混合动力电动汽车结构原理与检修 第2版 课件 学习情境3：混合动力电动汽车动力蓄电池认知与检查

学习情境3：混合动力电动汽车动力蓄电池认知与检查任务3.1动力蓄电池的认知与检查任务3.2蓄电池管理系统的认知学习情境3：混合动力电动汽车动力蓄电池认知与检查学习任务1动力蓄电池的认知和检查任务描述“动力蓄电池是混合动力电动汽车中的关键组件，它直接影响车辆的性能和续驶里程。假设你是一名新能源汽车维修技师，你的工作涉及对客户的丰田普锐斯进行常规检查和维护。在这次服务中，你需要对车辆的动力蓄电池结构特点进行详细介绍。4S学习任务1动力蓄电池的认知和检查动力蓄电池1.基本要求在混合动力汽车上，动力蓄电池是辅助电力能源，用作发动机的辅助动力源，以提高整车的动力性能，或作为电动机驱动车辆时的电源。动力蓄电池一般是供给直流电，然后经过变频或逆变器转换成频率和电压幅值可调的交流电，供给驱动电机来驱动车辆行驶。采用的动力蓄电池组，则要求有较大的比功率混动汽车采用的动力蓄电池组，要求有较大的比能量电动汽车VS学习任务1动力蓄电池的认知和检查在传统燃油汽车上，蓄电池一般作为发动机起动系统、点火系统、信号系统、照明系统、刮水器和喷淋器以及车载视听和通信设备等的电源。它们所需要的电能容量较小，工作时间较短，蓄电池与发电机共同组成汽车的电源系统。在混合动力电动汽车上，动力蓄电池必须是具有强大能量的动力电源，除作为驱动能源外，还要向空调系统、动力转向系统等提供电能。

动力蓄电池是混合动力电动汽车的基本组成单元，其性能直接影响到驱动电机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放。学习任务1动力蓄电池的认知和检查一、动力蓄电池的基本要求（1）比能量：保证混合动力汽车能够达到基本合理的行驶里程的重要性能。（2）充电时间短:动力蓄电池快速充电达到额定容量的50%时的时间为20min左右（3）连续放电率高，自放电率低：连续1h放电率可以达到额定容量的70%左右（4）不需要复杂的运行环境：保温热管理系统，能够适应混合动力汽车行驶时的振动（5）安全可靠：动力蓄电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱和外壳（6）驱寿命长，免维修：动力蓄电池循环寿命不低于1000次，使用寿命期间不需要进行维护学习任务1动力蓄电池的认知和检查铅酸蓄电池镍氢蓄电池镍镉蓄电池锂离子蓄电池超级电容学习任务1动力蓄电池的认知和检查二、动力蓄电池的类型和特点名称优点缺点应用铅酸蓄电池成本低能量和功率低，笨重电动自行车镍镉蓄电池结实、成本低容量小、寿命短、污染严重已淘汰镍氢蓄电池安全性较好、寿命较长成本高混合动力汽车(如丰田普锐斯)锂离子蓄电池能量密度较高、自放电率低、使用寿命长成本高电动汽车（如特斯拉、EV200）超级电容功率密度高、充放时间短、寿命长、工作温度宽------学习任务1动力蓄电池的认知和检查①一次电池：只能进行的电池，不能进行充电而再利用一次放电。②二次电池：可重复进行充电、放电使用的电池，也叫做蓄电池或充电电池。如铅酸电池、镍氢电池、锂电池。优点：价格低廉、原材料易获得、用于大电流放电及广泛的环境温度缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境铅酸电池分类：普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池工作原理：充电：

放电：历史：普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史学习任务1动力蓄电池的认知和检查优点：内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池用途：①大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源；②圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器；③小型扣式镍镉电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等；④由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。镍镉电池缺点：在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低，在电池充放电的过程中（放电较为明显），会在电池极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。学习任务1动力蓄电池的认知和检查工作原理：镍氢电池的正极，是球状氢氧化镍粉末与添加剂钴等金属、塑料和黏合剂等制成的涂膏，用自动涂膏机涂在正极板上，然后经过干燥处理成发泡的氢氧化镍正极板。金属氢化物镍蓄电池特点：一种碱性电池，标称电压为1.2V，比能量可达到70～80W·h/kg，有利于延长混合动力汽车的行驶里程。比功率可达到200W/kg，是铅酸电池的2倍，能够提高车辆的启动性能和加速性能。学习任务1动力蓄电池的认知和检查分类：锂离子电池是液态有机电解质，按照正极材料的不同，目前常用的有以下几种：三元材料锂电池（镍、钴、锰）、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂

瓶颈是：安全性能和汽车动力蓄电池的管理系统。车动力蓄电池的工作电压是12V或24V，而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V，因此必须由多个电池串联而提高电压，但由于电池难以做到完全均一的充放电锂离子电池特点：①工作电压高（是镍镉电池氢-镍电池的3倍）；②比能量大（可达165WH/kg，是氢镍电池的3倍）③体积小；质量轻；循环寿命长；自放电率低；无记忆效应；无污染。学习任务1动力蓄电池的认知和检查5.超级电容

又称电化学电容器、双电层电容器等。通过极化电解质来储能的结构与原理。

超级电容突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。超级电容可以弥补现阶段锂离子电池在功率密度等方面的不足。学习任务1动力蓄电池的认知和检查学习任务1动力蓄电池的认知和检查学习任务1动力蓄电池的认知和检查三、动力蓄电池的结构组成1.比亚迪混合动力车型动力蓄电池的结构组成(1)电芯

比亚迪的刀片电池采用长薄形状的单体电池设计，通过阵列的方式排布在电池包中。这种设计有助于提高电池包的空间利用率和能量密度。(2)电池管理系统（BMS）

负责监控电池的状态，包括电压、电流、温度等，以确保电池在安全和高效的状态下运行。(3)电池包结构

比亚迪刀片电池采用三明治结构设计，借鉴蜂窝板的结构理念，通过高性能胶黏剂将上盖、底板与电池阵列粘合成一个整体，形成稳固的蜂窝状结构，提升电池包的强度和空间利用率

。(4)热管理系统

比亚迪刀片电池配备先进的热管理系统，包括脉冲自加热和冷媒直冷技术，以确保电池在不同环境下都能保持良好的工作状态

。学习任务1动力蓄电池的认知和检查三、动力蓄电池的结构组成(5)电池包的电压和容量

电池包电量在8.3-21.5kWh之间，电池包内集成10-20个电池单体。大电池单体+无模组设计使得DM-i混合动力系统电池组的零部件减少了35%。(6)电池类型

比亚迪混合动力汽车使用的是磷酸铁锂（LFP）电池，这种电池相比三元锂电池具有更好的热稳定性和循环寿命。(7)电池连接

电池连接片、连接电缆、电池采样线等负责将各个电芯连接起来，形成电池包的整体电路。(8)保护装置

电池包内部含有接触器和保险，以确保在发生异常情况时能够及时切断电路，保护电池和车辆的安全。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成早期的普锐斯使用的是圆柱形的镍氢电池，而后续型号则转向了能量密度更高的锂离子电池或方形的镍氢电池。目的是提高电池的性能、寿命和安全性，同时减少成本和重量。丰田普锐斯动力蓄电池也称为HV蓄电池总成，主要由HV蓄电池（蓄电池模块）、SMR（系统主继电器）、HV蓄电池冷却鼓风机、蓄电池智能单元和维修塞把手等组成。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成1）蓄电池模块

以镍氢蓄电池为例，其中6个单格（每个单格为1.2V）组合称为一个蓄电池模块，由彼此串联的28个独立的蓄电池模块组成HV蓄电池总成。因此HV蓄电池共有168个单格（6个单格x28个模块），公称电压为201.6V（1.2Vx168个单格）。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成（2）维修塞把手

维修塞把手连接至蓄电池模块电路的中部，用于手动切断高压电路。这确保了维修期间的安全性。维修塞中安装了可检测维修塞把手安装状态的互锁开关。把手解锁时，互锁开关关闭且动力管理控制ECU(HVCPU)切断系统主继电器。然而，为确保安全，拆下维修塞把手前务必将电源开关置于OFF位置。高压电路的主保险丝(125A)位于维修塞把手内。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成（3）SMR（系统主继电器）SMR是根据来自动力管理控制ECU(HVCPU)的信号连接并断开HV蓄电池和电源电缆的继电器。它安装在HV接线盒总成上，共有3个SMR。SMRB是位于HV蓄电池正极侧的继电器。SMRG是位于HV蓄电池负极侧的继电器。SMRP是位于连接至预充电电阻器的蓄电池负极侧的继电器。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成（4）冷却鼓风机

充电和放电过程中HV蓄电池产生热量。如果蓄电池温度过度升高，则蓄电池性能将下降。HV蓄电池冷却鼓风机从车厢吸入空气并将空气传送至HV蓄电池以使HV蓄电池保持适当的温度。从位于后排座椅靠背右侧的进气吸入空气，通过进风管进入HV蓄电池冷却鼓风机。从HV蓄电池冷却鼓风机吹出的空气在HV蓄电池模块间流动，冷却HV蓄电池，然后流经排风管排出车外。HV蓄电池冷却鼓风机采用高输出功率无刷电动机。内置于冷却鼓风机的电动机控制器根据来自动力管理控制ECU(HVCPU)的信号控制鼓风机电动机。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成（5）蓄电池智能单元

蓄电池智能单元安装在蓄电池模块和HV接线盒总成之间，用于检测HV蓄电池的状态，接收所需的HV蓄电池信号（电压、电流和温度）以控制混合动力系统并计算HV蓄电池的SOC（充电状态）；蓄电池智能单元中提供的泄漏检测电路，用于检测HV蓄电池或高压电路的任何漏电情况；检测并传输鼓风机转速反馈电压（用于进行冷却系统控制）至动力管理控制ECU(HVCPU)；与动力管理控制ECU(HVCPU)进行通信；将以上信号转换成数字信号，并通过串行通信将其传输至动力管理控制ECU(HVCPU)。学习任务1动力蓄电池的认知和检查2.丰田动力蓄电池的结构组成学习任务1动力蓄电池的认知和检查四、动力蓄电池与其他部件的关系1）来自HV蓄电池总成向带转换器的逆变器总成供电，以驱动MG1和MG2。其中增压转换器用于升高HV蓄电池提供的电压并将其输出至逆变器，也可降低MG1和MG2产生的电压对HV蓄电池充电。逆变器用于将直流转换为MG1和MG2的交流，也可将MG1和MG2产生的交流转换为直流以对HV蓄电池充电。2）通过DC/DC转换器降低HV蓄电池电压以对电气零部件供电并对辅助蓄电池再充电。3）HV蓄电池总成为空调压缩机提供电源。学习任务1动力蓄电池的认知和检查四、动力蓄电池与其他部件的关系学习任务1动力蓄电池的认知和检查五、动力蓄电池的检查---外部检查学习任务1动力蓄电池的认知和检查检查类别核心检查点操作要点外壳完整性裂缝、破损、变形；密封胶条老化/脱落重点检查边角部位，确认胶条完好，防止水尘侵入表面清洁度污垢、油渍、水渍；金属部件腐蚀湿布轻擦表面，避免水分入缝隙；腐蚀部位需清洁防锈铭牌信息型号、规格、生产日期、电压/容量参数确认信息清晰可读，铭牌无损坏脱落，及时修复更换连接部件电气连接（接线柱松动/氧化/腐蚀、线路破损）、机械连接（螺栓松动、垫片损坏）万用表检测电气连接，扭矩扳手检查螺栓力矩散热系统散热通道堵塞、散热风扇运转异常手电筒检查通道，启动车辆观察风扇转动及防护罩状态🎯检查目的：保障蓄电池系统的安全性与可靠性，提前发现外壳破损、漏液等隐患，避免短路、火灾等事故，同时为内部故障预判提供线索。五、动力蓄电池的检查--内部检查学习任务1动力蓄电池的认知和检查🎯🎯

检查目的——精准掌握蓄电池包内部状态，及时发现单体电池短路、过充/过放、BMS故障等问题，保障系统可靠运行与车辆安全。检查项操作要点外观检查观察是否有鼓包、漏液、变色；检查单体间连接是否牢固、有无松动断裂电压测量用万用表逐个测量单体电压并记录，电压异常偏高/偏低需重点排查内阻测量用专业内阻仪检测，内阻过大通常表示电池老化或内部故障，需与标准值对比检查项操作要点外观检查检查电路板是否损坏、烧焦、短路；确认连接线无松动脱落功能测试用诊断设备测试电压/温度监测、充放电控制等功能，验证剩余电量、温度等状态信息是否正常显示通信检查诊断设备查看BMS与其他控制系统的通信数据是否正常传输连接线路检查检查BMS与单体电池的线路有无破损、老化、短路；重点关注接头是否松动、氧化（2）蓄电池管理系统（BMS）检查（1）单体蓄电池检查五、动力蓄电池的检查--结果评估学习任务1动力蓄电池的认知和检查🎯

核心目标：综合单体蓄电池与BMS的检查结果，评估蓄电池包内部状况，定位故障类型与严重程度，并制定精准的修复或更换方案。故障类型严重程度处理措施单体蓄电池故障（短路、过充、过放等）轻微故障进行修复或均衡充电严重故障及时更换单体蓄电池BMS故障所有程度维修或更换BMS，更换后需重新校准和调试连接线路故障所有程度修复或更换线路，修复后需再次检查确认正常学习任务2蓄电池管理系统的认知学习任务2蓄电池管理系统的认知一、动力蓄电池管理系统的作用温度过热混动汽车在行驶过程中电池不断地充电和放电，过冷或者过热，会让电池压力山大啊？由于电池局部过热产生热点，会引起连锁放热反应，最终造成冒烟起火，甚至爆炸等严重的热失控事件。温度过冷温度过低时，电池容量迅速发生衰减，再过低温度下充电，则可能瞬间引发电压过冲现象，导致短路，并击穿电池隔膜。学习任务2蓄电池管理系统的认知一、动力蓄电池管理系统的作用动力蓄电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，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。。学习任务2蓄电池管理系统的认知✅BMS的核心价值

提升利用率：优化充放电策略，让电池能量得到更充分的利用。

防止过充过放：精准监控电池状态，避免损伤，延长使用寿命。

实时状态监控：持续跟踪电压、电流、温度等关键参数，保障安全。

功能拓展性：随着技术发展，可新增均衡控制、故障预警等