《新能源汽车电池及管理系统检修》 课件 项目二.动力电池的成组分析

机械工业出版社《新能源汽车电池及管理系统检修》项目二

动力电池成组分析目录01.动力电池包的结构与组成认知02.动力电池包的成组设计03.动力电池的安全性测试04.电池包结构成组与安全拆装实务任务目标素质目标：能够制订工作计划，独立完成工作学习任务；能够在工作过程中，与小组其他成员合作、交流并进行学习任务分工，具备团队合作和安全操作的意识；养成服从管理，规范作业的良好工作习惯；培养安全工作的习惯。知识目标：能够描述动力电池的组成与功能；能够描述动力电池的三级成组；能够描述动力电池的安全以及消防特性。能力目标：能够正确操作动力电池举升车；能够进行电池参数的检测；能够对动力电池安全性进行检测；能够进行动力电池总成的拆卸与安装。任务1动力电池包的结构认知01任务引入图：动力电池示意图小王在某新能源汽车4S店工作，今天接了一辆车，需要进行首保检查。师傅告诉小王需要对动力电池进行检查，动力电池如图所示，你知道如何安全规范地进行动力电池的检查吗?新知讲解：三级成组结构01.电芯(Cell)——能量基石作为动力电池最小的独立单元，电芯是电能存储的核心载体，其性能直接决定了电池系统的基础能量密度与充放电特性。02.电池模组(Module)——基础单元将多个电芯通过串并联方式组合封装，形成标准化的模组单元，不仅优化了空间利用率，也为后续成组提供了模块化的便捷性。03.电池包(Pack)——系统集成整合多组电池模组，并搭载BMS电池管理系统、热管理系统及防护结构，构成完整的动力能源系统，适配整车的安装与使用需求。不同形状电芯对比新知讲解：三级成组结构不同形状电芯对比新知讲解：三级成组结构动力电池包的三级成组模式如同搭积木，从基础单元到系统集成，层级清晰，实现了能量存储与管理的高效协同。

电池包三级成组的优势（1）提高能量密度（2）提升安全性（3）便于维护和管理（4）降低成本新知讲解：电池包辅助元器件01.核心管控中枢：主控盒与从控盒主控盒是BMS的“大脑”，负责整体决策与通信交互；从控盒作为“神经末梢”，精准采集每一颗单体电芯的电压与温度数据，形成完整的监控网络。02.高压状态监测：高压控制盒如同电池包的“心脏监护仪”，实时采集系统总电压、总电流，并持续进行绝缘检测，确保高压回路处于安全、稳定的运行状态，防范漏电风险。03.紧急安全防线：继电器与维修开关高压继电器是高压回路的电子“开关”，负责正常工况的通断控制；维修开关则是物理应急装置，在检修或紧急故障时，可手动切断高压电路，杜绝触电危险。任务实施:动力电池举升车使用操作步骤及方法图示1.在使用前，需先检查平台有无异物，油缸油管是否有漏检查锁止轮功能是否正常。

2.向轮固定，机器平稳后，按下举升开关即可升起平台。

3.下降操作前，观察机器周围、平台上下和车辆内无异物和人员，按下下降开关，平台将下降至所需高度。

任务实施:动力电池举升车使用总结评价任务2动力电池包的成组设计02任务引入图：动力电池示意图动力电池系统通常先由多个电芯构成电池模块，再根据新能源汽车的需求，串联或并联多个电池模块构成动力电池系统。成组设计是动力电池包研发中的重要环节，旨在通过合理的设计与优化，实现高能量密度、高安全性、长寿命及高效能的目标。新知讲解：串联与并联图示为动力电池组典型的串并联拓扑结构。串联结构提升电压等级，并联结构扩充能量容量，二者结合构成了动力电池系统的基础框架。01.串联模式核心作用是提升总电压，以满足电机高压供电需求。但电池组的总容量受限于组内容量最小的电芯，存在“木桶效应”。02.并联模式核心作用是提升总容量，直接增加车辆续航里程。总容量为各并联电芯容量之和，能有效提升系统的能量储备能力。关键挑战：电芯不一致性与BMS管理电芯间容量、内阻的微小差异会随循环放大，影响电池组性能与寿命。BMS（电池管理系统）的核心任务正是监测并均衡这种不一致性，保障系统安全高效运行。新知讲解：成组设计关键要素01.核心技术难题攻克电压一致性管控通过均衡管理策略，确保所有电芯充放电状态同步，避免单体偏差影响整包性能。高压绝缘与充放控制构建多层绝缘防护体系防止漏电；通过BMS精确管理充放电过程，杜绝过充过放风险。02.三级安全防护体系源头预防：结构与冷却采用合理的电池排布结构，配合高效热管理系统，从物理层面降低安全隐患发生概率。全维预警+物理防护传感器实时监测异常状态；配置熔断器、防火墙等硬件，在故障发生时阻断事故蔓延路径。03.精细化热管理设计精准温控目标将电池工作环境严格控制在25-40℃的最佳区间，最大化延长电池循环寿命，稳定充放电效率。多元化冷却方案融合液冷、风冷、相变材料冷却等主流技术，根据应用场景定制散热方案，适配不同工况需求。任务实施:单体锂电池检测操作步骤及方法图示1.测量前准备：安全防护设备准备；拆装工具准备，操作人员在作业中需要佩戴好安全防护设备。

2.通过面板上测量端口找到所对应的单体锂电池进行电压检测，并记录每个单体锂电池电压。测量过程中正确使用万用表，确保测量面板端口号一一对应

3.测量完毕后，将所测数值进行对比，找到异常单体锂电池。根据数据分析电池故障现象

任务实施：单体锂电池检测总结评价任务3动力电池的安全性测试03任务引入图：小米SU7 Ultra极端场景连续测试极端场景连续测试2025年，中国汽车技术研究中心针对小米SU7Ultra做了一项极端场景连续测试：经历了350mm深坑刮底、飞坡+钢制菱形壁障刮底、刮底后450mm涉水、整车模拟70km/h碰撞、极端测试快充快放五次核心洞察：，动力电池直接影响着新能源汽车的主要性能指标，其安全性往往决定着整车的可靠性新知讲解：严苛的安全标准01机械安全：极限物理挑战通过挤压、针刺、碰撞、振动等极端测试，验证电池包在遭受外力冲击、形变时的结构完整性，确保电芯不发生泄漏或起火风险。02电安全：电气系统防护模拟外部短路、过充、过放等异常工况，考验电池管理系统(BMS)的保护策略与电芯的化学稳定性，杜绝电气故障引发的热失控。03热安全：极端环境耐受开展高温加热、直接火烧等测试，检验电池的热扩散阻隔能力，确保在极端热环境下，热量不会快速蔓延至整个电池包。核心红线：GB38031强制国标标准创新性提出“热扩散”要求：当电池包内单个电芯发生热失控后，必须保证5分钟内不起火、不爆炸，为驾乘人员预留充足的逃生时间，构建生命安全的最后一道防线。新知讲解：国内外安全标准新知讲解：提升安全性的措施01硬件：多维物理防护电芯材料：优选磷酸铁锂等热稳定性优异的材料，从根源降低热失控概率。模组设计：植入气凝胶等高效隔热材料，构建物理屏障，有效阻断热扩散路径。整包结构：采用耐高温、高强度结构件封装，强化抗冲击与抗压能力。02软件：BMS智能守护电池管理系统(BMS)如同全天候“安全监控员”，实时采集并分析电压、温度、电流等核心数据。通过主动均衡、过充过放保护、热失控预警等算法，提前识别异常风险并介入干预，将安全隐患扼杀在萌芽状态，实现全生命周期的主动安全防护。03对比：不同技术路线磷酸铁锂电池：晶体结构稳定，化学特性决定了其热失控温度高、风险低，是商用场景中安全性的标杆选择。三元锂电池：能量密度优势显著，但材料热稳定性相对较弱，对BMS算法精度与热管理系统的设计要求更为严苛。任务实施:动力电池安全性实验操作步骤及方法图示1.进入实验界面，了解实验目的及实验要求

2.进入热扩散实验，点击下一步开始扩散试验

3.完成实验，生成实验数据，学生需要根据实验数据，结合实验现象来判断实验所用电池是否为合格产品。

4.电池挤压实验，点击挤压头，在实验设备上放置挤压头。

点击电池模型，点击确定，选择当前电池做挤压实验

5.电池放在挤压设备上，通过上下左右键调整电池位置，安装传感器，完成相关接线。接电池测量元件，关闭防爆门，准备开始实验。

任务实施:动力电池安全性实验6.点击模型，进入挤压设备控制软件，点击相应的参数位置，设置合理的挤压参数

7.展示实验数据，学生需要根据实验数据结合实验现象判断当前实验的电池的安全性。

8.电池针刺，点击刺针头，在实验设备上放置刺针。

9.点击电脑模型，进入设备控制软件，点击相应的参数位置，设置合理的针刺参数

10.展示实验数据，学生需要根据实验数据结合实验现象判断当前实验的电池的安全性任务实施：动力电池安全性实验总结评价任务4动力电池包的拆装04任务引入图：动力电池示意图一辆行驶里程数约为30000km的吉利EV450轿车，车主早上开车的时候发现仪表显示“检查动力蓄电池系统”，经过车间主管用解码仪读取故障码并检测相关数据流，发现动力电池包需要进行更换。你作为一名维修人员，请严格按照相关的作业标准，对该车辆的动力电池包进行更换。新知讲解：安全拆装流程图示：动力电池总成安装位置

动力电池作为车辆核心部件，安装于车身底盘关键位置。操作时需严格确认安装点位与连接状态，杜绝因装配不当引发的安全隐患。电动汽车行驶到一定里程后，都会出现电池性能衰减，为了保证续航里程需要更换动力电池卸核心步骤新知讲解：安全拆装流程▍核心原则：安全第一—严格遵循“断电、验电、再操作”铁律，全程落实防护措施。01.准备防护：穿戴绝缘手套、绝缘鞋等全套个人防护装备，在作业区域设置安全警示隔离带，清理无关物品。02.断电验电：先断开低压蓄电池负极切断高压源，再用专业工具验电，确认系统电压低于36V安全阈值后，方可开展后续拆卸。03.拆装与回检：按规范顺序拆管路、连接器与螺栓；安装遵循逆序，确保力矩达标，最后完成上电测试与功能验证。新知讲解：拆装流程详解01/电池包拆卸核心步骤①安全准备：规范穿戴防护用品，在作业区域设置警示标识，建立安全操作边界。②断电操作：断开低压蓄电池负极电缆，彻底切断整车低压电源，防止短路风险。③冷却系统处理：举升车辆至合适高度，断开冷却液进出管路，排空系统内残留冷却液。④线束与插接件：依次断开电池信息采样线、直流母线及各类传感器插接件，做好标记。⑤举升拆卸：专用平台托底，卸下固定螺栓，缓慢同步降下电池包，放置在绝缘托盘。02/电池包安装关键规范遵循逆序逻辑：严格按照拆卸的反向步骤执行安装，确保所有组件归位准确，避免漏装零部件。力矩精准管控：使用数显扭矩扳手，按照技术手册规定的力矩值和顺序拧紧所有固定螺栓，防止过紧或过松导致结构变形。冷却与密封检查：加注标准冷却液，进行保压测试检查管路泄漏；确认所有插接件防水密封完好。上电功能验证：连接低压电瓶后，分阶段上电，检查BMS通讯、电池单体电压及温控系统是否正常运行。任务实施：动力电池拆装操作步骤及方法图示1.打开动力电池冷却液水桶盖；举升车辆；拔下冷却液进水口接头进行放水

2.佩戴绝缘手套；.拆下电池信息采样通信线插接件，拆下动力电池直流母线插接件

3.将动力电池举升平台推至车下部；对准动力电池中间部位；锁住举升平台脚轮；升起举升平台直至接近动力电池；再次检查举升平台是否对齐动力电池中间部位；举升该平台直到轻轻托起动力电池

4.使用M18的套筒卸掉周边10个固定螺栓；降下举升平台；卸下动力电池包

5.将新的动力电池包放到举升设备上推至车体正下方；锁住举升平台脚轮；升起举升平台；检查螺栓孔是否对齐；按照拆卸的步骤从后往前安装即可任务实施：动力电池拆装总结评价拓展阅读：电池包集成技术发展趋势01.CTP(CelltoPack)电芯到包省去传统模组环节，将电芯直接集成至电池包，有效提升电池包的空间利用率与能量密度，是当前主流的技术路线。02.CTB(CelltoBody)电芯到车身将电池包上盖与车身地板合二为一，电池系统成为车身结构件的一部