学习情境3-动力电池系统结构原理与检修

新能源汽车故障诊断与检测技术任务1拆装动力电池任务2更换动力电池内部组件任务3检修动力电池故障学习情景3

动力电池系统结构原理与检修学习情景3

动力电池系统结构原理与检修任务1拆装动力电池学习目标1.了解动力电池的作用、类型与特点；2.掌握锂离子电池是如何工作的；3.掌握磷酸铁锂电池和三元锂电池的结构组成；4.掌握拆装动力电池和更换内部组件的操作方法和注意事项；5.拓展学习TESLA的拆解学习领域2电动汽车整车控制系统结构原理与检修任务1拆装动力电池任务1客户委托:拆装动力电池【情境描述】4S店技术主管在经过各项检测之后，判断张先生的EV200汽车是动力电池故障，确定需要对动力电池进行解体，此时需要你作为维修人员协助技术主管按照规范程序，从车上拆卸动力电池，技术主管完成维修后，需要你对动力电池进行安装，并确认其工作状态正常。电能都取决于纯电动汽车的——动力电池系统一、动力电池系统的作用提示：车辆行驶过程中，随着电量的消耗，SOC表上指针指示的数值会逐渐减小。当SOC减小到

30%以下时，SOC表上的电量不足指示灯会点亮，提示用户尽快对车辆进行充电二、动力电池系统的类型及优缺点二、动力电池系统的类型及优缺点目前常用的五种动力电池/newspage/data/landingsuper?context=%7B%22nid%22%3A%22news_10946539814087951746%22%7D&n_type=0&p_from=1先了解几个重要的概念比能量和比功率比能量（能量密度）是指电池单位质量所能输出的电能，单位Wh/kg比能量高的动力电池就像龟兔赛跑里的乌龟，耐力好，可以长时间工作，续驶里程长；比功率（功率密度）是描述电池在瞬间能放出能量的能力，单位W/kg比功率高的动力电池就像百米赛跑里的博尔特，速度快，可以提供很高的瞬间电流，以保证汽车的加速性能。动力电池系统的类型及优缺点动力电池系统的类型及优缺点TeslaRoadster使用18650型钴酸锂电池锂离子电池的基本电性能参数1.开路电压：是指电池没有负荷时正、负极两端之间的电压。一般情况下，Li-ion电池充满电后开路电压为4.15—4.2V左右。通过对电池开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。

工作电压又称闭路电压，是指电池有负荷时正、负极两端的电压。因电池在放电工作状态下，当电流流过电池内部时，需克服电池的内部结构所造成的阻力，故工作电压总是低于开路电压。2.电池容量：它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等），电池能放出的电量，即电池的容量，常用mAh表示。3.放电终止电压：电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为放电终止电压。如正极为钴酸锂，锰酸锂和三元材料或其混合物时，放电终止电压为3.0V，正极为磷酸铁锂时，放电终止电压为2.0V。4.

充电终止电压：电压上升到不宜再继续充电的最高工作电压称为充电终止电压。如正极为钴酸锂，锰酸锂和三元材料或其混合物时，充电终止电压为4.2V，正极为磷酸铁锂时，充电终止电压为3.65V。5.充放电倍率（Charge-Rate/Discharge-Rate）

C：用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率。

如1500mAh的电池，0.2C表示用300mA的电流充放电（1500mAh的0.2倍率），1C表示用1500mA的电流充放电（1500mAh的1倍率）。6.内阻：电池正、负极两端之间的电阻叫内阻。由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池的内阻越小，电池的性能越好。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响，是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以半电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻测试仪。7.自放电率：又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响，是衡量电池性能的重要参数。注：在GB规定Li-ion满电后在20±2℃条件下开路搁置28天，可允许电池有15%的容量损失。8.循环寿命：电池在一定的条件下进行全充全放电循环，初始容量记100%，当连续三次的放电容量降到初始容量的80%时，所经历的循环次数为电池的循环寿命。

3.7V系列的锂离子电池的循环次数在500次以上。

3.2V系列的锂离子电池的循环次数在1000次以上。循环寿命：电池容量降低（衰减）到某一规定值之前，电池能经受多少次充电与放电，（充电一次放电一次称为一个周期或一次循环）。“充放电循环”，不等于“充电次数”，循环指的是，电池从满电到用光，这是一个循环，如果你的电池从满电状态，用了十分之一的电量，然后又充满了，这是十分之一个循环，这样充10次，才基本算一个循环。同样，从满电，用了一半然后充满，再用到一半再充满，这也是一个循环，这时你是充了两次电。所以，循环仅仅是取决于“从电池累计放出多少电”，而跟“充电次数”没有直接关系。常见电池分类一次电池（不可充电电池）金属锂电池：锂锰电池、锂亚电池、锂铁电池干电池：锌锰干电池、碱性锌锰电池二次电池（可充电电池）可充电电池：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锌空气电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池其它电池（只能发电，不能储电）燃料电池：氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、光敏化学太阳能电池锂电池技术背景定义：锂电池的全称应该叫锂离子电池（简称LIB），在20世纪90年代初索尼公司将锂电池产业化。它以碳为负极，以含锂的化合物作正极；在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池名称的由来。2.内部结构：

锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。正极：由含锂的过渡金属氧化物组成，常用的材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。负极：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相碳微粒电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiPF6）加上有机溶剂配成。（六氟磷酸锂由五氯化磷和溶解在无水氟化氢中的氟化锂反应结晶而成）

隔膜：一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯（PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。锂离子电池的分类锂电池与其他二次电池的对比项目镍镉电池镍氢电池铅酸电池锂离子电池聚合物锂离子电池工作温度（℃）-40~60-20~60-40~60-20~60-20~60维护要求30~60天60~90天3~6月不需不需典型价格(相对值)506025100100环境影响含有毒金属轻微毒性环境污染环境友好环境友好记忆效应有轻微无无无耐滥用性高高低低中等运输问题无限制无限制受限制受限制受限制三、锂离子电池的工作原理充电放电工作原理：

当外部电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反的，以LiFePO4为例，其化学反应方程式为：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。枝晶锂简单来说，就是石墨中所嵌入的锂的含量超过了它所承受的范围，多余的锂离子就会和负极中穿梭而来的电子结合，在负极表面上开始沉积。在给电池充电的过程中，外界给予电池一个电压，使得正极材料内部的锂离子得以脱出进入电解液介质中，同样电解液中的锂离子会在外界电压差的条件下向碳层移动，由于石墨是具有层状通道的，锂便会进入通道与碳形成碳锂化合物，形成LiCx（x=1~6）这类石墨层间化合物。枝晶锂是从负极表面向着隔膜的方向生长的，如果锂金属不断地沉积，最终会刺穿隔膜造成电池短路，引发电池安全问题。影响枝晶锂的形成因素主要有：负极表面的粗糙程度、锂离子浓度梯度、电流密度等，此外，SEI膜、电解液的种类、溶质浓度、正负极之间有效距离等都对枝晶锂的形成有一定影响。

锂电池分类：聚合物锂电池和锂离子电池主要区别在电解质，锂离子电池的电解质是液态的，聚合物电池的电解质是胶体型、或者固态聚合物。聚合物锂电池的反应原理和锂离子电池一样，一般以软包的形式，形状可塑性强；锂离子电池一般做成圆柱形或者方形。从安全角度来讲，聚合物锂电池比锂离子电池更安全。四、拆装动力电池拆装步骤：（1）准备拆动力电池前应关闭点火开关；（2）拆下低压蓄电池负极；（3）车辆举升到需要的高度时，举升机要锁止安全锁；（4）电池举升车上升接触到电池包底部再进行拆卸工作。（5）拆下电池总正、总负和低压线束插头（6）拆下电池10只安装螺栓；安装步骤相反注意：螺栓标准力矩：95-105Nm注意：螺栓标准力矩：95-105Nm（1）安装前需对动力电池进行检查以下项目：1）电源线、插头、延长线、保护器是否破裂或损坏。2）是否有过热、冒烟、冒火花的迹象。3）是否有电池系统损坏（如破裂）、电池漏电。4）动力电池系统、电源线是否出现进水现象。5）高低压接插件是否与说明书不一致或不能正常对接6）是否有的异常情况等。如发现上述情况，请停止安装该电池，并立即通知售后检修人员。安装完毕后，观察电池箱体螺栓是否还有松动，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。四、拆装动力电池（2）安装步骤与拆卸动力电池步骤相反（3）安装动力电池后，需检查动力电池能否正常运行。1）将钥匙打开至“READY”，查看仪表盘有无异常报警；2）使用解码仪进入整车查看有无故障码，如图3-14所示。若无，表示运行正常。若有故障显示，需根据实际情况进行检查。图3-14故障码界面四、拆装动力电池拓展：快换电池箱体，你了解吗？如图3-15所示，快换电池箱体采用钣金箱体，箱体密封达到IP67.箱体内部安装绝热材料。箱体安装快换接插件。快换插接件图3-15

快换电池学习情景3

动力电池系统结构原理与检修任务2更换动力电池内部组件学习目标1、掌握动力电池系统内部的组成部分及部件功能；2、掌握更换动力电池内部组件的操作方法和注意事项。学习领域2电动汽车整车控制系统结构原理与检修任务2更换动力电池内部组件【任务描述】4S店技术主管在经过各项检测之后，判断张先生的EV200汽车是动力电池故障，确定需要对动力电池进行解体，此时需要你作为维修人员协助技术主管按照规范程序，从车上拆卸动力电池，技术主管完成维修后，需要你对动力电池进行安装，并确认其工作状态正常。电池管理系统BMS电池模组动力电池箱辅助元器件电池管理系

统BMS电池模组动

力电

池箱辅

助元

器件动力电池系统由四部分组成：1、动力电池箱2、电池模组3、电池管理系统BMS：高压盒、从控盒、主控盒4、辅助元器件：主继电器、预充继电器及电阻、加热继电器与保险、电流传感器与保险等组成。一、动力电池系统组成部件和功能让我们先来了解4个重要参数的意义：1.动力电池系统的额定电压动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联数；2.动力电池系统的容量电池容量是电池性能的重要指标之一，它表示电池存储电量的大小，即电池放电电荷的总量为电池容量，单位Ah，影响到整车的续驶里程；动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数量；3.动力电池的总能量W=QU=UIt动力电池的总能量为电池对外做功所能输出的电能，单位是Wh；动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力电池系统的容量；4.能量密度：单位质量/体积的电芯储存的能量，单位Wh/Kg、Wh/L项目SK三元锂电池-30.4kWhPPST磷酸铁锂电池-25.6kWh零部件号E00008302E00008417额定电压332V320V电芯容量91.5Ah80Ah额定能量30.4kWh25.6kWh连接方式3P91S1P100S电池系统供应商BESKPPST电芯供应商SKIATLBMS供应商SK

innovationE-power总质量291kg295kg总体积240L240L工作电压范围250～382V250～365V能量密度107Wh/kg91.4Wh/kg体积比能量127Wh/L107Wh/L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纯电动汽车动力系统示意图纯电动汽车底盘电池包：由动力电池箱、电池模组、电池管理系统、辅助元器件（电器件及高低压连接器等）组成。接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外部充电装置提供的高压直流电，并且为电驱动系统及电辅助系统提供能量。纯电动汽车驱动系统组成主要由动力电池组、电池管理系统（BMS）、驱动电机、变速箱、控制系统等部分组成。物料追溯编码出货检验标签签产品铭牌电池包序号号低压航插总负总正1）动力电池箱1.磷酸铁锂动力电池电池包的额定电压电池包的额定能量电池包的重量电池组条形码备注：动力电池系统铭牌包括动力电池型号、生产日期、电池材料、额定电压、额定能量、重量等信息。电池单体：构成动力电池模块的最小单元。 电池模块：一组并联的电池单体的组合。模组：由多个电池模块或电池单体串联组成的一个组合体。

动力电池总成：把每个模组串联起来形成动力电池总成。2）动力电池模组例：1P100S100块电池单体串联，共分为9个模组。例：3P91S表示：3个单体并联组成一个模块，再由91个模块组成若干个模组串联成动力电池总成。例如：特斯拉Roadster纯电动汽车的电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组，再将9组串联为一层，最后串联堆叠11层构成。3）辅助元器件

主要包括动力电池系统内部的电子电器元件，如熔断器，继电器，分流器，接插件，紧急开关，烟雾传感器等，维修开关以及电子电器元件以外的辅助元器件，如密封条，绝缘材料等。（1）主继电器主继电器主要包含主正继电器和主负继电器，主正继电器如图3-19所示，

在普莱德电池中，主正继电器由BMS控制，主负继电器由VCU控制。它的作用是控制回路的通断。主正继电器预充电阻预充继电器（2）预充继电器与电阻

“预充流程”在充、放电初期闭合预充继电器进行预充电，预充完成后断开预

充继电器：BMS控制预充继电器闭合或断开。充电模式给各单体电芯进行预充电，确定单体电芯无短路后闭合总正极继电器。放电模式低电压、小电流给各控制器电容充电。电容两端电压接近电池总电压时，闭合总正继电器。（3）加热继电器与保险充电过程当电芯温度低于设定值，BMS控制加热继电器闭合通过保险接通加热膜电路：加热保险 加热继电器（4）电流传感器与保险“电流传感器”监测充、放电电流的大小，保险防止能量回收过压过流或放电过流.保险规格250A电压500V型号300A75mv（5）高低压插接件如图3-26所示，为动力电池的高低压插接件的端子定义，动力电池系统通过使用可靠地高压插接件“总正”“总负”与高压控制盒相连，低压接插件连接“CAN”总线与VCU或车载充电机之间进行通讯。（6）高低压线束如图3-27所示所示橙色波纹管为高压动力线束；黑色波纹管为低压线束。

通过电压、电流传感器采集动力电池组的串联模块电压、总电压和总电流，控制动力电池组的充放电，监控电池的状态，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命；作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁，并向整车控制器VCU上报动力电池系统的基本参数、剩余电量及故障信息；具有高压回路绝缘检测功能，检测电池组与箱体、车体等之间的绝缘状况；通过对温度检测实现对动力电池过高温和过低温保护，具有控制动力电池的加热功能；4）BMS

电池保护和管理的核心部件，提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。普莱德动力电池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：高压盒、从控盒、主控盒，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。在普莱德电池中，BMS由高压盒、从控盒和主控盒组成。（1）高压盒（BCU）

高压盒“监控”动力电池的总电压、电流、绝缘性能。监控动力电池的总电压（主继电器内外4个监测点，内部320V，外部0v————检测）检测充放电电流高压系统绝缘性能监控高压连接情况将以上项目监控到的数据反馈给主控盒图3-30动力电池内部监测点和外部监测点（2）从控盒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：监控每个单体电压反馈给主控盒监控每个电池组的温度反馈给主控盒电量（SOC）值监测将以上项目监控到的数据反馈给主控盒图3-32“监控”动力电池单体电压和动力电池组温度（3）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：接收从控盒反馈的实时温度和单体电压（并计算最大值和最小值）接收高压盒反馈的总电压和电流情况与整车控制器vcu的通讯控制主正继电器控制电池加热控制充/放电电流2．三元锂动力电池1）动力电池箱体SK的动力电池箱体与普莱德电池箱体在防护等级IP67、安装方式和拧紧力矩一致，但在制作材料上有区别，SK电池箱体的上盖板为SMC复合材料，是优良的绝缘材料，而下盖板为了增加硬度和耐磨性材料为钣金。2）电池模组北汽EV200所用的SK电池其连接方式为3P91S，具体含义如下：三元锂电池的单体电芯额定电压为3.7V左右。主正继电器主负继电器预充继电器预充电阻外部电压检测点内部电压检测点3）辅助元器件（1）继电器集成器（PRA）与普莱德电池相比，SK动力电池的继电器集成器（PRA）如图所示，它是将主正继电器、主负继电器、预充继电器和预充电阻进行了集成，其各个功能与之前所述相同。（2）电流传感器SK动力电池的电流传感器与普莱德电池的作用相同，采用了霍尔式电流传感器。按照安培定律原理做成，在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小，使电流的非接触测量成为可能。由于三元锂电池的特性，低温性能更好，密度更大，减少了加热片、加热继电器与加热保险。保护电源，在出现紧急情况、进行高压系统维修保养或进行电池维护安装时，能够及时断开手动维修开关，将电池包的电流断开，有效避免因为维修人员操作不当而引发的电击情况，保护维修人员安全。内部装有250A熔断器，保护高压系统安全。（3）维修开关和熔断器注意区别：与普莱德电池相比，SK电池的BMS采用了高压盒、从控盒和主控盒集成的方式。它的主要功能：•与外部通讯（VCU、充电机、快充桩）•控制负极继电器•检测内、外部总电压•检测充、放电电流•监测单体电压和电芯温度•保护电池寿命和安全•控制预充继电器注意区别：普莱德动力电池的正极继电器由BMS中的高压盒控制，负极继电器由VCU控制；SK动力电池的正极继电器由VCU控制，负极继电器由BMS控制；电压采集板，压装在模组上用来采集单体电压。温度采集板，压装在模组上用来采集单体电芯温度。二、更换动力电池内部组件1.更换电池最小单体操作步骤及注意事项（1）拆卸电池模块1）根据电池检测仪器显示的故障电芯采样点，对应电芯位置示意图确定故障电芯位置及需要拆卸的电池模块。2）用斜口钳子将电池模块连接大线端部固定护套的扎带剪断，如图3-46所示，并置于指定位置内，利用六角扳手将连接大线处螺栓旋出，并将拆下的螺栓，如图3-47所示，平弹垫，端部护套等零件置于指定位置，以备安装时使用。最后将拆卸后的大线端部用绝缘胶带进行防护，如图3-48所示。3）拆卸故障电芯所在模块上的采集单元及连接线束并将拆卸后的采集单元，螺栓，紧固辅料等零件置于指定位置，如图3-49所示。最后用绝缘胶带将线束固定到原理操作区域的位置，以免操作时对线束造成意外伤害。4）如图3-50所示拆卸电池模块压板，如图3-51所示利用拆装工具将固定螺栓旋出，并置于指定容器。将电池模块移出箱体，置于指定操作位置。（2）拆卸最小单池单体1）将故障电池处上盖拆下，然后利用十字螺丝刀将采样线固定螺栓拆下，并将其置于指定位置，如图3-52所示。2）利用工具将故障电芯连接排紧固件旋出，拆下连接排，将连接排，平垫，弹垫置于指定位置，如图3-53所示。3）依次将故障电芯的护套，上护套拆下，如图3-54所示，拔出连接片，如图3-55所示，如果连接片折断在护套安装孔内需用斜口钳子对上下护套安装口进行清洁。4）标记故障电芯条码，故障现象，更换时间等信息后，将其置于返修容器内，以备返厂维修。（3）更换最小电池单体1）安装电芯上下护套，注意如有损伤，需更换新护套进行安装，安装后电芯应于护套贴合紧密，不发生相对移动。2）将更换电芯安装到电池模块内，摆放位置要正确。连接片，侧护套等零件如有损坏，需更换新零件进行安装。3）利用连接排连接电芯极柱，极柱表面如有焊点利用砂纸将焊点打磨平整，确保连接排下表面与极柱上表面贴合紧密。应用扭力扳手将法兰螺母或铝螺栓固定到电芯极柱上，法兰螺母力矩设为5.6N*M，铝螺钉设定为3N*M。确定螺栓紧固后，对紧固件加点螺纹紧固剂。4）将采样线OT头利用螺栓紧固到连接排安装孔上，紧固后弹垫压平无翘起现象。对螺栓加点防松胶。向指定位置注入导热硅胶，注意不要将安装孔住满，注入三分之二为宜。之后将温度采样线插入安装孔内。温传线下端应于护套平行。最后用热熔胶将线体固定到电芯上护套上，注意加热熔胶前确保护套上表面清洁无尘，加点热熔胶面积应大于热硅脂面积。（4）电池模块入箱及线束连接1）安装电池盖，将电池模块安装到箱体内，注意：如向前清理箱体，确定箱体内保温层无损坏。2）安装电池模块压板，利用内六角扳手将压板压紧，确保紧固后螺栓弹垫平整无翘起。3）安装电池采集单元，确保采集单元的安装位置，端口朝向安装要正确，原有绑线扣的位置要重新加装绑线扣。4）将暂时固定线束的绝缘胶布拆下，将插线按照标记插入相应的断口中。注意安装BVT线束要注意插件插入顺序。线束连接完成后，用扎带将线束固定到绑线口上。注意端口处线束要留有一定余量。5）拆下大线端部绝缘防护，将大线铜鼻子固定到模块输出排上，用内六角板手紧固螺栓，紧固后平垫平整无翘起，检测扭矩值为5.6N*M以上。最后安装护套用扎带固定，护套必须完全覆盖连接点。（5）操作后整理现场1）将扎带多余部分剪断，置于指定容器内。2）清点工具及辅料，避免遗漏在电池箱体内。3）清理操作后箱体内残留的灰尘及辅料碎屑。2）更换动力电池BMS操作步骤及注意事项（1）拆卸故障BMS连接线束1）将故障BMS周围固定线束的扎带剪断，确保插件处线束松弛不受限制，将剪断的扎带放置于指定的容器内避免遗漏在电池箱体内。

2）将故障BMS端口处插件拔出，如图3-56所示，注意：拆卸插件时需一只手轻按住BMS外部铝壳，另一只手摁住插件缓缓将其拔出，禁止以提拉线束的方式拔出插件。3）将拆卸后线束领用绝缘胶带暂时固定在远离故障BMS的地方，如图3-57所示，避免操作过程中对线束造成意外伤害。（2）更换BMS1）利用套筒将BMS固定点螺母旋出，如图3-58所示，并将拆卸后的螺母，平垫，弹垫，绑线扣等零件置于指定容器内。图3-58

旋出BMS固定点螺母2）将故障BMS拆下并置于BMS返修的容器内，如图3-59所示。3）将新BMS摆放于安装板上，确保与安装板贴合紧密无间隙，插件口朝向正确无误。4）手动将螺母旋入安装板铆螺柱上，需加装平弹垫，原有安装绑线扣处重新安装绑线扣，旋入后螺母下表面应于安装板平行。在螺母旋至铆螺柱底部时，利用套筒对螺母进行紧固，紧固完成后应确保螺栓弹垫平整无翘起，螺母下表面与平垫及BMS固定孔上表面应贴合紧密无缝隙。（3）连接BMS线束1）拆下暂时固定的胶带，置于指定的容器内，避免遗漏在电池箱内。2）按照线束标号将插件插入相应的BMS端口内。注意：插件插接时，应按住插件两侧将插件插入端口插件处。3）利用扎带将线束固定到绑原有线扣处，线束固定要牢固。插件处线束要留有一定余量不宜受力过大。固定后将扎带多余部分清楚，并置于指定位置避免遗漏在电池箱体内。（4）操作后整理现场1）清理操作后箱体内残留的灰尘及辅助碎屑。2）清点工具及辅料，避免遗漏在电池箱体内。3）标记故障BMS相关信息，以备返厂检修。3.更换动力电池加热继电器、预充继电器操作步骤及注意事项拆卸继电器集成器如图3-60所示。图3-60

拆卸继电器集成器（1）拆卸先将有故障的继电器上的线圈的触点连接插拔下，如图3-61所示，然后用套筒扳手将固定在电气安装板上的继电器拆下，最后将损坏的继电器标明故障原因单独放置。拆卸预充继电器图3-61

拆卸预充继电器（2）安装将电气性能完好和外观完好的继电器安放在电气安装板的铆螺钉上，然后将平垫，弹垫安放在继电器上，最后用套筒扳手将螺母紧固在铆螺钉上。（3）连接按照该电池电气图纸要求将1点和2点的二极管插接在继电器的触点上，然后将二极管，插接在继电器的线圈上。4．更换动力电池正负极继电器操作步骤及注意事项（1）拆卸先将有故障的接触器上的线圈连接插拔下，用套筒扳手将接触器触点的螺母采样线和大线拆下（大线铜鼻子要做好绝缘防护），然后利用套筒扳手将固定在电气安装板上的接触器拆下，如图3-62所示，最后将损坏的接触器标明故障原因单独放置。图3-62

拆卸正极继电器（2）安装将电气性能和外观完好的接触器安放在电气安装板的铆螺钉上，然后将平，弹垫安放在接触器上，最后利用套筒扳手将螺母紧固在铆螺钉上。（3）连接按照该电池电气图纸要求将电池大线铜鼻子分别放在接触器的螺柱上，然后将采样线，平垫弹垫分别安放在接触器的螺柱上，并用套筒扳手将螺母紧固在螺柱上，最后将内部线束接插在连接器的线圈上。5.更换动力电池预充电阻操作步骤及注意事项（1）拆卸先将有故障的预充电阻两端的螺母用的扳手拆下，并将平弹垫和采样线同时拆下，然后利用套筒扳手将固定在电气安装板上的预充电阻拆下，最后将损坏的预充电阻接触器标明故障原因单独放置。（2）安装将电气性能和外观完好的的预充电阻安放在电气安装板的铆螺钉上，然后将平垫，弹垫安放在铆螺钉上，最后用套筒扳手将螺母紧固在铆螺钉上。（3）连接：按照该电池电气图纸要求将电池预充电阻连接线连接在预充电阻两端，然后将平垫和弹垫分别安放在预充电阻两端的螺柱上，并用扳手将螺母紧固在螺柱上。6.检查和调试动力电池使用动力电池专用检测仪对动力电池进行检查和调试。学习情景3

动力电池系统结构原理与检修任务3检修动力电池故障学习目标•掌握动力电池系统的工作原理；•了解BMS的结构与工作原理；•掌握动力电池的故障显示和常见故障；•掌握检修动力电池的方法。学习领域2电动汽车整车控制系统结构原理与检修任务3检修动力电池故障【任务描述】北汽4S店技术主管在经过各项检测之后，判断张先生的EV200汽车是动力电池故障，此时需要你作为维修人员协助技术主管按照规范程序，协助技术主管完成维修。一、动力电池系统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压接插件与高压控制盒相连，如图3-77所示，动力电池输出的直流电由电机控制器转变为三相交流高压电，驱动电机工作。系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，时时监控动力电池的工作状态，并通过低压插接件连接CAN总线与VCU或充电机之间进行通讯，如图3-78所示，对动力电池系统进行充放电等进行综合管理。以普萊德动力电池为例，我们来说明其动力电池内部的工作原理。主要从电池内部充电、电池内部放电和绝缘监测三个方面。

动力电池内部工作原理充电充电初期—预充充电之前—加热动力电池绝缘监测动力电池内部放电原理动力电池内部充电原理

放电

放电初期--预充1.动力电池内部充电原理（1）充电之前-加热当充电初期，从控盒—电池管理系统监测到每个电池组的温度，并反馈给主控盒。主控盒接收来自从控盒反馈的实时温度，并计算出最大值与最小值，当监测到电芯温度低于设定值时，主控盒控制加热继电器闭合，通过加热元件、加热熔断器接通电路，进行加热。途径路线：慢充时：快充时：（2）充电初期-预充电在充电初期，VCU唤醒BMS，BMS进行自检和初始化，完成后上报给VCU。VCU控制主负继电器闭合，BMS控制预充继电器闭合，对各单体电芯进行预充电，确定单体电芯无短路后，BMS将断开预充继电器，预充完成。途径路线：慢充时：

快充时：（3）充电预充电完成之后，BMS断开预充继电器，闭合主正继电器，对电池组进行充电。途径路线：慢充时快充时：2.动力电池内部放电原理（1）放电初期-预充VCU唤醒BMS，BMS进行自检和初始化，完成后上报给VCU。VCU发出高压上电指令，BMS开始按顺序控制继电器的闭合和断开。因电路中电机控制器和空调压缩机控制器等含有电容，在放电模式初期，BMS控制预充继电器进

行闭合，需低电压、小电流给各控制器电容充电，当电容两端电压接近电池总电压时，断开预充继电器。途径路线：2.动力电池内部放电原理（2）放电预充电完成之后，BMS断开预充继电器，并闭合主正继电器，电池组进行放电。途径路线：电池组正极端：电池组-紧急开关-主熔断器-电池组正极-主正继电器-高压插接件-车载充电机-电机及辅助电器元件。电池组负极端：电池组负极-电流传感器-主负继电器--高压插接件-车载充电机-电机及辅助电器元件。构成回路，完成放电。3.绝缘监测

动力电池BMS具有高压回路绝缘监测功能，监测电池组与箱体、车体等路线：电池组正之间的绝缘状况，如图3-82所示。途径极端-绝缘监测电阻-绝缘继电器-接地；电池组负极端-绝缘监测电阻-绝缘继电器-接地；二、电池管理系统BMS结构及原理电池管理系统（BMS），即BatteryManagementSystem，通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。如图3-83所示，为一种典型电池管理系统拓扑图，主要分为主控模块和从控模块两大块，通过采用内部CAN总线技术实现各模块之间及外部设备之间的数据信息通讯。基于各个模块的功能，BMS能实时检测动力电池的电压、电流、温度等参数，实现对动力电池进行热管理、均衡管理、高压及绝缘检测等，并且能够计算动力电池剩余容量、充放电功率以及SOC&SOH状态。宝马i3，i8电池管理系统，如图3-84所示，硬件由德国普瑞电子（宁波均胜电子）提供，应用层由宝马自行开发。普瑞电子负责宝马硬件系统，整个系统采用分布式，及由主板和从板构成。TESILA电池管理系统，如图3-85所示，pack由6831个18650电芯组成，每个sheet均有一个检测单元，如图3-86所示。每个sheet均

有

一

个检测单元11个sheet分别采用69p9s的结构根据电池类型和布置不同，