新能源汽车混合动力系统检修 课件 混合动力系统检修部分 能力模块三-动力电池及控制系统检修-新能源汽车混合动力系统检修

能力模块三动力电池及控制系统检修《新能源汽车混合动力系统检修》职业教育汽车类专业活页式新形态创新教材配套课件制作：曹登华刘备01任务1：动力电池认知02任务2：HV蓄电池接线盒总成及动力电池的更换03任务3：动力电池控制系统检修1+X初级能力模块三1+X中级1+X高级任务1：动力电池认知学习目标123知识目标1.了解动力电池的类型和作用2.了解动力电池拆卸前的两项安全操作步骤能力目标1.能正确进行维修开关的拆装与检查2.能正确确认高压电容放电3能正确测量逆变器中高压母线电压4.能遵守高压安全相关规范进行安全操作素养目标1.能够展示操作成果2.能够与团队成员协作完成任务3.能够树立安全及5S的工作理念1) 镍-氢（Ni-MH）电池

普锐斯混合动力系统的密封式镍-氢（Ni-MH）电池具有高功率密度和长使用寿命的特点。混合动力系统控制充放电速度，使HV电池保持恒定的荷电状态（SOC）。三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍-氢电池。6个额定1.2V的镍-氢电池串联组成一个7.2V的电池模块，若干组电池模块串联构成蓄电池。任务1.1：动力电池的认知第19和第20模块中间的维修开关用于切断电源，如图。维修高压电路的任何部分时，切记将此开关拔下。充电和放电时，HV蓄电池会散发热量，为保护蓄电池的性能，蓄电池ECU控制冷却风扇工作帮助散热。任务1.1：动力电池的认知重复充电和放电时，HV蓄电池会产生热量，为确保其工作正常，车辆为HV蓄电池配备了专用的冷却系统，如图。蓄电池ECU根据HV蓄电池内部的蓄电池温度传感器和进气温度传感器给出的信号将HV蓄电池温度控制在合适的范围内。任务1.1：动力电池的认知2) 锂蓄电池

PRIUSPlug-inHybrid（插电式混合动力）(ZVW35)和PRIUS+/PRIUSV采用锂蓄电池，HV蓄电池安装在中央地板控制台下方，如图4。锂蓄电池结构更加紧凑且具有更高的能量密度和输出功率。任务1.1：动力电池的认知28个单格（每个为3.6V）的组合称为一个蓄电池组。HV蓄电池由通过4个母线模块彼此串联的2个蓄电池组组成。HV蓄电池共有56个单格（28个单格x2组），公称电压为201.6V（3.6Vx56个单格），如图5。任务1.1：动力电池的认知锂蓄电池总成主要由HV蓄电池组、SMR（系统主继电器）、HV蓄电池冷却鼓风机、蓄电池智能单元和维修开关组成，如图6。任务1.1：动力电池的认知3) 动力电池的作用（1）输出直流电驱动车辆（2）储存一定的电能（3）驱动部分车身附件运转

（4）给辅助蓄电池充电任务1.1：动力电池的认知4) 动力电池SOCSOC是StateOfCharge充电状态的缩写，新能源汽车中经常使用SOC来表示动力电池的电量，如同燃油表的指针显示油箱中的油量。SOC表示HV蓄电池的充电量与额定容量的比值。数值为百分比。蓄电池完全充电至其额定容量时，SOC为100%。蓄电池电量完全耗尽时，SOC为0%。SOC需要保持在一定的水平。系统试图将SOC保持在大约60%。任务1.1：动力电池的认知5) 维修开关维修开关主要用于手动切断高压电路。维修开关连接至蓄电池模块电路的中部，用于手动切断高压电路。为确保安全，拆下维修开关前务必将电源开关置于OFF位置。任务1.1：动力电池的认知6) SMR（系统主继电器）SMR（系统主继电器）用于连接和断开HV蓄电池和电源电缆。SMR安装在HV接线盒总成上。有3个SMR。SMRB：这是位于HV蓄电池正极侧的继电器。SMRG：这是位于HV蓄电池负极侧的继电器。SMRP：这是位于连接至预充电电阻器的蓄电池负极侧的继电器。任务1.1：动力电池的认知7) 动力电池冷却鼓风机充电和放电过程中HV蓄电池产生热量。如果蓄电池温度过度升高，则蓄电池性能将下降。HV蓄电池冷却鼓风机从车厢吸入空气并将空气传送至HV蓄电池以使HV蓄电池保持适当的温度。任务1.1：动力电池的认知8) 电池管理系统BMS蓄电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）是动力蓄电池系统的重要组成部分，通过对蓄电池外特性的在线测量和估算，实时掌握蓄电池的工作状态，在合理使用的情况下，实现蓄电池能量的充分高效的利用，提高运行效率。任务1.1：动力电池的认知8) 电池管理系统BMSBMS是动力蓄电池系统的参数测试及控制装置，它直接监控及管理蓄电池运行的全过程，具有安全示警、剩余电量估算、充电均衡、信息采集与通信等主要功能。任务1.1：动力电池的认知1) 维修开关的拆卸任务1.2：切断维修开关（1）检查DTC拆卸或安装动力蓄电池相关模块前，都需要确认未输出P0AA6（动力蓄电池系统绝缘故障）。（2）断开辅助蓄电池负极端子电缆打开行李箱盖，分离2个紧固件并取下行李箱前装饰罩，如图1所示。松开螺母并断开辅助蓄电池负极端子电缆，如图2所示。1) 维修开关的拆卸任务1.2：切断维修开关（3）拆卸维修开关盖板从动力蓄电池上拆下2个螺母和维修开关盖板，如图3所示。（4）拆卸维修开关佩戴绝缘手套，按照图4和图5中箭头所示顺序转动维修开关的手柄，并拆下维修开关。2) 维修开关的检查任务1.2：切断维修开关使用万用表测量维修开关两端子之间的电阻，如图6所示。两端子之间的电阻值应一直小于1Ω。如果测量结果不符合规定，则需更换维修开关。3) 维修开关的安装任务1.2：切断维修开关检查并确认没有零件和工具遗留且高压端子和插接器牢固连接。（1）安装维修开关佩戴绝缘手套，按照图7和图8中箭头1指示暂时安装维修开关，沿箭头2方向转动维修开关手柄90°，沿箭头3方向滑动直至听到咔嗒声，保证维修开关安装到位。（2）安装维修开关盖板用2个螺母将维修开关盖板安装到动力蓄电池上，力矩为7.5N·m。（3）连接辅助蓄电池负极端子电缆连接辅助蓄电池负极端子电缆，安装备胎罩，安装行李箱前装饰罩。任务1.3：确认高压电容放电完成测量逆变器上高压母线的电压，如图3，只有为0V时才能说明高压电容放电完成，才能对混合动力汽车进行维修。任务1.3：确认高压电容放电完成拆下逆变器端子盖的注意事项，如图4。由于连接器与盖的底部连接，所以确保垂直向上拉逆变器端子盖。拆下逆变器端子盖后用非残留性胶带覆盖开口以防止异物或液体进入。01任务1：动力电池认知02任务2：HV蓄电池接线盒总成及动力电池的更换03任务3：动力电池控制系统检修1+X初级能力模块二1+X中级1+X高级任务2：HV蓄电池接线盒总成及动力电池的更换学习目标123知识目标1.掌握HV蓄电池接线盒总成的组成和特点2.了解动力电池控制系统工作原理3.掌握系统主继电器SMR的控制4.了解HV蓄电池接线盒总成的检查与更换的流程5.了解HV蓄电池的更换流程能力目标1.能制定HV蓄电池接线盒总成检查和更换的方案2.能制定HV蓄电池的更换流程素养目标1.能够展示操作成果2.能够与团队成员协作完成任务3.能够树立安全及5S的工作理念任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知1)HV蓄电池接线盒总成认知（1）SMR控制SMR是根据来自动力管理控制ECU(HVCPU)的信号接通或切断高压供电电路的继电器。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知1)HV蓄电池接线盒总成认知任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知1)HV蓄电池接线盒总成认知（2）预充电电阻器SMR连接至正极侧的车型预充电电阻器SMR连接至正极侧的车型[PRIUS（NHW11和NHW20）、RX400h和HIGHLANDER混合动力]正极侧采用2个继电器，负极侧采用1个继电器。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知1)HV蓄电池接线盒总成认知任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知1)HV蓄电池接线盒总成认知任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知（1）概述混合动力系统执行SOC（电荷状态或充电状态）控制和HV蓄电池冷却鼓风机控制，并检测绝缘异常现象。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知（2）SOC控制动力管理控制ECU(HVCPU)持续进行充电/放电控制以使SOC保持在目标水平上下。动力管理控制ECU(HVCPU)持续进行充电/放电控制以使SOC保持在目标水平上下。SOC控制目标值约为60%（能量监控器的SOC显示约为6个格）。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知（SOC低于下限时，MG1作为发电机工作以对HV蓄电池进行充电。HV蓄电池在加速期间放电以向MG2供电，并在减速期间通过再生制动进行充电，如此反复进行充电/放电循环。SOC低于下限时，动力管理控制ECU(HVCPU)增大发动机功率输出以操作MG1，使其对HV蓄电池进行充电。系统根据HV蓄电池电流、电压和温度计算SOC。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知能量监控器的SOC显示能量监控器的SOC显示根据SOC状态显示1至8个格。SOC显示受磁滞影响而有所变化。再次将电源开关置于ON(IG)位置后，由于SOC根据SOC增大时使用的临界值进行显示，因此会出现所显示的格数比电源开关置于OFF位置时少1格的情况。能量监控器显示8个格。但是，并不表示8个格即电量充足而0个格即蓄电池电量耗尽。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知（3）HV蓄电池冷却鼓风机控制由于HV蓄电池充电和放电而产生热量，混合动力系统利用HV蓄电池冷却鼓风机使HV蓄电池冷却以维护蓄电池性能。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知（4）绝缘异常检测为安全起见，混合动力车辆的高压电路均与车身搭铁绝缘。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知泄漏检测电路内置于蓄电池智能单元，可持续监测高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻以确保其恒定。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知泄漏检测电路允许少量的交流电流入高压电路，并检查交流电是否通过电容器自车身搭铁返回。任务2.1 HV蓄电池接线盒总成与动力电池控制系统认知2)动力电池控制系统认知泄漏检测电路内置于蓄电池智能单元，可持续监测高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻以确保其恒定。如果绝缘电阻降至低于规定值，则存储DTC并通过组合仪表显示屏告知驾驶员出现异常情况。任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 1)动力蓄电池接线盒安装位置*1维修塞把手*28号HV蓄电池屏蔽板*1HV蓄电池右侧盖分总成*2HV蓄电池接线盒总成*3HV地板底线*4蓄电池盖锁扣任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 2)动力蓄电池接线盒的拆卸（1）注意事项小心：将电源开关置于OFF位置后，断开蓄电池负极(-)端子电缆前，可能需要等待一段时间。因此，继续工作前，确保阅读断开辅助蓄电池负极(-)端子电缆的注意事项。（2）拆卸维修塞把手（3）断开发动机室主线束（4）拆卸连接器盖总成（5）检查端子电压（6）安装连接器盖总成注意：配戴绝缘手套。任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 2)动力蓄电池接线盒的拆卸

（7）连接发动机室主线束（8）拆卸后排座椅总成（9）拆卸右侧HV蓄电池盖分总成注意：配戴绝缘手套。*1维修塞把手*b转动*2蓄电池盖锁扣*c按钮*a凸出部分

任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 2)动力蓄电池接线盒的拆卸（10）拆卸HV蓄电池接线盒总成注意：配戴绝缘手套。*a屏蔽搭铁任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 2)动力蓄电池接线盒的拆卸a.断开2个HV蓄电池接线盒总成连接器。小心：用绝缘胶带将断开的端子绝缘。b.从HV蓄电池上断开屏蔽接地。c.断开4个HV蓄电池接线盒总成连接器。任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 2)动力蓄电池接线盒的拆卸小心：用绝缘胶带将断开的高压连接器绝缘。d.从HV蓄电池上拆下4个螺母和HV蓄电池接线盒总成。小心：如果HV蓄电池接线盒总成曾掉落，则用新的更换。任务2.2 HV蓄电池接线盒总成的检查与更换 3)动力蓄电池接线盒安装（1）安装HV蓄电池接线盒总成（2）安装HV蓄电池右盖分总成（3）安装后排座椅总成（4）安装维修塞把手*1蓄电池盖锁扣*a按钮*b推任务2.3：动力蓄电池的更换安全事项卡罗拉混合动力汽车动力蓄电池电压为201V左右，在进行更换时，要注意高压安全。具体注意事项如下：将电源开关置于OFF位置后，断开辅助蓄电池负极端子电缆前，需要等待一段时间。断开并重新连接电缆后，某些系统需要初始化。如果动力蓄电池曾受过敲击或曾掉落，则将其更换。将插接器连接至动力蓄电池时，通过下列操作确认插接器连接牢固：推动插接器直至听到一声咔嗒声；通过拉动目视检查并确认插接器连接牢固。在动力蓄电池周围进行维修时，不要让金属屑进入动力蓄电池。不要徒手触摸任何高压线束、插接器或零件。不要让异物，如油脂或机油，黏附到动力蓄电池的螺栓或螺母上。不要将手放入动力蓄电池的开口内。不要爬到动力蓄电池顶部或站在动力蓄电池上。不要让任何异物或水进入动力蓄电池。如果任何螺栓、螺母或卡夹掉入动力蓄电池内，确保将其取出。任务2.3：动力蓄电池的更换1)动力蓄电池零部件图*1HV蓄电池右侧盖分总成*2HV蓄电池接线盒总成*3HV地板底线*4蓄电池盖锁扣任务2.3：动力蓄电池的更换2)动力蓄电池拆卸在拆卸动力蓄电池之前，为确保安全，要拔出动力蓄电池的维修开关。（1）按照正确操作流程进行下电操作a)关闭电源开关。b)断开辅助蓄电池负极端子电缆。c)拆卸维修开关。d)断开发动机室主线束。e)拆下插接器盖总成f)检查端子电压，确认为0V。g)安装插接器盖总成。h)连接发动机室主线束。（2）拆卸动力蓄电池a)拆卸动力蓄电池端子盒。佩戴绝缘手套，拆下螺栓，断开2个动力蓄电池端子盒插接器，从动力蓄电池上拆下端子盒。b)拆卸动力蓄电池右侧盖分总成。佩戴绝缘手套，将维修开关的凸出部分插入蓄电池盖锁扣相应的位置，逆时针转动蓄电池盖锁扣的按钮，拆下锁扣。从动力蓄电池上拆下5个螺母和右侧盖分总成。c)拆卸HV蓄电池接线盒总成。佩戴绝缘手套，断开2个HV蓄电池接线盒总成插接器，从动力蓄电池上断开屏蔽搭铁，断开4个HV蓄电池接线盒总成插接器。从动力蓄电池上拆下4个螺母和接线盒总成。拆卸过程中，不要造成HV蓄电池接线盒总成卡滞或掉落，如卡滞或掉落则需更换新的总成。d)拆卸车内3号电子钥匙天线总成。e)拆卸动力蓄电池1号进气管。f)拆卸蓄电池鼓风机总成。g)拆卸动力蓄电池2号进气管。分离2个卡夹，从动力蓄电池上拆下2号进气管，如图3-4-24所示。任务2.3：动力蓄电池的更换2)动力蓄电池拆卸a)拆卸动力蓄电池。佩戴绝缘手套，断开互锁插接器并分离卡夹，如图3-4-25所示。从车辆上拆下4个螺栓A、2个螺栓B和动力蓄电池，如图3-4-26所示。任务2.3：动力蓄电池的更换2)动力蓄电池拆卸拆卸时要注意：不要让异物黏附到动力蓄电池的螺栓上，确保用绝缘胶带或同等产品捆住线束，以防其卡住；使用硬纸板或其他类似材料保护动力蓄电池和车身，以防损坏。拆卸时，因其较重，需要2人拆卸，小心不要损坏其周围零件，不要使其接触到车辆。拆卸、安装或移动动力蓄电池时，确保其倾斜角度不要超过80°。拆卸后，要用绝缘胶带将断开的端子或插接器绝缘。任务2.3：动力蓄电池的更换3)动力蓄电池安装（1）安装动力蓄电池。将动力蓄电池安放到位后，安装4个螺栓A和2个螺栓B，力矩为19N·m，注意按照对角安装的原则。连接互锁插接器，并卡到位。注意：不要使异物，如润滑脂或油液粘到HV蓄电池螺栓上。确保用绝缘胶带或同等产品捆住线束，以防其卡住。使用硬纸板或其他类似材料保护HV蓄电池和车身，以防损坏。由于HV蓄电池非常重，因此需要2个人进行安装。安装HV蓄电池时，不要损坏其周围零件。拆下/安装/移动HV蓄电池时，确保不要使其倾斜超过80°。将HV蓄电池降入车辆时，不要使其接触到车辆。由于使用2种不同长度的螺栓，所以应确保将各螺栓安装至正确位置。如果HV蓄电池曾受过敲击或掉落，则将其更换。任务2.3：动力蓄电池的更换3)动力蓄电池安装

（1）

安装动力蓄电池2号进气管。接合2个卡夹以将2号进气管安装到动力蓄电池上。（2）

安装蓄电池鼓风机总成。接合2个卡夹以将鼓风机总成安装到动力蓄电池上，注意不要触摸冷却风扇部位，不要用线束提升鼓风机总成。然后安装3个螺母，力矩为7.5N·m，接合2个卡夹，连接鼓风机总成插接器。（3）

安装动力蓄电池1号进气管。接合2个卡夹以安装动力蓄电池1号进气管，然后将卡夹安装到位。（4）

安装车内3号电子钥匙天线总成。连接插接器，接合2个卡夹以安装车内3号电子钥匙天线总成。（5）

安装HV蓄电池接线盒总成。佩戴绝缘手套，用4个螺母将接线盒总成安装到动力蓄电池上，力矩为7.5N·m。连接4个接线盒总成插接器，将屏蔽搭铁线连接至动力蓄电池，连接2个接线盒总成插接器，确保连接到位。（6）

安装动力蓄电池右侧盖分总成。佩戴绝缘手套，用5个螺母将右侧盖分总成安装到动力蓄电池上，力矩为7.5N·m。然后安装蓄电池盖锁扣，按下锁扣以将其锁止。（7）

安装动力蓄电池端子盒。佩戴绝缘手套，安装端子盒并将2个端子盒插接器连接至动力蓄电池，确保对准端子盒的孔和销。安装螺栓，力矩为7.5N·m。（8）

安装维修开关。佩戴绝缘手套，朝动力蓄电池转动维修开关手柄90°，滑动直至听到咔嗒声，保证维修开关安装到位。

任务2.3：动力蓄电池的更换3)动力蓄电池安装*a螺栓(A)（螺栓长度：25mm）*b螺栓(B)（螺栓长度：24mm）任务2.3：动力蓄电池的更换知识拓展2014年5月，习近平总书记在上汽集团考察时强调，“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，要加大研发力度，认真研究市场，用好用活政策，开发适应各种需求的产品，使之成为一个强劲的增长点”。坚持以推动高质量发展为主题，增强产业对绿色消费的有效拉动和汽车强国的创新支撑，新能源汽车具有风向标意义。扩大内需，产品必须适应市场需求；汽车强国，离不开产业配套。作为核心零部件之一，动力电池堪称新能源汽车的“心脏”，其重要性远胜于发动机之于传统燃油车。动力电池占据整车成本近40%，两倍于传统燃油车动力系统，成为汽车价值链重构制高点。可以说，在“双碳”目标驱动的产业变革中，动力电池已成为强化新能源汽车竞争水平，打造汽车产业竞争力的关键。当前，在汽车电动化发展过程中，动力电池技术创新起到了主体推动作用。动力电池强，则新能源汽车强；动力电池弱，则新能源汽车弱。关注动力电池产业的现在，就是关注新能源汽车产业发展的未来。中国动力电池产业，经过10多年奋力追赶，不仅突破了欧美技术专利封锁，而且打破了日韩市场垄断，在全球新一轮动力电池竞赛中成为领跑者。——摘自《动力电池产业调查》（节选）2022-11-03来源：经济日报01任务1：动力电池认知02任务2：HV蓄电池接线盒总成及动力电池的更换03任务3：动力电池控制系统检修1+X初级能力模块三1+X中级1+X高级任务3：动力电池控制系统检修学习目标123知识目标1.了解2.了解能力目标1.能正确2.能正确素养目标1.能够2.能够动力电池控制系统检修任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知任务3.2 动力电池控制系统检测任务3任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知1)HV蓄电池电流传感器HV蓄电池电流传感器用于检测HV蓄电池充电和放电的安培数。（1）HV蓄电池电流传感器的作用（2）HV蓄电池电流传感器的位置。任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知2)HV蓄电池电流传感器（镍氢蓄电池）（1）HV镍氢蓄电池电流传感器的电路HV蓄电池电流传感器安装在HV蓄电池总成负极电缆上。HV蓄电池电流传感器根据电流的变化将电压信号输出至蓄电池智能单元的端子IB。（2）HV镍氢蓄电池电流传感器的结构HV蓄电池电流传感器由霍尔集成电路和芯组成。（3）HV镍氢蓄电池电流传感器的检测原理电流流经线束时产生磁场，且磁场的强度与电流量成正比。芯中产生的磁场强度通过霍尔集成电路转换为电压值，从而使HV蓄电池电流传感器检测电流。（4）HV镍氢蓄电池电流传感器的传感器特性根据自HV蓄电池的电流量和电流方向，HV蓄电池电流传感器输出电压在0.5至4.5V范围内变化。电流为0时，输出电压为2.5V。电流从HV蓄电池流至电源电缆时，意味着HV蓄电池正在放电且输出电压低于2.5V。电流从电源电缆流至HV蓄电池时，意味着HV蓄电池正在充电且输出电压高于2.5V。任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知2)HV蓄电池电流传感器（镍氢蓄电池）任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知3)HV蓄电池电流传感器（锂离子蓄电池）（1）HV锂离子蓄电池电流传感器的电路HV蓄电池电流传感器安装在HV蓄电池总成负极电缆上。HV蓄电池电流传感器将2个根据电流变化而变化的电压信号输出至蓄电池智能单元的端子IB0和IB1。（2）HV锂离子蓄电池电流传感器的结构HV蓄电池电流传感器由2个霍尔集成电路和芯组成。（3）HV锂离子蓄电池电流传感器的检测原理电流流经线束时产生磁场，且磁场的强度与电流量成正比。芯中产生的磁场强度通过霍尔集成电路转换为电压值，从而使HV蓄电池电流传感器检测电流。（4）HV锂离子蓄电池电流传感器的传感器特性任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知3)HV蓄电池电流传感器（锂离子蓄电池）任务3.1 动力电池控制系统传感器的认知4)HV蓄电池温度传感器（蓄电池模块）（1）H