2.1 动力电池维护与保养（课件）《新能源汽车维护与保养》（湖南大学出版社）同步精品课堂

2.1 动力电池维护与保养 《新能源汽车维护与保养》（湖南大学出版社） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习 目标 说明纯电动汽车常见的电能补充方式。 清晰阐述纯电动汽车对动力电池在能量密度、循环寿命、安全性等方面的具体要求。 详细描述北汽 EV160 纯电动汽车动力电池的类型、结构以及充电系统的组成与工作流程。 熟练识别北汽 EV160 纯电动汽车充电系统各部件。 新知学习 情景导入 同学们，想象一下，你是一位忙碌的网约车司机，驾驶着纯电动出租车在城市中穿梭。突然，车子提示电量不足，要是不能及时补充电能，不仅会耽误接送乘客，还可能被困在路上。这时你会怎么做？是寻找充电桩慢慢充电，还是考虑换电模式快速解决？再比如，你购买了一辆北汽 EV160 纯电动汽车，如何维护它的动力电池和充电系统，才能让爱车一直保持良好状态？带着这些实际问题，今天我们就来深入学习动力电池维护与保养的相关知识。 新知学习 1.比能量高 为了增加纯电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池储存尽可能多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的空间也有限，这就要求电池具有高的比能量。 2.比功率大 为了使电动汽车在加速行驶、爬坡和负载行驶等方面能与燃油汽车竞争，就要求电池具有大的比功率。 一、纯电动汽车对动力电池的要求 新知学习 3.循环寿命长 循环寿命越长，电池在正常使用周期内支撑电动汽车行驶的里程数就越大，有助于降低车辆在使用周期内的运行成本。 4.均匀一致性好 对于电动汽车而言，电池组的工作电压大多数要达到数百伏，这就要求电池组有上百节电池进行串联，为达到设计容量要求，有时甚至需要更多。某一节电池的问题可能会影响整个动力电池组，从而导致电动汽车出现能量损失增加、续驶里程变短等问题，这就要求电池的均匀一致性要好。 一、纯电动汽车对动力电池的要求 新知学习 纯电动汽车的电能补充可以分为两种模式，即充电模式和换电模式。其中换电又称为机械充电，它是通过直接更换已充满电的动力蓄电池来达到电动汽车电能补充的目的。纯电动汽车动力蓄电池放电后，用直流电源连接动力蓄电池，将电能转化为动力电池的化学能，使它恢复工作能 力，这个过程称为动力蓄电池充电。动力蓄 电池充电时，动力蓄电池正极与充电电源正 极相连，动力蓄电池负极与充电电源负极相 连，充电电源电压必须高于动力蓄电池的总 电动势。 二、纯电动汽车的电能补充 新知学习 合适的充电方式不仅能够最大限度地发挥电池的作用， 而且可：以延长电池的使用寿命。电动汽车的充电方 式可分为交流充电和直流充电两种，消费者在自家充 电一般采用专业公司安装的充电墙盒进行交流充电， 在公共停车场或充电站一般采用交流进行交流充电或采用直流桩进行直流充电。 1.交流充电 纯电动汽车交流充电方式以较低的充电电流对电动车进行充电(其充电过程如图 2-1所示)。 二、纯电动汽车的电能补充 新知学习 一般充电时间较长，也就是通常人们说的“慢充”。交流充电方式的充电装置安装成本比较低，电动汽车家用充电设施(车载充电机)多采用这种充电方式。充电时可以充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本，提高充电效率、并延长电池的使用寿命。 二、纯电动汽车的电能补充 新知学习 2.直流充电 直流充电方式以较高的充电电流在短时间内为蓄电池充电(其充电过程如图2-2所示)，充电时间短，也就是通常说的快充。直流充电方式的充电装置安装成本相对较高，充电时电能利用率较低、对电池寿命也有一定的影响。 二、纯电动汽车的电能补充 新知学习 1.北汽EV160纯电动汽车的动力电池 北汽EV160纯电动汽车动力电池箱通过10个螺和车身 连接，安装在整车下部。动力电池箱主要起到保护动 力电池的作用，因此箱体要坚固、防水。体可以分为 上箱体和下箱体。上箱体一般不会受到冲击，并且为 了减轻重量采用玻璃钢材质。下箱体在整车的下部， 为了防止遇到路面磕碰等情况而伤害动力电池，采用铸铁材质。上下箱体之间通过硅酮胶进行密封，并有定位装置进行定位。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 新知学习 北汽 EV160 纯电动汽车动力电池如图所示，主要由两大部分组成，即电池管理系统和电池本体。其中电池管理系统相当于动力电池的神经中枢，主要对电池状态进行检测、对电池电量等进行管理。电池本体主要由动力电池组、动力电池箱及辅助器件三部分组成。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 新知学习 2.北汽 EV160 纯电动汽车的充电系统 北汽EV160纯电动汽车的充电系统可以分为动力电池充电系统和低压蓄电池充电系统。动力电池充电系统利用外接电源给动力电池充电，低压蓄电池充电系统利用动力电池给低压蓄电池充电。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 新知学习 (1)动力电池充电系统 动力电池充电系统如图2-5所示，包括交流 慢充和直流快充两种方式。慢充时，供电 设备(慢充或家用交流电)通过慢充线、慢充 口将交流电提供给车载充电机，车充电机将 其变成高压、直流电之后，送入高压控制盒，然后给动力电池进行充电。快充时，供电设备(一般为快充桩)通过快充线、快充口将高压直流电提供给高压控制盒，然后给动力电池进行充电。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 新知学习 (2)低压蓄电池充电系统 低压蓄电池充电系统是动力电池通过DC/DC变换器给蓄电池充电或给低压用电设备供电。如图所示为北汽EV160纯电动汽车的DC/DC变换器。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 新知学习 纯电动汽车的换电模式是指当纯电动汽车电池电量不足时直接更换已经充满电的电池，达到快速补充电能的目的。 1.换电模式存在的问题 1)换电站建设成本高。 2)不同企业的技术标准不同，电池标准也 不同。 3)车企之间难以实现技术标准共享。 四、纯电动汽车的换电模式 新知学习 2.换电模式的优点 (1)电能补充快 以天津海泰综合充换电站为例，一般给一辆电动公交车进行换电操作只需12min就可以完成，与内燃机汽车加油所需时间基本相同。图2-8所示为一辆电动出租车在纯电动汽车充换电站进行换电操作，整个换电过程在5min左右。可见，换电操作节省了大量的充电等待时间，大大提高了客户使用的方便性。 四、纯电动汽车的换电模式 新知学习 (2)延长电池的使用寿命，降低使用成本——换电站给动力电池充电的过程同时也是对动力电池的维护过程，这对延长动力电池的寿命是非常有利的。同时，换电模式还减少了动力电池进行快速充电的次数，这也延长了电池的使用寿命。由于电动汽车的成本中动力电池占了相当大的比例，延长电池的使用寿命就意味着降低了电动汽车的使用成本。 (3)解决了充电难问题——目前，充电桩的数量远远不能满足电动汽车的充电需求，是电动汽车发展的一大制约条件。换电模式由于更换电池需要时间短，因此可以短时间内满足电动汽车补充电能的需求。如果换电站的数量达到一定规模，甚至电动汽车续驶里程短的问题都能得到解决。 四、纯电动汽车的换电模式 新知学习 1.慢充检查 (1)慢充口盖开关状态检查 1)检查慢充口盖能否正常开启与关闭。在主驾驶室下门框附近有充电口盖解锁拉手(充电口盖解锁拉手位置如上图所示)，拉动充电口盖解锁拉手，则慢充口盖应正常打开、如下图所示。检查慢充口内外盖能否正常开、关。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 2)检查充电指示灯。当慢充口盖打开时，仪表充电指示灯应常亮；当充电口盖关闭时，仪表充电指示灯应熄灭。 注意：如果慢充口盖出现问题，车辆将无法正常起动。 (2)充电线及充电插头检查 1)检查充电线外观有无裂纹、破损等情况 2)检查充电插头有无裂纹、破损等情况 注意：充电过程中充电线会产生热量，如有破损，应及时更换，避免对人员及车辆造成损伤。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 (3)充电测试 注意：进行充电前要保证起动开关位于OFF位置，驻车制动应拉紧，并且换挡旋钮在N位。 1)将慢充线连接到充电机上(或将交流充电线 连接到可靠接地的220V/16A交流电源上)， 北汽EV160纯电动汽车随车配备的充电线如 图所示。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 2)按下充电枪开关，充电枪开关位置如图 2-11所示；3)将充电枪插入慢充口；4)确保连接正常后，松开充电枪开关；5)观察仪表盘，应显示充电状态；6)打开机舱盖，检查车载充电机工作状态。 车载充电机各指示灯的定义如表 2-1所示。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 2.DC/DC 功能测试 DC/DC功能测试主要是检测 DC/DC输出电压，检测方法为: 1)将车钥匙置于OFF位置，断开所有用电器并拔出钥匙； 2)按压低压蓄电池锁压件，打开盖板并露出低压蓄电池正极； 3)使用专用万用表电压挡位测量低压蓄电池的电压(并记录此电压值)； 4)将车钥匙置于 ON 位置； 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 5)使用专用万用表电压挡位测量低压蓄电池的电压，这时所测的电压值就是DC/DC输出的电压。 DC/DC正常输出电压为13.2~13.5V或13.5~14V(关闭车上用电设备的情况下)。车上用电设备未关闭、专用万用表测量值有误差或DC/DC故障都会导致DC/DC输出电压小于规定值。 3.快充口绝缘检测 1)检查绝缘手套绝缘等级；2)检查绝缘手套密封性;；3)佩戴绝缘手套;4)穿上绝缘鞋; 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 5)将兆欧表(见左图)挡位旋至500V； 6)打开快充接口外盖； 7)打开快充接口内盖； 8)用兆欧表检测快充接口DC+端子与车身之间的绝缘电阻绝缘 电阻值应大于2.5 MΩ，快充接口 DC+端子如图 2-14 所示； 9)用兆欧表检测快充接口DC一端子与车身之间的绝缘电阻，绝缘电阻值应大于2.5 MΩ，快充接口 DC一端子如图 2-14 所示,注意：如果绝缘电阻值小于标准值，应立即检查并更换快充线束。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 新知学习 1.外观检查 1)举升车辆目测动力电池底部(见图1)有无磕碰、划伤、损坏的现象。如有这些现象应及时予以修理或更换。 2)目测动力电池高低压插接件(见图2)有无变形、松动及损坏等情况。如有这些现象应及时予以修理或更换。 3)检查标识有无脱落，动力电池标识如图3所示。 4)动力电池固定螺栓力矩检测，固定螺栓标准力矩为95~105N·m。 六、动力电池系统维护 新知学习 2.BMS 维护 (1)CAN 电阻检查——目的：确保 BMS与外界通信质量。方法：用万用表欧姆挡测量CAN1(3)-H对CAN1(3)-L的电阻，其端子定义如图2-18所示，CAN1(3)-H和CAN1(3)-L分别对应端子P和端子R，测量阻值应为120Ω。 (2)BMS程序升级——动力电池厂家会定期要求对BMS系统软件进行升级，以获得更高的控制效率。该项工作一般采用专用仪器按照厂家升级规范进行。 六、动力电池系统维护 新知学习 3.动力电池测试 (1)单体电池一致性测试 (2)电箱内部温度采集点检查 目的：确保测温点工作正常，采集点合理。 方法：电脑监控温度与红外测温仪所得温度对比，检查温度传感器精度。 (3)继电器测试 目的：防止继电器损坏，车辆无法正常上高压。方法：用监控软件启动关闭总正、总负继电器 六、动力电池系统维护 新知学习 (4)电池加热系统测试 目的：确保加热系统工作正常，避免冬季影响充电。方法：电池箱通12V电源，打开监控软件，启动加热系统，利用软件读取电池温度。 (5)绝缘测试 注意：进行绝缘测试前，要按服规范操作进行下电作业。 目的：掌握电动汽车高压系统的运行状况，保证其绝缘的完好性，判断电气设备能否继续投入运行，预防损坏，使设备始终保持在较高的绝缘水平 方法：将高压盒打开，用绝缘表测试继电器两端总正、总负对地电阻，阻值均应大于500&/V(1000V)。其操作过程与快充口绝缘测试一致。 六、动力电池系统维护 新知学习 4.动力箱内部维护 (1)模组连接件检查——目的：防止螺钉松动，造成故障。方法：用做好绝缘的扭力扳手紧固，拧紧力矩为35N·m。 (2)电压采集线检查——目的：防止电压采集线连接不牢固，导致所测电压数据不准确。方法：将电压采集线从板插接件拔下，重新安装一次。 (3)熔断器检查——目的：检查熔断器状态是否良好，保证遇到事故时可正常工作。方法：用万用表二极管挡测量通断。 (4)电箱密封检查——目的：保证电箱密封良好，防止有水进入。方法：目测检查密封条，若破损则更换密封条。 六、动力电池系统维护 新知学习 (5)高低压插接件可靠性检查——目的：确保插接件正常使用。方法：检查是否有松动、破损、腐蚀等情况， (6)电池包安装点检查——目的：防止电池包脱落。方法：目测检查每个安装点焊接处是否有裂纹。 (7)保温检查——目的：确保冬季电池包内部温度。方法：目测检查电池包内部边缘保温棉是否脱落、损坏。 (8)电池包高低压线缆检查——目的：确保电池包内部线缆正常、不漏电。方法：检查电池包内部线缆是否破损、是否受挤压变形 六、动力电池系统维护 新知学习 随堂练习 01 简述纯电动汽车对动力电池在安全性方面的要求。 分别说明纯电动汽车交流充电和直流充电的特点。 02 课堂练习 1.纯电动汽车对动力电池能量密度的要求是（ ）​ A. 越低越好​ B. 越高越好​ C. 适中即可​ D. 没有要求 答案：B​ 解析：能量密度越高，意味着电池在相同体积或重量下能储存更多电能，车辆就能行驶更远距离，所以纯电动汽车对动力电池能量密度要求越高越好。 课堂练习 2.以下哪种充电方式属于纯电动汽车的交流充电（ ）​ A. 快充​ B. 慢充​ C. 换电​ D. 无线充电 答案：B​ 解析：交流充电功率相对较小，充电速度较慢，俗称慢充；快充一般指直流充电；换电不是充电方式；无线充电有交流也有直流形式，但这里问的交流充电典型代表是慢充。 课堂练习 3.北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池类型通常是（ ）​ A. 铅酸电池​ B. 镍氢电池​ C. 锂离子电池​ D. 氢燃料电池 答案：C​ 解析：目前纯电动汽车主流的动力电池类型是锂离子电池，北汽 EV160 也多采用锂离子电池，铅酸电池能量密度低，镍氢电池应用较少，氢燃料电池成本高，在该车型中一般不使用。 课堂练习 4.纯电动汽车换电模式的主要优势是（ ）​ A. 电池成本低​ B. 换电设备简单​ C. 能快速补充电能​ D. 电池寿命长 答案：C​ 解析：换电模式最大的优势就是可以在短时间内更换充满电的电池，快速补充电能，相比充电大大节省时间；换电模式电池成本并不低，换电设备复杂，对电池寿命影响不明显。 课堂练习 5.北汽 EV160 充电系统中，负责将交流电转换为直流电给电池充电的部件是（ ）​ A. 充电枪​ B. 车载充电机​ C. 动力电池​ D. 配电箱 答案：B​ 解析：车载充电机的作用就是将电网输入的交流电转换为适合动力电池充电的直流电；充电枪是传输电能的工具；动力电池是储存电能的；配电箱主要起分配电能和保护电路作用。 课堂练习 6.以下哪种不是纯电动汽车电能补充的常规方式（ ）​ A. 家用插座充电​ B. 公共充电桩充电​ C. 太阳能充电​ D. 换电站换电 答案：C​ 解析：家用插座充电、公共充电桩充电、换电站换电都是目前纯电动汽车常见的电能补充方式，太阳能充电受天气、光照等条件限制，目前不是常规的电能补充方式。 课堂练习 7.北汽 EV160 动力电池的连接线路在维护时，主要检查（ ）​ A. 线路颜色​ B. 线路是否破损、松动​ C. 线路长度​ D. 线路材质 答案：B​ 解析：在维护动力电池连接线路时，重点检查线路是否有破损会导致短路风险，是否松动影响导电性能，线路颜色、长度、材质在正常情况下无需特别检查。 课堂练习 8.纯电动汽车在快充时，电流主要通过（ ）进入电池​ A. 车载充电机​ B. 直流充电桩​ C. 交流充电桩​ D. 电池管理系统 答案：B​ 解析：快充即直流充电，直流充电桩直接输出直流电，无需车载充电机转换，电流通过直流充电桩直接进入电池；交流充电桩输出交流电，需车载充电机转换；电池管理系统主要负责监测和管理电池状态，不直接传输充电电流。 课堂小结 感谢观看 $$