新能源汽车动力蓄电池及管理技术课件：典型混合动力汽车电池管理系统故障分析

新能源汽车动力蓄电池及管理技术

典型混合动力汽车电池管理系统故障分析情境导入

一辆2017年出厂的丰田科罗拉混合动力汽车，经检测第4组电池模块电压高。如果你是接车的修理技术人员，修理方案应如何制定。能力目标●能说出电池箱内电池故障哪些故障可以监测；●能画出或在仪表上指出电池箱内电池有故障时的故障指示灯的图形；●能画出电池管理系统的系统原理图；●能画出电池管理系统的电路图；●能利用诊断仪读取电动汽车电池管理系统输入数据；●能利用诊断仪读取电动汽车电池管理系统输出数据；●能利用诊断仪驱动电动汽车电池管理系统的执行器；●能利用诊断仪排除电动汽车电池管理系统故障；素养目标●具有良好的团队协作精神和较强的组织沟通能力；●正确的操作安全意识；●资料查询与计划制定；学习目标知识点01找到主要零部件的位置一、找到图中元件电池管理系统电池箱及保险丝和继电器图（见图8-1）。动力管理控制ECU位置图（见图8-2），电池箱元件位置图（见图8-3）。典型混合动力汽车电池管理系统故障分析图8-1电池箱及保险丝和继电器图知识点01找到主要零部件的位置一、找到图中元件典型混合动力汽车电池管理系统故障分析图8-2动力管理控制ECU位置图图8-3电池箱元件位置图知识点01找到主要零部件的位置二、找到系统电路图中的元件典型混合动力汽车电池管理系统故障分析电池管理系统也称电池智能单元，电池管理系统的系统电路图（见图8-4），本章将讲解本图。知识点01找到主要零部件的位置二、找到系统电路图中的元件 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-4电池管理控制系统图典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修一、混合动力蓄电池组传感器模块蓄电池智能单元(蓄电池能量控制模块)通过串行通信将HV蓄电池电压信息发送至动力管理控制ECU。检查程序如下：注意：换档杆置于N位置时，如果长时间执行检查程序，则可能导致设定DTCP3000388。提示：进行故障排除后，如有必要更换蓄电池智能单元，则安装新蓄电池智能单元后需确认电压。在电源开关置于ON(READY)位置、选择驻车档(P)且发动机停机的情况下，确认数据表中的“PowerResourceVB”(电源电压)、“VL-VoltagebeforeBoosting”(增压前的VL-电压)和“VH-VoltageafterBoosting”(增压后的VH一电压)为220V或更高。系统正常时，电源VB、增压前的VL电压、增压后的VH电压的值应几乎相等(换档杆置于空档时不会出现电压增加)。如果各电压之间的差超过下表8-1的规定值，则带转换器的变频器有故障。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修一、混合动力蓄电池组传感器模块 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解检查电压最大电压差“PowerResourceVB”(电源VB)和“VL-VoltagebeforeBoosting”(增压前的VL电压)之间的差50V“PowerResourceVB”(电源VB)和“VH-VoltageafterBoosting”(增压后的VH电压)之间的差70V“VL-VoltagebeforeBoosting”(增压前的VL-电压)和“VH-VoltageafterBoosting”(增压后的VH-电压)之间的差90V典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修二、动力管理控制ECU和蓄电池智能单元通讯线动力管理控制ECU根据蓄电池智能单元发送的故障信号警告驾驶员并执行失效保护控制（见图8-5）。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-5动力管理ECU和蓄电池智能单元的通讯典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修三、混合动力蓄电池组的分组电压HV蓄电池为镍氢蓄电池，无需外部充电。在行驶过程中，动力管理控制ECU将HV蓄电池的SOC(充电状态)控制在恒定水平。HV蓄电池由28个模块组成（见图8-6），1个模块包括6个串联的1.2V蓄电池单格，2个模块在信号电压采样上为一组，蓄电池智能单元存14组蓄电池单元电压。14组蓄电池单元电压的和为总电压，即为升压前的电压，这个电压是蓄电池SOC测量的静态的信号，而电流积分测量是动态测量SOC的信号。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-6混合动力蓄电池组的14组电压测量典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修四、混合动力蓄电池组冷却风扇1控制电路低电位蓄电池冷却鼓风机总成的转速由动力管理控制ECU控制。动力管理控制ECU端子FCTL打开蓄电池鼓风机继电器时，向蓄电池冷却鼓风机总成供电。动力管理控制ECU将指令信号(SI)发送至蓄电池冷却鼓风机总成，以获得与HV蓄电池温度相应的风扇转速。用串行通信通过蓄电池智能单元，将关于施加到蓄电池冷却鼓风机总成(VM)电压的信息作为监控信号发送至动力管理控制ECU。蓄电池冷却鼓风机转速控制框图（见图8-7） 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-7蓄电池冷却鼓风机转速控制框图典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修四、混合动力蓄电池组冷却风扇1控制电路低电位 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-9蓄电池冷却鼓风机的转速制电路图典型混合动力汽车电池管理系统故障分析图8-8蓄电池冷却鼓风机转动控制通讯电路图蓄电池冷却鼓风机转动控制通讯电路图（见图8-8），蓄电池冷却鼓风机的转速制电路图（见图8-9）知识点02电池管理系统的检修五、高压保险丝 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解高压保险丝见图8-10。图8-10蓄电池检修塞及中间125A保险丝HV蓄电池的3个位置均具有蓄电池温度传感器。内置于各蓄电池温度传感器的热敏电阻的电阻会根据HV蓄电池温度的变化而变化。蓄电池温度越低，热敏电阻的电阻越大。反之，温度越高，电阻越小。蓄电池温度传感器温度-电阻特性曲线（见图8-11），蓄电池温度传感器及电流传感器电路图（见图8-12）。蓄电池智能单元使用蓄电池温度传感器检测HV蓄电池温度，并将检测值发送至动力管理控制ECU。动力管理控制ECU根据此检测结果控制鼓风机风扇。(HV蓄电池温度上升超过预定水平时，鼓风机风扇起动。)图8-11蓄电池温度传感器温度-电阻特性曲线

典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修六、混合动力蓄电池温度传感器 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-12蓄电池温度传感器及电流传感器电路图典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修七、混合动力蓄电池组空气温度传感器v

进气温度传感器(蓄电池)安装在HV蓄电池上。传感器电阻随进气温度的变化而变化。进气温度传感器的特性与蓄电池温度传感器的特性相同。蓄电池智能单元利用来自进气温度传感器的信号控制蓄电池冷却鼓风机总成的空气流量。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修八、混合动力蓄电池组电流传感器蓄电池电池电流传感器电路图如图8-14所示。该电压与安培数成比例并在0流传感器安装在HV蓄电池总成的正极电缆侧，用于检测流入HV蓄电池的安培数。蓄电池智能单元从蓄电池电流传感器将电压输入端子IB（见图8-13），其蓄电和5V之间变化。蓄电池电流传感器的输出电压低于2.5V表示HV蓄电池正在放电，高于2.5V表示HV蓄电池正在充电。动力管理控制ECU根据从蓄电池智能单元输入其端子IB的信号来确定HV蓄电池的充电和放电安培数，并通过累计的安培数计算HV蓄电池的SOC(充电状态)。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-13蓄电池电流传感器及其输出图8-14蓄电池电流传感器电路图典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修九、蓄电池智能单元和动力管理ECU的通讯如果蓄电池智能单元检测到内部故障，则将故障信号发送至动力管理控制ECU。动力管理控制ECU接收到来自蓄电池智能单元的故障信号时，该ECU将警告驾驶员并执行失效保护控制。蓄电池智能单元和动力管理ECU的通讯（见图8-15），BTH为BatterytoHybrid的缩写。v 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-15蓄电池智能单元和动力管理ECU的通讯知识点02电池管理系统的检修十、动力管理ECU与电池智能单元有关的输入/输出动力管理ECU与电池智能单元有关的输入/输出（见图8-16），图中向左的箭头表示去往的元件，这里ACCD、FCTL为电流流入动力管理ECU（电流方向向右）。SPDI、IG1D、GI为电流流出（电流方向向左），保险左侧接蓄电池的正极。 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解图8-16动力管理ECU与电池智能单元有关的输入/输出典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修

 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解典型混合动力汽车电池管理系统故障分析学习任务单学号：姓名：一、填空题1.丰田普锐斯混合动力汽车采用个电池单体串联；2.丰田普锐斯混合动力汽车镍氢电池组的总电压为伏；3.丰田普锐斯混合动力汽车镍氢电池组的有电压采样点；4.第三丰田普锐斯混合动力汽车镍氢电池组的电流传感器装在极线路上；5.第三丰田普锐斯混合动力汽车高压预充继电器装在极线路上。二、判断题1.第二代丰田普锐斯电池管理系统有内阻监控；（

）2.第三代丰田普锐斯电池管理系统有内阻监控；（

）3.第二代、及第三代丰田普锐斯电池管理系统有绝缘电阻监控；（

）4.第二代丰田普锐斯电池电池箱采用由下向上的通风冷却方式；（

）5.第三代丰田普锐斯电池电池箱采用由下向上的通风冷却方式；（

）典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解三、单选题1.第三代丰田普锐斯电池电池箱高压继电器的数量有（

）；A.两个B.三个2.第三代丰田普锐斯电池电池箱电池电流传感器采用（

）；A.±15V供电

B.

采用5V供3.第三代丰田普锐斯电池箱电池进气温度传感器有（

）；A.一个B.

三个4.第三代丰田普锐斯电池箱电池温度传感器有（

）；A.一个B.

三个5.第三代丰田普锐斯电池电池管理系统无（

）数据；A.电池模组内阻B.

电池模组电压典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解实践任务混合动力汽车诊断数据的全面读取一、小组分工按照前面所了解的知识内容，落实各项工作负责人(见表8-2)，如任务实施前的准备工作、实施中主要操作及协助支持工作、实施过程中相关要点及数据的记录工作等班级

组号

指导老师

组长

学号

组员角色分配操作员1

学号

操作员2

学号

记录员

学号

安全员

学号

任务分工（就组织讨论、工具准备、数据采集、数据记录、安全监督、成果展示等工作内容进行任务分工）

典型混合动力汽车电池管理系统故障分析知识点02电池管理系统的检修二、维修方案合理性评估和纠正【教学提示】教师提供资料或操作视频进行提示，以帮助学生完成主要工作步骤的填写(见表8-3)。教师评估通过后，方可进行具体操作实施。学生可先行在草纸上进行，任务实施中若有改变需经教师再次评估，以确认安全和可行。表8-3主要工作步骤的填写用表 动力蓄电池原理的认知与电池箱的分解内容序号为解决问题的主要操作步骤（不含准备及5S)通过/不通过学生完成1

2

3

4

5

6

7

8

教师完成1步骤可行

2安全可行

3时间可行

4成本