新能源汽車技術(shù) 課件 項目四 任務(wù)2 掌握電池包的結(jié)構(gòu)與拆裝方法

掌握電池包的結(jié)構(gòu)與拆裝方法重慶電子科技職業(yè)大學(xué)目錄1、動力電池系統(tǒng)概述2、動力電池系統(tǒng)零部件結(jié)構(gòu)認(rèn)識3、動力電池包拆卸（一）動力電池系統(tǒng)概述1.動力電池系統(tǒng)介紹動力電池系統(tǒng)是純電動汽車的主要車載能源，輸出電能通過高壓分線盒，將電量分配制整車各個用電設(shè)備，為整車提供電能。動力電池系統(tǒng)通過BMS使用CAN對VCU或充電機之間進行通訊，對動力電池系統(tǒng)進行充放電等綜合管理。BMSvcu充電機CANCAN模組其他元件：高壓線束、溫度傳感器、電流傳感器、強電控制盒、PTC等高壓分線盒充放電（一）動力電池系統(tǒng)概述

2.動力電池系統(tǒng)組成部件模組結(jié)構(gòu)件高壓元器件熱管理組件動力電池總成繼電器總成（主）繼電器總成（預(yù)充電）電阻總成（預(yù)充電）電流傳感器PTC熔斷器鈑金件塑料件銅排標(biāo)件冷卻板冷卻管路加熱組件線束控制線束高壓接插件手動維修開關(guān)電池模塊總成電池管理系統(tǒng)電池管理控制器總成電池狀態(tài)管理器總成電池模組：肌肉線束：神經(jīng)系統(tǒng)箱體：骨骼上蓋：皮膚管理系統(tǒng)：大腦（一）動力電池系統(tǒng)概述

3.動力電池系統(tǒng)組成部件功能介紹動力電池模組：由多個動力電池電芯串聯(lián)組成。高壓電器盒：內(nèi)有繼電器BMS：電池管理系統(tǒng)，由主控板（BMU）和分控板（LMU）組成。動力電池維修開關(guān)：維修電動汽車前，需拆下蓄電池并拆下維修開關(guān)。（二）動力電池系統(tǒng)零部件結(jié)構(gòu)認(rèn)識

1.動力電池包逸動EV460行駛里程km(NEDC)460類型三元鋰電池額定電壓(VDC)350.4額定容量Ah150模組單體堆疊方式3P96S（1）基本參數(shù)以上是逸動EV460動力電池包的基本參數(shù)，你能從中了解到哪些信息呢？該車使用的是什么類型的電池？包內(nèi)一共有多少個電池單體？它們是怎樣連接的？每個電池單體額定電壓為多少？額定容量是多少？

1.動力電池包逸動EV460行駛里程km(NEDC)460類型三元鋰電池額定電壓(VDC)350.4額定容量Ah150模組單體堆疊方式3P96S（1）基本參數(shù)額定電壓：此處為電池包的額定電壓，也是電池包對外高壓器件的輸出電壓三元鋰電池：鋰離子電池的一種，正極材料采用（Li（NiCoMn）O2，具有較高的能量。

1.動力電池包逸動EV460行駛里程km(NEDC)460類型三元鋰電池額定電壓(VDC)350.4額定容量Ah150模組單體堆疊方式3P96S（1）基本參數(shù)容量：電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池的容量。(實際容量=放電電流*放電時間）表示字母：C；單位：Ah或mAh堆疊方式：模組單體電池的串并聯(lián)方式。表示字母：P表示并聯(lián)，S表示串聯(lián)。串聯(lián)影響電壓，并聯(lián)影響電流。那么：該電池包一共有多少塊電池單體，其中，有多少塊串聯(lián)而成，多少塊并聯(lián)而成？

串聯(lián)（S）：將電路元件逐個順次首尾相連接的方式。1.5V3.0V1.5*nV。。。。以五號電池為例，串聯(lián)后的總電壓只能為1.5*nV，n=1，2，3。。。。（同理可知鋰離子電池的串聯(lián)結(jié)果）

并聯(lián)（P）：將電路元件逐個順次首尾相連接的方式。1.5V1.5V。。。。1.5V700mAh1400mAh700*nmAh從電芯到電池總成的組合方式:串聯(lián)&并聯(lián)以五號電池為例，并聯(lián)后的容量只能為700*nmAh，n=1，2，3。。。。（同理可知鋰離子電池的并聯(lián)結(jié)果）車型C206-15款C206-15款C206-LCA行駛里程km(NEDC)160200300類型三元鋰離子電池三元鋰電池三元鋰電池額定電壓(VDC)314.5306321.2電壓范圍255～357V255～357V246.6～374V額定容量Ah80100140電量kWh25.1630.644.97充電慢充：10h充滿

快充：0.5h充80%慢充：10h充滿

快充：0.5h充80%慢充：8h充滿

快充：0.75h充80%溫度范圍放電：－30℃~55℃充電：－15℃~55℃存儲：－30℃~60℃

放電：－30℃~55℃充電：－15℃~55℃存儲：－30℃~60℃放電：－30℃~55℃充電：－20℃~55℃存儲：－30℃~60℃電池安裝位置底盤、后排座底盤、后排座底盤、后排座模組單體堆疊方式4P85S4P85S2P88S電池質(zhì)量kg298298355電池廠家萬向萬向CATL逸動EV其他在線產(chǎn)品電池參數(shù)逸動純電動新逸動純電動新逸動EV300提問：常見問題：逸動460的單體電池有288塊，而逸動160的單體電池有340塊，為什么460的續(xù)航里程反而比160的多這么多？疑問解答：新能源汽車的續(xù)航里程主要和電池包的能量密度和單體電池容量有關(guān)，能量密度和額定容量越大，續(xù)航里程越大。能量：E（E=Pt=UC）；單位：Wh或kWh。

但是能量密度=能量/質(zhì)量

電池數(shù)量+電池堆疊方式能量，

電池數(shù)量越多質(zhì)量增大，

且車輛空間有限，

所以單單增加電池數(shù)量不一定能增加續(xù)航里程。

常見問題：你能對比出460和160電池單體的差異性嗎？疑問解答：

EV160行駛里程：160KM電量：25.16KWh電池質(zhì)量：298kg

比能量=電量/電池質(zhì)量=25.16X1000÷298=84.4wh/kg額定容量=20X4=80Ah能量密度=能量/質(zhì)量

額定容量=單體電池容量X并聯(lián)數(shù)量EV460行駛里程：460KM電量：25.16KWh電池質(zhì)量：298kg

比能量=電量/電池質(zhì)量=25.16X1000÷298=84.4wh/kg額定容量=50X3=150Ah

（2）結(jié)構(gòu)

逸動EV460上共有一個動力電池包，安裝位置如下：

1.動力電池包電池總成在整車上的位置

新逸動EV460電池包外的接口有以下幾種，分為高壓主輸出接口，快充接口，接整車低壓接口。主輸出快充口接整車低壓接口安全開關(guān)插頭高壓輸出口定義高壓接插件接口（接慢充接口）低壓接插件接口新奔奔EV電池包外分為高壓插件接口，低壓插件接口，高壓插件（接快充接口）。序號定義1正極電池正極2負(fù)極電池負(fù)極慢充序號定義1正極電池包快充正極2負(fù)極電池包快充負(fù)極快充電池的充電口分為慢充口和快充口，兩者都有兩個極柱（正極和負(fù)極），分別接向電池包內(nèi)部正繼電器和負(fù)繼電器。充電方式慢充：充電時間取決于充電機功率e.g：CS15EV300充電機3.3Kw,電壓平臺306V，充電電流10A，充滿需14h?？斐?充電時間取決于電池在不同溫度下可承受的最大充電電流同時，也受限于快充樁所能提供的最大電流值。溫度/℃＜-20[-20，-10）[-10，0）[0，5）[5，10）[10，15）[15，20）[20，25）[25，45）[45，50）[50，55）≥55Imax/A07142846709814015098460CS15EV300電池可承受的最大持續(xù)充電電流（Imax）由上表可知，電池在20℃～45℃時，電池能夠發(fā)揮最大充電能力。想要得到“最短”的充電時間，就需要保證電池工作在舒適溫度區(qū)。--應(yīng)用電池主動熱管理技術(shù)（3）常見問題常見問題：我怎么知道我的電動汽車充一次電需要多少度電呢？疑問解答：

充電時長計算公式：額定容量÷充電電流X1.2=充電時長（h）例：慢充：127.4÷9X1.2=16.9小時快充：127.4÷73X1.2=2小時動力電池KW/h計算公式：額定容量X標(biāo)稱電壓÷1000=KW·h例：127.4X334.8÷1000=42.6度（3）常見問題常見問題：為何冬季低溫時，實測續(xù)航里程比標(biāo)稱續(xù)航里程低？疑問解答：三元鋰電池具有較高能量密度，但在低溫時充電對電池壽命有極大影響，在低溫時放電其放電電容及放電功率也有所下降，因此冬季低溫時整車會出現(xiàn)行駛里程低和動力下降的現(xiàn)象。

常溫放電曲線不同溫度放電曲線是哪些因素決定\影響續(xù)航里程？為什么公告里程300Km，實際只能跑250Km？能量密度尺寸布置電機功率電控管理3.BMSBCU保證電池安全可靠的使用充分發(fā)揮電池的能力和延長使用壽命通過控制接觸器控制動力電池充放電向VCU上報動力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息（1）BMS概述收集電池電壓、電流、溫度并將信息返給BMUBMU動力電池管理系統(tǒng)功能框圖(2)BMS的功能：

車輛實際行駛中，加速和減速總是在不停地交替進行著，所以BMS必須能夠接收動態(tài)信息反饋并不停地調(diào)整其監(jiān)控管理方式。BMS是動力蓄電池的核心配件，主要功能有:1.電池狀態(tài)監(jiān)測

電池狀態(tài)監(jiān)測般是指對電壓、電流、溫度和絕緣四種物理量的監(jiān)測。

溫度監(jiān)測除了需要監(jiān)測電池自身溫度外，還需要監(jiān)測環(huán)境溫度、電池箱的溫度等，這將對電池的剩余容量的評估、安全保護等方面具有非常重要的意義。下圖為儀表板上顯示的動力蓄電池的溫度。電池溫度顯示2.電池狀態(tài)分析電池狀態(tài)分析包括電池的剩余電量估算(SOC)及電池老化程度評估(SOH)兩部分。對于電動汽車，行駛過程中需要時刻了解剩余電量，從而估算出剩余行駛距離，以便于駕駛?cè)诉M行充電，這就是電池管理系統(tǒng)剩余電量估算模塊的功能。3.電池的安全保護電池的安全保護無疑是電動汽車動力蓄電池管理系統(tǒng)首要的功能，“過流保護”“過充過放保護”和“過溫保護”是最為常見的電池安全保護的內(nèi)容。過流保護，有時也被稱為電流保護，指在充放電過程中，如果工作電流超過了安全值，則應(yīng)該采取相應(yīng)的安全保護措施，在儀表上也會有相應(yīng)的警告標(biāo)識，如下圖所示。4.能量控制管理電池的控制管理包括電池的充電控制管理、電池的放電控制管理以及電池的均衡控制管理。在電池的充放電過程中對電池的電壓、電流等參數(shù)進行實時的優(yōu)化控制，優(yōu)化的目標(biāo)包括充放電時長、充放電效率以及充電的飽滿程度等。

電池的均衡管理是指采取一定的措施盡可能地降低電池的不一致性的負(fù)面影響，以達到優(yōu)化電池組整體放電效能，延長電池組整體壽命的效果。均衡充電削峰填谷容量差異減小容量產(chǎn)生差異，可用容量衰減新電池，容量一致5.電池信息管理電池管理系統(tǒng)在硬件上可以分為主控模塊和從控模塊兩大塊，其主要由數(shù)據(jù)采集單元(采集模塊)、中央處理單元(主控模塊)、顯示單元、均衡單元檢測模塊(電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、漏電檢測)、控制部件(熔斷裝置、繼電器)等組成。中央處理單元由高壓控制回路、主控板等組成，數(shù)據(jù)采集單元由溫度采集模塊、電壓采集模塊等組成。一般采用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)相互間的信息通信。從控主控序號定義1BCU_POWER_SUPPLYBMS工作電源，接12V常電2BCU_WAKE_UPBMS喚醒信號3CC交流充電連接信號4--5--6HVIL-TEXT高壓互鎖測試7ICAN_H內(nèi)網(wǎng)CAN高8DC_CHARGE_CANH直流充電CAN高9PCAN_H整車CAN高10VBAT_GND電池接地11POWER_GND電源接地12CC2直流充電連接信號13--14CARSH_HAPPEN碰撞硬線檢測信號15--16ICAN_L內(nèi)網(wǎng)CAN低17DC_CHARGE_CANL直流充電CAN低18PCAN_L整車CAN低逸動460低壓插口定義序號定義1BCU_POWER_SUPPLYBMS工作電源，接12V常電2BCU_WAKE_UPBMS喚醒信號3CC交流充電連接信號4--5--6INTERLOCK_IN高壓互鎖輸入7ICAN_H內(nèi)網(wǎng)CAN高8DCCAN_H直流充電CAN高9PCAN_H整車CAN高10VBAT_GND電池接地11POWER_GND電源接地12CC2直流充電連接信號13--14CARSH_HAPPEN碰撞硬線檢測信號15HV_INTERLOCK_OUT高壓互鎖輸出16ICAN_L內(nèi)網(wǎng)CAN低17DC_CHARGE_CANL直流充電CAN低18PCAN_L整車CAN低新奔奔EV低壓插件定義序號定義1BCU_POWER_SUPPLYBMS工作電源，接12V常電2BCU_WAKE_UPBMS喚醒信號3CC交流充電連接信號4--5--6HV_INTERLOCK_IN高壓互鎖輸入7ICAN_H內(nèi)網(wǎng)CAN高8DCCAN_H直流充電CAN高9PCAN_H整車CAN高10VBAT_GND電池接地11POWER_GND電源接地12CC2直流充電連接信號13--14CARSH_HAPPEN碰撞硬線檢測信號15HV_INTERLOCK_OUT高壓互鎖輸出16ICAN_L內(nèi)網(wǎng)CAN低17DC_CHARGE_CANL直流充電CAN低18PCAN_L整車CAN低逸動EV接整車低壓線束定義

序號定義

1ICAN_H內(nèi)網(wǎng)CAN高2BPOW分板供電電源3HV02高壓互鎖輸入7PTC+PTC供電正極10ICAN_L內(nèi)網(wǎng)CAN低11BGND分板供電地12HV04高壓互鎖輸出18PTC-PTC供電負(fù)極其他預(yù)留空接動力電池包連接線束總成定義2#包低壓接插件接口定義序號定義1ICAN_H內(nèi)網(wǎng)CAN高2CPOW/22#分板供電電源3HV02高壓互鎖輸入7PTC+PTC供電正極10ICAN_L內(nèi)網(wǎng)CAN低11CGND2#分板供電地12HV01高壓互鎖輸出18PTC-PTC供電負(fù)極其他預(yù)留空（2）常見問題3.BMS常見問題1：一客戶駕駛結(jié)束后還有不到30%的電量，放置了一個月使用也未充電，這樣對電池有損害嗎？疑問解答：

車輛行駛中，隨著電量的消耗，SOC表上指針指示的數(shù)值會逐漸減小。當(dāng)SOC減小到一定值時，SOC表上的電量不足指示燈會點亮，提示用戶盡快對車輛進行充電。鋰離子電池即使放置不用，也會自放電。

鋰離子電池在長期低電量下工作，會影響電池壽命。

（2）常見問題常見問題2：讀取某電池包的數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)最高電池單體電壓和最低電池單體電壓差值較大，這對整個電池包的使用有影響嗎？疑問解答：每個電池在出廠時它們的參數(shù)都不完全相同，具有不一致性，它們在長期反復(fù)的充放電下不一致性會更加明顯；

而且它們分布在電池包各處，不同的工作環(huán)境也會加大它們差異性，若其中一個單體電池失效，則整個電池模組也不能正常工作；

這時需要將電池包進行均衡充電，

拉低最高電池單體電壓和最低電池單體電壓差值。（三）動力電池拆裝規(guī)范防護措施警示牌絕緣手套絕緣鞋絕緣帽防護眼鏡

1.安全規(guī)范高壓系統(tǒng)工具絕緣檢測儀絕緣套筒、扳手絕緣螺絲刀絕緣膠布檢測儀

1.安全規(guī)范非測試人員嚴(yán)禁進入工作區(qū)域。禁止兩人或多人一起操作。在做高壓系統(tǒng)拆裝和測試時，必須使用專用的絕緣工具。操作人員必須嚴(yán)格穿戴防護設(shè)備，例如絕緣帽，絕緣手套等。在做高壓拆裝和測試前，首先拉好警戒線，并放置高壓警示牌。禁止?jié)袷植僮鳎砩弦磺薪饘亠椢?/p>

2.安全操作高壓系統(tǒng)斷電流程1234設(shè)標(biāo)示牌并拉警戒線檢查車間工作現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，絕緣墊、絕緣輔助用具、絕緣基本用具、專用檢測儀器儀表外觀檢查及功能性檢查逐一就位。斷開12V電瓶正負(fù)極連接線。斷開動力電池組安全開關(guān)

2.安全操作高壓系統(tǒng)斷電流程56等待5分鐘，待高壓電容器放電后再繼續(xù)操作。然后拆下動力電池低壓插件，再查下高壓插件，使用數(shù)字式萬用表確認(rèn)以下各高壓接口的電壓測量值低于3伏：總正總負(fù)端口正負(fù)端子之間快充端口正負(fù)端子之間慢充端口正負(fù)端子之間

2.安全操作78用絕緣表檢測絕緣電阻，電阻值必須大于20MΩ：高電壓直流電正極端子至車輛底盤搭鐵高電壓直流電負(fù)極端子至車輛底盤搭鐵高電壓直流電正極端子至高電壓直流電負(fù)極端子確認(rèn)高壓分配器模塊的電壓已解除。使用數(shù)字式萬用表，確認(rèn)以下各點的電壓測量值低于3伏或是用絕緣表檢測絕緣電阻，電阻值必須大于20MΩ：高電壓直流電正極端子至車身搭鐵高電壓直流電負(fù)極端子至車身搭鐵高電壓直流電正極端子至高電壓直流電負(fù)極端子高壓系統(tǒng)斷電流程