新能源汽车动力电池结构与检修5 4北汽新能源EV课件.pptx
5-4 北汽新能源EV系列汽车动力电池故障检修,目录,二、动力电池系统技术参数,三、动力电池系统工作原理与应用,一、动力电池系统构造与功能介绍,四、动力电池系统故障处理,一、动力电池系统构造与功能介绍,1.动力电池构造,主要由：电池壳体、电池组、主控制盒、高压控制盒、电池低压管理系统、主继电器等组成。,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池组,由一个或多个单体电芯并联再串联成一个组合，称电池组；把每个电池组串联起来形成动力电池总成。,例：3P91S则为：5个并联组成一个单体，再由91个单体串联成动力电池总成。,一、动力电池系统构造与功能介绍,主控盒,主控盒是一个连接外部通讯和内部通讯的平台，主要功能如下：,1.接收电池管理系统反馈的实时温度和单体电压（并计算最大值和最小值）2.接收高压盒反馈的总电压和电流情况3.与整车控制器的通讯4.与充电机或快充桩通讯5.控制正、负主继电器6.控制电池加热7.唤醒应答8.控制充/放电电流,外形图,一、动力电池系统构造与功能介绍,高压盒,高压盒是“监控”动力电池的总电压和充、放电流及绝缘性能，主要功能如下：,1.监控动力电池的总电压2.监控动力电池的总电流3.检测高压系统绝缘性能4.监控高压连接情况5.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池低压管理系统,电池低压管理系统是“监控”动力电池的单体电压、电池组的温度，主要功能如下：,1.监控每个单体电压反馈给主控盒2.监控每个电池组的温度反馈给主控盒3.检测高压系统绝缘性能4.电量（SOC）值监测5.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,一、动力电池系统构造与功能介绍,动力电池内部结构原理图,电池管理系统（BMS),BMS的作用：它不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。,BMS具备的功能：通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压、欠压、过流、过高温和过低温保护，继电器控制、SOC估算、充放电管理、加热或保温、均衡控制、故障报警及处理、与其他控制器通信功能等功能；此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为动力电池系统加热功能。,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池管理系统,BMS的组成：按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和控制单元；BMS的硬件：主板、从板及高压盒，还包括采集电压线、电流、温度等数据的电子器件；BMS的软件：监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电机的通讯，来控制动力电池系统的充放电。,一、动力电池系统构造与功能介绍,动力电池箱,技术要求：电池箱体螺接在车身地板下方，其防护等级为IP67，螺栓拧紧力矩为80100Nm。整车维护时需观察电池箱体螺栓是否有松动，电池箱体是否有破损严重变形，密封法兰是否完整，确保动力电池可以正常工作。,二、动力电池系统技术参数,电池元素分类,三元锂电池（镍、钴、锰）,元素分类,磷酸铁锂电池,钴酸锂电池,锰酸锂电池,二、动力电池系统技术参数,动力电池性能参数,额定电压/串联数=单体电压,3P91S 表示3个电芯并联成1个独立单体电池，再由91个独立单体电池串联成动力电池总成,二、动力电池系统技术参数,工作原理：动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力电池系统使用可靠的高低压接插件与整车进行连接。系统内的BMS实时采集各电芯的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值，电池系统的绝缘电阻值等数据，并根据BMS中设定的阀值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控。动力电池系统通过BMS使用CAN与VCU或充电机之间进行通讯，对动力电池系统进行充放电等综合管理。,三、动力电池系统工作原理与应用,高压系统工作原理,三、动力电池系统工作原理与应用,低压系统工作原理,三、动力电池系统工作原理与应用,快充接口CC2,充电电流与温度,采用车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表,采用非车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表,三、动力电池系统工作原理与应用,充电加热与保温,充电加热（仅适用于有加热功能的动力电池）,慢充时低于0的温度点，启动加热模式：闭合加热片，待所有电芯温度点高于5，停止加热，启动充电程序，过程中出现电芯温度差高于20，则间歇停止加热，待加热片温度差低于15，则重启加热片。加热过程中，正常情况下充电桩电流显示为4A6A。充电过程中充电桩电流显示为12A13A。如果单体压差大于300mV,则停止充电，报充电故障。快充时低于等于5的温度点，启动加热模式：电芯温度数据与慢充相同；如果充电过程中最低温度低于等于5度，则停止充电模式，也不重新启动加热模式。,三、动力电池系统工作原理与应用,1.充电保温只发生在车载充电完成后；2.充电完成后，电池温度 5时进入保温模式，若电池温度 5，电池进入静置状态；3.保温策略以保温2小时为唯一截止条件；4.保温过程中：电池温度 上升至8 时，电池进入静置状态；保温过程中，如果电池温差超过20，电池进入静置状态直至温差低于10 再次启动加热。备注：仅适用于有加热功能的动力电池,充电加热与保温,保温策略,三、动力电池系统工作原理与应用,1.动力电池内部条件储电能量 10%（SOC)电池温度在-2045单体电芯温度差25 实际单体最低电压不小于额定单体电压0.4V单体电压差 300mv绝缘性能 20M动力电池内部低压供电、通讯正常电动电池监测系统工作正常（电压、电流、温度、绝缘）备注：动力电池报一级故障时无法放电,放电状态具备条件,三、动力电池系统工作原理与应用,2.动力电池外部条件 BMS常电供电正常（12V正、负极）ON信号正常 VCU唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线）高压线束连接正常高压线束及电气设备绝缘性能 20M充电连接确认信号线或充电唤醒信号无短路（VCU到充电机或充电连接线束）,放电状态具备条件,备注：动力电池报一级故障时无法放电,三、动力电池系统工作原理与应用,1.车载充电机（慢充）BMS常电供电正常（12V正、负极）ON信号正常充电唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线）高压线束连接正常高压线束及电气设备绝缘性能 20M动力电池温度高于0 动力电池内部无故障,充电状态具备条件,三、动力电池系统工作原理与应用,2.非车载充电机（快充）BMS常电供电正常（12V正、负极）ON信号正常充电唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线）高压线束连接正常高压线束及电气设备绝缘性能 20M动力电池温度高于5 动力电池软件版本与充电桩软件版本匹配动力电池与充电桩通讯不超时动力电池内部无故障,充电状态具备条件,三、动力电池系统工作原理与应用,动力电池上报该故障一段时间后会造成整车出现安全事故如起火、爆炸、触电等，动力电池在正常工作下不会上报该故障，BMS一旦上报该故障表明动力电池处于严重滥用状态。,动力电池上报该故障会造成整车进入跛行、暂时停止能量回馈、停止充电，动力电池正常工作下不会上报该故障，BMS一旦上报该故障表明动力电池某些硬件出现故障或动力电池处于非正常工作的条件下；,一级故障（非常严重）,二级故障（严重）三级故障（轻微）,动力电池上报该故障对整车无影响或不同程度的造成整车进入限功率行驶状态，动力电池正常工作状态可能上报该故障，BMS一旦上报该故障表明动力电池处于极限环境温度下或单体电池一致性出现一定劣化等,根据故障对整车的影响划分为三个等级,备注：其他控制器响应动力电池二级故障的延时时间建议少于60s，否则会引发动力电池上报一级故障。,四、动力电池系统故障处理,11,四、动力电池系统故障处理,一级故障,备注：不同批次车辆，相同的故障名称不同故障编码，以诊断仪显示的代码和解释为准。,1.故障级别分类,12,二级故障,四、动力电池系统故障处理,备注：相同的故障名称，根据故障程度级别不同，以不同故障代码区分,13,三级故障,四、动力电池系统故障处理,备注：相同的故障名称，根据故障程度级别不同，以不同故障代码区分,13,故障级别区分,四、动力电池系统故障处理,备注：读数据流根据实际数值，进一步确定故障级别。例：电池温度45 三级故障、50 二级故障、55 一级故障（各品牌电池数据有差异详见维修资料）,故障显示,E150EV电池故障在仪表上的显示：关于动力电池的故障，仪表上只显示动力电池故障、动力电池绝缘故障及动力电池系统断开三种故障信息。,27：动力电池系统断开28：动力电池故障29：动力电池绝缘故障,四、动力电池系统故障处理,仪表盘故障指示灯解读,四、动力电池系统故障处理,
