新能源汽车维护 课件 任务3.1 动力蓄电池系统维护

《新能源汽车维护》MaintenanceofNewEnergyVehicles主

讲：陈

璐任务3.1

动力蓄电池系统维护学习目标知识目标1.了解动力蓄电池系统的定义及组成；2.了解动力蓄电池的类型；3.掌握动力蓄电池系统诊断流程。技能目标1.能够完成动力蓄电池不拆解检测；2.能够对接汽车维修工（三级）职业技能等级标准完成动力蓄电池外部维护。任务3.1动力蓄电池系统维护学习目标素养目标任务3.1动力蓄电池系统维护1.通过动力蓄电池系统维护工作任务的引入，培养学生安全责任意识和团结协作意识；2.通过思想提升浸润善作善成的思政元素，培养学生严谨细致、精益求精的新时代工匠精神；3.通过严格执行6S规范，提高学生职业素养。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识1.动力蓄电池系统的定义GB/T19596-2017《电动汽车术语》中，动力蓄电池系统的定义为“一个或一个以上蓄电池包及相应附件（蓄电池管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成）构成的为电动汽车整车的行驶提供电能的能量存储装置。”GB/T31467-2023《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法》附录A中提到“电池包是能量存储装置，包括单体或模块，通常还包括电池电子部件、高压电路、过流保护装置及与其他外部系统的接口(如冷却、高压、辅助低压和通信等)。对于大于60V(d.c.)的电池包，宜包括手动切断功能。所有部件应被安装在常用防撞电池箱内。”知识储备任务3.1动力蓄电池系统维护1.动力蓄电池系统的定义由此可知，动力蓄电池系统是在动力蓄电池包的基础上增加了电池管理系统组件（电池控制单元、电流接触器等）、电池热管理组件和高低压连接线束等。同时动力蓄电池系统要求，在动力蓄电池电压超过安全电压时，动力蓄电池包上配置能实现手动切断动力蓄电池高压输出的开关或相关装置，即高压维修开关（MSD）。动力蓄电池包是为整车的行驶提供或储存电能的被动执行装置，而电池管理系统在被动执行的基础上还具有主动管理和控制的功能。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成从功能组成来看，动力蓄电池系统主要由动力蓄电池包和电池管理系统组成，但电池管理系统对动力蓄电池热管理功能的实现还需要电动水泵、冷却管路等部件的协同，因此为了结构表达的更加清晰完整，我们将动力蓄电池系统的组成划分为动力蓄电池、电池管理系统和电池热管理系统三部分。（1）动力蓄电池动力蓄电池是能从外部获取存储电能，并能对外输出电能的单元，是动力蓄电池系统的核心部件之一，是纯电动汽车的唯一动力源，为整车提供持续、稳定的能量，驱动车辆行驶。动力蓄电池的性能直接影响纯电动汽车的动力性能、续航能力和安全性。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成（1）动力蓄电池动力蓄电池主要由动力蓄电池组、动力蓄电池箱体、辅助元器件、电池管理系统组件和电池热管理系统组件等组成，有些动力蓄电池内部还配有高压维修开关。其中动力蓄电池组是由多个电池模组或单体电池，经并联或串联所形成的组合体。单体电池是将化学能与电能进行相互转换的基本单元，是构成动力蓄电池模组的最小单元，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电，也称作电芯。三元锂电池的单体电池额定电压一般在3.7V左右，磷酸铁锂电池的单体电池额定电压一般在3.3V左右。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成（1）动力蓄电池动力蓄电池箱体是用于盛装电池组、电池管理系统以及动力蓄电池辅助装置，并包含机械连接、电气连接、防护等功能的总成。主要包含箱体上盖、下托盘和护板、螺栓、螺母、压条等一些起到固定密封作用的辅助装置，动力蓄电池箱体有承载及保护动力蓄电池组及电气元件的作用。辅助装置主要包括蓄电池系统正常工作所需的蓄电池托架、冷却系统、温控系统等部件，如高压继电器、高压预充电阻、高压维修开关、电流传感器、温度传感器、高压熔断器、安全阀等。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成（2）电池管理系统GB/T19596-2017《电动汽车术语》中，对电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）的描述是：“监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态等），可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。”一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成（2）电池管理系统比亚迪秦EV采用分布式电池管理系统，由1个电池管理控制器（BMC）、1个通讯转换模块、4个级联的电池信息采集器（BIC）及相关采样通讯线束组成。电池管理控制器的主要功能有充放电管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、SOC/SOH计算、自检以及通讯功能等；通讯转换模块和电池信息采集器的主要功能有电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护图3-1-1动力蓄电池结构示意图2.动力蓄电池系统的组成（3）电池热管理系统动力蓄电池温度过低，会影响动力蓄电池的容量；温度过高，则会影响动力蓄电池的性能和循环寿命。因此，做好热管理对动力蓄电池的性能、寿命乃至整车的行驶里程都具有十分重要的意义。电池热管理系统实时监测动力蓄电池温度，并根据监测到的数据控制相关元件（如PTC加热器和电子水泵）工作，从而将动力蓄电池的温度控制在合适工作范围内的系统，如图3-1-2所示，其主要功能有：电池温度的准确测量和监控；电池组温度过高时的有效散热和通风；低温条件下的快速加热；有害气体产生时的有效通风；保证电池组温度场的均匀分布。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池系统的组成（3）电池热管理系统一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护图3-1-2电池热管理系统示意图3.动力蓄电池的类型蓄电池是一种将所获得的电能以化学能的形式储存并可以将化学能转变为电能的电化学装置，可以重复充电和放电。纯电动汽车上的蓄电池分为辅助蓄电池和动力蓄电池。辅助蓄电池是为低压辅助系统（低压电器）供电的蓄电池，采用铅酸蓄电池；动力蓄电池是为纯电动汽车高压系统（高压电器）提供能量的蓄电池，采用锂离子蓄电池。根据锂电池正极材料的不同，主流锂电池可分为三元锂电池和磷酸铁锂电池。对比其技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。一、纯电动汽车动力蓄电池系统基本知识任务3.1动力蓄电池系统维护二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统比亚迪秦EV的动力蓄电池系统由动力蓄电池模组、动力蓄电池信息采集器、动力蓄电池串联线、动力蓄电池托盘、动力蓄电池包密封盖、动力蓄电池采样线等组成；额定电压为408.8V，总电量为53.1kWh。电池包内部有接触器和电池信息采集系统（BIC/BCC），电池管理控制器BMC通过电平信号控制接触器通断，通过CAN与BIC/BCC通讯接收电池模组基本信息。实践技能任务3.1动力蓄电池系统维护比亚迪秦EV采用分布式电池管理系统，由1个电池管理控制器（BMC）、1个通讯转换模块、4个级联的电池信息采集器（BIC）及相关采样通讯线束组成。电池管理控制器的主要功能有充放电管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、SOC/SOH计算、自检以及通讯功能等；通讯转换模块和电池信息采集器的主要功能有电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护1.动力蓄电池系统诊断流程二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护图3-1-3动力蓄电池系统诊断流程2.动力蓄电池包总成更换流程若确定动力蓄电池有问题需要维修，请在厂家的指导下更换电池相关配件，如整包更换，按以下步骤拆卸更换电池包。（1）将车辆退电至OFF挡，等待5分钟。（2）拔掉电池包低压接插件。（3）用万用表检测电池是否漏电。检测方法：将万用表正极分别搭在电池正负极引出，负极搭车身地。正常值为10V以下，若过大请不要拆卸，检测漏电原因和位置，排除问题后再进行以下操作。二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池包总成更换流程（4）用举升机将整车升起到合适的高度，拆下电池包托盘底部安装的护板和空调管路护板，在电池包正下方准备升降台，升降台需要升至电池包的高度托举电池包。（5）佩戴绝缘手套，拔掉直流母线接插件。（6）拆卸电池包端的所有搭铁线紧固件，拔下电池包进出水管。（7）佩戴绝缘手套，用套筒拆卸动力蓄电池与车身固定螺栓，将电池包拆放至升降台。（8）佩戴绝缘手套，将需要更换的新电池放置在升降台上准备装车。二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池包总成更换流程（9）佩戴绝缘手套，用诊断工装线连接电池管理器、动力蓄电池，硬线吸合电池包内继电器，用万用表检测电池包正负极是否有电压输出（测试高压输出是否正常）；给管理器供电，用诊断工具查看电池采样信息是否正常，如果没有其他情况，请进行以下操作。（10）佩戴绝缘手套，用套筒安装密封盖与托盘连接的紧固件。（11）佩戴绝缘手套，用万用表检测电池包是否漏电。二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池包总成更换流程（12）佩戴绝缘手套，用套筒安装托盘与车身的紧固件，安装电池包搭铁线，插上电池包进出水管。（13）佩戴绝缘手套，接上直流母线接插件、电池信息采样通信线接插件。（14）上电，检测动力蓄电池系统问题是否解决，若无问题，结束。二、比亚迪秦EV动力蓄电池系统任务3.1动力蓄电池系统维护动力蓄电池的维护可以分为动力蓄电池外部维护和动力蓄电池内部维护。常规保养时可以只对动力蓄电池的外部进行维护，但当需要进行多项目的大保养或当动力蓄电池内部存在故障时，就需要对动力蓄电池进行内部维护。1.检查与维护前的准备工作（1）确认车辆停放可靠，关闭启动开关，取出车辆钥匙并安全存放；（2）断开辅助蓄电池负极，并进行绝缘处理，断开整车低压控制电源；（3）佩戴绝缘手套，断开高压维修开关；（4）举升车辆至合适高度，并安全锁止举升机；（5）断开动力蓄电池总正、总负高压接插器电缆和低压线束接插器。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护动力蓄电池外部维护的内容主要有动力蓄电池外观检查、动力蓄电池箱密封性能检查、动力蓄电池外部绝缘性检查和动力蓄电池冷却系统检查。（1）动力蓄电池外观检查。①检查动力蓄电池箱体是否有划痕、变形、开裂、破损、腐蚀、漏液等情况。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（1）动力蓄电池外观检查。②检查动力蓄电池外部高、低压接插器线束及接插器连接有无松动、破损、腐蚀等情况。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（1）动力蓄电池外观检查。③检查动力蓄电池箱体与车辆底盘的固定螺栓是否可靠，有无腐蚀、破损等情况。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（1）动力蓄电池外观检查。④使用扭力扳手按规定次序和力矩紧固动力蓄电池箱体固定螺栓，紧固力矩参考车辆维修手册。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（2）动力蓄电池箱体密封性能检查。检查动力蓄电池箱体密封性的目的是保证动力蓄电池箱体密封性能良好，防止动力蓄电池箱体内部进水、灰尘、异物等影响动力蓄电池性能。检查动力蓄电池箱体的密封性能时，一般使用真空泵及气泵管路连接动力蓄电池箱体，对电池箱体进行抽真空操作，正常情况下在3~5分钟内，负压应达到-40kPa；10分钟后负压应保持在-10kPa。若无法达到此数据，则需检查动力蓄电池箱体螺栓是否紧固，若紧固正常，则需更换动力蓄电池箱体密封条。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（3）动力蓄电池外部绝缘性检查。为避免动力蓄电池漏电，防止线路及电池内部短路，需要对动力蓄电池高压母线的绝缘性进行检查。使用绝缘电阻测试仪1000V挡位分别检查动力蓄电池总正、总负端子对地的绝缘电阻值，应不小于20MΩ。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（4）动力蓄电池快充端正负极绝缘性检查。使用绝缘电阻测试仪1000V挡位分别检查动力蓄电池快充端正、负极对地的绝缘电阻值，应不小于20MΩ。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（5）动力蓄电池冷却系统检查。①检查动力蓄电池冷却系统储液罐液位。正常情况下，冷却液液位应在“MAX”与“MIN”之间，低于“MIN”刻度线时需要适当添加冷却液。若严重缺失冷却液，则需要进一步检查原因，必要时可配合压力测试。添加冷却液应选用同一品牌、同一型号的冷却液，避免发生冷却液混用现象。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（5）动力蓄电池冷却系统检查。②查看冷却液颜色是否变浑浊，并使用冰点测试仪测量冷却液冰点，应符合维修手册中相关要求，若不符合，则需要更换系统中的冷却液。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护2.动力蓄电池外部维护（5）动力蓄电池冷却系统检查。③检查散热器及冷却系统管路外部是否存在老化、开裂、泄漏和堵塞等情况，若存在，则需要进一步检修和更换。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护3.动力蓄电池不拆解检查（1）连接车辆专用诊断仪，进入系统，读取车辆的相关信息。（2）读取动力蓄电池系统故障码，确认故障码是否与动力蓄电池系统故障相关。如有相关故障码，则需进一步检修。（3）读取动力蓄电池系统相关数据流，检查是否存在异常数据，例如接触器状态、电池温度、电池电压等。三、纯电动汽车动力蓄电池系统检查与维护任务3.1动力蓄电池系统维护4.动力蓄电池内部维护动力蓄电池内部维护内容主要有动力蓄电池内部清洁、熔断器检查、继电器检查、预充电阻检查与维护、动力蓄电池内部电缆及连接件检查、动力蓄电池的保温性能检查。（1）动力蓄电池内部清洁。拆卸动力蓄电池并打开动力蓄电池上盖，使用高压气枪清理动力蓄电池内部粉尘。（2