《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)5、6 電池模塊更換、電池均衡

任務(wù)五電池模塊更換《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪電池檢驗(yàn)車(chē)間小王到了某電池檢驗(yàn)車(chē)間參觀學(xué)習(xí)，正好遇到有一組電池模塊不合格的動(dòng)力蓄電池，小王問(wèn)道劉師傅：“劉師傅，這種不合格的要怎么處理呢？”劉師傅說(shuō)：“需要更換新的電池模塊”。本任務(wù)需和小王一起完成電池模塊的更換。不合格電池如何處理？電池檢驗(yàn)員劉師傅、參觀學(xué)習(xí)學(xué)生小王電池模塊如何更換？能按照電池模塊拆卸流程，使用拆裝專用工具，規(guī)范完成電池模塊拆卸作業(yè)。能按照電池模塊檢查內(nèi)容及要求，使用萬(wàn)用表、絕緣表等工具，規(guī)范完成電池模塊檢查作業(yè)。電池模塊外形根據(jù)電池單體的類型，電池模塊分為圓柱形電池模塊、方形電池模塊以及軟包電池模塊。電池模塊拆卸圓柱形電池模塊方形電池模塊軟包形電池模塊電池模塊外形（1）圓柱形電池模塊電池模塊外形采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，均為長(zhǎng)方體形狀，長(zhǎng)寬高分別稱為電池模塊厚度、寬度和高度，其規(guī)格尺寸需符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。電池模塊拆卸電池模塊外形電池模塊外形（1）圓柱形電池模塊圓柱形動(dòng)力電池是目前應(yīng)用最為規(guī)范的動(dòng)力電池，分為了14650、18650、21700等型號(hào)，編號(hào)代表了圓柱形電池的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，可以確保產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)的一致性，特斯拉、江淮等電動(dòng)汽車(chē)就采用的是圓柱形電池模塊。電池模塊拆卸不同型號(hào)的圓柱形電池電池模塊外形（1）圓柱形電池模塊某車(chē)型電池電芯采用的是18650型圓柱電芯，多個(gè)18650電芯通過(guò)并聯(lián)和并集流板串聯(lián)后由模塊夾板及C型固定架組成模塊。本電池組總成共有兩種成組結(jié)構(gòu)，分別為：10個(gè)長(zhǎng)形4串，9個(gè)L型6串。電池模塊拆卸18650型電芯成組模塊電池模塊外形（1）圓柱形電池模塊每一電池單體由43節(jié)電芯并聯(lián)組成，同一模塊的單體與單體之間通過(guò)集流板連接,模塊與模塊之間通過(guò)軟連接正負(fù)極串聯(lián)，軟連接是通過(guò)螺絲緊固,并涂上導(dǎo)電膏。該車(chē)的電池包由9個(gè)6串L形模塊串聯(lián)組成，通過(guò)兩端螺桿和兩側(cè)模塊固定板連接成整體，單體模塊間依靠中間夾板進(jìn)行絕緣防護(hù)。模塊固定靠?jī)蓚?cè)的模塊固定板與PACK底殼上的橫梁螺紋副連接固定。電池模塊拆卸43并54串?？祀姵啬K外形（1）圓柱形電池模塊該車(chē)采用18650形電池，極大的提高了空間利用率，除此之外電池組的上殼由輕質(zhì)聚合物復(fù)合材料制成，由于該部分與車(chē)身底盤(pán)直接相連，iev5采取加強(qiáng)車(chē)身底部結(jié)構(gòu)的措施來(lái)保護(hù)電池組，因此無(wú)需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。與電池組的上殼不同，電池組的下殼異常堅(jiān)固，整個(gè)外殼一般由兩層鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，整個(gè)電池組具有IP67等級(jí)的防護(hù)密封效果。電池模塊拆卸43并54串?？祀姵啬K外形（2）軟包形電池模塊軟包形電池模塊是目前最靈活的電池形式，它的尺寸可以自由定制，可以堆疊多個(gè)電池，具有相當(dāng)大的應(yīng)用靈活性且重量低、能量密度高，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，但是軟包電池對(duì)自身的工藝和封裝的工藝都有很高的要求，右圖所示為一種典型的由軟包電芯構(gòu)成的電池包。電池模塊拆卸軟包電芯成組電池包電池模塊外形（3）方形電池模塊電池模塊由方形電芯組成。在成組效率方面，相較于軟包和圓柱動(dòng)力電池，方形動(dòng)力電池的成組效率更高。方形電芯的模塊成組效率約為89％，系統(tǒng)成組效率約為70％。方型電芯更適用于規(guī)則箱體，電芯體積變大有利于提高電芯能量密度，后續(xù)模塊成組效率提升空間有限，有賴于單體電芯能量密度的提升。電池模塊拆卸方形電芯成組電池包電池模塊標(biāo)識(shí)電池模塊的標(biāo)識(shí)內(nèi)容主要包括標(biāo)稱電壓、額定容量、組合方式等，右圖中電池銘牌上1P12S表示的是電池模塊是12串1并的連接方式，43.2V和37A·h代表電池的標(biāo)稱電壓和電池的額定容量。電池模塊拆卸電池模塊標(biāo)識(shí)電池模塊更換流程電池模塊的更換流程如圖所示。更換電池模塊的步驟主要分為拆卸電池模塊，檢查外觀，電壓，絕緣性和安裝電池模塊三部分主要內(nèi)容。電池模塊拆卸電池模塊更換流程電池模塊拆卸步驟電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）拆卸電池模塊間的連接銅排。連接銅排的兩端與不同電池模塊的正負(fù)極相連接，連接方式主要以螺栓連接為主。電池模塊拆卸電池模塊連接圖電池模塊拆卸步驟電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）拆卸電池模塊間的連接銅排。使用專用工具（M4內(nèi)六角扳手等）拆除模塊正、負(fù)極連接片過(guò)程中，工具不可戳傷電池/軟連接等，有短路風(fēng)險(xiǎn)。電池模塊拆卸拆卸連接銅排電池模塊拆卸步驟電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（2）拆卸低壓線束插頭，電池模塊的低壓線束一般用于電池的端電壓，電流等信息采集等功能。在拆卸過(guò)程中，使用專用拆裝工具拆除模塊固定螺絲，注意防止螺絲滑絲。拆除固定螺絲之后，按住連接件鎖位，拆除低壓線束插頭，將低壓線束分離，注意防止損壞連接件。電池模塊拆卸拆卸低壓線束電池模塊拆卸步驟電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（3）拆卸電池模塊，在完成低壓線束拆卸后，即可去下電池模塊，注意注意禁止野蠻操作損壞連接件電池模塊拆卸舊電池模塊電池模塊更換注意事項(xiàng)電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）在進(jìn)行電池模塊更換作業(yè)時(shí)需兩人協(xié)同完成，在電動(dòng)車(chē)輛調(diào)試過(guò)程中一定要堅(jiān)持“以人為本，安全第一”的原則，安全一定要放到首位，人的安全問(wèn)題是最優(yōu)先級(jí)的考慮。a）操作人員上崗不得佩戴金屬飾物，例如：手表、戒指等，工作服衣袋內(nèi)不得有金屬物件，例如鑰匙、金屬殼筆、手機(jī)、硬幣等。b）調(diào)試人員必須佩戴必要的防護(hù)工具，如絕緣手套、絕緣鞋、絕緣帽等。c）嚴(yán)禁非專業(yè)人員對(duì)高壓部件進(jìn)行移除及安裝。d）未經(jīng)過(guò)高壓安全培訓(xùn)的維修人員，不允許對(duì)高壓部件進(jìn)行維護(hù)。e）車(chē)輛在充電過(guò)程中不允許對(duì)高壓部件進(jìn)行移除、維護(hù)等工作。f）對(duì)高壓部件進(jìn)行作業(yè)前，必須確認(rèn)車(chē)輛鑰匙處于lock檔位并將12V電源斷開(kāi)。g）高壓部件打開(kāi)后或插頭斷開(kāi)后，使用萬(wàn)用表對(duì)其電壓進(jìn)行測(cè)量，電壓在36V以下才可以進(jìn)行下一步的操作。電池模塊拆卸防護(hù)設(shè)備及隔離防護(hù)區(qū)域標(biāo)識(shí)電池模塊更換注意事項(xiàng)電池模塊的拆卸主要分為以下幾個(gè)步驟：（2）在拆卸或安裝電池模塊間的銅排時(shí)，需用絕緣膠帶對(duì)裸露的銅排進(jìn)行絕緣防護(hù)。防止銅排裸露部分與電池模塊正負(fù)極接觸區(qū)域產(chǎn)生電弧。電?。涸诓鹧b電池模塊之間的銅排時(shí)，如果未對(duì)銅排裸露部分進(jìn)行絕緣處理，使得銅排與電池模塊的金屬部分接觸形成回路，當(dāng)觸頭間電壓大于10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，

即電弧。電池模塊拆卸電弧示意圖電池模塊更換注意事項(xiàng)電弧的危害：a）延長(zhǎng)了切斷電路的時(shí)間；b）高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；c）形成飛弧造成電源短路事故；d）電弧是造成電器的壽命縮短的主要原因；電池模塊拆卸電弧示意圖電池模塊更換注意事項(xiàng)電池模塊拆卸電池漏液示意圖（3）在進(jìn)行電池模塊拆裝時(shí)，如發(fā)現(xiàn)電池有電解液漏出時(shí)，應(yīng)在滲漏處用小刀或一字改錐將漏液電池周?chē)臍んw清理干凈，防止電池包殼體被電解液腐蝕，并將漏液電池放置在指定的破損電池容器中。電池模塊更換注意事項(xiàng)電池模塊拆卸電池漏液示意圖導(dǎo)致電池漏液的主要原因有：a）電池在使用時(shí)，輸出電流太大，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度升高，破壞平衡，引起漏液。即使是小電流，倘若長(zhǎng)時(shí)間使用，也有可能發(fā)生漏液；b）電池內(nèi)部的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電解液流出；c）廢電池長(zhǎng)時(shí)間不取出，也會(huì)發(fā)生漏液。報(bào)數(shù)法任意指派一名學(xué)生開(kāi)始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)相同數(shù)目的同學(xué)為一組電池模塊拆卸電池模塊拆卸資料員負(fù)責(zé)查閱維修手冊(cè)和動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)。操作員安全完成電池模塊拆卸。安全員進(jìn)行安全監(jiān)督。完成電池模塊拆卸電池模塊拆卸電池模塊拆卸匯報(bào)時(shí)闡述操作步驟報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具套裝、維修手冊(cè)、萬(wàn)用表教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)電池模塊拆卸觸碰高壓注意安全防護(hù)。斷電后在拆卸。小心重物砸腳。操作時(shí)不佩戴金屬飾品。調(diào)試人員必須佩戴防護(hù)工具。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成。電池模塊拆卸電池模塊拆卸電池單體室溫放電性能測(cè)試步驟及操作記錄序號(hào)步驟操作內(nèi)容工具操作記錄（是否完成此項(xiàng)操作）1高壓安全防護(hù)工作是□

否□2

是□

否□3是□

否□4拆卸電池模塊間連接銅排

是□

否□5

是□

否□6拆卸低壓線束插頭

是□

否□7

是□

否□8

是□

否□9拆卸電池模塊

是□

否□10

是□

否□電池模塊檢查內(nèi)容與要求（1）外觀在良好的光線條件下，用目測(cè)法檢查電池模塊的外觀，不得有變形及裂紋，表面干燥、無(wú)外傷、無(wú)污物，電池單體排列整齊、連接可靠。如左圖中電池外觀有污物，外傷等應(yīng)及時(shí)清理或更換。檢查電池模塊標(biāo)識(shí)，其標(biāo)稱電壓、額定容量、組合方式應(yīng)與電池組其他電池模塊一致。電池模塊檢查與安裝電池外觀電池模塊檢查內(nèi)容與要求（3）絕緣性使用絕緣表檢測(cè)電池模塊正負(fù)極端子分別與外殼的絕緣電阻，應(yīng)不小于100Ω/V。電池模塊檢查與安裝絕緣表測(cè)試實(shí)際安裝過(guò)程中，安裝流程主要分為安裝電池模塊，安裝低壓線束插頭，安裝電池模塊間連接銅排三個(gè)步驟。實(shí)際安裝過(guò)程以不同廠商維護(hù)手冊(cè)為準(zhǔn)，本書(shū)中以北汽的一款電池維修手冊(cè)的電池模塊安裝為例進(jìn)行講解，安裝模塊流程一共包括如下六個(gè)步驟：（1）安裝電池一層；（2）按住連接件鎖位，連接低壓線束插頭，注意禁止野蠻操作損壞連接件（遵循“一插二聽(tīng)三拉四畫(huà)線”原則）；電池模塊檢查與安裝電池模塊安裝流程電池模塊安裝流程實(shí)際安裝過(guò)程中，安裝流程主要分為安裝電池模塊，安裝低壓線束插頭，安裝電池模塊間連接銅排三個(gè)步驟。實(shí)際安裝過(guò)程以不同廠商維護(hù)手冊(cè)為準(zhǔn)，本書(shū)中以北汽的一款電池維修手冊(cè)的電池模塊安裝為例進(jìn)行講解，安裝模塊流程一共包括如下六個(gè)步驟：（3）按住連接件鎖位，連接加熱線束，注意禁止野蠻操作損壞連接件（遵循“一插二聽(tīng)三拉四畫(huà)線”原則）；（4）安裝模塊固定螺絲，使用專用拆裝工具（M5內(nèi)六角扳手等），緊固扭力達(dá)到10±1.0N.m，打緊安裝，注意扭力以防螺絲滑絲；電池模塊檢查與安裝電池模塊安裝流程電池模塊安裝流程實(shí)際安裝過(guò)程中，安裝流程主要分為安裝電池模塊，安裝低壓線束插頭，安裝電池模塊間連接銅排三個(gè)步驟。實(shí)際安裝過(guò)程以不同廠商維護(hù)手冊(cè)為準(zhǔn)，本書(shū)中以北汽的一款電池維修手冊(cè)的電池模塊安裝為例進(jìn)行講解，安裝模塊流程一共包括如下六個(gè)步驟：（5）安裝模塊正、負(fù)極保護(hù)蓋，注意電池正、負(fù)極短路；（6）使用專用工具（M4內(nèi)六角扳手）安裝模塊正、負(fù)極連接片，緊固扭力達(dá)到5±1.0N.m，打緊安裝。電池模塊檢查與安裝加熱線束，正負(fù)極保護(hù)蓋電池模塊安裝流程（1）與模塊相連的螺栓一經(jīng)拆卸后不可再次使用，需更換成新的螺栓進(jìn)行裝配；（2）安裝時(shí)注意不碰撞、不敲擊電池模塊，避免受力變形導(dǎo)致箱體及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形。（3）作業(yè)前確認(rèn)作業(yè)空間內(nèi)無(wú)尖銳障礙物。（4）安裝完成后，對(duì)于新更換的電池模塊，進(jìn)行電壓測(cè)量，若與其他電池模塊壓差較大，應(yīng)進(jìn)行均衡處理。電池模塊檢查與安裝電池模塊安裝注意事項(xiàng)電池模塊檢查與安裝資料員查閱動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)，并告知組員。操作員要按標(biāo)準(zhǔn)步驟完成電池性能測(cè)試。記錄員要完整記錄檢查過(guò)程。完成電池模塊性能測(cè)試電池模塊檢查與安裝電池模塊檢查與安裝報(bào)告電池性能測(cè)試的內(nèi)容。報(bào)告小組分工情況。報(bào)告任務(wù)目標(biāo)動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具套裝、維修手冊(cè)、絕緣表、萬(wàn)用表教學(xué)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)電池模塊檢查與安裝注意防止觸電。小心工具落地。注意作業(yè)時(shí)拉隔離欄。注意仔細(xì)查閱平臺(tái)說(shuō)明書(shū)。按標(biāo)準(zhǔn)步驟完成檢查與安裝。正確記錄操作過(guò)程。電池模塊檢查與安裝電池模塊檢查與安裝電池模塊檢查記錄序號(hào)內(nèi)容工具操作記錄結(jié)果判定1外觀-是否有變形、裂紋是□

否□合格□

不合格□表面是否有外傷、污物是□

否□電池單體排列是否整齊、連接是否可靠是□

否□標(biāo)稱電壓

額定容量

組合方式電池模塊檢查與安裝序號(hào)內(nèi)容工具操作記錄結(jié)果判定2電壓萬(wàn)用表電池模塊端電壓合格□

不合格□電池單體1

電池單體2

電池單體3

電池單體4

電池單體5

電池單體6

電池單體7

電池單體8

電池單體9

電池單體10

電池單體11

電池單體12

電池單體最大壓差

3絕緣絕緣表正極端子與外殼

合格□

不合格□負(fù)極端子與外殼

電池模塊檢查與安裝序號(hào)步驟操作內(nèi)容工具操作記錄（是否完成此項(xiàng)操作）1高壓安全防護(hù)工作

是□

否□2

是□

否□3安裝電池模塊

是□

否□4

是□

否□5安裝低壓線束插頭

是□

否□6

是□

否□7

是□

否□8安裝電池模塊間連接銅排

是□

否□9

是□

否□是否正確完成電池模塊拆卸是否正確完成電池模塊檢查是否正確完成電池模塊安裝是否進(jìn)行高壓安全防護(hù)電池模塊檢車(chē)結(jié)果判斷是否正確更換的電池模塊是否符合要求工具、設(shè)備是否整理恢復(fù)測(cè)試完成后是否整理實(shí)訓(xùn)工位是否打掃干凈工作頁(yè)是否填寫(xiě)完整電池模塊拆洗的的步驟是什么？電池模塊檢查的項(xiàng)目有哪些？電池模模塊安裝的步驟有哪些？自信自立精益求精目標(biāo)明確回顧電池模塊的更換方法總結(jié)電池模塊的測(cè)試方法預(yù)習(xí)下一個(gè)工作頁(yè)觀看下一個(gè)工作頁(yè)隨書(shū)數(shù)字資源任務(wù)六電池均衡《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪電池檢驗(yàn)車(chē)間小王隨劉師傅更換了新的電池模塊，之后問(wèn)道劉師傅：“劉師傅，接下來(lái)還需要做什么？”劉師傅說(shuō)：“接下來(lái)需要對(duì)電池組進(jìn)行均衡操作”。本任務(wù)將學(xué)習(xí)電池均衡的相關(guān)內(nèi)容。電池不一致性如何檢測(cè)？電池檢驗(yàn)員劉師傅、參觀學(xué)習(xí)學(xué)生小王如何進(jìn)行電池均衡？能理解電池不一致性定義，使用萬(wàn)用表，規(guī)范完成電池不一致性檢測(cè)。能按照電池均衡標(biāo)準(zhǔn)流程，正確使用電池均衡儀，規(guī)范完成電池均衡作業(yè)。電池不一致性定義電池不一致性是指同一規(guī)格型號(hào)的電池單體組成電池模塊后，其電壓、荷電量、容量及其衰退率、內(nèi)阻及其變化率、壽命、自放電率等參數(shù)存在一定的差別。電池不一致性檢測(cè)電池不一致性示意圖（a）一致（b）一致（c）不一致電池不一致產(chǎn)生的原因電池模塊不一致性是指同一規(guī)格、同一型號(hào)的電池在成組應(yīng)用時(shí)，組內(nèi)單體電池之間存在性能差異的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為電池之間性能參數(shù)的不一致性，如電池外電壓、極化電壓、直流內(nèi)阻、容量、SOC等方面，一致性問(wèn)題是造成電池成組應(yīng)用時(shí)性能下降的主要原因。電池不一致性檢測(cè)初始狀態(tài)不一致12電池性能衰退速度不一致電池不一致產(chǎn)生的原因（1）生產(chǎn)過(guò)程中的不一致在生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝、涂覆、配料及雜質(zhì)含量的不均勻都會(huì)造成電池初始性能（初始容量、直流內(nèi)阻、充電效率及自放電等）的差異性。電池，特別是大容量動(dòng)力電池尚未完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的今天，電池的制造工藝和水平不能有效地保障其初始性能的一致性。當(dāng)一致性要求太高的時(shí)候，電池的成品率大大下降，價(jià)格大幅度上升，這會(huì)相應(yīng)地增加用電設(shè)備的成本和價(jià)格。電池不一致性檢測(cè)初始狀態(tài)不一致12電池性能衰退速度不一致電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致電池模塊中各個(gè)電池的溫度和通風(fēng)條件、自放電程度及充放電過(guò)程等差別的影響，造成了電池的自放電速度、內(nèi)部副反應(yīng)速度的差別。造成使用過(guò)程不一致的主要原因如下。①電池初始性能的差異會(huì)在使用過(guò)程中逐漸反映到電池實(shí)際容量、內(nèi)阻和SOC上，如生產(chǎn)時(shí)內(nèi)部雜質(zhì)含量、內(nèi)阻及充電效率等差異會(huì)反映到電池的自放電特性、荷電狀態(tài)、內(nèi)部發(fā)熱熱量及性能衰退速度上。以充電效率為例，當(dāng)兩只初始容量均為100Ah，充電效率分別為99.9%和99.95%的電池，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，容量分別為100×(99.9%)1W0=90Ah和100×（99.95%）100=95Ah，200次循環(huán)后，容量分別為81Ah和90Ah，300次循環(huán)后，分別為74Ah和86Ah?？梢?jiàn)，即使是很小的充電效率差異（0.05%)，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，會(huì)造成不可忽視的容量差異。電池不一致性檢測(cè)電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致電池模塊中各個(gè)電池的溫度和通風(fēng)條件、自放電程度及充放電過(guò)程等差別的影響，造成了電池的自放電速度、內(nèi)部副反應(yīng)速度的差別。造成使用過(guò)程不一致的主要原因如下。①電池初始性能的差異會(huì)在使用過(guò)程中逐漸反映到電池實(shí)際容量、內(nèi)阻和SOC上，如生產(chǎn)時(shí)內(nèi)部雜質(zhì)含量、內(nèi)阻及充電效率等差異會(huì)反映到電池的自放電特性、荷電狀態(tài)、內(nèi)部發(fā)熱熱量及性能衰退速度上。以充電效率為例，當(dāng)兩只初始容量均為100Ah，充電效率分別為99.9%和99.95%的電池，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后，容量分別為100×(99.9%)1W0=90Ah和100×（99.95%）100=95Ah，200次循環(huán)后，容量分別為81Ah和90Ah，300次循環(huán)后，分別為74Ah和86Ah。可見(jiàn)，即使是很小的充電效率差異（0.05%)，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，會(huì)造成不可忽視的容量差異。電池不一致性檢測(cè)電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致②純電動(dòng)汽車(chē)用電池空間狹小，電池?zé)釄?chǎng)分布和熱管理的有效性直接影響到擺放在不同位置上的電池溫度差異實(shí)際裝車(chē)的電池在一天的運(yùn)行過(guò)程中，不同溫度采樣點(diǎn)得到的最高溫度和最低溫度變化曲線，溫度差異約為10℃，這最終會(huì)導(dǎo)致電池的性能以不同速度衰退，最終加大了電池模塊的不一致性。電池不一致性檢測(cè)

車(chē)輛在不同溫度下的放電曲線電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致③由于容量小、內(nèi)阻大、自放電率高的電池在充放電過(guò)程中更容易發(fā)生過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)熱，導(dǎo)致電池性能下降速度加快，呈現(xiàn)“正反饋”，電池模塊不一致性問(wèn)題被加速放大。如初始容量存在差異時(shí)，容量小的單體電池電流接受能力較差，在充放電電流相同的情況下，該電池的衰減速度勢(shì)必將大于容量大的電池，如此出現(xiàn)惡性循環(huán)，將導(dǎo)致電池模塊不一致性問(wèn)題被加速放大。電池不一致性檢測(cè)電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致④由于電池初始性能差異的累積和電池模塊工作環(huán)境的差異，電池間極化現(xiàn)象和極化深度的差異會(huì)被逐漸放大。極化過(guò)電勢(shì)可以反映出電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度和反應(yīng)狀態(tài)。一方面，由于電池生產(chǎn)工藝無(wú)法保證電池內(nèi)部活性物質(zhì)和配料的完全一致，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電池使用過(guò)程中內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的差異;另一方面，隨著使用過(guò)程中電池初始性能差異的累積和放大，處于不同老化階段的電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)也存在差異，這些差異也最終反映到電池的外電壓上。電池不一致性檢測(cè)電池不一致產(chǎn)生的原因（2）使用過(guò)程中的不一致電池模塊內(nèi)電池不一致參數(shù)之間并不是相互獨(dú)立的，是互相耦合、互相影響的。電池初始容量的不一致及衰退速度的不一致是造成SOC不一致的原因，而所有的不一致性最直接的表現(xiàn)形式就是電池電壓的不一致，電池電壓的不一致性可以從一定程度上反映電池其也參數(shù)之間的差異。電池不一致性檢測(cè)影響一致性的因素及其耦合關(guān)系電池不一致性分類根據(jù)使用過(guò)程中電池不一致性擴(kuò)大的原因和對(duì)性能的影響方式，電池的不一致性可以分為容量不一致性、電壓不一致性和電阻不一致性。

無(wú)論哪種電池類型，其單體電池的電壓和容量都無(wú)法滿足電動(dòng)汽車(chē)的需求，為了達(dá)到一定的電壓、功率和能量等級(jí)，必須通過(guò)串并聯(lián)的方式組成電池模塊，為電動(dòng)汽車(chē)提供能量。然而實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，即使電池成組經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的篩選，在實(shí)際使用時(shí)，電池模塊在容量利用、安全性及壽命等方面的性能依然遠(yuǎn)不及單只電池，其核心問(wèn)題在于電池模塊的不一致性。由于不一致性的存在，電池成組應(yīng)用存在類似于木桶短板效應(yīng)的問(wèn)題，同時(shí)不一致性對(duì)電池模塊的可用容量及可靠度具有重要影響。本節(jié)結(jié)合純電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，從不一致性產(chǎn)生原因及其對(duì)電池模塊性能的影響進(jìn)行分析和討論。電池不一致性檢測(cè)電池不一致性的影響電池不一致性檢測(cè)容量和功能充電時(shí)，先于其他電池充滿電的部分電池限制了電池模塊的充由容量，從而導(dǎo)致電池模塊的總存儲(chǔ)容量和能量減少;在放電時(shí)，先于其他電池放完電的部分電池限制了電池模塊的放電容量，從而導(dǎo)致電池模塊存儲(chǔ)的容量和能量不能得到充分利用，從而很難平衡成組電池使用的安全性和高效性之間的矛盾，這就是成組電池的不一致性導(dǎo)致的“木桶效應(yīng)”。功率輸出當(dāng)接近充滿電或者放完電的時(shí)候，電池的最大允許充放電電流會(huì)有所下降。當(dāng)存在差異的電池串聯(lián)成組的時(shí)候，在充電過(guò)程中，SOC偏高的電池會(huì)限制整組電池的充電電流，使得充電時(shí)間增加;同理在放電過(guò)程中，SOC偏低的電池會(huì)限制整組電池的功率輸出能力，降低駕馭的動(dòng)力性能和舒適程度。還有，在接近充滿電或者放完電的時(shí)候，電池的極化電壓明顯增加，能量利用效率下降。電池模塊狀態(tài)估算充電時(shí)，先于其他電池充滿電的部分電池限制了電池模塊的充由容量，從而導(dǎo)致電池模塊的總存儲(chǔ)容量和能量減少;在放電時(shí)，先于其他電池放完電的部分電池限制了電池模塊的放電容量，從而導(dǎo)致電池模塊存儲(chǔ)的容量和能量不能得到充分利用，從而很難平衡成組電池使用的安全性和高效性之間的矛盾，這就是成組電池的不一致性導(dǎo)致的“木桶效應(yīng)”。電池不一致性的影響電池不一致性檢測(cè)與單只電池相比，一致性使得電池成組后的使用更加復(fù)雜，繼承單只電池簡(jiǎn)單的采用基于端電壓的狀態(tài)估算和充放電控制模式并不能有效地保證電池使用的安全性;而采用單只電池電壓控制的時(shí)候，電池的容量乂個(gè)能得到有效的利用，電池使用過(guò)程的高效性不能得到有效的保證。所以對(duì)電池的一致性建立價(jià)體系開(kāi)據(jù)此對(duì)電池模塊進(jìn)行均衡，能有效地提高電池模塊的容量和能量利用效率，保證電池使用的高效性。報(bào)數(shù)法任意指派一名學(xué)生開(kāi)始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)相同數(shù)目的同學(xué)為一組電池不一致性檢測(cè)電池不一致性檢測(cè)資料員負(fù)責(zé)查閱動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)。操作員安全完成電池不一致性檢測(cè)。安全員進(jìn)行安全監(jiān)督。完成電池不一致性檢測(cè)電池不一致性檢測(cè)電池不一致性檢測(cè)匯報(bào)時(shí)闡述操作步驟報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)動(dòng)力蓄電池PACK教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套萬(wàn)用表、高壓安全防護(hù)用品教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)電池不一致性檢測(cè)觸碰高壓注意安全防護(hù)。小心碰頭。小心重物砸腳。操作時(shí)不佩戴金屬飾品。調(diào)試人員必須佩戴防護(hù)工具。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成。電池不一致性檢測(cè)電池不一致性檢測(cè)電池單體編號(hào)電壓值電池單體編號(hào)電壓值

電壓值不一致電池單體編號(hào)

電池單體電壓檢測(cè)記錄電池均衡定義在使用一段時(shí)間后，電池不一致性問(wèn)題會(huì)逐漸地顯現(xiàn)，這使得電池模塊的容量和能量都不能得到有效的利用，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，運(yùn)行的效率下降，一次性充電續(xù)駛里程縮短。為了解決這個(gè)問(wèn)題，最常用的辦法就是對(duì)電池進(jìn)行均衡。電池均衡是指通過(guò)對(duì)電池模塊中的部分電池單體單獨(dú)充電或者放電的一種維護(hù)方法，達(dá)到調(diào)節(jié)各電池單體運(yùn)行狀態(tài)的目的，從而在保證所有電池單體不出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電的前提下增加電池模塊的最大可用容量。電池均衡操作電池均衡定義有些電動(dòng)車(chē)輛的電池包里會(huì)有數(shù)百甚至數(shù)千節(jié)電池。這些電池會(huì)采用“串并”的方式組合，串聯(lián)升高電壓、并聯(lián)擴(kuò)大容量，因此在使用過(guò)程中就無(wú)法保證每節(jié)電池或某個(gè)模塊不出現(xiàn)電壓、容量、溫度的差異，這就會(huì)造成不均衡或不平衡趨勢(shì)的問(wèn)題。電池均衡操作電池均衡定義假設(shè)某幾個(gè)電芯或模塊出現(xiàn)容量的嚴(yán)重下降，電壓自然也會(huì)降低。充電的時(shí)候這些電池就會(huì)先充滿，而控制單元在檢測(cè)到這些電池充滿之后就會(huì)停止充電，但此時(shí)其他電池還沒(méi)有充滿，然而也是不得不停止充電。這就導(dǎo)致電池模塊總也充不滿，續(xù)航里程當(dāng)然會(huì)受到影響。如圖所示。在用車(chē)過(guò)程中可能出現(xiàn)“跳電”的情況，比如SOC-40%行駛中，正常駕駛忽然出現(xiàn)從40%降低到20%，這兩成的電量可能只能行駛幾百米，但在40%～60%區(qū)間卻可以行駛幾十千米，電池模塊的問(wèn)題就很?chē)?yán)重了，此時(shí)就需要進(jìn)行均衡充電。電池均衡操作動(dòng)力電池包無(wú)法充滿示意圖電池均衡分類電池均衡分為車(chē)輛行駛過(guò)程中BMS對(duì)電池的均衡管理和維修工作中使用均衡儀對(duì)電池的均衡操作。車(chē)輛行駛過(guò)程中，BMS實(shí)時(shí)監(jiān)控電池單體的電壓，計(jì)算電池單體間最大壓差，壓差大于10mV時(shí)，不進(jìn)行均衡，壓差在10mV～50mV之間時(shí)，實(shí)施均衡控制。如果電池單體間最大壓差超過(guò)50mV，BMS報(bào)電池單體壓差相關(guān)故障，需要使用電池均衡儀對(duì)電池模塊進(jìn)行均衡操作。電池均衡操作電池均衡分類（1）BMS均衡內(nèi)部均衡就是通過(guò)電池的外部輔助電路對(duì)需要均衡的電池進(jìn)行充電或者放電，從而保證電池模塊內(nèi)部單體處于一致，讓電池模塊內(nèi)部單體能夠同一時(shí)間充滿電，也能在同一時(shí)間完成放電，提高電池模塊能量利用率，同時(shí)還能防止單體出現(xiàn)過(guò)充或者過(guò)放的情況，保證電池模塊的安全性。。電池均衡操作電池均衡分類（1）BMS均衡木桶效應(yīng)能夠形象的描述不一致性的影響，當(dāng)電池模塊在放電時(shí)，最小容量單體很快進(jìn)入放電截止?fàn)顟B(tài)，到達(dá)截止電壓會(huì)觸發(fā)電池管理系統(tǒng)欠壓保護(hù)，這時(shí)BMS會(huì)發(fā)出控制信號(hào)讓電池模塊停止放電，避免某一單體出現(xiàn)過(guò)放現(xiàn)象。在充電時(shí)，容量最大的電池相對(duì)于其他單體更早的到達(dá)充電截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)會(huì)觸發(fā)電池管理系統(tǒng)過(guò)壓保護(hù)，為了避免某一單體過(guò)充而導(dǎo)致安全問(wèn)題，BMS會(huì)發(fā)出控制信號(hào)讓整個(gè)電池模塊的停止繼續(xù)充電，這時(shí)其他容量較小的電池還沒(méi)達(dá)到充電截止電壓，使得整個(gè)模組的充電效率降低。BMS均衡一般分為主動(dòng)均衡、被動(dòng)均衡兩種。電池均衡操作電池包的木桶效應(yīng)電池均衡分類（1）BMS均衡①主動(dòng)均衡主動(dòng)均衡是運(yùn)用儲(chǔ)能器件等，將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上去，是能量的轉(zhuǎn)移。均衡充電時(shí)，電容通過(guò)其控制開(kāi)關(guān)交替與相鄰兩個(gè)電池連接，接受電壓高電池的充電，并向電壓低的電池放電，直到兩個(gè)蓄電池的電壓趨于一致。電池均衡操作電池管理系統(tǒng)均衡管理功能展示-主動(dòng)均衡（此處為動(dòng)畫(huà)1）電池均衡分類（1）BMS均衡②被動(dòng)均衡被動(dòng)均衡指的是在充電過(guò)程中，運(yùn)用電阻器，將高電壓或者高荷電量電芯的能量消耗掉，以達(dá)到減小不同電芯之間差距的目的，是一種能量的消耗。當(dāng)各單體電池電壓接近一致時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行充電。此過(guò)程一直重復(fù)進(jìn)行，直到各單體電池電壓接近一致。電池均衡操作電池管理系統(tǒng)均衡管理功能展示-被動(dòng)均衡（此處為動(dòng)畫(huà)2）電池均衡分類（2）均衡儀均衡均衡儀對(duì)電池進(jìn)行均衡作業(yè)時(shí)需要注意均衡儀的操作方法和均衡方法，均衡方法包括有基于端電壓均衡、基于最大可用容量均衡、基于最大可用能量均衡、基于電池單體SOC均衡等。基于電池單體端電壓的均衡是指在均衡過(guò)程中始終以電池單體端電壓作為控制對(duì)象，首先確定電池單體均衡的目標(biāo)電壓，之后對(duì)高于目標(biāo)電壓的電池單體進(jìn)行放電，對(duì)低于目標(biāo)電壓的電池單體進(jìn)行充電，由此調(diào)整電池單體電壓趨于一致。電池均衡操作電池均衡分類（2）均衡儀均衡基于電池單體端電壓的均衡是指在均衡過(guò)程中始終以電池單體端電壓作為控制對(duì)象，首先確定電池單體均衡的目標(biāo)電壓，之后對(duì)高于目標(biāo)電壓的電池單體進(jìn)行放電，對(duì)低于目標(biāo)電壓的電池單體進(jìn)行充電，由此調(diào)整電池單體電壓趨于一致。電池均衡操作基于電池單體端電壓均衡示意圖電池均衡分類（2）均衡儀均衡電池單體均衡的目標(biāo)電壓可以是所有電池單體中的最低電壓、最高電壓以及平均電壓。BMS對(duì)電池的均衡管理多使用電池單體的最高電壓作為目標(biāo)電壓；而在維修過(guò)程中，多使用電池單體的最高電壓或最低電壓作為均衡的目標(biāo)電壓。電池均衡操作基于電池單體端電壓均衡流程均衡標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池進(jìn)行均衡操作后，要求電池模塊所有電池單體間最大壓差不超過(guò)10mV。如果電池產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)對(duì)電池單體間最大壓差有規(guī)定，以規(guī)定數(shù)值為準(zhǔn)。電池均衡操作均衡策略一般情況下，使用電池均衡儀對(duì)電池模塊進(jìn)行均衡操作，電池均衡儀如圖所示。電池均衡儀的操作步驟如下：（1）充電均衡充電均衡是在動(dòng)力電池充電過(guò)程的中后期，動(dòng)力電池單體電壓達(dá)到或超過(guò)截止電壓時(shí)，均衡電路開(kāi)始工作，減小動(dòng)力電池單體電流，以期限制動(dòng)力電池單體電壓不高于充電截止電壓。充電均衡的唯一功能是防止過(guò)充電，而在放電使用中將帶來(lái)負(fù)面影響。在使用充電均衡時(shí)，小容量動(dòng)力電池單體沒(méi)有過(guò)充，能放出的電量小于不用均衡器時(shí)輕度過(guò)充所能釋放的電能，使得該動(dòng)力電池單體放電時(shí)間更短，過(guò)放的可能性就更大了。電池均衡操作電池均衡儀均衡策略（1）充電均衡在鋰動(dòng)力電池在充電過(guò)程中，每節(jié)鋰動(dòng)力電池都設(shè)有一個(gè)均衡電路（每個(gè)鋰動(dòng)力電池上并一個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓均衡電路），在充電時(shí)通過(guò)均衡電路來(lái)控制每節(jié)鋰動(dòng)力電池的電壓，使每一串鋰動(dòng)力電池保持相同狀態(tài)，保證鋰動(dòng)力電池的性能和壽命。電池均衡操作充電均衡均衡策略（1）充電均衡如果鋰動(dòng)力電池均衡電路設(shè)定的電壓為4.2V，當(dāng)鋰動(dòng)力電池沒(méi)有達(dá)到4.2V時(shí)，并聯(lián)穩(wěn)壓電路不起作用，每節(jié)鋰動(dòng)力電池繼續(xù)充電，充電電流繼續(xù)從鋰動(dòng)力電池上通過(guò)。當(dāng)2#鋰動(dòng)力電池端電壓達(dá)到4.2V時(shí)，均衡電路開(kāi)始工作，它會(huì)把電壓一直穩(wěn)定到4.2V，即充電電流不再經(jīng)過(guò)2#鋰動(dòng)力電池，如圖所示。這樣1#、3#、4#鋰動(dòng)力電池的充電時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)，進(jìn)而提升整個(gè)鋰動(dòng)力電池組的電量。但2號(hào)鋰動(dòng)力電池放電電量100%被轉(zhuǎn)換成熱量釋放，造成了很大的浪費(fèi)（2號(hào)鋰動(dòng)力電池的散熱是系統(tǒng)的損失，也是電量的浪費(fèi)）。電池均衡操作均衡策略（2）放電均衡放電均衡最主要的作用是對(duì)大容量電池進(jìn)行放電電流分流,彌補(bǔ)小容量電池放電能力的不足,由于電池容量差異巨大,因此,在大電流均衡充放電情況下,兩塊電池的的實(shí)際充放電電流差異非常大,差異非常明顯。電池均衡操作均衡策略（2）放電均衡均衡放電的實(shí)際意義大于均衡充電，均衡放電能反映出電池組的實(shí)際可用容量，無(wú)論是理論上還是實(shí)踐上，電池組的均衡放電容量都大于常規(guī)放電容量，特別是對(duì)于發(fā)生了一致性問(wèn)題的電池組，一致性問(wèn)題越嚴(yán)重，實(shí)際放電容量差異越大。均衡放電的目的是要讓所有高于平均容量的電池容量大部分都能發(fā)揮和釋放出來(lái)，增加總體放電時(shí)間，在此期間還必須保證所有電池都能安全放電，不會(huì)有電池發(fā)生過(guò)放電情況。電池均衡操作均衡策略（3）充放電均衡電池組充電時(shí)，對(duì)電池組中能量最高的單體電池進(jìn)行放電，而電池組放電時(shí)對(duì)電池組中能量最低的單體電池進(jìn)行充電，該均衡策略能有效提高電池組的充放電容量。電池均衡操作均衡儀均衡方法（1）產(chǎn)品描述便攜式電池組均衡維護(hù)儀是為解決動(dòng)力鋰電池串聯(lián)成組后，因各單體電池的不一致性擴(kuò)大而導(dǎo)致電池組循環(huán)壽命縮短的問(wèn)題而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。均衡維護(hù)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，即一個(gè)具有完備功能的受控的充放電模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)單體電池組成。并采用獨(dú)立的均衡充放電控制技術(shù)，保證各單體電池均能達(dá)到自身的最大容量，均衡完成后不一致性控制在允許的范圍內(nèi)，從而延長(zhǎng)動(dòng)力鋰電池組的循環(huán)使用壽命。均衡維護(hù)系統(tǒng)支持對(duì)每個(gè)單體電池電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控和充電或放電能量的計(jì)量，并可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行保存或通過(guò)通信接口將數(shù)據(jù)上傳。均衡維護(hù)系統(tǒng)采用多重保護(hù)，確保電池及設(shè)備本身的安全。便攜式電池組均衡維護(hù)儀適用于磷酸鐵鋰、三元鋰、鈦酸鋰等動(dòng)力鋰電池,支持12*N(N≥1,均衡單元數(shù))個(gè)充放電通道；恒流可設(shè)置電流0~±5A(另有±10A產(chǎn)品),輸入電源采用交流220Vac。電池均衡操作均衡儀均衡方法（2）均衡模式①并充模式：設(shè)備所有通道設(shè)定充電電流和截至電壓，通過(guò)充電將模組電芯充到同一電壓實(shí)現(xiàn)均衡的效果。②并放模式：設(shè)備所有通道設(shè)定放電電流和截至電壓，通過(guò)放電將模組電芯充到同一電壓實(shí)現(xiàn)均衡的