新能源汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目四 動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修-課件

動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修項(xiàng)目四2一、情境導(dǎo)入目錄二、任務(wù)布置三、教學(xué)目標(biāo)四、背景知識(shí)五、任務(wù)實(shí)施六、任務(wù)考核七、任務(wù)總結(jié)一、情境導(dǎo)入

一輛2018款吉利帝豪EV450電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)動(dòng)力電池溫度過(guò)高故障的故障。你知道電動(dòng)汽車(chē)為什么需要?jiǎng)恿﹄姵責(zé)峁芾硐到y(tǒng)嗎？你知道動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的類(lèi)型和工作原理嗎？請(qǐng)你對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)水泵、三通電磁閥不工作的故障進(jìn)行診斷與排除。3二、任務(wù)布置（1）動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)認(rèn)知（2）動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)PTC加熱水泵檢修（3）動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)三通電磁閥檢修4三、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)功用和類(lèi)型；掌握吉利EV450動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的組成和工作原理；掌握動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)常見(jiàn)故障檢修。能力目標(biāo)能正確認(rèn)知吉利EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)各組成部件；能正確對(duì)畫(huà)出EV450動(dòng)力電熱管理系統(tǒng)的控制電路圖；能正確對(duì)EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)故障進(jìn)行診斷與排除。素質(zhì)目標(biāo)嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行按規(guī)范執(zhí)行高壓下電操作；養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練成果，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；嚴(yán)格執(zhí)行6S標(biāo)準(zhǔn)。5四、背景知識(shí)63.1動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概述生熱特性為什么要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行熱管理？化學(xué)反應(yīng)生熱內(nèi)阻生熱化學(xué)副反應(yīng)電池容量下降功率下降壽命縮短熱失控環(huán)境溫度低反應(yīng)活性下降內(nèi)阻增大容量會(huì)迅速衰減形成鋰枝晶，刺破隔膜發(fā)生短路短路爆炸著火燃燒溫度過(guò)低溫度過(guò)高四、背景知識(shí)73.1動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概述工作溫度、熱管理與電池性能、壽命的關(guān)系鋰離子動(dòng)力電池溫度低于0℃時(shí)，電池的性能會(huì)下降30%，-20℃時(shí)接近電池的使用極限；當(dāng)電池溫度高于45℃，電池的工作性能和循環(huán)壽命迅速衰減，持續(xù)工作溫度上升10℃，電池的循環(huán)壽命減少一半。四、背景知識(shí)83.1動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概述動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)要有以下基本功能要求（1）要能準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池的溫度。（2）當(dāng)動(dòng)力電池溫度高于限值時(shí)，要能及時(shí)有效地進(jìn)行散熱降溫，保持理想工作溫度。（3）低溫條件下要能快速加熱，使得電池處于能正常運(yùn)行的溫度范圍內(nèi)。（4）確保動(dòng)力電池系統(tǒng)溫度分布均勻，降低單體電池間的溫差，溫差不得大于5℃。四、背景知識(shí)93.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型動(dòng)力電池冷卻方式（1）風(fēng)冷（2）液冷（3）直冷動(dòng)力電池加熱方式（1）電加熱膜加熱（2）PTC加熱（3）液熱PCM減小動(dòng)力電池溫度突變四、背景知識(shí)103.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型風(fēng)冷、液冷和直冷換熱效率對(duì)比冷卻方式換熱方式換熱系數(shù)（W/m2·K)表面熱流密度（W/cm2）(與環(huán)境溫差10℃）自然風(fēng)冷空氣自然對(duì)流5-250.005-0.025強(qiáng)制風(fēng)冷空氣強(qiáng)制對(duì)流25-1000.025-0.15液冷液體強(qiáng)制對(duì)流500-150000.5-1.5直冷相變2500-250002.5-25液冷是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池主流的冷卻方式。國(guó)內(nèi)外主流的電動(dòng)汽車(chē)幾乎都采用液冷方式，如吉利“幾何A”、吉利帝豪EV450、比亞迪秦ProEV450、北汽EU5、特斯拉、通用volt四、背景知識(shí)113.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型（1）自然風(fēng)冷被動(dòng)散熱效果有限（2）強(qiáng)制風(fēng)冷制冷系統(tǒng)降溫空氣自然空氣四、背景知識(shí)123.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型日產(chǎn)聆風(fēng)動(dòng)力電池強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)四、背景知識(shí)133.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)道的布置串行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但阻力大；并行結(jié)構(gòu)散熱均勻性好，但較復(fù)雜占用空間多。四、背景知識(shí)143.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)動(dòng)力電池液冷系統(tǒng)（Chiller)直接接觸電芯（硅油，蓖麻油等）非接觸電芯（水和乙二醇混合液）四、背景知識(shí)153.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)Chiller換熱器結(jié)構(gòu)四、背景知識(shí)163.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)Chiller換熱器結(jié)構(gòu)四、背景知識(shí)173.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)電池模組內(nèi)部液冷結(jié)構(gòu)通用沃藍(lán)達(dá)（Volt）四、背景知識(shí)183.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)電池模組內(nèi)部液冷結(jié)構(gòu)特斯拉ModelS四、背景知識(shí)193.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模式一：當(dāng)動(dòng)力電池溫度偏高，但尚不需要通過(guò)Chiller進(jìn)行降溫時(shí)，四通閥1通道打開(kāi)，2、3通道關(guān)閉，冷卻液在水泵的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)動(dòng)力電池、逆變器、散熱器、加熱器（不工作）循環(huán)，利用散熱器將傳給車(chē)外空氣降溫。四、背景知識(shí)203.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模式二：當(dāng)動(dòng)力電池溫度過(guò)高時(shí)，四通閥2通道打開(kāi)，1、3通道關(guān)閉，冷卻液在水泵的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)動(dòng)力電池、逆變器、Chiller、加熱器（不工作）循環(huán)，將動(dòng)力電池、逆變器的熱量通過(guò)Chiller傳給整車(chē)空調(diào)制冷系統(tǒng)（熱管理系統(tǒng)控制空調(diào)制冷空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)），利用制冷空調(diào)系統(tǒng)的低溫加快動(dòng)力電池的降溫。四、背景知識(shí)213.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模式三：當(dāng)動(dòng)力電池溫度偏低時(shí)，四通閥3通道打開(kāi)，1、2通道關(guān)閉，冷卻液在水泵的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)動(dòng)力電池、逆變器、加熱器（不工作）循環(huán)，利用逆變器、電機(jī)、電機(jī)控制器等高壓部件冷卻時(shí)產(chǎn)生的熱量給動(dòng)力電池加熱，提高熱管理系統(tǒng)的能效。四、背景知識(shí)223.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型液冷系統(tǒng)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模式四：當(dāng)動(dòng)力電池溫度過(guò)低，單純靠逆變器、電機(jī)、電機(jī)控制器等高壓部件冷卻產(chǎn)生的熱量無(wú)以讓動(dòng)力電池快速升溫；或者動(dòng)力電池溫度過(guò)低，急需快速加熱升溫時(shí)，四通閥3通道打開(kāi)，1、2通道關(guān)閉，冷卻液在水泵的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)動(dòng)力電池、加熱器（啟動(dòng)工作）和逆變器、電機(jī)、電機(jī)控制器等冷卻管路循環(huán)，利用加熱器快速給動(dòng)力電池加熱，確保動(dòng)力電池快速升溫到可靠、穩(wěn)定工作溫度。四、背景知識(shí)233.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型直冷系統(tǒng)四、背景知識(shí)243.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型直冷系統(tǒng)寶馬i3直冷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：散熱效率高結(jié)構(gòu)緊湊制冷劑不接觸電芯缺點(diǎn)：難以集成液熱，散熱均勻性不如液冷系統(tǒng)的氣密性要求更高。四、背景知識(shí)253.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型動(dòng)力電池加熱方式項(xiàng)目電加熱膜PTC液熱加熱特點(diǎn)恒功率加熱恒溫加熱對(duì)流加熱厚度0.3-2mm5-8mm集成在加熱器干燒溫度60-130℃60-80℃25-40升溫速率0.15-0.3℃/min0.15-0.3℃/min0.3-0.6℃/min電池溫差≈8℃≈10℃≤5℃四、背景知識(shí)263.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型（1）電加熱膜加熱電加熱膜加熱屬于電阻加熱方式，由金屬加熱電阻絲、絕緣包覆層、引出導(dǎo)線和接插件組成。四、背景知識(shí)273.2動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)類(lèi)型（3）液熱PTC加熱電阻絲液熱系統(tǒng)進(jìn)主要工作參數(shù)是流入動(dòng)力電池的冷卻液入口溫度和流量。通常冷卻液入口溫度在40～60℃范圍內(nèi)，冷卻液流量為10L/min。四、背景知識(shí)283.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修1.整車(chē)熱管理系統(tǒng)組成與工作原理第一代帝豪EV（2016款）動(dòng)力電池采用自然風(fēng)冷被動(dòng)散熱，只有一套針對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)。電阻絲第二代帝豪EV300（2017年量產(chǎn)）首次加裝動(dòng)力電池?zé)峁芾砉苈?，通過(guò)Chiller與乘員艙空調(diào)制冷制熱形成一套乘員艙與動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)2016款部分2017款增加部分四、背景知識(shí)293.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修1.整車(chē)熱管理系統(tǒng)組成與工作原理第三代帝豪EV450（2018年量產(chǎn)）對(duì)電驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池散熱管路和空調(diào)高低壓管重新設(shè)計(jì)鋪設(shè)，縮減四通閥和管路數(shù)量、降低自重，提升可靠性。第四代帝豪“幾何A”等的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)發(fā)展到了ITCS3.0。動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)散熱管路施加的壓力，小于驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱管路。以單體電池溫度為控制目標(biāo)，精準(zhǔn)控制溫度。四、背景知識(shí)303.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修吉利EV450整車(chē)熱管理系統(tǒng)四、背景知識(shí)313.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修吉利EV450整車(chē)熱管理系統(tǒng)四、背景知識(shí)323.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修吉利EV450整車(chē)熱管理系統(tǒng)四、背景知識(shí)333.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）乘員艙熱管理四、背景知識(shí)343.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）乘員艙熱管理四、背景知識(shí)353.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（2）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理四、背景知識(shí)363.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（2）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理四、背景知識(shí)373.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（2）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理四、背景知識(shí)383.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（3）動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理冷卻回路四、背景知識(shí)393.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（3）動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理PTC加熱回路(<-10℃)四、背景知識(shí)403.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（3）動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理PTC加熱回路(<-10℃)四、背景知識(shí)413.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（3）動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理電驅(qū)動(dòng)熱量給動(dòng)力電池加熱(>-10℃)四、背景知識(shí)423.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.EV450熱管理系統(tǒng)控制邏輯(1)車(chē)輛在交流充電，直流充電，智能充電，行車(chē)過(guò)程中（包括車(chē)速為0）都可以啟動(dòng)熱管理對(duì)動(dòng)力電池加熱或冷卻。(2)進(jìn)行動(dòng)力電池冷卻時(shí)，BMS根據(jù)單節(jié)電池最高溫度（下面簡(jiǎn)稱(chēng)電池最高溫度）發(fā)送熱管理控制信號(hào)，包括“冷卻”、“勻熱”和“關(guān)閉”三種模式。(3)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱時(shí)，BMS根據(jù)單節(jié)電池最低溫度（下面簡(jiǎn)稱(chēng)電池最高溫度）發(fā)送熱管理控制信號(hào)，包括“加熱”、“勻熱”和“關(guān)閉”三種模式。(4)動(dòng)力電池進(jìn)行快充及慢充時(shí)，VCU直接轉(zhuǎn)發(fā)BMS的熱管理請(qǐng)求。四、背景知識(shí)433.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.EV450熱管理系統(tǒng)控制邏輯(5)行車(chē)狀態(tài)下，VCU接收到BMS發(fā)送的加熱需求后，需要根據(jù)當(dāng)前電池溫度、暖風(fēng)狀態(tài)、車(chē)速等條件進(jìn)行再次邏輯判斷，從而發(fā)送不同熱管理請(qǐng)求至AC控制器（熱管理控制器）。(6)車(chē)輛處于ON檔非充電狀態(tài)下時(shí)，當(dāng)動(dòng)力電池單體溫度超過(guò)上限值55度，車(chē)輛不進(jìn)行動(dòng)力電池冷卻。(7)動(dòng)力電池溫度監(jiān)測(cè)由BMS完成，BMS根據(jù)動(dòng)力電池單體溫度判定動(dòng)力電池是否啟動(dòng)冷卻，并發(fā)送冷卻請(qǐng)求給VCU，VCU轉(zhuǎn)發(fā)BMS上述信號(hào)至AC控制器（熱管理控制器）。(8)一般情況下，壓縮機(jī)和動(dòng)力電池水泵、PTC加熱水泵由AC控制器（熱管理控制器），冷卻風(fēng)扇、電驅(qū)水泵由VCU控制。但是，當(dāng)空調(diào)面板有給VCU發(fā)送壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)請(qǐng)求和功率請(qǐng)求時(shí)，風(fēng)扇做低速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)空調(diào)面板給VCU發(fā)送風(fēng)扇高速請(qǐng)求，VCU控制風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)。四、背景知識(shí)443.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)的故障檢修EV450電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)散熱器與空調(diào)制冷系統(tǒng)冷凝器依靠?jī)蓚€(gè)冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制散熱。兩個(gè)風(fēng)扇分別由VCU通過(guò)一個(gè)低速檔繼電器和一個(gè)高速檔繼電器控制高低速控制，若冷卻風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致電機(jī)、充電機(jī)溫度過(guò)高，制冷壓力偏高、制冷效果變差等故障。四、背景知識(shí)453.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)的故障檢修四、背景知識(shí)463.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)的故障檢修四、背景知識(shí)473.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修（1）冷卻風(fēng)扇低速檔不運(yùn)轉(zhuǎn)的故障檢修四、背景知識(shí)483.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.PTC加熱水泵不工作的故障檢修PTC加熱水泵不工作將導(dǎo)致空調(diào)制暖效果差，動(dòng)力電池低溫狀態(tài)下（低于-10℃）時(shí)，動(dòng)力電池溫升慢，電池輸出功率受限等故障。四、背景知識(shí)493.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.PTC加熱水泵不工作的故障檢修四、背景知識(shí)503.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.PTC加熱水泵不工作的故障檢修四、背景知識(shí)513.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.PTC加熱水泵不工作的故障檢修四、背景知識(shí)523.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修2.PTC加熱水泵不工作的故障檢修四、背景知識(shí)533.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修3.三通電磁閥故障檢修EV450整車(chē)熱管理系統(tǒng)中有三個(gè)三通電磁閥控制冷卻液的流向。三通電磁閥由A/C空調(diào)控制器通過(guò)LIN線控制。以三通電磁閥WV1為例，控制PTC加熱冷卻液的流向空調(diào)加熱芯體或Chiller換熱器，電磁閥故障將導(dǎo)致冷卻液回路不能切換，不能切換到Chiller換熱器動(dòng)力電池低溫就不能得到有效加熱，影響動(dòng)力電池的性能和充電效率。四、背景知識(shí)543.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修3.三通電磁閥故障檢修四、背景知識(shí)553.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修3.三通電磁閥故障檢修四、背景知識(shí)563.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修3.三通電磁閥故障檢修四、背景知識(shí)573.3EV450動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)檢修3.三通電磁閥故障檢修五、任務(wù)實(shí)施58活動(dòng)1：動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)認(rèn)知1.完成工作頁(yè)背景知識(shí)考核。

2.認(rèn)知EV450整車(chē)熱管理系統(tǒng)部件。

3.讀取整車(chē)熱管理系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。五、任務(wù)實(shí)施59活動(dòng)2：動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)PTC加熱水泵檢修1.完成工作頁(yè)背景知識(shí)考核。

2.畫(huà)出PTC加熱水泵電路簡(jiǎn)圖。

3.動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)PTC加熱水泵不工作檢修。五、任務(wù)實(shí)施60活動(dòng)3：動(dòng)力