后天差異，各個電池單體總會產(chǎn)生不同程度的不一致性。動力電池組中的電池單體不均衡會影響電池組整體性能。BMS的均衡管理就是盡量消除電池單體間的不一致性，從而提高動力電池組的整體性能和使用壽命。動力電池的均衡管理是指通過特定的技術(shù)手段和策略，對動力電池組中的各個電池單體進行能量的重新分配和調(diào)節(jié)，以減少電池單體間的不一致性，確保動力電池組整體性能的穩(wěn)定性和延長使用壽命。均衡管理的作用主要包括以下幾點：1）提高動力電池組的整體性能。2）延長電池的使用壽命。3）保障動力電池組的安全性。4）優(yōu)化動力電池組的能量利用率。5）減少電池組的不一致性。3.2動力電池管理系統(tǒng)二、動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功用（三）動力電池管理系統(tǒng)的功用4.通信與故障診斷功能動力電池管理系統(tǒng)通信包括內(nèi)部通信與外部通信。動力電池管理系統(tǒng)外部通信主要為主控模塊（BMU）與整車控制器（VCU）、電機控制器（MCU）、車載充電機（OBC）的通信，常采用高速率動力CAN總線通信方式。BMU與充電樁的通信采用低速率CAN總線通信方式。電池系統(tǒng)內(nèi)部的通信主要為主控模塊（BMU）與從控模塊（CSC）之間的通信，CSC將實時檢測數(shù)據(jù)向BMU上報，如電池單體過壓或欠壓、通信故障、采樣線束斷路、電池單體溫度過高或過低等。動力電池基本檢查和維護動力電池的拆裝0102任務(wù)三動力電池總成的檢查與拆裝3.3動力電池總成的檢查與拆裝一、動力電池基本檢查和維護（一）動力電池外部檢查外部結(jié)構(gòu)對動力電池箱的內(nèi)部有很大的影響，在維修和保養(yǎng)新能源汽車時，應(yīng)檢查動力電池箱的外部。通常在外部環(huán)境下，影響動力電池與系統(tǒng)安全性的機械故障主要有：（1）動力電池箱的安裝固定支架斷裂，造成動力電池箱與車體連接松動。（2）動力電池箱上下殼體連接螺栓疲勞斷裂松動，影響密封性。（3）動力電池箱殼體破裂，影響密封性。（4）動力電池箱內(nèi)部組成模塊連接螺栓斷裂松動，造成連接不可靠。（5）動力電池箱內(nèi)部高壓連接線或采樣線絕緣層磨損暴露造成電池短路。（6）動力電池箱內(nèi)部高壓連接線斷裂，造成斷路或打火花。（7）動力電池箱內(nèi)部電壓、溫度傳感器連接松動，造成采樣數(shù)據(jù)失真。（8）電池管理系統(tǒng)安裝固定螺栓松動，造成連接不可靠。（9）電池管理系統(tǒng)內(nèi)部元器件損壞，造成功能故障。3.3動力電池總成的檢查與拆裝一、動力電池基本檢查和維護（一）動力電池外部檢查為了確保電池包不受到外界因素影響，需要對電池包外觀進行檢查，目測電池包無變形、無裂痕、無腐蝕、無凹痕。電池包外觀檢查主要有：（1）檢查動力電池外觀，檢查動力電池正、負極標識和高壓警示標識是否清晰、無破損，檢查動力電池正、負極引出插孔內(nèi)有無異物。（2）目測密封條及進、排氣孔，進行動力電池箱體的密封檢查。（3）目測動力電池高低壓插接件，檢查是否有變形、松脫、過熱、損壞的情況。（4）檢查動力電池正、負極引出附近螺栓是否斷裂，檢查動力電池采樣線接口是否破損。（5）檢查BMS、絕緣電阻、接插件與緊固件的情況。（6）檢查固定螺栓力矩，按照維修手冊標準力矩緊固。（7）檢查線束和插件連接的緊密性，不得有松動、損壞、腐蝕等問題。（8）檢查動力電池高壓接頭、低壓插接器是否變形、松動、過熱、損壞。（9）檢查電氣插接器和線束插接器是否正確插入，連接是否可靠，線束和插腳是否牢固連接，插腳是否縮回、彎曲。3.3動力電池總成的檢查與拆裝一、動力電池基本檢查和維護（一）動力電池外部檢查同時，為了保證動力電池有足夠的輸出功率，其端電壓一般高于人體安全電壓。在動力電池的工作環(huán)境中，振動、溫度、濕度、酸堿氣體腐蝕等都會導(dǎo)致高壓線路絕緣材料老化甚至損壞，危及人身安全。對此，我國對車載可充電儲能系統(tǒng)的絕緣性能做出了嚴格的規(guī)定：動力電池高壓電路對車身接地的絕緣電阻不應(yīng)小于500Ω/V。動力電池絕緣故障檢查的一般步驟如下：（1）確保高壓電路被切斷。1）整車下電。2）斷開輔助電池負極電纜，等待5min。3）斷開動力電池高壓線束插接器，戴上絕緣手套使用萬用表檢測動力電池高壓線束正負極間的電壓，電壓應(yīng)≤5V。（2）檢查動力電池的絕緣電阻。1）保證車輛安全下電。2）斷開直流母線。3）拆卸動力電池高壓線束插接器。4）準備高壓絕緣檢測儀，校零并調(diào)到合適擋位。5）分別用高壓絕緣檢測儀測量動力電池高壓線束插接器正極端子、負極端子與車身接地之間的電阻，標準電阻應(yīng)≥20MΩ。6）確認測量值是否符合標準。若不符合，則更換線束。3.3動力電池總成的檢查與拆裝一、動力電池基本檢查和維護（二）動力電池內(nèi)部檢查動力電池箱長時間使用后會產(chǎn)生很多粉末層，影響正常的數(shù)據(jù)通信。因此，將動力電池箱從車上拆下后，在維護動力電池時，應(yīng)拆卸動力電池箱的上蓋，使用高壓氣槍清除里面的粉末層，然后再進一步檢查其內(nèi)部。動力電池內(nèi)部檢查流程如下：（1）將動力電池放在安全拆卸區(qū)，檢查其安全防護和工具狀態(tài)，取下動力電池組上蓋后，可以看到內(nèi)部組件的分布和結(jié)構(gòu)。（2）拆下模塊上的插接器，查閱維修手冊，查看動力電池的總電壓值，然后計算每組塊的平均電壓值。注意：一定要戴護目鏡。大多數(shù)動力電池的電解液對人體組織有嚴重的腐蝕性，可能會對包括眼睛在內(nèi)的人體組織造成化學(xué)灼傷，應(yīng)在現(xiàn)場放置滅火器。（3）測量模塊。檢查每組模塊的電壓，并與計算的平均值進行比較。注意以下幾點：①除了更換損壞的部件外，不允許在動力電池內(nèi)部進行維修工作。②線束不可維修，直接更換。③更換損壞的部件時，必須嚴格遵循維修手冊中的工作步驟，并做好安全防護。（4）檢查結(jié)束后，更換模塊連接器。注意螺栓的擰緊力矩，應(yīng)根據(jù)維修手冊調(diào)整，以防損壞連接位置。（5）從動力電池蓋上拆下舊的黏結(jié)劑，用新的密封膠更換，然后按照與拆卸相反的順序安裝動力電池組。安裝時注意：動力電池組的蓋應(yīng)有效地密封在托盤和車身上。裝配后，與車身的接頭必須擰緊，可以使用氣密儀測試電池包的密封性。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（一）更換前準備工作作業(yè)前應(yīng)設(shè)置安全隔離，設(shè)置安全警示標志，穿戴個人安全防護用品。由于是帶電作業(yè)，作業(yè)人員需要持證上崗。檢查調(diào)整設(shè)備、儀表和絕緣工具，測試絕緣膠墊對地的絕緣性能，檢查動力電池舉升臺的工作狀態(tài)是否正常。注意：在日常工作中，新能源汽車維修工具為耐高壓的絕緣工具，要經(jīng)常維護，確保正常，絕緣良好，移動電動工具要接漏電保護開關(guān)，以防觸電。漏電的工具需維修合格后方可使用。動力電池舉升臺在使用之前應(yīng)當檢查其液壓升降性能，操作方法為：接通設(shè)備電源，按壓設(shè)備的起動按鍵將舉升臺升起到一定的高度，注意不要滿負荷升到極限高度，然后再泄壓將舉升臺降下。將車輛移至雙柱舉升臺并檢查，以確保車輛正確停放。連接故障診斷儀，車輛上電，確認車輛處于空擋狀態(tài)，讀取是否有故障碼。如有其他故障，應(yīng)先排除。確認為動力電池故障后，關(guān)閉點火開關(guān)，將鑰匙放在口袋里安全保存，做好更換動力電池準備工作。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（二）動力電池總成拆卸準備更換動力電池前應(yīng)關(guān)閉點火開關(guān)，拆下低壓輔助電池負極連接線與高壓母線插頭，當車輛舉升到合適高度時，舉升機要鎖止安全鎖；當動力電池舉升臺上升至接觸到動力電池底部時再進行拆卸工作。（1）關(guān)閉點火開關(guān)，打開機艙。（2）斷開輔助電池負極連接線。（3）斷開直流高壓母線。①向上推動直流母線插頭卡扣保險。②拆卸直流母線連接充電機端插件。（4）支撐動力電池總成。①將車輛用舉升機升起。②置入平臺車，使用平臺支撐動力電池總成。（5）拆卸動力電池總成。①斷開動力電池出水管與水泵（電池）的連接，斷開動力電池進水管與電池膨脹壺的連接（已提前將電池冷卻液排出）。②斷開動力電池的2個高壓線束連接器，斷開動力電池與前機艙線束的2個低壓線束連接器。③拆卸動力電池搭鐵線固定螺栓。④拆卸動力電池防撞梁4個固定螺栓。⑤拆卸動力電池總成后部3個固定螺栓。⑥拆卸動力電池總成前部2個固定螺栓。⑦拆卸動力電池總成左、右側(cè)各7個固定螺栓。⑧緩慢下降平臺車，取出動力電池總成。注意：動力電池下降過程中，平臺車緩慢向前移動，可以避免動力電池與后懸架的干涉。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（三）動力電池總成安裝1.安裝動力電池總成（1）緩慢舉升平臺車，調(diào)整平臺車的位置，使動力電池總成上的安裝孔與車身對齊。注意：動力電池上升過程中，降下舉升平臺緩慢向后移動，可以避免動力電池與車身的干涉。（2）安裝并緊固動力電池總成后部3個固定螺栓，力矩：78N·m。（3）安裝并緊固動力電池總成前部2個固定螺栓，力矩：78N·m。（4）安裝并緊固動力電池總成左、右側(cè)各7個固定螺栓，力矩：78N·m。（5）連接動力電池與前機艙線束的2個線束連接器。（6）連接動力電池的2個高壓線束連接器。注意：插接時注意“一插，二響，三確認”。（7）安裝動力電池搭鐵線固定螺栓，力矩：9N·m。（8）連接動力電池出水管與水泵（電池）。（9）連接動力電池進水管與電池膨脹壺。（10）連接直流母線連接充電機端插件。（11）連接電池負極電纜。（12）加入電池冷卻液，規(guī)范進行排氣操作。（13）關(guān)閉機艙蓋。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（三）動力電池總成安裝2.動力電池安裝前的檢查要求（1）檢查電源線、插頭、延長線、保護器是否破裂或損壞。（2）檢查是否有過熱、冒煙、冒火花的跡象；檢查是否有電池系統(tǒng)損壞（如破裂）、漏電情況出現(xiàn)。（3）檢查動力電池系統(tǒng)、電源線是否出現(xiàn)進水現(xiàn)象。（4）按照操作說明進行操作時，檢查是否有不正常運行現(xiàn)象。（5）將診斷儀與車內(nèi)診斷接口連接，打開電源，然后進入診斷系統(tǒng)進行測試，并清除故障碼。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（四）動力電池拆裝安全注意事項（1）操作人員在接觸高壓部件時，必須穿戴安全防護用具，如絕緣手套、絕緣膠鞋等，在車輛被舉升的環(huán)境工作時應(yīng)戴好安全帽。（2）為防止維修動力電池時電解液泄漏造成人身傷害，維修人員必須戴上酸堿手套和護目鏡，防止電解液腐蝕皮膚和濺入眼睛。（3）為了防止有人未經(jīng)授權(quán)進入工作站，確保高壓安全，應(yīng)使用隔離帶。（4）在拆下蓋之前，清除高壓動力電池單元蓋區(qū)域中殘留的水分和雜質(zhì)。（5）在每個工作步驟之前和之后，應(yīng)仔細對工作部件進行目測檢查。（6）拆卸和插入BMS的絕緣監(jiān)測導(dǎo)線時必須特別小心，因為較薄的導(dǎo)線上存在高壓。拔下插頭時必須小心，不要拔電線。注意插頭是否鎖好。如果未正確鎖定，則可能無法識別絕緣故障。（7）要使維修開關(guān)處于斷開狀態(tài)，解除高壓危險，拔出維修開關(guān)后，維修開關(guān)端口需要阻塞。（8）拔出維修開關(guān)只會切斷從動力電池到高壓電氣設(shè)備的電源，動力電池需要修理時，裸露在外的高壓部件應(yīng)用絕緣膠帶包好，以免觸電。（9）不要使用有銳邊或尖銳的工具在高壓部件或插接器上工作。例如，禁止使用螺釘旋具、偏口鉗、刀具等。（10）當需要拆卸動力電池時，使用雙柱舉升機和液壓升降車。（11）當將動力電池運送到專用電池維護工作臺時，應(yīng)使用專用的動力電池吊架，嚴禁用手直接提起動力電池。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（四）動力電池拆裝安全注意事項（12）液壓升降臺的中心應(yīng)支撐在動力電池組的底部中心約2/3處，以防止電池掉落。（13）要將前部、后部連接線全部連接完畢后，再進行另外一側(cè)連接線的安裝。（14）拆卸或安裝電池模塊緊固件時，先將前部或后部模塊安裝螺栓全部安裝完畢后，再進行另一側(cè)所有螺栓的安裝。（15）動力電池箱用螺栓固定在車身地板下，螺栓擰緊力矩為80～100N·m。在車輛維修過程中，要觀察動力電池箱的螺栓是否松動，動力電池箱是否嚴重損壞或變形，密封件是否完整，以保證動力電池能正常工作。（16）小心輕放，不要亂扔亂擠，防止造成電池系統(tǒng)損壞或人身意外傷害。（17）當工作中斷時，應(yīng)蓋住已拆下的殼體端蓋，并通過擰入幾個螺栓防止其意外打開。（18）不允許切斷高壓導(dǎo)體上的電纜扎帶，可以松開卡子或?qū)⒏邏壕€連同支架零件一同拆下。（19）如果高壓動力電池組內(nèi)部有雜質(zhì)，應(yīng)在查明原因后仔細清洗相關(guān)零件。3.3動力電池總成的檢查與拆裝二、動力電池的拆裝（五）動力電池儲存條件（1）動力電池儲存溫度為20～35℃，相對濕度應(yīng)<75%（無水冷凝）。（2）儲存室應(yīng)保持清潔、通風、干燥和涼爽，避免接觸腐蝕性物體或氣體。（3）標記清晰，不應(yīng)置于陽光直射下，遠離火源和60℃以上熱源。（4）確保動力電池箱防護罩安裝牢固，避免出現(xiàn)表面撞擊、損壞等缺陷。（5）正負端子需用絕緣膠帶或其他絕緣材料絕緣，不得有金屬外露。（6）短期儲存（1個月以內(nèi)）SOC≥30%，電池電壓≥2.5V。（7）長期儲存（3個月以上）SOC≥50%，電池電壓>3V。（8）定期進行充放電試驗（3個月），嚴禁SOC低于10%的儲存。（9）禁止露天堆放廢舊電池，以免污染環(huán)境。新能源汽車構(gòu)造與檢修（微課版）新能源汽車技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫配套教材新編21世紀高等職業(yè)教育精品教材·汽車類主編余紅燕新能源汽車結(jié)構(gòu)認知新能源汽車高壓系統(tǒng)與安全防護動力電池系統(tǒng)原理與檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)原理與檢修目錄CONTENTS01020304汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與檢修05充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及檢修06新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)07任務(wù)1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知任務(wù)2驅(qū)動電機檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)原理與檢修Part04驅(qū)動電機系統(tǒng)的功能驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理0102任務(wù)一驅(qū)動電機系統(tǒng)認知驅(qū)動電機鋼印號、銘牌位置及技術(shù)參數(shù)03P位電機控制器原理044.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知一、驅(qū)動電機系統(tǒng)的功能驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機與電機控制器構(gòu)成，是車輛行駛的主要執(zhí)行機構(gòu)，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟性和舒適性。驅(qū)動電機系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)電能與機械能之間的轉(zhuǎn)換，一般有兩種工作模式。（1）驅(qū)動。驅(qū)動電機以電動機模式運行時，系統(tǒng)輸入電功率，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。（2）能量回收。驅(qū)動電機以發(fā)電機模式運行時，系統(tǒng)將機械能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生電壓和電流。駕駛車輛時，整車控制器（有些車型不單獨設(shè)立該模塊，而是與電機控制器等集成設(shè)計）判斷駕駛?cè)艘鈭D并發(fā)出控制指令給驅(qū)動電機系統(tǒng)為車輛提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，以實現(xiàn)對整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收及駐坡等功能。有些版本的驅(qū)動電機系統(tǒng)具備P位駐車功能。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（一）驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、驅(qū)動電機、電機控制器、機械傳動裝置和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)成。1.整車控制器（VCU）整車控制器（VehicleControlUnit，VCU）作為新能源汽車中央控制單元，是整個控制系統(tǒng)的核心。VCU采集驅(qū)動電機及電池狀態(tài)，采集加速踏板信號、制動踏板信號、執(zhí)行器及傳感器信號，對駕駛?cè)艘鈭D綜合分析做出相應(yīng)判定后，監(jiān)控下層各部件控制器的動作，它負責汽車的正常行駛、制動能量回饋（根據(jù)制動踏板和加速踏板信號、車輛行駛信息、動力電池狀態(tài)信息，判斷制動模式，計算制動力矩分配，回收部分能量）、整車發(fā)動機及動力電池的能量管理（通過對新能源汽車的驅(qū)動電機系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及其他車載耗能部件的協(xié)調(diào)和管理，獲得最佳的能量利用率，延長使用壽命）、網(wǎng)絡(luò)管理（組織信息傳輸、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理等）、故障診斷及處理（進行故障診斷，并及時進行相應(yīng)的安全保護處理、故障碼的儲存和回調(diào)）、車輛狀態(tài)監(jiān)控（將各自管轄對象的狀態(tài)信息和故障診斷信息發(fā)至總線，由整車控制器通過綜合數(shù)字儀表顯示出來）等，從而保證整車在較好的動力性、較高的經(jīng)濟性及可靠性狀態(tài)下正常穩(wěn)定地工作。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（一）驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、驅(qū)動電機、電機控制器、機械傳動裝置和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)成。1.整車控制器（VCU）（1）識別駕駛?cè)艘鈭D。（2）驅(qū)動控制。（3）制動能量回饋。制動能量回饋的原則：能量回饋制動不應(yīng)該干預(yù)ABS的工作；當ABS進行制動力調(diào)節(jié)時，制動能量回饋不應(yīng)該工作；當ABS報警時，制動能量回饋不應(yīng)該工作；當驅(qū)動電機系統(tǒng)有故障時，制動能量回饋不應(yīng)該工作。（4）整車能量優(yōu)化管理。（5）高壓上下電控制。（6）車輛狀態(tài)的實時監(jiān)測和顯示。（7）故障診斷與處理。（8）其他功能。VCU除了上述功能外，還具有充電過程控制、防溜車功能控制、電動化輔助系統(tǒng)管理、整車CAN總線網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)化管理、換擋控制、遠程控制等功能。其中，遠程控制包括遠程查詢功能、遠程空調(diào)控制及遠程充電控制。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（一）驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、驅(qū)動電機、電機控制器、機械傳動裝置和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)成。2.驅(qū)動電機常見的驅(qū)動電機主要由靜止的定子、運動的轉(zhuǎn)子等部件構(gòu)成。定子繞組通電后產(chǎn)生磁場，在驅(qū)動模式時，生成電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輛行駛。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（一）驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、驅(qū)動電機、電機控制器、機械傳動裝置和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)成。3.電機控制器電機控制器的功能等同于傳統(tǒng)燃油汽車的節(jié)氣門調(diào)節(jié)機構(gòu)，都是根據(jù)加速踏板的位置來進行動力輸出調(diào)節(jié)的，但電機控制器的結(jié)構(gòu)與功能更復(fù)雜。電機控制器不僅接受加速踏板信號，還接受制動踏板、驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速、車速、驅(qū)動電機電壓與電流等信號，對這些信號分析后對驅(qū)動電機進行控制；電機控制器還會與其他相關(guān)模塊通信，在儀表上顯示驅(qū)動電機系統(tǒng)信息。電機控制器在驅(qū)動電機發(fā)生過電流、過電壓、過熱時，自動切斷主電路以保護汽車以及乘員的安全。動力電池組和驅(qū)動電機正負極分別與IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極晶體管）模塊的輸入端和輸出端連接，IGBT輸出電壓由主控制器向其輸入的PWM（PulseWidthModulation，脈寬調(diào)制）信號控制。在控制器運行過程中，主控制器通過分析加速踏板、制動踏板、車速、驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速等傳感器信號進行驅(qū)動電機電壓的控制，輸出方式是將PWM信號傳遞到IGBT模塊，通過采集電壓、電流、溫度等信號進行系統(tǒng)的過電壓、過電流、過熱保護。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理部件名稱功能IGBT模塊由6個IGBT組成的功率模塊，根據(jù)PEU的指令控制功率模塊將高電壓的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電（電動）或?qū)⑷嘟涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電（充電）超級電容主要作用是保持直流母線電壓的穩(wěn)定，為系統(tǒng)提供瞬時大電流控制主板（數(shù)字控制器）為逆變器與整車控制器（VCU）和負載的通信接口，控制軟件可實現(xiàn)一定的保護功能，如路護、過電流保護、過欠壓保護、IGBT與電機的過熱保護等電流傳感器將逆變器輸出電流轉(zhuǎn)化為與其呈線性關(guān)系的電壓信號，實現(xiàn)電流的閉環(huán)控制4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（一）驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、驅(qū)動電機、電機控制器、機械傳動裝置和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)成。4.機械傳動裝置機械傳動裝置的主要功能是將驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速降低、扭矩增加，以實現(xiàn)整車對驅(qū)動電機的扭矩、轉(zhuǎn)速需求。當采用輪轂式電機分散驅(qū)動方式時，又可以省去驅(qū)動橋、機械差速器、半軸等傳動部件。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（二）驅(qū)動電機的分類目前，新能源汽車的驅(qū)動電機常采用永磁同步電機、異步電機和開關(guān)磁阻電機等。其中，開關(guān)磁阻電機在乘用車市場并未得到大面積應(yīng)用，而永磁同步電機是各新能源汽車品牌應(yīng)用最多的類型。1.永磁同步電機永磁同步電機是目前新能源汽車應(yīng)用最廣泛的電機類型，實物拆解如圖。永磁同步電機一般由殼體、轉(zhuǎn)子、定子、旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器等部件構(gòu)成，如圖。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（二）驅(qū)動電機的分類1.永磁同步電機（1）旋轉(zhuǎn)變壓器：旋轉(zhuǎn)變壓器（簡稱旋變）一般安裝在驅(qū)動電機尾端蓋中，其基本結(jié)構(gòu)為變壓器，用來檢測轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。（2）電機溫度傳感器：一般采用PTC測量電機定子繞組的溫度，很多車型固定在繞組表面，無法單獨更換。當定子繞組溫度超過溫度閾值限制時，控制器通過減小功率保護電機避免過熱，并提供散熱風扇起動信號之一。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理序號示意圖說明1控制主板根據(jù)當前三相交流電波形（見波形圖中紅色豎線標記點）控制IGBT5、6導(dǎo)通，W相通電2控制主板根據(jù)當前三相交流電波形（見波形圖中紅色豎線標記點）控制IGBT1、6導(dǎo)通，U相通電3控制主板根據(jù)當前三相交流電波形（見波形圖中紅色豎線標記點）控制IGBT1、2導(dǎo)通，U相通電4控制主板根據(jù)三相交流電波形，依次控制相應(yīng)IGBT切換導(dǎo)通與截止，控制三相繞組依次通電4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（二）驅(qū)動電機的分類2.異步電機異步電機又稱交流感應(yīng)電機，一般指三相異步交流電機。（1）結(jié)構(gòu)與工作原理。三相異步交流電機主要由定子、轉(zhuǎn)子、傳感器部分、相應(yīng)的電機軸和軸承、機殼等組成。定子和轉(zhuǎn)子均包括鐵心和繞組，轉(zhuǎn)子常采用空心結(jié)構(gòu)，適用于高轉(zhuǎn)速。當三相異步電機接入三相交流電時，三相定子繞組會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組為閉合通路）。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生電磁力，從而在電機軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于三相異步電機的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，有轉(zhuǎn)速差，因此叫作異步電機。異步電機主要包括磁鏈調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈和轉(zhuǎn)矩估計等。其中，磁鏈調(diào)節(jié)器對磁鏈的調(diào)節(jié)是否準確對整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著舉足輕重的作用，而開關(guān)策略和磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)是先進控制算法的核心部分。（2）轉(zhuǎn)速傳感器。交流異步電機一般裝配有轉(zhuǎn)速傳感器。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知二、驅(qū)動電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類與原理（二）驅(qū)動電機的分類3.開關(guān)磁阻電機開關(guān)磁阻電機一般為凸極鐵心結(jié)構(gòu)，其定子、轉(zhuǎn)子均由普通硅鋼片疊壓而成；轉(zhuǎn)子上既無繞組，也無永磁體，一般裝有位置檢測器；定子上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組串聯(lián)構(gòu)成一相繞組。開關(guān)磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)（一相繞組）。根據(jù)相數(shù)和定子、轉(zhuǎn)子極數(shù)的配比，開關(guān)磁阻電機可以設(shè)計成不同的結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電機與磁阻式步進電機一樣，基于磁通總是沿磁導(dǎo)最大的路徑閉合原理。當定子、轉(zhuǎn)子齒中心線不重合，磁導(dǎo)不為最大時，就會形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到磁導(dǎo)最大的位置。當向定子各相繞組中依次通入電流時，電機轉(zhuǎn)子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉(zhuǎn)動。如果改變定子各相的通電次序，電機將改變轉(zhuǎn)向，但相電流流通方向的改變不會影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。4.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知三、驅(qū)動電機鋼印號、銘牌位置及技術(shù)參數(shù)（一）驅(qū)動電機鋼印號與銘牌位置驅(qū)動電機鋼印號包含驅(qū)動電機零件號等相關(guān)信息，銘牌一般包含驅(qū)動電機常規(guī)技術(shù)等相關(guān)信息。（二）驅(qū)動電機技術(shù)參數(shù)項目內(nèi)容參數(shù)項目內(nèi)容參數(shù)類型永磁同步電機峰值功率120kW型號BYD-2015TZ-XS-D額定功率65kW工作電壓DC400V冷卻方式水冷最高轉(zhuǎn)速15000r/min相數(shù)3絕緣等級H防護等級IP67工作制S94.1驅(qū)動電機系統(tǒng)認知四、P位電機控制器原理（一）驅(qū)動電機鋼印號與銘牌位置P位電機控制器接收驅(qū)動電機控制器的鎖止與解鎖信號，對驅(qū)動電機執(zhí)行相應(yīng)的操作（車輛停車與起步）。該裝置通過控制驅(qū)動電機的伸出與縮進來實現(xiàn)變速器的鎖止與解鎖，主要包括控制器、驅(qū)動電機、霍爾式位置傳感器等，霍爾式位置傳感器與驅(qū)動電機是集成式的。P位電機控制器主要控制P位電機在P位位置的鎖止變速器，該模塊通過PWM對P開關(guān)磁阻式鎖止電機進行控制。驅(qū)動電機的檢測驅(qū)動電機故障案例分析0102任務(wù)二驅(qū)動電機檢修4.2驅(qū)動電機檢修一、驅(qū)動電機的檢測（一）基本電量參數(shù)檢測基本電量參數(shù)檢測主要對驅(qū)動電機的電壓、電流、功率、頻率和相位等參數(shù)進行檢測。這些參數(shù)通常使用功率分析儀（或功率計）即可滿足測量需求。功率分析儀實際上是電壓表、電流表、功率表和頻率表的融合，它實現(xiàn)了高精度的電壓、電流、頻率、相位即時采集并實時運算出結(jié)果，可提供精準的驅(qū)動電機相關(guān)電量參數(shù)測試結(jié)果，且不同參數(shù)之間的采集在時間上是同步的，保證了數(shù)據(jù)的有效性。將這些數(shù)據(jù)與標準進行對比，即可判斷被測驅(qū)動電機是否滿足正常工作要求。測試儀器有對應(yīng)的測試指標，如精度、帶寬和采樣率等。在選擇測試儀器時，要注意測試指標是否滿足自身需要與相關(guān)測試標準要求。4.2驅(qū)動電機檢修一、驅(qū)動電機的檢測（二）驅(qū)動電機性能測試驅(qū)動電機性能測試一般通過驅(qū)動電機綜合性能測試儀完成，包括負載特性測試、T-n曲線測試、耐久性測試等項目。1.負載特性測試（1）目的：通過不同負載情況下驅(qū)動電機特性的測試，收集效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)速、定子電流等參數(shù)，可以判斷驅(qū)動電機在不同適用場合下是否能保持良好的運行狀態(tài)。（2）測試方法：通過伺服電機給被測驅(qū)動電機加載，由150%額定負載逐步降低到25%額定負載，在此范圍至少選取6個測試點（必須包含100%額定負載點），測量并計算其電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等相關(guān)參數(shù)后，與標準數(shù)據(jù)進行對比。（3）測試依據(jù)標準：《三相永磁同步電動機試驗方法》（GB/T22669—2008）負載試驗；《三相異步電動機試驗方法》（GB/T1032—2012）負載特性試驗。4.2驅(qū)動電機檢修一、驅(qū)動電機的檢測（二）驅(qū)動電機性能測