更换动力电池内部组件ppt课件

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1、学习任务2更换动力电池内部组件 任务描述 4S店技术主管在经过各项检测之后 判断张先生的EV200汽车是动力电池故障 确定需要对动力电池进行解体 此时需要你作为维修人员协助技术主管按照规范程序 从车上拆卸动力电池 技术主管完成维修后 需要你对动力电池进行安装 并确认其工作状态正常 动力电池系统由四部分组成 1 动力电池箱2 电池模组3 电池管理系统BMS 高压盒 从控盒 主控盒4 辅助元器件 主继电器 预充继电器及电阻 加热继电器与保险 电流传感器与保险等组成 让我们先来了解4个重要参数的意义 1 动力电池系统的额定电压动力电池系统的额定电压 单体电芯额定电压 单体电芯串联数 2 动力电池系统

2、的容量电池容量是电池性能的重要指标之一 它表示电池存储电量的大小 即电池放电电荷的总量为电池容量 单位Ah 影响到整车的续驶里程 动力电池系统的容量 单体电芯容量 单体电芯并联数量 一 动力电池系统组成部件和功能 让我们先来了解4个重要参数的意义 3 动力电池的总能量W QU UIt动力电池的总能量为电池对外做功所能输出的电能 单位是Wh 动力电池系统总能量 动力电池系统的额定电压 动力电池系统的容量 4 能量密度 单位质量 体积的电芯储存的能量 单位Wh Kg Wh L 一 动力电池系统组成部件和功能 11 磷酸铁锂动力电池 1 动力电池箱动力电池箱 支撑 固定 包围电池系统的组件 主要包含

3、上盖和下托盘 还有辅助元器件 如过渡件 护板 螺栓等 动力电池箱有承载及保护动力电池组及电气元件的作用 技术要求 电池箱体螺接在车身地板下方 其防护等级为IP67 螺栓拧紧力矩为80 100Nm 整车维护时需观察电池箱体螺栓是否有松动 电池箱体是否有破损严重变形 密封法兰是否完整 确保动力电池可以正常工作 外观要求 电池箱体外表面颜色要求为银灰或黑色 亚光 电池箱体表面不得有划痕 尖角 毛刺 焊缝及残余油迹等外观缺陷 焊接处必须打磨圆滑 动力电池系统的外观 备注 动力电池系统铭牌包括动力电池型号 生产日期 电池材料 额定电压 额定能量 重量等信息 2 动力电池模组 电池单体 构成动力电池模块的

4、最小单元 也称为单体电芯 磷酸铁锂单体电芯额定电压一般为3 2v 例 1P100S100块电池单体串联 共分为9个模组 例 3P91S表示 3个单体并联组成一个模块 再由91个模块组成若干个模组串联成动力电池总成 动力电池模块 一组并联的电池单体的组合 动力电池模组 由多个电池模块或电池单体串联或并联组成的一个组合体 从而形成能输出高压 大电流的供电源 例如 特斯拉Roadster纯电动汽车的电池组由6831节18650型锂离子电池组成 其中每69节并联为一组 再将9组串联为一层 最后串联堆叠11层构成 3 辅助元器件 主要包括动力电池系统内部的电子电器元件 如熔断器 继电器 分流器 接插件

5、紧急开关 烟雾传感器等 维修开关以及电子电器元件以外的辅助元器件 如密封条 绝缘材料等 1 主继电器主继电器主要包含主正继电器和主负继电器 主正继电器如图3 19所示 在普莱德电池中 主正继电器由BMS控制 主负继电器由VCU控制 它的作用是控制回路的通断 2 预充继电器与电阻 预充流程 在充 放电初期闭合预充继电器进行预充电 预充完成后断开预充继电器 BMS控制预充继电器闭合或断开 充电模式给各单体电芯进行预充电 确定单体电芯无短路后闭合总正极继电器 放电模式低电压 小电流给各控制器电容充电 电容两端电压接近电池总电压时 闭合总正继电器 3 加热继电器与保险充电过程当电芯温度低于设定值 BM

6、S控制加热继电器闭合通过保险接通加热膜电路 充电加热 仅适用于有加热功能的动力电池 慢充时低于0 的温度点 启动加热模式 闭合加热片 待所有电芯温度点高于5 停止加热 启动充电程序 过程中出现加热片温度差高于20 则间歇停止加热 待加热片温度差低于15 则重启加热片 加热过程中 正常情况下充电桩电流显示为4A 6A 充电过程中充电桩电流显示为12A 13A 如果单体压差大于300mV 则停止充电 报充电故障 快充时低于等于5 的温度点 启动加热模式 电芯温度数据与慢充相同 如果充电过程中最低温度低于等于5度 则停止充电模式 也不重新启动加热模式 充电加热与保温 保温策略1 充电保温只发生在车载

7、充电完成后 2 充电完成后 电池温度 5 时进入保温模式 若电池温度 5 电池进入静置状态 3 保温策略以保温2小时为唯一截止条件 4 保温过程中 电池温度上升至 8 时 电池进入静置状态 5 保温过程中 如果电池温差超过20 电池进入静置状态直至温差低于10 再次启动加热 备注 仅适用于有加热功能的动力电池 4 电流传感器与保险 电流传感器 监测充 放电电流的大小 保险防止能量回收过压过流或放电过流 1 保险规格250A电压500V 4 电流传感器与保险2 电流传感器类型为无感分流器 在电阻的两端形成毫伏级的电压信号 作为监测总电流 型号300A75mv 要测量一个很大的直流电流 例如几十安

8、培 甚至更大 几百安培 没有那么大量程的电流表进行电流的测量 怎么办 这就要采用分流器 就是一根短的导体 可以是各种金属或合金的 其直流电阻是严格调好的 串接在直流电路里 直流电流过分流器 分流器两端产生毫伏级直流电压信号 使并接在该分流器两端的计量表指针摆动 该读数就是该路里的电流值 所谓分流 即分一小的电流去推动表指示 该小电流 mA 与大回路里的电流 1A 几十A 比例越小 电流表指示读数的线越好 也更精确 这是电工电路的常用产品 防雷有分流措施 4 电流传感器与保险 SK动力电池的电流传感器与普莱德电池的作用相同 采用了霍尔式电流传感器 按照安培定律原理做成 在载流导体周围产生一正比于

9、该电流的磁场 通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小 使电流的非接触测量成为可能 电流互感器电流互感器原理是依据电磁感应原理的 电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变化转换成数值较小的二次电流 用来进行保护 测量等用途 2 电流传感器 5 高低压插接件如图3 26所示 为动力电池的高低压插接件的端子定义 动力电池系统通过使用可靠地高压插接件 总正 总负 与高压控制盒相连 低压接插件连接 CAN 总线与VCU或车载充电机之间进行通讯 6 高低压线束如图3 27所示所示橙色波纹管为高压动力线束 黑色波纹管为低压线束 4 BMS的功能 电池保护和管理的核心部件 提高电池的利

10、用率 防止电池出现过充电和过放电 延长电池的使用寿命 监控电池的状态 1 通过电压 电流传感器采集动力电池组的串联模块电压 总电压和总电流 控制动力电池组的充放电 监控电池的状态 防止电池出现过充电和过放电 延长电池的使用寿命 控制及监测 4 BMS的功能 2 作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁 并向整车控制器VCU上报动力电池系统的基本参数 剩余电量及故障信息 3 具有高压回路绝缘检测功能 检测电池组与箱体 车体等之间的绝缘状况 4 通过对温度检测实现对动力电池过高温和过低温保护 具有控制动力电池的加热功能 CAN通信 高压电安全管理 温度采集 普莱德动力电池的BMS组成主要由 BMS

11、的组成 按性质可分为硬件和软件 按功能分为数据采集单元和控制单元 BMS的硬件 高压盒 从控盒 主控盒 还包括采集电压线 电流 温度等数据的电子器件 BMS的软件 监测电池的电压 电流 SOC值 绝缘电阻值 温度值 通过与VCU 充电机的通讯 来控制动力电池系统的充放电 在普莱德电池中 BMS由高压盒 从控盒和主控盒组成 高压盒高压盒 监控 动力电池的总电压 总电流 绝缘性能 监控动力电池的总电压 主继电器内外4个监测点 内部320V 外部0v 检测 检测充放电电流 高压系统绝缘性能 监控高压连接情况 将以上项目监控到的数据反馈给主控盒 从控盒电池低压管理系统是 监控 动力电池的单体电压 电池

12、组的温度 主要功能如下 监控每个单体电压反馈给主控盒 监控每个电池组的温度反馈给主控盒 电量 SOC 值监测 将以上项目监控到的数据反馈给主控盒 主控盒主控盒是一个连接外部通讯和内部通讯的平台 主要功能如下 接收从控盒反馈的实时温度和单体电压 并计算最大值和最小值 接收高压盒反馈的总电压和电流情况 与整车控制器vcu的通讯 控制主正继电器 控制电池加热 控制充 放电电流 2 三元锂动力电池 1 动力电池箱体 SK的动力电池箱体与普莱德电池箱体在防护等级IP67 安装方式和拧紧力矩一致 但在制作材料上有区别 SK电池箱体的上盖板为SMC复合材料是优良的绝缘材料 而下盖板为了增加硬度和耐磨性材料为

13、钣金 3 辅助元器件 1 继电器集成器 PRA 与普莱德电池相比 SK动力电池的继电器集成器 PRA 如图所示 它是将主正继电器 主负继电器 预充继电器和预充电阻进行了集成 其各个功能与之前所述相同 3 维修开关和熔断器 保护电源 在出现紧急情况 进行高压系统维修保养或进行电池维护安装时 能够及时断开手动维修开关 将电池包的电流断开 有效避免因为维修人员操作不当而引发的电击情况 保护维修人员安全 内部装有250A 注意区别 与普莱德电池相比 SK电池的BMS采用了高压盒 从控盒和主控盒集成的方式 它的主要功能 与外部通讯 VCU 充电机 快充桩 控制负极继电器 检测内 外部总电压 检测充 放电电流 监测单体电压和电芯温度 保护电池寿命和安全 控制预充继电器 注意区别 普莱德动力电池的正极继电器由BMS中的高压盒控制 负极继电器由VCU控制 SK动力电池的正极继电器由VCU控制 负极继电器由BMS控制 3 电池管理系统BMS根据电池类型和布置不同 电池管理系统BMS结构分为分布式结构和集成式结构 分布式方案优缺点 配置灵活 信号采集速度快 线束少 但成本较高 BMS分布式方案 集中式方案优缺点 成本低 结构简单 但灵活性差 线束过长 增加辐射干扰 BMS集中式方案 动力电池系统的故障