《新能源汽车电池及管理系统检修》答案 2023-4-6

项目11．填空题（1）动力蓄电池；电池管理系统；高压控制盒；驱动电机；电机控制器；DC/DC变换器；电动压缩机；PTC加热器；车载充电机（2）内导体；绝缘层；屏蔽层；护套（3）外壳；端子；屏蔽罩；密封防护盖；高压互锁装置；CPA组件（4）MCU；DC/DC；高压线束（5）离线检测；在线检测（6）电平台；等电位2．选择题（1）B（2）A3．简答题（1）在使用绝缘手套前应对其气密性进行检查：先向绝缘手套内部吹入一定的空气，然后将绝缘手套从开口处朝手指方向卷曲，当卷到一定程度时，内部空气会因体积压缩而压力增大，使绝缘手套膨胀，绝缘手套的手掌和指部鼓起，细心观察其表面有无划痕、裂痕、漏气等情况，若有，则禁止使用。（2）直接触电防护措施主要如下。①绝缘防护。将带电体进行绝缘，防止人员与带电部分接触。②屏护防护。采用遮栏和外护物防护，防止人员触及带电部分。③障碍防护。采用障碍物防护，防止人员接触带电部分。④安全距离防护。带电体与地面、带电体与其他电气设备、带电体与带电体之间必须保持一定的安全距离。⑤采用漏电保护装置。这是一种后备保护措施，可与其他措施同时使用。（3）新能源汽车高压系统的安全防护措施主要体现在维修安全、碰撞安全、功能安全等方面。（4）高压互锁的目的如下。①确保整个高压电路的完整性，使高压电在一个封闭的回路中运行，从而提高整车的安全性。②在车辆运行过程中，当高压电路断开或完整性受到破坏时，发出故障信号，使整车控制系统启动相应的安全防护。③防止带电插拔高压线束连接器时出现拉弧现象。（5）下面以高压断电及恢复作业为例，介绍高压作业的一般步骤。①做好高压作业准备工作。②打开车门，正确安装车内防护五件套。③将车辆停至专用工位，并将挡位置于N挡，拉紧手刹或进行电子驻车，将启动开关置于OFF挡，将启动钥匙放在远离车辆的指定位置。对于配有智能钥匙系统的车辆，应将智能钥匙放在其感应范围外，并使车辆处于非充电状态。④正确安装车轮挡块；打开前机舱盖，正确安装翼子板布及前格栅布。⑤断开低压辅助电池的负极电缆，并用绝缘胶布包裹好负极电缆接头。⑥拔出高压维修开关，将高压维修开关交由专人看管，并确保在高压作业的过程中不会将其插回原位。⑦在断开高压维修开关5min后，用数字万用表测量高压电路电源端及负载端的剩余电压，确保其不带电。⑧按照规范进行高压作业，作业完成后，在确认安全的前提下按照上述步骤的逆向顺序完成高压恢复作业。项目21．填空题（1）极板材料的电极电位；动力蓄电池内部电解质的浓度；3.7；3.2（2）电池模组；电池箱及附件；电池热管理系统；BMS（3）熔断器；继电器；接触器（4）电量；电压；电流；单体电压（5）空气冷却；冷却液冷却；相变材料冷却（6）电动水泵；膨胀罐；散热器；冷却风扇2．选择题（1）C（2）B3．简答题（1）当用外部电源为锂离子蓄电池充电时，锂离子从正极材料晶格中脱出，通过电解液和隔膜嵌入到负极材料晶格中。当锂离子蓄电池的正负极连接负载时，锂离子从负极材料晶格中脱出，通过电解液和隔膜嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间。同时，由于隔膜的作用，电子只能通过外电路由正极移动至负极（充电时）形成充电电流，或者由负极移动至正极（放电时）形成放电电流。（2）三元锂电池与磷酸铁锂电池的主要区别如下。①三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂三元复合材料作为正极材料的锂离子蓄电池。其中，NCM三元锂电池因综合了、和电池的优点，而成为目前国内应用较多的三元锂电池。②磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂作为正极材料，碳（石墨）作为负极材料的锂离子蓄电池。在充电过程中，正极磷酸铁锂材料中的部分锂离子脱嵌，经电解液传递到负极，嵌入负极材料晶格中；同时从正极释放出电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡。在放电过程中，锂离子自负极材料晶格中脱嵌，经电解液到达正极，嵌入正极材料晶格中；同时负极释放出电子，电子自外电路到达正极，为外界提供电能。磷酸铁锂电池安全性能优异，对于过充电的承受力很好，热稳定性能好，使用寿命长，并且价格低廉。但其能量密度较三元锂电池低，且低温性能差，充放电倍率低，在新能源汽车长续航和快速充电需求不断提升的背景下，其应用受到一定的限制。（3）影响动力蓄电池内阻的因素较多，温度、SOC、储存条件、循环温度等使用条件的不同都会影响动力蓄电池的内阻。此外，动力蓄电池的内阻还受到结构设计、原材料性能等因素的影响。（4）导致单体电压跳变的原因较多，包括采压线虚焊、采压线连接器接触不良、BMS采压异常、大电流干扰等，通常需要由易到难地逐一排查。（5）动力蓄电池的性能和寿命受温度的影响较大，良好的温度环境是保证动力蓄电池性能和车辆续驶里程的前提。过高或过低的温度对动力蓄电池的日历寿命和循环寿命都有影响。温度对动力蓄电池日历寿命的影响：据测试，同等规格的某型号动力蓄电池，在环境温度为23

℃的条件下，放置6238天后其剩余容量为80%；但是在环境温度为55

℃的条件下，放置272天后其剩余容量已经达到80%。温度对动力蓄电池日历寿命的影响极大，温度越高，动力蓄电池的日历寿命衰减越严重。温度对动力蓄电池循环寿命的影响：动力蓄电池的工作温度一般为5～35

℃，温度过高或过低都会降低动力蓄电池的循环寿命。低温会造成动力蓄电池的电解液凝滞、内阻增大，并能在阴极产生析锂，不可逆地影响动力蓄电池的循环寿命。高温会加速动力蓄电池的老化，降低动力蓄电池的循环寿命。（6）电池热管理系统主要针对外部环境温度对动力蓄电池可能造成的影响，来进行预热、保温、冷却等温度控制，温度均衡则是用来减小动力蓄电池内部的温度差异，防止因部分电池单体过热而造成动力蓄电池性能的快速衰减。电池热管理系统一般通过导热介质、测控单元及温控设备构成闭环调节系统，使动力蓄电池工作在适合的温度范围内，以维持其最佳的使用状态，从而保证动力蓄电池的性能和寿命。项目31．填空题（1）能量管理；运行控制；分布式；集中式（2）硬件；软件；传感器；控制器；执行器；控制程序；控制策略（3）基础功能；核心功能；应用相关功能（4）高压输出电路；主正接触器；主负接触器（5）识别危险源；评价危险程度；提出应对措施（6）物理化学检测法；信号处理检测法；基于模型检测法（7）动力蓄电池总成中电池单体故障、MCU故障、驱动电机故障2．选择题（1）D（2）A3．简答题（1）一个动力蓄电池总成可能由数百个电池单体组成，因此需要通过多重保护设计来确保电压正常，一旦发现异常，应快速诊断并采取相应的保护措施，防止电池单体过充电或过放电。每个CSC不仅采集单体电压，还采集电池模组电压，这样CSC可以将该模组内单体电压累加值与电池模组电压进行比较。如果两者差值较大，则说明该CSC采集的单体电压与电池模组电压不匹配，CSC便会上报故障码。同时，BMU也会定期采集动力蓄电池总成总电压，并将动力蓄电池总成内所有单体电压累加值与动力蓄电池总成总电压进行比较。如果两者差值较大，则说明单体电压与动力蓄电池总成总电压不匹配，BMU便会记录相应的故障码。多重保护机制可大大提高BMS电压检测的可靠性，并确保动力蓄电池系统的安全。（2）动力蓄电池总成总电流检测的实现方法主要有以下两种。①使用分流器实现。分流器本质上就是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，可在电阻的两端产生一个与电流成比例关系的毫伏级电压信号，并通过钳形电流表显示对应的电流。分流器所用的钳形电流表其实质是直流电压表，检测的是电压，但显示的是电流。分流器的电流计算原理如下：以额定电流为100A的分流器为例，当有100A直流电流通过时，电阻两端的电压为75mV，此时钳形电流表的读数为100A；当有50A直流电流通过时，电阻两端的电压为37.5mV，此时钳形电流表的读数为50A。②使用电流互感器实现。首先根据电磁感应原理，把数值较大的一次电流通过一定的变化转换为数值较小的二次电流，然后对二次电流进行测量，并将测量结果换算成一次电流。（3）PDU主要负责新能源汽车高压系统中的电源分配与管理，保护和监控高压系统的运行，实现整车充放电控制、高压部件上下电控制、电路过载短路保护、高压采样和低压控制等功能。（4）接触器触点粘连检测的目的是识别主接触器和预充接触器的触点是否存在粘连故障，导致其不可控（不能闭合或不能断开）。接触器触点粘连检测的方法有很多种，但原理都大同小异，一般是通过检测接触器前后的电压来识别其导通或断开的状态。（5）上高压电基本流程如下。①预充接触器吸合115ms，检测预充电路的预充电流，然后关断预充接触器，此过程主要用来检测主负接触器的触点是否粘连。如果检测到主负接触器触点端有电流，则报送故障码。②235ms后闭合主负接触器触点，检测预充电路的预充电流，此过程主要用来检测主正接触器的触点是否粘连。③100ms后闭合预充接触器触点。④主正接触器触点吸合，如果吸合成功，则DC/DC可以给低压辅助电池充电，维持12V电源系统。⑤关断预充接触器。（6）常见的BMS故障有CAN总线通信故障、电压异常故障、温度异常故障、绝缘故障、内外总电压检测故障、预充电故障、无法为动力蓄电池充电故障等。（7）如果动力蓄电池系统出现电压异常故障，维修人员应着重从以下方面进行故障诊断与检修。①单体欠电压。使用数字万用表测量电池单体的实际电压，并将该电压和监控电压进行比较，如果两者存在较大的偏差，则可以确定是电池单体故障，可考虑更换新的电池单体。②采集线束与端子接触不良。一旦采集线束固定螺栓出现松动，或者采集线束与端口不能很好地连接，就会严重影响单体电压采集的准确性。此时，应对采集线束与端子的连接情况进行检查，如果存在故障，则应对采集线束进行更换或加固，确保其与端子接触良好。③采集线束上的熔断器发生故障。对采集线束上的熔断器进行测量，得出准确的电阻测量值，该测量值一旦超出规定范围，就可以判定是熔断器故障，此时应及时更换熔断器。④BMS从板故障。若要判断某BMS从板是否存在故障，则需要对相应的单体电压进行测量，比较实测电压和采集电压，如果出现不一致的状况，而采集线路连接正常且其他BMS从板的实测电压和采集电压均一致，则可据此判断是该BMS从板出现故障，此时应对该BMS从板进行更换。项目41．填空题（1）交流充电；直流充电（2）（3）60V；1500V；60V2．选择题（1）B（2）C3．简答题（1）交流充电系统主要由交流充电桩（或民用交流电源）、充电连接装置、OBC、充电线束、交流充电接口、高压控制盒、动力蓄电池等组成；直流充电系统主要由直流充电桩、直流充电接口、高压控制盒、动力蓄电池、高压线束和低压控制线束等组成。（2）OBC的基本作用：OBC可将交流电转换为动力蓄电池充电所需的高压直流电。当车辆需要充电时，只需要将OBC通过交流充电接口和充电连接装置，与交流充电桩（或民用交流电源）连接即可。OBC的功能：OBC通常具有过电压保护、欠电压保护、过电流保护、欠电流保护等多种保护功能，当交流充电系统出现异常时，可自动停止充电。（3）交流充电系统的工作过程如下。①CC充电连接确认。②CP控制导引。③测量CC端和PE端之间的电阻。④接通交流电源。⑤开始充电。⑥充电过程中，交流充电系统会周期性地检测相关检测点的电压，确认充电线路的连接情况。⑦充电完成。直流充电系统的工作过程如下。①连接确认。②自检。③充电。④充电结束。（4）交流充电系统的控制原理：充电连接确认信号通过OBC输出12V信号，以唤醒VCU；VCU唤醒组合仪表以显示充电连接状态；VCU唤醒BMS，以控制主负接触器、预充接触器、主正接触器触点闭合；BMS检测动力蓄电池状态，并向VCU发出充电需求；VCU与OBC通信，确定充电电流需求；交流充电设备完成CC充电连接确认，并确认充电条件满足，然后开始输出交流电流。直流充电系统的控制原理：直流供电设备进行CC充电连接确认，确认充电条件满足后，开始输出直流电流。VCU向高压控制盒输出指令，由高压控制盒控制主正、主负接触器触点闭合，实现直流供电设备与动力蓄电池之间高压电路的接通。在充电过程中，VCU向组合仪表输出指令，组合仪表上显示“正在充电”信息。（5）在进行交流充电时，BMS应能正常工作，OBC在开始工作前需要通过BMS来检测动力蓄电池的电压。如果检测到动力蓄电池电压低于OBC的输出电压，则OBC开始为动力蓄电池充电；如果检测到动力蓄电池电压高于OBC的输出电压，则OBC将认为动力蓄电池不满足充电要求，将无法进行交流充电。对于此类故障，应先确认动力蓄电池的电压是否超出规定范围。如果动力蓄电池的电压正常，则检查OBC对应的高压线束连接器的端子是否存在退针现象，并检查相应的高压熔断器是否熔断。（6）在进行直流充电时，如果直流充电接触器正常闭合，但动力蓄电池的直流母线上无电流，则应进行如下检查。①检查直流充电桩软件与BMS软件是否匹配。②检查高压线束及其连接器是否正确连接。③用故障诊断仪查看充电监控状态。（7）DC/DC的工作原理：由于变压器工