新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修 教案-项目五任务5-1 动力蓄电池的故障类型认知

课题动力蓄电池的故障类型认知课时4课时（180min）教学目标知识技能目标：1.掌握动力蓄电池系统的故障类型。2.掌握动力蓄电池常见故障的处理方法。3.掌握动力蓄电池故障分析的方法。素质目标：1.提升综合素质，增强安全意识和规范操作能力。2.培养分析问题和解决问题的能力。教学重难点教学重点：掌握动力蓄电池故障的分类及处理方法。教学难点：故障分析方法的掌握和实际应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，组织学生下载“任务工单——动力蓄电池的故障类型认知”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过超星APP或其他学习软件，收集新能源汽车动力电池故障的相关资料，并进行了解。【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用超星APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】讲述“吉利帝豪EV450电动汽车出现全车无电故障”案例，并提出问题你知道动力蓄电池系统的故障类型有哪些种类吗？如果你作为一名新入职新能源汽车维护检测人员，现在车间主管安排你对此车进行诊断和排故，你应该如何处理呢？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解新能源汽车动力蓄电池常见故障的分类、故障发生原因和故障的性质等内容动力蓄电池系统的故障是一个涉及多个层面的复杂过程，因为它不仅需要关注电池单体的性能变化，还要考虑到整个电池系统的协同工作状态。在这个系统中，电气、机械、热管理和控制等多个维度相互交织，任何一个环节的异常都可能导致故障的发生。动力蓄电池的故障主要可以按照故障发生的部位和故障的性质进行分类。【教师】首先介绍动力蓄电池故障可以按照发生的部位进行分类，包括电池单体、电池管理系统以及线路或插接器。一、按故障发生的部位分类1.电池单体故障【教师】讲解电池单体故障的几种情况，包括SOC异常、容量不足、内阻偏大、过充过放、内部或外部短路以及极性装反等问题。1）在电池组中有个别电池单体SOC偏低或SOC偏高。2）电池单体容量不足和电池单体内阻偏大。3）电池单体内部短路、电池单体外部短路、电池单体极性装反等。单体蓄电池故障现象及处理方法如表5-1-1所示。表5-1-1单体蓄电池故障现象、后果和处理方法故障部位故障现象故障后果处理方法单体蓄电池单体蓄电池SOC偏低电池组容量降低，电动汽车续航里程短对单体蓄电池单独充电单体蓄电池SOC偏高对单体蓄电池单独放电单体蓄电池容量不足电池组充电不足、使用寿命减少，电动车骑车续航里程短更换单体蓄电池单体蓄电池内阻偏大单体蓄电池过充电电池内部短路、电池热失控，严重时会起火、爆炸检查电池管理系统单体蓄电池过放电单体蓄电池内部短路电池热失控严重时会起火、爆炸更换单体蓄电池单体蓄电池外部短路排除短路故障、更换单体蓄电池单体蓄电池极性装反更换单体蓄电池【学生】认真听讲，记录电池单体可能出现的各种故障现象和相应的专业术语。电池管理系统故障【教师】阐述电池管理系统的重要性，并指出其可能发生的故障，如CAN通信故障、电压测量故障、温度测量故障等。电池管理系统对于保障动力蓄电池组的安全及使用寿命、最大限度发挥电池系统效能具有重要作用。电池管理系统故障包括CAN通信故障、总电压测量故险、单体电压测量故障、温度测量故障、电流测量故障、继电器故障、加热器故障和冷却系统故障等。其故障现象及处理方法如表5-1-2所示。表5-1-2电池管理系统故障现象、后果和处理方法故障部位故障现象故障后果处理方法电池管理系统CAN通信故障无法监控电动汽车检查CAN网络总电压测量故障无法监控总电压检查总电压测量模块单体电压测量故障无法监控单体电压检查单体电压测量模块温度测量故障无法监控电池温度检查温度测量模块电流测量故障无法监控电池电流检查电流测量模块冷却系统故障电池温度偏高检查冷却风扇及冷却水泵控制电路【学生】积极参与讨论，提出自己对于电池管理系统功能和可能故障的疑问。线路或插接器故障【教师】强调线路和插接器的稳定性对整个系统的影响，并说明常见的故障现象，如接触器故障、电池间虚接、断路、快速熔断器断路等。线路或插接器故障的诊断对于确保行车全和整车的可靠性同样重要。在电动汽车运行过程中，电池间的连接螺栓可能会出现松动，发生电池间虚接故障，极端情况下甚至造成电池者火等安全事故。电池箱和电动汽车的电气连接也是故障的高发点，电插接器在经历长时间振动后容易产生虚接，出现烧蚀、接触不良等故障。线路、接触器故障现象及处理方法如表5-1-3所示。表5-1-3线路、接触器故障现象、后果和处理方法故障部位故障现象故障后果处理方法线路、接触器故障正极接触器故障电动汽车无法上电和行驶检查正极接触器及线路负极接触器故障检查负极接触器及线路电池间虚接电动汽车动力不足、续航里程短紧固电池插接器电池间断路电动汽车无法上电和行驶检查电池插接器快速熔断器断路检查快速熔断器动力蓄电池插接器断路检查动力蓄电池插接器动力蓄电池插接器虚路插接器易烧蚀，电动汽车动力不足检查动力蓄电池插接器电池监控信号插接器无法监控电动汽车检查监控信号插接器电源线短路电池热失控，严重时会起火、爆炸检查电源线【学生】思考这些故障可能对电动汽车使用带来的影响，并记录故障诊断的关键步骤。二、按故障的性质分类1.电压类故障【教师】解释电压类故障的几种情况，包括电池电压高、电压低、压差和电压跳变，并说明其原因和处理方法。（1）电池电压高整车充满电静置后个别电芯电压明显偏高，其他电芯正常。故障原因：采集误差；均衡管理单元（LMU）均衡功能差或失效；电芯容量低，充电时电压上升较快。处理方法：个别电芯电压显示值较其余电芯偏高，测量电芯实际电压值并进行比对，若实际值较显示值低，且与其他电芯电压相同。则以实际值为标准通过LMU对电芯电压进行校准，若测量值与显示值相符，则人工对电芯进行放电均衡；检查电压采样线是否断裂、虚接；更换LMU。（2）电池电压低整车充满电静置后，个别电芯电压明显偏低，其他电芯正常。故障原因：采集误差；均衡管理单元（LMU）均衡功能差或失效；电芯自放电率大；电芯容量低，放电时电压下降较快。处理方法：个别电芯电压显示值较其余电芯偏低，测量电芯实际电压值并进行比对，若实际值较显示值高，且与其他电芯电压相同，则以实际值为标准通过LMU对电芯电压进行校准，若测量值与显示值相符，则人工对电芯进行充电均衡；检查电压采样线是否断裂、虚接；更换LMU；对故障电池进行更换。（3）压差（动态压差、静态压差）充电时电芯电压迅速升至充电终止电压；踩加速踏板时，个别电芯电压比其他电芯电压下降迅速；踩制动踏板时，个别电芯电压比其他电芯电压上升迅速。故障原因：连接电池铜牌紧固螺母松动；连接面有污物；电芯自放电率大。电池单体焊接连接铜排开焊（造成该单体容量低）；个别电芯漏液。处理方法：对螺母进行紧固；清除连接面异物；对单体蓄电池进行充、放电均衡。对问题电池进行更换。（4）电压跳变车辆运行或充电时，电芯电压跳变。故障原因：电压采集线连接点松动；LMU故障。处理方法：对连接点进行紧固；更换LMU。【学生】通过实例理解电压类故障的影响，学习如何使用专业工具进行测量和诊断。温度类故障【教师】讲述温度类故障，包括热管理故障、温度高、温度低和温差问题，并指导学生如何进行诊断和处理。（1）热管理故障1）加热故障（加热片）：动力蓄电池充电时，若温度低于某一数值，加热功能不开启。故障原因：加热继电器或BMS故障；加热片或继电器供电电路异常。处理方法：修复或更换加热继电器或BMS；检查修复供电电路。2）散热故障（风扇）：动力蓄电池温度高于某数值后，风扇未工作。故障原因：风扇继电器或BMS故障；风扇或继电器供电电路异常。处理方法：修复或更换风扇继电器或BMS;检查修复供电电路。（2）温度高电池系统中某个或者某几个温度点偏高，运行或充电中达到报警阈值。故障原因：温度传感器故障；BMS故障；连接异常，局部发热；风扇未开启，散热差；靠近电机等热源；过充电。处理方法：测量温度传感器电阻并与显示值进行比对，若实际值较显示值低，且与其他温度值相同，则以实际值为标准对BMS温度值进行校准；紧固连接点，清除连接点异物；确保风扇开启；增加隔热材料，与热源进行隔离；暂停运行进行散热；立即停止充电；更换BMS。（3）温度低电池系统中某个或者某几个温度点偏低，运行或充电中达到报警阈值。故障原因：温度传感器故障；BMS故障；局部加热片异常。处理方法：测量温度传感器电阻并与显示值进行比对，若实际值较显示值高，且与其他温度值相同，则以实际值为标准对BMS温度值进行校准；检查修复加热片；更换BMS。温差参照高低温排查方法，个别单体蓄电池发热差异大时更换单体蓄电池。【学生】实际操作温度测量工具，了解如何根据温度读数判断电池状态。充电故障【教师】分析直流充电和交流充电故障的原因，如电池故障、BMU故障、充电继电器异常等，并提供相应的处理方法。（1）直流充电故障充电无法起动，充电跳枪，充电结束后SOC不复位。故障原因：电池故障（电压、温度、绝缘等异常）；BMU故障（充电模块或CAN异常）；充电继电器异常；CC1对地电阻异常、CC2对地电压异常、PE接地异常。处理方法：排除电池故障；修复或更换失效部件；截存充电报文，分析故障原因。（2）交流充电故障故障原因：电池故障（电压、温度、绝缘等异常）；BMS故障（充电模块或CAN异常）；充电继电器异常；CC对地电阻异常、CP对地电压异常；PE接地异常。处理方法：排除电池故障；修复或更换失效部件；截存充电报文，分析故障原因。【学生】讨论充电过程中可能遇到的问题，以及如何安全有效地进行故障排除。绝缘故障【教师】讨论绝缘故障的原因，如电池箱或插件进水、单体蓄电池漏液等，并指导学生如何进行故障排除。故障原因：电池箱或插件进水、单体蓄电池漏液、环境湿度大、绝缘误报、整车其他高压部件（控制器和压缩机等）绝缘不良。处理方法：正极对地，如果电压或绝缘阻值小于规定值，则判定负极电路漏电；负极对地，如果电压低于规定值或绝缘阻值小于规定值，则判定正极电路漏电。根据其漏电电压值大小除以此时的单体蓄电池电压值就可以计算出漏电点位，然后根据不同情况分析处理。【学生】学习绝缘检测的基本原理和操作流程，了解如何保持电池系统的绝缘完整性。通信故障【教师】讲解LMU通信故障或BMS通信故障的现象，如整车只有一个或几个LMU信息，或整车没有BMS信息，并指出可能的原因和解决方法。LMU通信故障或BMS通信故障：整车只有一个或几个LMU信息，或整车没有BMS信息。故障原因：LMU或BMS故障；LMU或BMS供电电路或通信线路接触不良、故障；信号干扰。处理方法：更换LMU或BMS；检查修复供电电路、通信线路；检查屏蔽线，查找并消除干扰源。【学生】通过模拟软件练习诊断通信故障，提高对系统通信流程的理解。SOC异常【教师】详细说明SOC不准确、SOC不变化、SOC下降快、下降慢和SOC跳动等SOC异常情况，并提供相应的处理方法。（1）SOC不准确若“充电的SOC”+（剩余的SOC）较实际显示值有偏差或者根据SOC与开路电压（0V）的对应关系估算实际电量与SOC不对应，即认为SOC不准确。充电电量÷额定容量=充电的SOC（2）SOC不变化故障原因：通信异常（数据缺失）；电流异常（霍尔及其输入输出电路）；BMS故障；其他电池报警。处理方法：确保数据完整；修复或更换失效部件；消除所有电池报警。（3）SOC下降快故障原因：通信周期异常；电流异常（霍尔正向电流大、反馈电流小）；电芯电压偏低。下降快；BMS故障；低温。处理方法：更新BMS程序；修复或更换失效部件。（4）SOC下降慢故障原因：通信周期异常；电流异常（霍尔正向电流小、反馈电流大）；BMS故障。处理方法：更新BMS程序；修复或更换失效部件。SOC跳动确认程序版本号是否正确。【学生】通过案例分析，学习如何识别和处理SOC显示异常的问题。电流异常【教师】解释电流异常的原因，如霍尔及其输入输出电路异常，并提供更新BMS程序或更换失效部件等处理方法。故障原因：霍尔及其输入输出电路异常。霍尔反装；直流充电时，如果BMS需求电压或电流为0时，充电机按最小输出能力输出。处理方法：更新BMS程序；修复或更换失效部件。【学生】实际测量电流大小，掌握电流异常的检测和处理技巧。【教师】随机邀请学生完成以下任务请用自己的话，简述动力电池故障的分类方法。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆实践应用【教师】扫码播放“动力蓄电池故障认知”视频，然后带领学生到车间进行实践操作1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）工具及设备：拆装专用工具、防护用具等。（3）台架/车辆：帝豪EV450。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。2．操作步骤【教师】通过实操或播放视频，并进行讲解1）基本检查测量蓄电池电压并与标准值比较，判断是否正常或异常。检查高压部件及其插接器情况，以及低压部件及其插接器情况，记录是否正常或异常。2）故障现象确认确认是否踩下制动踏板并打开点火开关。观察仪表现象，判断整车上电情况是否正常。检查交流慢充是否能够正常充电。3）读取故障码与数据流关闭点火开关，连接OBDⅡ测量线至VCI设备。连接车辆OBD诊断座，检查VCI设备电源指示灯是否亮起。打开