培训ppt课件(动力电池).pptx

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1、教师企业实践（吉林国培班）,教育部全国重点建设职业教育师资培养培训重庆电子工程职业学院基地2018年7月,动力电池认识及检修,主讲人：李穗平,目 录,动力电池基础知识,1,2,动力电池包,3,动力电池的拆装与检修,一、动力电池基础知识,（一）电池概述,隔膜：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。,电解液：电池中离子传输的载体,电池是一种能量存储装置，是由电极、电解液、隔膜组成的基本功能单元，可将化学能转换为电能。当两极柱间连接有负载时，能够提供电荷形成电流。,1.动力电池分类,电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。（1）化学

2、电池 化学电池是利用物质的化学反应发电。化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。1）原电池 原电池又称一次电池，是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌二氧化锰干电池、锂锰电池、锌空气电池、一次锌银电池等。2）蓄电池 蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，而这种充放电可以达数十次到上千次循环。,3）燃料电池 燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外部连续不断地输入电池，电池就连续不断地工作而提供电能。如质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、

3、直接甲醇燃料电池、再生型燃料电池等。,为三类：方形、圆柱形及软包装聚合物电池。,根据电芯结构外型划分,根据电池材料构成,根据动力电池的使用特点、要求、应用领域不同，电池可分为：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，其中以锂离子电池的发展最值得关注。,图：不同类型电池能量密度对比图,（2）物理电池 物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池。如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。（3）生物电池 生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。,4）储备电池 储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注入电解液或者使用其它方法使电液与正负极接触，此

4、后电池进入待放电状态，如镁电池、热电池等。,2.动力电池的性能指标,电池作为电动汽车的储能动力源，在电动汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要就是看电池的性能指标。电池的性能指标主要有电压、电流、内阻、容量、能量、功率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。（1）电压：电池正负极之间的电势差（电路中自由电荷定向移动形成电流的原因）。表示字母：U；单位：V。U=I*R（2）电流：单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流。表示字母：I；单位：A。（3）内阻：电池在工作时，电流流过电池内部所收到的阻力。表示字母：R；单位：。,（4）容量：电池在一定的放电条件下所能放出的

5、电量称为电池的容量。(实际容量=放电电流*放电时间）表示字母：C；单位：Ah或mAh。荷电状态 荷电状态(SOC)是电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。用于描述蓄电池在充放电过程中的存电状态。SOC=1即表示电池充满状态。随着电池的放电，电池的电荷逐渐减少，此时电池的充电状态，可以用SOC的百分数的相对量来表示电池中电荷的变化状态。一般电池放电高效率区为50%80%SOC。放电深度 蓄电池的放电深度（DOD）在数值上等于蓄电池已 放出的电量与蓄电池额定容量的比值，用于描述蓄电池在放电过程中所达到的放电深度。,（5）能量：电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能。

6、它影响电动汽车的行驶距离。表示字母：E（E=Pt=UC）；单位：Wh或kWh。比能量 比能量是指电池单位质量所能输出的电能，单位是Wh/kg。常用比能量来比较不同的电池系统。电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平。电池的比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程，是评价电动汽车的动力电池是否满足预定的续驶里程的重要指标。能量密度 能量密度是指电池单位体积所能输出的电能，单位是Wh/L。,（6）功率：电池的功率是指电池在一定放电制度下，单位时间内所输出能量的大小。电池的功率决定了电动汽车的加速性能和爬坡能力。表示字母：P；单位：W或kW。比功率 单位质量电池所能输出的功率称为比功率，单位为

7、W/kg或kW/kg。功率密度 单位体积电池所能输出的功率称为功率密度，单位为W/l或kW/l。（7）不一致性：是指蓄电池组中的各个蓄电池的电压、容量、内阻等存在差异。（8）均衡充电：是针对有不一致性的蓄电池组所进行的特殊充电方法，旨在减小或消除 蓄电池组的不一致性。,（9）使用寿命：使用寿命是指电池在规定条件下的有效寿命期限。电池发生内部短路或损坏而不能使用，以及容量达不到规范要求时电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指电池可供使用的时间，包括电池的存放时间。使用周期是指电池可供重复使用的次数。,3.电动汽车对动力电池的要求,电动汽车对动力电

8、池的要求主要有：（1）比能量高 为了提高电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池尽可能储存多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的空间也有限，这就要求电池具有高的比能量；（2）比功率大 为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力和负载行驶等方面能与燃油汽车相竞争，就要求电池具有高的比功率；（3）充放电效率高 电池中能量的循环必须经过充电放电充电的循环，高的充放电效率对保证整车效率具有至关重要的作用；（4）相对稳定性好 电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力系统使用条件下能达到足够的充放电循环次数；（5）使用成本低 除了降低电池的初始购买成本外，还要提高电

9、池的使用寿命以延长其更换周期；（6）安全性好,（二）铅酸蓄电池,1.铅酸蓄电池的分类,铅酸蓄电池自1859年发明以来，其使用和发展已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。电动汽车用铅酸蓄电池要用于给电动汽车提供动力，它的主要发展方向是提高比能量，增大循环使用寿命。,（1）免维护铅酸蓄电池,（2）阀控密封式铅酸蓄电池,电动汽车使用的动力电池一般是阀控密封式铅酸蓄电池。,2.铅酸蓄电池的结构,铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成。,外壳：一般是塑料外壳如ABS，PP等，也有外部再加钢壳的正极：主要是红棕色氧化铅(PbO2)负极：主要是海绵状的金属铅(Pb)端子：

10、铅或铜质，铜端子更常见隔膜：AGM或胶体，吸附硫酸水溶液安全阀：内部气体溢出通道，一般加防爆石和滤酸器,3.铅酸蓄电池的特点,铅酸电池优点成本低，尽管有一定的价格优势。缺点是太过笨重，充电时间长，能量和功率较低。只被广泛用于车速小于50km/h的各种场地车或电动自行车上,（三）镍氢电池,1.镍氢电池的分类,镍氢电池是90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由贮氢合金制成，是一种碱性蓄电池。镍氢电池具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染，被誉为“绿色电源”。,按照外形，镍氢电池可以分为：（1）方形镍氢电池；（2）圆形镍氢电池。,2.镍氢电

11、池的结构,镍氢电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单体电池。在金属铂的催化作用下，完成充电和放电的可逆反应。,3.镍氢电池的特点,镍氢电池的主要优点是技术比较成熟，安全性较好，相对寿命较长，但是由于镍金属占其成本的60，导致镍氢电池价格较高。能量密度低，主要应用于混动车型。,丰田普锐斯 大众新途锐,（四）锂离子电池,锂离子电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池，是目前世界最新一代的充电电池。与其它蓄电池比较，锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效

12、应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点，它已成为未来电动汽车较为理想的动力电源。,1.锂离子电池的分类,正极材料,钴酸锂锰酸锂三元锂磷酸铁锂,外形形状,圆柱形：通常正负极与隔膜被绕卷到负极柱上，再装入圆柱型钢壳，然后注入电解液，封口，最后产品得以成型。图中还包括正温度系数端子（PTC）和安全阀（Safety Vent）等安全部件。方形：主要部件与圆柱型锂离子电池类似，主要也是由正负极和电解质，以及外壳等部件组成。通常电解质为液态时，使用钢壳；若使用聚合物电解质，则可以使用铝塑包装材料。纽扣形：除圆柱型锂离子电池和方型锂离子电池外，还有纽扣锂离子电池（CoinLi-io

13、n Battery），这种电池结构简单，通常用于科研测试。薄膜形：锂离子电池发展的最新领域,其厚度可达毫米甚至微米级，常用于银行防盗跟踪系统、电子防盗保护、微型气体传感器、微型库仑计等微型电子设备。,2.锂离子电池的结构,锂离子电池主要由正极、负极、隔板、电解质等组成。,一种圆柱形锂离子电池的结构示意图,锂离子电池主要组分常见材料,3.锂离子电池的原理,充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌人负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保持负极的电平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入到正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。正常充放电情况下，锂离子

14、在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构；在放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因此，从充放电的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。,3.锂离子电池的充放电特性,充电电流方面，锂电池的充电率（充电电流）应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C，但常用的充电率为0.51C。放电方面，锂离子电池的最大放电电流一般被限制在23C左右。锂电池的充电温度一般应该被限制在060范围。电池温度过高会损坏电池并可能引起爆炸；温度过低虽不会造成安全方面的问题，但很难将电池充满。由于充电过程中，电池内部将有一部分热能产生，因此在大电流

15、充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时停止充电以保证安全。,锂离子电池可以采用不同的充电方法，其中最简单的充电方法是恒压充电。采用恒压充电时，电池电压保持不变，而充电电流将逐渐降低。当充电电流降到低于0.1C时，就认为电池被充分充电了。为了防止有缺陷的电池无休止地进行充电，采用一个备用定时器来终止充电周期。兼顾充电过程的安全性、快速性和电池使用的高效性，锂离子电池通常都采用恒流恒压充电方法，其充电过程可分为预充电、恒流充电、恒压充电三个阶段。,1预充电阶 在该状态下，首先检测单节锂离子电池电压是否较低（3.0V）)，如果是则采用涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电直

16、至电池电压上升到一个安全值。否则可省略该阶段，这也是最普遍的情况。因为预充电主要是完成对过放的锂电池进行修复。2恒流充电 涓流充电后，充电器转入恒流充电状态。该状态下，充电电流保持不变的较大的值，电池的最大充电电流决定于电池的容量。在恒流充电和预充电状态下，通过连续监控电池的电压和温度，可以采用以下两种恒流充电终止法，终止恒流充电。（1）电池最高电压终止法：当单节锂电池电压达到4.2V，恒流充电状态应立即终止；（2）电池最高温度终止法：在恒流充电过程中，当电池的温度达到60时，恒流充电状态应立即终止。,3恒压充电阶段 恒流充电结束后，则转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压保持恒定。因为锂离子

17、电池对充电电压精度的要求比较高，单节电池恒压充电电压应在规定值的1%之间变化，因此要严格控制锂离子电池的充电电压。在恒压充电过程中，充电器连续监控电池的电压、温度、充电电流和充电时间。常用的恒压充电终止方法有以下四种方法：（1）电池最高电压：当单节锂离子电池的电压达到4.25V时，恒压充电状态自动终止；（2）电池最高温度：当锂离子电池的最高温度达到60时，恒压充电状态自动终止；（3）最长充电时间：为了确保锂离子电池安全充电，除了设定最高电压和最高温度外，还应设置最长恒压充电时间，在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电；（4）最小充电电流：在恒压充电过程中，锂离子电池的充电电流逐渐

18、减小，当充电电流下降到一定数值（通常为恒流充电电流的1/10）时，恒压充电状态自动终止。,电池安全、续航里程、电池寿命及衰减、充电时间,（五）客户对电池的关注焦点,1.电池安全,电池安全失效后果即表现为起火、爆炸及触电；失效模式分电芯和系统两个层级，电芯层级主要是热失控，系统层级主要是电伤害。,是哪些因素决定影响续航里程？为什么公告里程300Km，实际只能跑250Km？,2.续航里程,能量密度尺寸布置电机功率电控管理,电池本身的影响因素,温度对剩余里程的影响,低温情况下电池实际可放电电量低于额定电量，导致续驶里程偏低。以逸动EV300用CALT 70Ah电芯为例：0时电池实际可放电电量为额定电

19、量92%；-20时电池实际可放电电量为额定电量85%。,SOC（荷电状态）对剩余里程的影响,行驶：SOC估算偏高：电池实际可放电量大于额定电量，里程较额定值偏大（SOC估算偏高1%，实际里程会增大1%）。SOC估算偏低：电池实际可放电量小于额定电量，里程较额定值偏小（SOC估算偏低1%，实际里程会减小1%）。外插充电：交流慢充：充满后可达到额定电量，对里程基本无影响。直流快充：充满后实际电量小于额定电量（逸动EV300/CS15 EV300用CALT 70Ah电池直流充满后实际电量为额定电量的97%左右，实际里程会减小3%）。,电池老化后内阻增大，可用电量降低，导致续驶里程偏低。电池老化后电池

20、实际可用电量与SOH成正比（SOH为90%，电池可用电量只有额定的90%）,SOH（寿命状态）对剩余里程的影响,使用方式的影响因素,车速对里程的影响,电动汽车在高速工况下风阻增加，导致能耗增加、续驶里程变短,备注：基准质量等于整备质量+100kg（GB/T18386要求）随后每增加一人，整车质量增加75kg,极端工况（乘客4人）相较于基准质量里程下降10%,车辆状态对里程的影响,极端工况（乘客4人）相较于基准质量里程下降10%,此外，路况、驾驶风格及空调的使用等都对里程有明显的影响。,1、电池是一个电化学体系，充电过程锂离子从正极脱出，进入负极，负极表面有一层石墨和电解液反应形成的具有导离子特

21、性而不导电的薄膜（SEI）。2、电池的容量取决于正极有多少锂离子能脱出并进入负极，随着使用和存放，电解液和负极之间发生副反应，以及SEI不断增厚，一方面会消耗锂离子，使得电池容量降低，一方面SEI增厚，内阻增大，电池的容量将更难放出。,电池的衰减主要由负极造成，是一个电化学反应，对于化学反应，温度和负极嵌锂状态（SOC是其表观反应）对反应速度直接影响。,为什么会衰减？,为什么要控制温度和SOC窗口？,3.电池衰减及寿命,A:寿命评价：电池工作寿命一般从两个维度进行评价，一是容量衰减，导致里程不够，二是功率衰减，无法满足工况需求，充电时无法充满，放电时无法放完。第一种情况电芯的衰减由两部分造成，

22、一部分是电芯的循环，也就是充放电过程，对应整车充电和行驶，第二部分是日历寿命，也就是电池在不使用只存储的过程中，也会出现衰减。第二种情况功率表无法满足要求，也有两种表现，一是电池常温内阻增大，导致车辆在充电的时候电压过快上升，导致无法充满，放电的时候电压过快下降，车辆因功率不足而无法继续行驶，此时如果用小电流充放，电芯均能获得更大的容量；此外在无加热的环境下，低温功率不足导致无法冷启动，也会造成电池无法使用。总的来说，从客户感知出发，用充电电量评价（电表表显）的方式比较靠谱。电池的寿命现状：对于目前200wh/kg体系的电芯而言，常温90%循环周次在500周左右，对应250km的续航里程，大概

23、可以跑12.5万公里，25存储大概在5年左右衰减到90%（预估）。,电池的工作寿命/生命周期是多久？,4、充电时间,CS15 EV300电池可承受的最大持续充电电流（Imax）,由上表可知，电池在2045时，电池能够发挥最大充电能力。,想要得到“最短”的充电时间，就需要保证电池工作在舒适温度区。-应用电池主动热管理技术,二、动力电池包,（一）发展历程,EV,PHEV,投产时间：2014年电池类型：三元锂离子电池电量：24.8kwh整车行驶里程：180Km热管理方式：自然冷却,投产时间：2012年电池类型：磷酸铁锂电量：29kwh整车行驶里程：160Km热管理方式：风冷,投产时间：2018年电池

24、类型：三元锂离子电池电量：52.5kwh整车行驶里程：400Km热管理方式：液冷暖,C302,逸动,C211-EV,投产时间：2017年电池类型：三元锂电电量：12.9kwh重量：143KgEV模式行驶里程：60Km热管理方式：液冷,投产时间：2018年电池类型：三元锂电电量：12.9kwh重量：147KgEV模式行驶里程：60Km热管理方式：液冷,（二）动力电池包组成与原理,模组,结构件,高压元器件,热管理组件,动力电池总成,线束,电池管理系统,电池模组：肌肉,线束：神经系统,箱体：骨骼,上盖：皮肤,管理系统：大脑,电池包主要由模组、管理系统、高压元器件、结构件、热管理组件及线束组成。,1.

25、动力电池模组,串联（S）：将电路元件逐个顺次首尾相连接的方式。,1.5V,3.0V,1.5*n V,。,以五号电池为例，串联后的总电压只能为1.5*n V，n=1，2，3。（同理可知锂离子电池的串联结果）,并联（P）：将电路元件逐个顺次首尾相连接的方式。,1.5V,1.5V,。,1.5V,700mAh,1400mAh,700*n mAh,从电芯到电池总成的组合方式:串联&并联,以五号电池为例，并联后的容量只能为700*n mAh，n=1，2，3。（同理可知锂离子电池的并联结果）,举例：逸动项目整车需要约25kWh的总能量，电机额定电压约320V左右；请设计电池串并联方式及总电量？,总容量初步计

26、算：251000 320=78Ah；明确电芯基本信息：万向电芯额定容量：20Ah，额定电压：3.7V；电池总成并联数初步计算：7820=4（并联数，取整计算）；电池总成串联数初步计算：320 3.7=86（串联数，取整计算）；总电量初步设计结果为：420863.7=25.5（kWh，4并86串）；考虑电池总成结构布置及总电量要求，可减少1串至85串，则最终串并联方式为4并85串；总电量最终设计结果：420853.7=25.2kWh。,电池模块串并联方式及电量设计简介,图：逸动项目电池系统结构示意图,为什么里程（电量）不能够随意增加？1、电池总成结构布置；2、电机总电压范围；,锂电池寿命 电池的

27、作用是存储电能，和所有电池一样，电池的寿命和用法都会缩短续驶里程（与新车相比），这属于正常现象，不要将它当作整车或者电池的故障。影响电池能力的因素很多，如使用车辆的方式、充电的方式、电池的温度等。以下行驶和充电习惯，可帮助增加电池的使用寿命,避免将整车暴露在地表温度为49以上的环境下超过6小时.,避免将整车暴露在环境温度为-25 以下超过7天,当电量低于10%时，避免在不充电的情况下将车停放14天以上,车辆使用后，建议待电池冷却后再充电,最好将车停放在阴凉的地方，避免太阳直晒并远离其他热源,尽量使用交流充电方式，最大限度地减少快充次数,避免激进的驾驶方式,多使用D挡进行驾驶,电量衰减 电池的衰

28、减呈现了两个趋势，一是行驶里程越长，衰减越大；二是温度越高，衰减越大。行驶里程和温度是两个很重要的影响因素。,2.电池管理系统BMS,（1）BMS介绍,电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态；实时监测电池状态。通过检测电池的外特性参数（如电压、电流、温度等），采用适当的算法，实现电池内部状态（如容量和SOC等）的估算和监控，这是电池管理系统有效运行的基础和关键；在正确获取电池的状态后进行热管理、电池均衡管理、充放电管理、检测高

29、压互锁、故障报警等；建立通信总线，与显示系统、整车控制器和充电机等实现数据交换。,锂离子电池不能过充过放的原因,放电时锂离子不能完全移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证下次充电时的锂离子畅通嵌入通道，否则，电池寿命就相当短。为了保证碳层中放电后留有部分锂离子，也就是锂离子电池不能过放电，这就要严格限制放电终止最低电压；同时，根据锂离子工作原理最高充电应限制，不能过充，否则会因正极L材料中的Li离子拿走太多时，造成晶型瘫塌，而使电池表现出寿命终结状态。由此可见，锂离子充/放电控制精度要求相当高，既不能过充，也不能过放，否则都将影响电池寿命，这是由锂离子电池工作机理所决定的。,动力电池的不

30、一致性原因及影响？,动力蓄电池的不一致性是指规格型号相同的单体电池在电压、内阻、容量等参数存在的差别。1产生动力蓄电池不一致性的原因 单体电池的初始不一致性来自生产环节。由干材料的不均匀性、生产制造过程中的技术工艺精度误差以及环境温度等原因，电池的内部结构和材质上存在差别，对外即表现为初始性能参数的不一致。2动力蓄电池不一致性带来的影响 由于单体电池容量存在差异，因此容量小的单体电池在充电过程中过早地进入充电状态，在放电过程中则过早地进人过放电状态。随着连续的充放电循环，对于单体电池而言，每次过充电，过放电程度更甚于单体电池的独立使用。而当一个单体电池特性恶化时，会导致电池组其他单体电池发生多

31、米诺竹牌效应的连锁反应，从而使电池组过早失效，这是影响电池组寿命的重要因素。,（1）内阻不一致的影响 由于内阻的不一致，在串联电池组放电过程中,，内阻大的电池电能耗更高，产生大量的热量，局部温度持续升高会导致电池变形甚至爆炸的严重后果。充电过程中，内阻大的电池提前达到允许电压限值不得不在未允满电时即终止。并联电池组充放电过程中由于内阻的不一致，单体电池分配的充放电电流不同，相应的充放电容量有的不相同，进而影响电池组的能量特性和寿命。(2）电压不一致的影响 由于单体电池的电压不一致，在串联电池组中，会发生电池间的互充电，造成能量损耗，达不到预期的能量输出。电池的充放电都受终止电压限制，在串联电池

32、组中，由于电压不一致，充电过程中，电压大的单体电池提前达到充电终止电压，为了避免过充电，整个电他组充电终止，充电性能下降。同样，放电过程中，电压小的单体电他提前达到放电终止电压，使用中的电池组的放电性能因而受到影响。(3）容量不一致的影响 同一规格的电池有相同的最佳放电率，由于容量的不一致，不同电池的最佳放电电流就不同，放电深度也不同，而充电过程中，容量小的电池将提前充满电，为使电池组中其他电池充满电，小容量的电池必将过充电，充电后期充电电压偏高，甚至超出电池电压最高限，形成安全隐患，影像整个电池组的充电过程。,电池温度特性对电池性能的影响？,一般地，电池的推荐工作温度范围在 153512。当

33、电池长时间工作在高于上述工作温度的状态下电池老化速度加快，固体电解质界面膜（Solid Electrolyte Interface,SEI 膜）的不稳定性将导致活性锂的消耗、离子会溶于电解质并迁移至负极,沉积在负极表面导致阻抗增加，电池容量下降。因此，老化是造成电池高温性能衰减的主要因素。而在低温环境尤其是0以下，由于电池内部化学反应速率减慢，参与反应的锂离子数量减少，电池容量衰减严重。值得注意的是，在低温环境下电池不允许充电，因为充电会在还原反应中形成金属锂枝晶，容易刺穿电池内部隔膜，引起电池内部短路，威胁电池使用安全。由此可见，无论高温和低温都会对电池造成严重的影响，两种环境温度都会导致电

34、池容量衰减和内阻增加，对于高温环境下电池老化和容量衰减是不可逆的过程，是长期循环使用后的累积效果。在低温环境下电池容量衰减在温度低到一定程度无需长期工作循环就可以立即观察到，而且随着温度的回升电池性能可以恢复。因此，相比之下低温对电池性能的影响更迅速，高温则是长期使用后对电池的不可恢复容量损失影响较大。,（2）BMS原理,霍尔传感器,SOC估算 电流检测通信功能报警与保护数据存储系统自检远程管理系统升级,单体电压检测温度检测通信均衡管理热管理系统升级,（3）BMS组成,电池组管理系统BCU电池模块监测管理系统BMU,电流传感器霍尔电流传感器强电控制盒充电控制回路上电控制回路预充回路,温度传感器

35、每个模组有温度传感器，传感器信号发送给分板。,PTC每个模组下有PTC，PTC由BCU控制。采用PTC陶瓷发热元件,热阻小、换热效率高，是一种自动恒温、省电的电加热器。任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，从而引起烫伤，火灾等安全隐患。,（4）控制,预充电为了防止大电流损坏电器元件，预充电继电器结合后，增加电路电阻，待电容等充电完成后，预充电继电器断开,单体电池均衡单体电池容量和电压不均衡时，会造成高压电池包容量和功率下降，在充放电过程中对单体电池进行均衡,单体电池监测对单体电池进行温度和电压监测，以准确进行单体电池的保护，检测由BMS处理,SOC测算SOC是指剩余电量与

36、总容量比，准确测算SOC，有助于延长电池寿命和整车的动力性能。,温度管理通过结构布局及散热系统有助于高压电池散热，通过温度监控，防止电池不因温度过高而陈胜老化或性能衰减,功率管理在车辆SOC偏低，绝缘较底，工作温度偏高或低的情况下，高压系统与其它系统一起对整车功率进行限制以提高操作安全,故障监测和处理高压系统内部的诊断系统队故障进行检测和处理，以提高整车安全性,SOH测算电池健康度SOH用来描述电池的健康状态或剩余寿命，基于单体电池的管理，高压系统对电池健康进行测算。,单体电池均衡,A.被动均衡 原理是在每串电池上并联一个可以开关的放电电阻，BMS控制放电电阻对电压较高的单体放电，电能以热的形

37、式耗散掉，这种方式只能对电压高的单体放电，不能对容量低的单体进行补充电，受放电电阻功率限制，均衡电流一般较小。,B.主动均衡由BMS内部控制一个双向高频开关电源变换器，对电压较高的电池放电，放出的能量用来对电压较低的单体进行充电，能量主要是转移而不是耗散，能量损失较少，由于没有放电电阻功率的限制，均衡电流一般较大。,3.高压器件,继电器安全开关MSD电阻分流器连接铜排,4.线束,电压/电流采集线束、温度采集线束、CAN线、高压互锁线束、高压器件控制线束,5.电路分析,（1）高压连接器接口定义,输出,慢充,快充,慢充,快充,（2）低压连接器接口定义,低压连接器,(1)电池包结构,1.逸动车型电池

38、包,逸动电池包由1#、2#两个电池包组成，1#包安装在车身底盘，2#包安装在后排座椅处。,（三）运用举例,高压器件盒,包间连接线束高压板,电池模组,BCU及其分板,1#电池总成内部布置,(2)电池包参数,逸动纯电动,新逸动纯电动,新逸动EV300,(3)电池包接插件接口定义,接直流充电插座线型号：HVIL-F2P(200A)-B(JONHON)束总成,接高压电源线型号：HVIL-F2P(200A)-B(JONHON),1）高压接插件件接口定义（接整车高压线束）,2）低压接插件接口定义（接整车低压线束）,型号：1-1564526-1(TYCO),信号描述,(1)电池包结构,新奔奔电池包为单包，安

39、装在车身底盘。,2.新奔奔车型电池包,电池总成内部布置示意图,动力电池内部分布图,(2)电池包参数,(3)电池包接插件接口定义,三、动力电池拆装与检修,（一）安全措施防护措施警示牌绝缘手套绝缘鞋绝缘帽防护眼镜,（一）安全措施高压系统工具绝缘检测仪绝缘套筒、扳手绝缘螺丝刀绝缘胶布检测仪,（二）安全操作,非测试人员严禁进入工作区域。,禁止两人或多人一起操作。,在做高压系统拆装和测试时，必须使用专用的绝缘工具。,操作人员必须严格穿戴防护设备，例如绝缘帽，绝缘手套等。,在做高压拆装和测试前，首先拉好警戒线，并放置高压警示牌。,禁止湿手操作，摘除身上一切金属饰物,高压系统断电流程,1,2,3,4,设标示

40、牌并拉警戒线,检查车间工作现场环境应符合标准，绝缘垫、绝缘辅助用具、绝缘基本用具、专用检测仪器仪表外观检查及功能性检查逐一就位。,断开12V电瓶正负极连接线。,断开动力电池组安全开关，用最小电压等级为600伏的绝缘胶带对暴露的高电压开口进行封盖。,（二）安全操作,高压系统断电流程,5,6,等待 5 分钟，待高压电容器放电后再继续操作。,然后拆下动力电池总正总负输出接插件、快充接插件、慢充接插件使用数字式万用表确认以下各点的电压测量值低于3伏或是用绝缘表检测绝缘电阻，电阻值必须大于20M：总正总负端口正负端子之间快充端口正负端子之间慢充端口正负端子之间,（二）安全操作,7,8,使用数字式万用表确

41、认以下各点的电压测量值低于3伏或是用绝缘表检测绝缘电阻，电阻值必须大于20M：高电压直流电正极端子至车辆底盘搭铁高电压直流电负极端子至车辆底盘搭铁高电压直流电正极端子至高电压直流电负极端子,确认高压分配器模块的电压已解除。使用数字式万用表，确认以下各点的电压测量值低于3伏或是用绝缘表检测绝缘电阻，电阻值必须大于20M：高电压直流电正极端子至车身搭铁高电压直流电负极端子至车身搭铁高电压直流电正极端子至高电压直流电负极端子,（二）安全操作,高压系统断电流程,操作人员必须经过安全培训且测试合格。,维修过程中不得两人及以上同时进行拆装，且拆装时需有另一人员陪同，以应对紧急情况,维修环境必须准备安全工具

42、如干粉灭火器、消防沙等；拆卸操作台需进行绝缘处理。,细小零件、标件等物件不得掉入电池总成内。,维修过程中不得将零件、工具等直接放置在动力电池总成上。,避免“剩余电荷触电”的电击事故。,维修过程中拆卸下的模组、单体、铜排需立即使用绝缘胶带进行绝缘处理。,严格按照维修手册操作规范进行操作。,（三）注意事项,（三）注意事项,扭力规格:长安A301-EV,扭力规格:长安逸动纯电动,（四）、电池包的拆装工艺,逸动电池包由1#、2#两个电池包组成1#包安装在车身底盘2#包安装在后排座椅处,注意：折卸电池包之前，一定要断开蓄电池负极。,电池包整包拆卸流程,1.移走后排座椅并拆下后排座椅靠背：拆下后排座椅靠背

43、与车身相连的4个螺栓，取下后排座椅靠背,注意：拆卸前应确保车钥匙打到OFF档,2.拔掉安全开关插头总成,安全开关,4.断开动力电池包连接线束总成与1#电池包相连的接插件,3.取下油箱盖检修盖板,电池包整包拆卸流程,油箱盖板,5.将车辆用举升机升到一定高度，将举升平台车升起并顶住1#电池包底部。拆卸时应先用液压小车顶住电池下表面，注意小车应尽量靠近电池后部，且电池在小车上左右对称（如下图）,电池包整包拆卸流程,电池包整包拆卸流程,6.断开1#电池包前端的接插件,7.拆下1#电池包：拆卸电池固定螺栓时应先将所有螺栓拧松，然后先将电池前端、后端的4颗螺栓拆卸，然后再拆左右两侧。,实操：任务 动力电池更换,五人一组，两个工位！,