新能源汽车动力电池及管理系统检修 课件 项目五 新能源汽车整车动力电池系统检修

新能源汽车整车动力电池系统检修NewEnergyVehicles衢州技师学院目录CONTENTS任务三检修动力电池限功率故障任务一检修动力电池热管理系统故障任务二检修动力电池无法充放电故障任务四

检修动力电池SOC跳变故障检修动力电池热管理系统故障任务一Troubleshootthefaultofthepowerbatterythermalmanagementsystem电池热管理系统的概述电池热管理系统面对的问题为了提高整车性能使电池组发挥最佳的性能和寿命，需要优化电池包的结构系统的各种会面临的问题，具体如图所示，以此能够使其更好的适应高温和低温环境。电池热管理系统的概述电池热管理系统面对的问题（1）过低或过高温度均会影响锂电池性能和使用寿命，因而必须拥有热管理系统。（2）由于动力类型的变化，电动汽车空调使用的电动涡旋压缩机价值量相比传统压缩机有明显提升。为了提升整车效能并确保电池组能够以最优状态运行，同时延长其使用寿命，电池包的热管理系统必须经过精心设计，能够适应高温和低温的电动汽车电池包热管理系统。动力电池热管理的重要性动力电池系统热量主要是电池工作过程中电芯所产生的，因此，电池动力系统的热管理即为电池包热管理（如图所示）。（一）电池温度过高会导致以下问题

锂电池工作过程中电流通过和发生电化学反应所产生的热量会导致电池温度升高，影响其内阻、电压、SOC/SOH、可用容量、充放电倍率等，甚至可能导致安全隐患。（二）电池温度过低会导致以下问题锂电池温度过低会使电池容量降低，容易出现过放电，对锂电池造成不可逆的伤害。动力电池热管理电池热管理系统的分类及介绍热管理系统对于维持电动汽车动力电池的性能、安全和寿命至关重要。图为其冷却方式，主要分为三类：（一）风冷系统

风冷系统利用空气流动来散发电池产生的热量。（二）液冷系统

液冷系统与水冷系统类似，也是利用液体冷却剂的流动来散热。（三）直冷系统

相变材料能够在特定温度下发生相变，吸收或释放大量的热量。电池热管理系统分类电池热失控的诱因热量是电池工作过程中的必然产物，假如电池的热释放即热扩散的速度比产热速度要快，电池温度就不会上升，不会达到热失控温度。引起电池热失控的原因分为以下两类。（一）热源产生过快或过多

这可能是因为电池过充、过放、内部短路、外部短路、电池滥用（如撞击、挤压）等原因造成的。（二）热扩散不足

这可能是由于电池设计不合理、散热不良、使用环境恶劣（如高温环境）、电池老化等因素引起的。检修动力电池无法充放电故障任务二Overhaulthepowerbatterycannotbechargedanddischargedfault交流充电系统（一）交流充电系统介绍交流充电系统主要是由供电设备（交流充电桩或家用交流电源等）、充电枪、交流充电接口、车载充电机、高压线束、低压控制线束、高压控制盒（分线盒）、动力蓄电池、整车控制器等部件组成的，如图所示。交流充电系统交流充电系统（二）交流充电工作原理交流充电的工作原理相对简单。交流充电桩提供了一个安全的电源接口，使电动汽车的车载充电器可以从电网获取交流电能。交流充电系统结构原理交流充电系统（三）交流充电的条件交流充电枪与交流充电口连接确认信号正常；车载充电机供电电源正常（含AC220V和充电枪端的DC12V）及车载充电机低压控制线束及本体正常；充电唤醒信号输出正常（DC12V）车载充电机、整车控制器、BMS之间通讯正常电池包正、负极接触器闭合、BMS向车载充电机发送电流强度需求的指令；动力电池单体之间的最高温度与最低温度差不超过5℃，且单体电池的温度>5℃；单体电池最高电压与最低电压差<0.03V（30mV）；电池组的绝缘阻值>500Ω/V；高、低压电路连接正常。直流充电系统（一）新能源汽车直流充电系统的结构电动汽车快速充电系统主要由电源设备（直流充电桩）、直流快充接口、高压配电盒、动力蓄电池、整车控制器、高压线束和低压控制线束等组成。直流充电接口结构直流充电系统（二）新能源汽车直流充电系统的工作原理当电动汽车接入直流充电桩时，首先通过专门设计的高压直流充电接口进行连接，接口具备电气连接、信号传输和安全互锁等功能。充电开始前，电动汽车电池管理系统（BMS）与充电桩控制器之间进行通信握手，协商充电电压、电流等参数，确保兼容性和安全性。直流充电柱系统框图直流充电系统（三）直流充电系统常见故障的诊断与排除直流充电枪与直流充电口连接确认信号正常。直流充电枪端的A+、A-输出12V用来唤醒BMS及VCU等模块；直流充电枪端的S+、S-通过充电网与BMS进行通讯，BMS检测到直流充电感应信号CC2后，BMS控制高压预充，待预充完成后直流充电桩的DC+、DC-输出DC500V；直流充电在进入到直流充电确认之前，通过烧结检测模块分别对直流充电正极接触器、充电负极接触器进行烧结检测，待接触器烧结检测完后，直流充电桩输出的直流电通过接触器给动力电池充电。动力电池单体之间的最高温度与最低温度差不超过5℃，且单体电池的温度>5℃；单体电池最高电压与最低电压差<0.03V（30mV）；电池组的绝缘阻值>500Ω/V；高、低压电路连接正常。直流充电系统（四）直流充电的条件智能充电模式是指利用先进的通信技术、自动化控制技术以及人工智能算法，对电动汽车（EV）的充电过程进行智能化管理和优化的一种充电方式。智能充电模式的核心目标是提高充电效率、降低电网负荷、延长电池寿命，并为用户提供更加便捷和个性化的充电服务。智能充电模式介绍检修动力电池限功率故障任务三Overhaulthepowerlimitfaultofthepowerbattery动力电池限功率故障相关术语（一）汽车功率的定义汽车功率是指汽车发动机所输出的能量，通常以马力（horsepower）或瓦特（Watt）为单位进行测量。汽车功率是衡量汽车动力性能的重要指标，它表示汽车行驶时所需的动力大小，反映了汽车的动力性和燃油经济性。动力电池限功率故障相关术语（二）转矩的定义转矩是指旋转力对物体产生的力矩，本质上是一个力矢量与位置矢量相乘得到的一个向量量。转矩可以表现为物体的旋转惯量与角加速度的乘积，反映了物体受到力或力矩作用下的旋转能力大小。动力电池限功率故障相关术语（三）限功率的定义限功率（PowerLimiting）通常指的是对某个系统或设备的最大输出功率进行限制的行为或状态。大多数车辆出现限功率故障时，仪表会亮起限功率指示灯，如图所示。汽车限功率指示灯限功率故障的排查（一）影响限功率的因素车辆限功率通常不是独立存在的。多数情况下是伴随着车辆高压系统绝缘故障、驱动电机及控制器温度故障、动力电池故障等。少数情况下伴随着其它线路故障例如油门信号校验错误、转向系统异常、ABS或ESP系统故障等。限功率故障的排查（二）限功率故障排查观察仪表是否亮起限功率故障灯同时注意有没有其它伴随的故障灯出现故障诊断仪扫描全车所有的ECU模块判断车辆系统的运行的状态寻找故障点限功率故障的排查（三）单体电压故障限功率故障排查数据收集与初步分析单体电压偏差检测进一步故障排查电池热状态检查深度诊断与修复故障修复后的验证限功率故障的排查（四）电池模组温度故障限功率排查通过诊断仪或上位机软件查看动力电池系统是否有故障码，查看单体电池的最高温度和最低单体的温度的数据流。

无论车辆搭载何种材料的动力电池，电池管理系统的温差设置基本上都是按照NEDC标准设置，单体最高温度与单体最低温度差不超过5℃。

根据诊断仪或上位机软件确认温差过大的电池模组的编号及电池号。用仪器测量确认是否有温差过大故障。

对失效的部件进行更换（如：电池信息采集器、温度传感器、采样线束等）或更换电池模组。检修动力电池SOC跳变故障任务四TroubleshootpowerbatterySOCtripfaults荷电状态（SOC）的概念荷电状态（SOC，StateofCharge）是衡量电池剩余电量的一个关键参数，它表示电池当前存储的可用能量占其全部容量的比率，通常用百分比表示，SOC状态范围百分比一般是0～100%。在电池管理系统（BMS）中，荷电状态是用来评估电池剩余能量和决定何时充电或放电的重要依据。SOC的估算方法及缺陷（一）SOC的估算方法1．传统方法电流积分法、电池内阻法、放电试验法、开路电压法、负载电压法。2．创新方法卡尔曼滤波法、模糊逻辑理论法和神经网络法。（二）SOC的缺陷电池组SOC估算最大的难题在于电池组一致性问题，也是目前新能源汽车最难解决的难题。它影响新能源汽车实际充放电量和汽车续驶里程，情况严重的话会发生电池热失控，甚至起火燃烧。因此解决电池一致性问题，电池组的SOC估算才有意义。影响SOC的估算的因素准确估算SOC对于电池管理和电动汽车的续航里程预测至关重要。然而