新能源汽車結(jié)構(gòu)與檢修課件教案2動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)認(rèn)知

1、3.2動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)認(rèn)知授課題目3.2動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)應(yīng)知.了解動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu).了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能應(yīng)會(huì).具備資料查詢、收集和整理能力.能夠分析動(dòng)力電池系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容教學(xué)方法.了解動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu).了解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、實(shí) 踐操作法教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容突破方法.具備資料查詢、收集和整理能力.能夠分析動(dòng)力電池系統(tǒng)的運(yùn) 行數(shù)據(jù)通過教師與學(xué)生的互動(dòng)與學(xué) 生自主的反復(fù)練習(xí)課堂類型理實(shí)一體授課地點(diǎn)教學(xué)方法案例分析法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、實(shí)踐操作法課時(shí)授課班級(jí)實(shí)施時(shí)間備課時(shí)間教學(xué)過程時(shí)間 分配內(nèi)容/項(xiàng)目/情景學(xué)動(dòng)式 教而形教學(xué)目 標(biāo)

2、6s管理進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室門口的檢查：.工作服穿戴是否整齊.食品包裝盒不能帶入實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)室的檢查.檢查學(xué)生是否隨手丟垃圾.實(shí)訓(xùn)操作時(shí)是否規(guī)范離開實(shí)訓(xùn)室：教師講 授注重培 養(yǎng)學(xué)生 的素養(yǎng) 培養(yǎng)學(xué) 生具有 6s管理 的理念約15 分鐘1.做到整理；整頓；清掃工作一、新課引入：趙經(jīng)理開著自己的新能源汽車到4s店進(jìn)行檢修。趙經(jīng)理：感覺這輛車最近續(xù)航里程下降了很多，請(qǐng)師傅幫忙給 檢修一下。技師王：新能源電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是廣大車主非常關(guān)心的一 個(gè)問題。影響汽車?yán)m(xù)航里程的主要原因除了常見的車輛行駛路 況、車輛負(fù)載以外，還有動(dòng)力電池性能、輔助系統(tǒng)能量消耗、 環(huán)境溫度等因素。提引通提問引案并收隨抽的名生答答 問入2.

3、過出題入愀且集機(jī)取2-3學(xué)回的案通過提 出問題 并將學(xué) 生回答 問題的 答案引 發(fā)更多 學(xué)生討 論，將 學(xué)生注 意力吸 引到本 節(jié)課要 講的內(nèi) 容上 來，從 而提高 學(xué)生學(xué) 習(xí)積極 性和學(xué) 習(xí)效率二、講授新課：2.1動(dòng)力電池系統(tǒng)基本組成在新能源電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制 系統(tǒng)、整車控制器是三個(gè)最重要的核心部件，即通常所說的“三 大電”。電控空調(diào)系統(tǒng)、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控制動(dòng)系統(tǒng)是新能 源汽車的三個(gè)主要輔助系統(tǒng)，即“小三電”，這6個(gè)電氣系統(tǒng) 作為新能源汽車的關(guān)鍵部件，對(duì)整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠 性和安全性起著決定性的作用。動(dòng)力電機(jī)高壓電池電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)主要

4、包括動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、動(dòng)力電池 管理系統(tǒng)和動(dòng)力電池充電系統(tǒng)三大部分。動(dòng)力電池是新能源汽 車的核心，為整車提供驅(qū)動(dòng)車輛行駛的電能。動(dòng)力電池系統(tǒng)的很多零部件通常集成在一個(gè)密閉的箱體 內(nèi)，叫做動(dòng)力電池箱或電池包，安裝在車身底部的前后橋與兩 側(cè)縱梁之間，北汽EV160車型電池箱體如圖3-7所示。將動(dòng)力電池安裝在該位置具有較高的碰撞安全性，還可以降低車輛的 重心，簡(jiǎn)化車身結(jié)構(gòu)。特斯拉主要采用的是ICR 18650型三元鋰離子電池，特斯拉 Model S的電池總成重量大約為900Kg，上面標(biāo)示著85KWh， 即指85度電的容量。電池箱體由16個(gè)電池模組聯(lián)接，每個(gè)電 池模組里面有444節(jié)鋰電池，其中每74節(jié)

5、串聯(lián)到一起，所以， 整個(gè)電池箱體是由7104節(jié)18650鋰電池組成。電池箱體位于 車輛底盤正下方，沉重的電池箱體所帶來的低重心讓特斯拉行 駛起來更加穩(wěn)定，堅(jiān)硬的電池箱體外殼也給車輛的駕乘人員增 加了一層保護(hù)措施，如下圖所示。（1）動(dòng)力電池箱動(dòng)力電池箱內(nèi)主要包括動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)、輔助元 器件以及動(dòng)力電池箱體等部件，動(dòng)力電池箱結(jié)構(gòu)如圖。助力電池箱 電池管理系統(tǒng)動(dòng)力電池箱是用來支撐、固定和包圍動(dòng)力電池系統(tǒng)組件， 具有承載保護(hù)動(dòng)力電池模組及電氣元件的作用。新能源汽車的 電池箱體大都是通過螺栓固定在車身底板下方，其防護(hù)等級(jí)為 IP67。當(dāng)進(jìn)行整車維護(hù)時(shí)需觀察電池箱體螺栓是否有松動(dòng)，箱 體是否有

6、破損變形，密封法蘭是否完整。電池箱體表面不得有 劃痕、尖角、毛刺、焊縫及剩余油跡等外觀缺陷。北汽EV160動(dòng)力電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)比亞迪e5動(dòng)力電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城WEY P8動(dòng)力電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)電池單體電池單體即電芯，是構(gòu)成動(dòng)力電池模組的最小單元。按正極材 料來分，主要有鉆酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鉆錳酸鋰三 元材料等。動(dòng)力電池單體有圓柱形和長(zhǎng)方體形，根據(jù)殼體材料 不同，又有金屬外殼和軟包外殼等類型。（3）電池模組電池模組是指電池單體經(jīng)過串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行組合， 并設(shè)置保護(hù)線路板及外殼后能夠直接提供電能的組合體，如圖 3-14所示。電池模組的組合方法主要有先并后串、先串后并和 混聯(lián)三種，是組成動(dòng)力

7、電池系統(tǒng)的次級(jí)結(jié)構(gòu)之一。（4）輔助元器件動(dòng)力電池箱內(nèi)部的輔助元器件按照作用分類，主要有電子 控制單元、繼電器組件、信息采集元件、溫度調(diào)節(jié)元件、保護(hù) 裝置以及高低壓連接線束等部件。以北汽EV160為例。（4）輔助元器件名林圖示右稱因示1）主控盒（器）主控盒是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的控制中心。用來控制總正繼電 器、加熱繼電器以及預(yù)充繼電器，還通過CAN總線與VCU進(jìn) 行通訊。2）從控盒（器）從控盒用來分別采集左右電池組的單體電壓和模組溫度，然后 通過CAN總線將信息輸送給主控盒。3）高壓控制盒（器）高壓控制盒的主要作用是采集總電壓、電流、檢測(cè)高壓絕緣情 況等，然后通過CAN總線傳輸給主控盒。4）高壓繼電

8、器電池包內(nèi)通常設(shè)有多個(gè)高壓繼電器，也叫做斷路器 或繼電器。電池管理系統(tǒng)要完成對(duì)繼電器的驅(qū)動(dòng)與狀態(tài)檢測(cè)， 通過與整車控制器通訊協(xié)調(diào)后進(jìn)行控制。電池包內(nèi)的繼電器一 般有總正、總負(fù)、預(yù)充以及加熱繼電器等。5）維護(hù)插接器維護(hù)插接器也叫維修開關(guān)或緊急開關(guān)，在特定時(shí)刻能 夠?qū)崿F(xiàn)高壓系統(tǒng)的電氣隔離，是保證電動(dòng)汽車高壓電氣安全的 關(guān)鍵部件。在車輛維修或存在漏電危險(xiǎn)等特殊情況時(shí)，使用維 修開關(guān)人工切斷高壓電路。6）高壓斷路器也叫高壓熔斷器也叫動(dòng)力電池主保險(xiǎn)，它串聯(lián)在被保 護(hù)電路中，用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。7）電加熱膜動(dòng)力電池的電加熱膜外表為一層絕緣硅膠，因此又稱 硅膠電熱膜或硅橡膠電熱片。是一

9、種采用耐高溫、高導(dǎo)熱、絕 緣性能好、強(qiáng)度高的硅橡膠和耐高溫的纖維增強(qiáng)材料以及金屬 發(fā)熱膜電路集合而成的軟性電加熱膜元件。8）溫度傳感器為了保證電池的使用性能必須使電池工作在合理的 溫度范圍之內(nèi)。溫度傳感器用來檢測(cè)動(dòng)力電池電芯溫度。9）加熱斷路器當(dāng)動(dòng)力電池的加熱電流過大時(shí)熔斷，加熱斷路器熔 斷，用來保護(hù)加熱系統(tǒng)零部件。10）預(yù)充電阻根據(jù)電動(dòng)汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)條例，對(duì)于高于60V的高壓 系統(tǒng)，其上電過程必須大于100ms。在上電過程中應(yīng)該采用預(yù) 充過程來緩解高壓沖擊，以提高整車的安全性能。預(yù)充管理是新能源汽車必不可少的重要環(huán)節(jié)，主要作 用是給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的大電容進(jìn)行充電和縮小高壓系統(tǒng)電 壓差，以減少

10、高壓繼電器在接觸時(shí)產(chǎn)生的火花拉弧，降低沖擊、 增加安全性。預(yù)充電阻與預(yù)充繼電器配合工作，共同完成車輛 的預(yù)充電過程。VE刃作附:段 Kp由合 T1 KpV JT11）分流器新能源汽車動(dòng)力電池工作電流的測(cè)量方案主要有霍 爾式電流傳感器和電阻分流器兩種。分流器是一個(gè)能夠通過極 大電流的電阻，其阻值是嚴(yán)格設(shè)計(jì)好的，串接在直流電路里。 當(dāng)高壓電流過分流器時(shí)，分流器兩端產(chǎn)生毫伏級(jí)直流電壓差值 信號(hào)，該信號(hào)輸送給電池管理系統(tǒng)，用以計(jì)量該直流電路里的 電流值。12）連接線束動(dòng)力電池箱體內(nèi)部連接線束主要分為高壓線纜、低壓 線纜和CAN信號(hào)線。2.2電池管理系統(tǒng)定義：電池管理系統(tǒng)（BMS）是動(dòng)力電池的核心部件，

11、是集檢測(cè)、控制與管理為一體的控制單元。組成：主要由主控盒、從控盒、高壓盒、溫度調(diào)節(jié)裝置以及信 號(hào)采集單元等部件組成。作用：具體任務(wù)有電池狀態(tài)估算、數(shù)據(jù)采集、溫度管理、絕緣檢測(cè)、安全管理、充放電管理、故障管理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。?根BMU通訊故障詢斷故即晤息仃儲(chǔ).MLECU-1M電壓檢側(cè)逑度椅測(cè)匕疝均渤高壓板HMU也流檢測(cè)絕綠包阻檢制 業(yè)池包總電氏檢測(cè) SOCUT7MLECU-1M1S電壓檢潮溫度悔削主動(dòng)均衡國(guó)力電池管理系統(tǒng)架構(gòu)電蜘電R室冷卻丁加熱病猛!Me |SSBH5柔集版,從檢電池總自電池管理系統(tǒng)（BMS）電器架構(gòu)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)電泡氫乏EV160-20系蝶/國(guó)功力電池聚墻了號(hào)月1E

12、4吱18生產(chǎn)數(shù)陋迪|當(dāng)藏但單也施力電港內(nèi)甑總電壓煙V途力電池充前電電誦0.MA心力電電外用氫電UK&式V30百比母城電曰星際信163.50臺(tái)口?！扒诠?詰力電池抗需爆泡IS當(dāng)可情品開啟肅卻qE狀花升啟瑞力電池正資堪電器當(dāng)前狀慈關(guān)閉限力電液M洗端電搟當(dāng)自i優(yōu)懸關(guān)閉正班河地推玨電陽(yáng)2000KO負(fù)設(shè)為地嵬理電阻2W0Kn訃力電范北才國(guó)人充電電求0.DA就力中先洋鼻高北申.06中壓360.00V當(dāng)前優(yōu)志龍生鼻大放電項(xiàng)軍70.00kW當(dāng)匍憤息尤國(guó)大建電功睪鳴的kW卜 EV160-2016ft 系就逸邦物力電油系崎BM勒住口仃立4月1日以防生產(chǎn)）效H流Q33vj ti *.mSOC%動(dòng)力電池且用餐QgAh

13、動(dòng)土限池可用。.帕KWH單體電芯吊高電陸S.2SV矗屈電壓?jiǎn)毋蛱?hào)35午噂電芯最花電注J.2SV用低廉技單悻庠號(hào)S3單體電芯最高SB度Wdtg C最高迅度單悻序注1干部中.芯晟憂巖庸15dea C31號(hào)子亞EEPROM故障狀志正學(xué)E-f 66PRQMptra 禮上正常7*EEPROMlrtU正生4歸f我EEFFtOM故國(guó)*電正常5號(hào)于樂EE戶ROM曲附秋毛正空拓展閱讀動(dòng)力電池均衡管理生產(chǎn)制造和使用過程的差異性，造成了動(dòng)力電池單體天然 就存在著不一致性。不一致性主要表現(xiàn)在單體容量、內(nèi)阻、自 放電率、充放電效率等方面。單體的不一致，傳導(dǎo)至動(dòng)力電池 包，帶來了動(dòng)力電池包容量的損失，進(jìn)而造成壽命的下降

14、。如 充電時(shí)有的已充滿，有的還沒滿;用電時(shí)，有的電已用完了，有 的還沒用完，易產(chǎn)生過充或過放。有研究表明，單體電芯20%的容量差異，會(huì)帶來電池包40%的 容量損失。電池單體的不一致，會(huì)隨著時(shí)間的推移，在溫度以 及振動(dòng)條件等隨機(jī)因素的影響下進(jìn)一步惡化。采取的措施就是 電池管理系統(tǒng)對(duì)電芯實(shí)施均衡。電池均衡的主要方法，主要分為化學(xué)均衡方法（未得到廣泛應(yīng) 用）和物理均衡方法。物理均衡方法根據(jù)是否有能量損失又分 為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。被動(dòng)均衡（有損均衡）：電阻耗能式，在每一顆單體電池并聯(lián) 一個(gè)電阻分流，耗能均衡就是將容量多的電池中多余的能量消 耗掉，實(shí)現(xiàn)整組電池電壓的均衡。但由于每個(gè)單體并聯(lián)一個(gè)放 電電

15、阻，從而損耗電能并產(chǎn)生熱量，給電池系統(tǒng)熱管理提出了 更高的要求。主動(dòng)均衡（無損均衡）：能量轉(zhuǎn)移式，將單體能量高的轉(zhuǎn)移到 單體能量低的，通過儲(chǔ)能原件實(shí)現(xiàn)不均衡電池間的能量轉(zhuǎn)移。 該類方案普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件成本高，對(duì)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)也 提出了較高的要求；但其能量利用率較高，是目前電池單體均衡研究的一個(gè)熱點(diǎn)。根據(jù)儲(chǔ)能原件不同，又可分為：電容均衡、 變壓器均衡和電感均衡三類。（1）動(dòng)力電池均衡管理337力 口中口中口中口中 口口口,口，充電均新通電均瘠三、學(xué)生分組操作學(xué)生1、高壓防護(hù)用具正確使用與場(chǎng)地的隔離相互2、動(dòng)力蓄電池的拆卸與內(nèi)部組件的認(rèn)識(shí)監(jiān)督 3、新能源汽車故障診斷儀的連接與使用完成 4、動(dòng)力電池系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄與分析 填寫P58-59上的任務(wù)實(shí)施記錄單操作四、