新能源汽车电池及管理系统电子教案 1.5 镍氢蓄电池技术分析

课题名称1.5镍氢蓄电池技术分析授课时数2教学目标知识目标：熟悉镍氢电池结构特点；了解镍氢电池的工作原理；掌握镍氢电池的充电过程。能力目标：1.能描述镍氢电池的结构特点；2.能描述镍氢电池的充电过程。素质与思政目标：树立安全意识，6S管理意识；2.养成规范使用充电设备习惯；3.树立爱护镍氢电池部件意识。教学重点了解镍氢电池的工作原理。教学难点掌握镍氢电池的充电过程。教学方法讲授法、讨论法课型理论教具（含电教设备）PPT授课后记教学过程一、复习旧知（3分钟）二、导入新课（3分钟）镍氢电池具有高能量、长寿命、无污染、安全性高等特点。镍氢电池主要应用在混合动力汽车上，如丰田普锐斯。我国的长安、吉利汽车也使用镍氢电池，因此，作为汽车维修企业的技术人员，应掌握镍氢电池技术，能对镍氢电池的技术进行分析。讲解新知（20分钟）（一）镍氢高压电池组结构镍氢高压动力电池组由镍氢电池单体串联成电池模块，电池模块再串联成电池模组，把电池模组串并联后构成电池组。镍氢电池单体镍氢电池单体及结构如图所示。镍氢电池单体及结构镍氢电池模块电池单体串联成的镍氢电池模块如图所示。圆柱电池模块和方形镍氢电池模块镍氢电池模组电池模组如图所示。镍氢电池模组（二）镍氢电池的结构特点（1）可靠性强镍氢电池具有较好的过放电、过充电保护，可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。具有良好的比特性。其质量比容量为60A·h/kg，是镉镍电池的5倍。（2）耐过充放电能力强；（3）循环寿命长，可达数1000次以上。在混合动力汽车上可使用5年以上。（4）与镍镉电池相比，全密封，维护少。（5）低温性能优良，在-10℃时，容量没有明显改变。（6）对环境无污染，无记忆效应等。（7）安全性高短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性、可靠性试验无爆炸燃烧现象。（三）镍氢电池的原理利用水的氢离子移动反应来获得电流，这时氢气在负极上被逐渐消耗掉。镍氢蓄电池正极的活性物质为NiOOH（放电时）和Ni（OH）2（充电时），负极板的活性物质为H2（放电时）和H20（充电时），电解液采用30%的氢氧化钾溶液。充放电时的电化学反应如下（式中ｅ指带电的电子）：（四）丰田普锐斯镍氢高压（HV）动力电池组普锐斯高压动力电池组由上下箱体、电池模组、电池管理系统、含接触器的高压配电盒总成、动力电池冷却风扇(无电刷)、维修开关等组成，如图所示。普锐斯镍氢高压电池组总体结构电池模组普锐斯镍氢高压电池组由14个电池模组串联组成，一个模组由2个电池模块串联而成，6个1.2V的电池单体串联成一个7.2V的电池模块。电池模组内有检测电池温度的传感器，还有电池排气孔。高压配电盒（又称高压接线盒）普锐斯高压配电盒内安装有动力电池正极接触器、负极接触器、电流传感器、预充电阻及相关的高压电缆和维修开关。电池管理系统（又称电池管理器、电池管理单元）也安装在配电盒内，如图所示。动力电池组通过高压接触器与车辆的变频器相连。在车辆的正常运行过程中，高压接触被接通（电流开始流动）。高压接触器属于接触型继电器，对电池电流没有任何限制。普锐斯轿车高压配电盒部件维修开关第三代普锐斯高压动力电池组维修开关位于电池的右下方，从行李箱内可以拆卸。电池信息采集器（用字母BIC表示，又称数据采集模块）采集电池单体和电池模组电压和电池组温度，对电压差异大的电池进行动态均衡。检测数据通过采集器输送到动力电池管理系统，系统上报混合动力控制器VCU，VCU根据工作条件和驾驶员的需求控制动力电池组进行相应的充电或放电。如电池单体、电池模组或部分电路的电压不平衡，部分带充电系统的电动汽还可以用BIC来进行电池电压均衡。电流传感器1）安装位置安装在动力电池组总成的正极电缆侧，如图所示。用于检测流入动力电池组的电流。图1-3-13电流传感器及安装位置（五）镍氢电池的充电过程预充电阶段快速充电阶段补充充电阶段涓流充电课堂练习（10分钟）描述镍氢电池结构特点；描述镍氢电池的工作原理；3.描述镍氢电池的充电过程。四、课堂考核（1