更換動力電池內部組件課堂

1、學習任務,2,更換動力電池內部組件,任務描述,4S,店技術主管在經過各項檢測之后，判斷張先生的,EV200,汽車是,動力電池故障,確定,需要對動力電池進行解,體,此時需要你作為維修人員協(xié)助技術主管按照規(guī)范程序,從車上拆卸動力電池，技術主管完成維修后，需要你對動,力電池進行安裝,并確認其工作狀態(tài)正常,動力電池系統(tǒng)由,四部分組成,1,動力電池箱,2,電池模組,3,電池管理系統(tǒng),BMS,高壓盒,從控盒,主控盒,4,輔助元器件,主繼電器、預充繼電器及電阻、加熱繼電,器與保險、電流傳感器與保險,等組成,讓我們先來了解,4,個重要參數(shù)的意義,1,動力電池系統(tǒng)的額定電壓,動力電池系統(tǒng)的,額定電壓,單體電芯額

2、定電壓,單體電芯,串聯(lián),數(shù),2,動力電池系統(tǒng)的容量,電池容量是電池性能的重要指標之一,它表示電池存儲電,量的大小,即電池放電電荷的總量為電池容量,單位,Ah,影響到整車的續(xù)駛里程,動力電池系統(tǒng)的,容量,單體電芯容量,單體電芯,并聯(lián),數(shù)量,一、動力電池系統(tǒng)組成部件和功能,讓我們先來了解,4,個重要參數(shù)的意義,3,動力電池的總能量,W=QU= UIt,動力電池的總能量為電池,對外做功所能輸出的電能,單位,是,Wh,動力電池系統(tǒng),總能量,動力電池系統(tǒng)的額定電壓,動力電,池系統(tǒng)的容量,4,能量密度：單位質量,體積,的電芯儲存的能量,單位,Wh/Kg,Wh/L,一、動力電池系統(tǒng)組成部件和功能,1 1,磷

3、酸鐵鋰動力電池,1,動力電池箱,動力電池箱,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及電氣元件,的作用,技術要求：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；外觀要求：電池箱體外表,面顏色要求為銀灰或黑色，亞光；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,動力電池系統(tǒng)的外觀,備注,動力電池系統(tǒng)銘牌包括動

4、力,電池型號,生產日期,電池材,料,額定電壓,額定能量,重量,等信息,2,動力電池模組,電池單體,構成動力電池模塊的,最小單元,也稱為,單體電芯,磷酸鐵鋰單體電芯額定電壓一般為,3.2v,例,1P100S,100,塊電池單體,串聯(lián),共分為,9,個模組,例,3P91S,表示,3,個單體,并聯(lián),組成一個模,塊，再由,91,個模塊組成若干個模,組,串聯(lián),成動力電池總成,動力電池模塊,一組,并聯(lián),的,電池單體的,組合,動力電池模組,由多個電池,模塊或電池單體,串聯(lián)或并聯(lián),組成,的一個組合體，從而形成能輸出,高壓，大電流,的供電源,例如：特斯拉,Roadster,純電動汽車的電池組由,6831,節(jié),18

5、650,型鋰離子電池組成，其中每,69,節(jié)并聯(lián)為一組,再將,9,組串聯(lián)為一層,最后,串聯(lián)堆疊,11,層,構成,3,輔助元器件,主要包括動力電池系統(tǒng)內部的電子電器元件，如,熔斷器，繼電,器，分流器，接插件，緊急開關，煙霧傳感器,等，維修開關以,及電子電器元件以外的輔助元器件，如密封條，絕緣材料等,1,主繼電器,主繼電器主要包含,主正繼電器和主負繼電器,主正繼電器如圖,3-19,所示,在普萊德電池中,主正繼電器由,BMS,控制,主負繼電器由,VCU,控制,它的作用是控制回路的通斷,2,預充繼電器與電阻,預充流程,在,充、放電初期,閉合預充繼電器進行預充,電，預充完成后斷開預充繼電器,BMS,控制,

6、預充繼電器,閉合或斷開,充電模式,給各單體電芯進行預充電,確定單體電芯無短路,后閉合總正極繼電器,放電模式,低電壓、小電流,給各控制器電容充電,電容兩端電壓,接近電池總電壓時,閉合總正繼電器,3,加熱繼電器與保險,充電過程,當,電芯溫度低于設定值,BMS,控制加熱繼電器,閉合通過保險接通加熱膜電路,充電加熱,僅適用于有加熱功能的動力電池,慢充時,低于,0,的溫度點,啟動,加熱模式：閉合加熱片，待所,有電芯溫度點,高于,5,停止,加熱，啟動充電程序，過程中出,現(xiàn)加熱片溫度差高于,20,則間歇停止加熱，待加熱片溫度差,低于,15,則重啟加熱片,加熱過程中，正常情況下充電樁電流顯示為,4A,6A,充

7、電過程中充電樁電流顯示為,12A,13A,如果單體壓差大于,300mV,則停止充電,報充電故障,快充時低于等于,5,的溫度點，啟動加熱模式：電芯溫度數(shù),據與慢充相同；如果充電過程中最低溫度低于等于,5,度，則停,止充電模式，也不重新啟動加熱模式,充電加熱與保溫,保溫策略,1,充電保溫只發(fā)生在車載充電完成后,2,充電完成后,電池溫度,5,時進入保溫模式，若電池溫度,5,電池進入靜置狀態(tài),3,保溫策略以,保溫,2,小時,為唯一截止條件,4,保溫過程中,電池溫度上升至,8,時,電池進入靜置狀態(tài),5,保溫過程中，如果電池溫差超過,20,電池進入靜置狀態(tài),直至溫差低于,10,再次啟動加熱,備注：僅適用于

8、有加熱功能的動力電池,4,電流傳感器與保險,電流傳感器,監(jiān)測充、放電電流的大小,保險,防止能,量回收過壓過流或放電過流,1,保險規(guī)格,250A,電壓,500V,4,電流傳感器與保險,2,電流傳感器類型為無感分流器，在電阻的兩端形成毫伏級的,電壓信號，作為監(jiān)測總電流（型號,300A75mv,要測量一個很大的直流電流,例如幾十安培，甚至更大，幾百,安培,沒有那么大量程的電流表,進行電流的測量，怎么辦？這,就要采用分流器,就是,一根短的導體,可以是各種金屬或合金的，其直流電阻是,嚴格調好的,串接在直流電路里,直流電流過分流器,分流器,兩端產生,毫伏級直流電壓信號,使并接在該分流器兩端的計量,表指針擺

9、動，該讀數(shù)就是該路里的電流值,所謂分流，即分一小的電流去推動表指示,該小電流,mA,與,大回路里的電流,1A,幾十,A,比例越小，電流表指示讀數(shù)的線,越好，也更精確,這是電工電路的常用產品，防雷有分流措施,4,電流傳感器與保險,SK,動力電池的電流傳感器,與普萊,德電池的作用相同,采用了霍爾式,電流傳感器,按照安培定律原理做成,在載流導,體周圍產生一正比于該電流的磁場,通過,測量霍爾電勢的大小間接測量,載流導體電流的大小,使電流的,非,接觸測量,成為可能,電流互感器,電流互感器原理是,依據電磁感應原理的,電流互感器的作用是,可以,把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變化轉換成數(shù)值較小的,二次電流,用

10、來進行保護、測量等用途,2,電流傳感器,方法,優(yōu)點,缺點,適應范圍,電阻分流器檢,測技術,高精度，響應速度快，成本,低,測量電路與被測電,流沒有電隔離,低頻率小幅值,電流測量,電流互感器,能將較大的電流轉變成較小,的電流測量,不能測量直流電流,可測大交流電,流,40-20KHz,霍爾電流傳感,器,可測直流和交流、頻率高達,100KHz,較高的精度和很,好的隔離,響應速度不夠快,小電流精度低一些,直流和交流,DC-100KHz,磁通門電流傳,感器,分辨率,高、測量弱磁場范圍,寬、可靠、能夠直接測量磁,場的分量,不能測量交流電流,直流,羅氏線圈,范圍寬、精度高、絕緣性能,好和無磁飽和現(xiàn)象,只能測量

11、交流電流,可對大交流電,流測量,巨磁阻電流傳,感器,抗干擾性強、靈敏度高、高,速響應、溫度溫度性好,所測電流不能太大,直流和交流,光纖電流傳,感器,容易安裝、無電磁噪音干擾,計測范圍廣、可實現(xiàn)長距離,信號傳輸,較傳統(tǒng)技術價格較,高,直流和交流,5,高低壓插接件,如圖,3-26,所示，為動力電池的,高低壓插接件的端子定義,動力電池系統(tǒng)通過使用可靠地高壓插接件,總正,總,負,與高壓控制盒相連,低壓接插件,連接,CAN,總線與,VCU,或車載充電機之間,進行通訊,6,高低壓線束,如圖,3-27,所示所示,橙色波紋管為高壓動力線束,黑色波,紋管為低壓線束,4,BMS,的功能,電池保護和管理的核心部件,

12、提高電池的利用率,防止電,池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池,的狀態(tài),1,通過,電壓、電流傳感器,采集動力電池組的,串聯(lián)模塊電,壓、總電壓和總電流,控制動力電池組的,充放電,監(jiān)控電,池的狀態(tài),防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使,用壽命,控制及監(jiān)測,4,BMS,的功能, 2,作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁，并,向,整車控制器,VCU,上報動力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)、剩余電,量及故障信息, 3,具有高壓回路絕緣檢測功能,檢測電池組與箱體,車體等之間的絕緣狀況, 4,通過對溫度檢測實現(xiàn),對動力電池過高溫和過低溫保,護,具有控制動力電池的加熱功能,CAN,通信,高壓電安全管

13、理,溫度采集,普萊德動力電池的,BMS,組成主要由,BMS,的組成,按性質可分為,硬件和軟件,按功能分為,數(shù)據采,集單元和控制單元,BMS,的硬件,高壓盒,從控盒,主控盒,還包括采集電壓線,電流、溫度等數(shù)據的,電子器件,BMS,的軟件,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,在普萊德電池中,BMS,由高壓盒、從控盒和主控盒,組成,高壓盒,高壓盒,監(jiān)控,動力電池的,總電壓,總電流,絕緣性能,監(jiān)控動力電池的,總電壓,主繼電器內外,4,個監(jiān)測點,內部,320V,外部,0v,檢測,檢測,充放電電流,高壓系統(tǒng),絕緣性能,監(jiān)控,高壓

14、連接情況,將以上項目監(jiān)控到的數(shù)據,反饋給主控盒,從控盒,電池低壓管理系統(tǒng)是,監(jiān)控,動力電池的,單體電壓,電池,組的溫度,主要功能如下,監(jiān)控每個,單體電壓反饋給主控盒,監(jiān)控每個,電池組的溫度反饋給主控盒,電量,SOC,值監(jiān)測,將以上項目監(jiān)控到的,數(shù)據反饋給主控盒,主控盒,主控盒是一個,連接外部通訊和內部通訊的平臺,主要功能如下,接收從控盒反饋的實時溫度和單體電壓（并計算最大值和最,小值,接收高壓盒反饋的總電壓和電流情況,與整車控制器,vcu,的通訊,控制主正繼電器,控制電池加熱,控制充,放電電流,2,三元鋰動力電池,1,動力電池箱體,SK,的動力電池箱體與普萊德電池箱體在,防護等級,IP67,安

15、,裝方式和擰緊力矩一致，但在制作材料上有區(qū)別,SK,電池箱,體的上蓋板為,SMC,復合材料是優(yōu)良的絕緣材料,而下蓋板為,了,增加硬度和耐磨性材料,為鈑金,3,輔助元器件,1,繼電器集成器,PRA,與普萊德電池相比,SK,動力電池的繼電器集成器,PRA,如,圖所示，它是,將主正繼電器、主負繼電器、預充繼電器和預充,電阻進行了集成,其各個功能與之前所述相同,3,維修開關和熔斷器,保護電源,在出現(xiàn)緊急情況、進行高壓系統(tǒng)維修保養(yǎng)或進行電,池維護安裝時,能夠及時斷開手動維修開關，將電池包的電流,斷開，有效避免因為維修人員操作不當而引發(fā)的電擊情況，保,護維修人員安全,內部裝有,250A,注意區(qū)別,與普萊德電池相比,SK,電池的,BMS,采用了高壓盒、從控盒,和主控盒集成的方式,它的主要功能,與外部通訊,VCU,充電機、快充樁,控制負極繼電器,檢測內、外部總電壓,檢測充、放電電流,監(jiān)測單體電壓和電芯溫度,保護電池壽命和安全,控制預充繼電