新能源汽车动力电池及管理系统检修 课件 项目六 新能源汽车动力电池模组检修

新能源汽车动力电池模组检修NewEnergyVehicles衢州技师学院目录CONTENTS任务三完成动力电池标定任务一完成动力电池模组均衡任务二更换动力电池模组完成动力电池模组均衡任务一Completethebalancingofthepowerbatterymodule从制造过程角度看制造过程中存在工艺上的问题和材质的不均匀等问题，使得锂离子电池的材料、工艺和技术等存在很微小的差别。从电池装车使用时看电池装车使用时，锂离子电池组中各个单体电池受电解液密度、温度和通风条件、自放电程度及充放电过程等差别的影响。（一）电池不一致性分析完成动力电池模组均衡完成动力电池模组均衡生产过程中的不一致性由于电池制造过程中的微小差异，如活性物质的分布、电解液的均匀性等，导致单体电池初始性能上的差异。使用过程中的不一致性电池在电动汽车上使用时，由于温度、充放电历史、电流密度等因素的不同，会使得电池性能进一步分化。电池不一致性的危害电池组的容量受制于性能最差的单体电池，即“木桶原理”，导致整个电池组的容量无法充分利用。（一）容量损失（二）寿命减少电池组的寿命通常由寿命最短的单体电池决定。不一致性导致某些电池经历更频繁的满充满放，从而加速老化过程。内阻较大的电池在流过相同电流时产生更多热量，导致温度升高和劣化加速，形成负面反馈循环。不同的内阻，流过相同的电流，内阻大的电芯发热量相对较多。电池组的温度过高造成电池组的劣化速度加快，内阻又会进一步升高。内阻和温升形成一对负反馈，使高内阻单体电池加速劣化。（三）内阻增大内阻不一致导致电池组内部温度分布不均，影响电池性能和寿命，甚至可能引发热失控。（四）热管理问题电池不一致性的危害不一致性可能引起某些电池过充或过放，增加了电池热失控的风险，对电池安全构成威胁。（五）安全隐患不一致性导致电池组性能下降，可能增加系统故障率，影响电动汽车的可靠性。（六）系统故障率增加电池不一致性的危害（七）性能下降电池组在使用过程中，由于不一致性，部分电池可能无法提供预期的输出，导致整体性能降低。应对锂电池不一致性的措施单体电池分选不同批次的单体电池，理

论上不能放在一起使用。在电池组组装前，对单体电池进行分选，确保同一组内的电池参数尽可能接近。分选可以通过静态分选（如开路电压、内阻、容量等）和动态分选（充放电过程中的特性）来实现，以减小单体电池初始差异。

应对锂电池不一致性的措施热管理设计有效的热管理系统，保持电池组工作温度的一致性，减少温度对电池一致性的影响，进而提高电池的使用寿命。电池管理系统（BMS）充电均衡技术采用被动均衡或主动均衡技术，减少电池单体间的能量差异。被动均衡通过电阻将多余的能量转化为热量，而主动均衡通过DC-DC转换器在电池间传递电荷，更有效地进行能量转移。使用BMS监控电池组中每个电芯的电压、电流和温度，执行电芯间的均衡，减少电池接线费用，并计算SOC、SOH以及SOF。掌握锂离子电池组中单体电池不一致性发展规律，对极端参数电池进行及时调整或更换，以保证电池组参数不一致性不随使用时间而增大。应对锂电池不一致性的措施电池热管理技术针对内阻不一致的单体电池发热量也不相同的问题，电池管理系统中加入了热管理系统，可以调节整个锥离子电池组的温差，使电池模组保持在一个合理的温度范围内。生成热掀较多的单体电池依然温升偏高，但不会与其他单体电池拉开差距，劣化水平就不会出现明显的差距。电池热管理技术在电池包输出功率允许的情况下，尽量减小电池放电深度。引入实用性电池组能量管理和均衡系统，制定合理的电池均衡策略，主动千预和降低电池的不一致性。尽量在电池深度放电的同时，防止电池的过充电。电池管理系统主动均衡（一）主动均衡启动条件1．荷电状态（SOC）不一致性2、充电过程3、电压差阈值当电池组内单体电池的荷电状态差异超过预设阈值时，主动均衡会被激活。这个阈值一般在2%-5%之间。大多数情况下，主动均衡在电池组充电过程中启动。这是因为充电时更容易控制能量的重新分配，将高SOC单体的多余能量转移到低SOC单体中。当检测到电池单体间的电压差超过某一设定值时，主动均衡启动。这个阈值的设定考虑了电池的电压特性、均衡效率和能耗等因素。电池管理系统主动均衡（一）主动均衡启动条件4．充放电循环次数5．温度条件在一定数量的充放电循环后，BMS可能会自动触发一次主动均衡，以补偿因电池老化、使用习惯等因素引起的不一致性增加。虽然不是直接启动条件，但电池温度也是一个重要因素，因为温度影响电池的性能，极端温度条件下可能会限制或调整均衡策略。电池管理系统被动均衡结构简单：相较于主动均衡，被动均衡系统结构简单，成本较低，维护简便。控制策略：被动均衡策略相对简单，通常在电池充电后或静置时进行，因为此时电池组处于相对稳定状态，易于控制。适用范围：适用于电池组内电池单体间不一致性较小，或对均衡效率要求不高的场景。1．优点（1）成本低：不需要额外的电能转移设备，成本较低。（2）维护简便：系统简单，故障率较低，维护成本低。

2．缺点（1）能效低：均衡过程中能量损失大，效率低。（2）均衡速度慢：被动均衡依赖电池自身放电，均衡速度相对较慢。（3）温升问题：能量转化成热能，可能增加电池组的温升，影响电池寿命。被动转移特点优缺点常用电池均衡策略主动转移能量均衡法智能充电算法均衡法开关电容或电感均衡法并联电阻均衡法电容均衡法局部放电均衡法351246更换动力电池模组任务二Replacethepowerbatterymodule动力电池拆卸注意事项安全设备保护电池的容量问题断电操作专业监护工具和劳保用品动力电池拆卸注意事项妥善处理电线无电操作存储要求专用工具动力电池拆卸步骤动力电池拆卸步骤完成动力电池标定任务三Completethecalibrationofthepowerbattery动力电池容量标定电池充电首先，电池需要被充电至其额定电压或达到满充电状态。这一步骤是为了确保电池有足够的能量进行后续的容量测试。接下来，电池会以一个恒定的电流放电，直到达到一个预设的截止电压。放电电流的选择通常是基于电池的额定容量来确定的，即1C放电率，其中C代表电池的额定容量。恒流放电需要记录电池的电压和放电电流随时间的变化，以形成放电曲线。这个曲线对于确定电池的实际容量至关重要。动力电池容量标定记录放电曲线计算容量电池的实际容量可以通过积分放电曲线下的面积来计算。这通常涉及到对放电期间电流与时间乘积的积分。SOC与OCV的关系标定过程中，需要建立电池的荷电状态（SOC）和开路电压（OCV）之间的关系。这是因为BMS通常使用OCV来估算SOC。动力电池容量标定通过与制造商提供的规格或通过其他独立测试获得的数据进行比较，验证标定结果的准确性。标定结果验证为了验证电池的一致性和可靠性，标定过程可能需要在不同的温度和放电率下重复进行。循环测试使用数学模型和算法对收集到的数据进行拟合，以准确预测电池在不同工作条件下的性能。数据拟合由于电池性能受温度影响，标定过程中需要考虑温度变化，并进行适当的补偿。温度补偿根据标定结果，可能需要对BMS的参数进行调整，以确保其能够准确地反映电池的状态。BMS参数调整动力电池容量标定错误容量标定错误：外界人为因素对电池包容量大小、当前电池组Soc未进行标定匹配引起的错误。容量标定错误的影响后果：导致车辆的续航里程与当前SOC值不匹配，严重情况下会出现续航里程跳变或司机误判续航里程导致车辆抛锚。动力电池容量标定错误处理方法条件允许的情况下通过充电柜对车辆进行放电至车辆自动切断动力然后给车辆进行充电至SOC为100%；放电充电更新BMS程序，优化SOC估算算法，确保它能够根据电池的实际行为准确地跟踪电池容量。软件和算法优化如果发现容量标定存在误差，可以通过重新校准来纠正。这通常涉及将电池完全充电和放电，以确定其真实容量。重新校准对电池进行一次深度充放电循环，以重置电池的化学状态并提高标定的准确性。深度充放电循环确保所有测量设备，包括电压、电流传感器和温度传感器，都经过校准并且工作正常。设备的任何误差都可能导致容量标定不准确。检查测量设备如果SOC显示异常，比如SOC值变化幅度大或反复跳变，需要检查数据采集模块是否正常工作，并进行必要的更换。数据采集模块检查电池一致性管理动力电池容量标定错误添加标题线束和连接检查添加标题环境因素控制专业培训通过电池均衡技术改善电池单体间的一致性，减少由于电池不一致性导致的容量标定误差。使用故障诊断工具检查电池系统，包括BMS，查找可能导致容量标定错误的具体故障点。遵循电池制造商提供的指导和建议，他们可能会提供针对特定电池类型的标定程序和故障排除步骤。检查电池和BMS之间的所有连接和线束，确保没有接触不良或损坏的情况，这些问题都可能导致标定数