新能源汽车结构与检修课件-3.4动力电池系统故障维修-246

项目三 动力电池与管理系统 任务4 动力电池系统故障诊断 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 课程内容 1 2 3 4 5 情境导入 学习目标 理论知识 拓展阅读 任务实施 6 单元小结 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 情境导入 一辆新能源汽车在行驶过程中托底，导致动力电池箱体破损。 车主李：车辆在行驶过程中只是轻轻磕碰了一下，怎么动力电池就坏了呢？ 技师王：新能源电动汽车的动力电池安装在车辆底部，极易发生托底损坏的事故。在行车过程中遇到起伏不平或者积水的路面时候，一定要仔细观察路况，缓慢行驶或选择绕行，以免给车辆造成损伤。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 学习目标 1．了解动力电 池系统绝缘监测系统工作原理与检测方法 2．了解电动汽车动力电池系统常见故障与原因 1．具备资料查询、收集和整理能力 能进行动力电池的检测与更换作业 具备一定的动力电池系统故障诊断能力 应知 应会 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 理论知识 02 03 动力电池更换 维护插接件 04 动力电池系统常见故障 01 绝缘电阻监测系统 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 新能源电动汽车采用电力驱动系统，内部有几百伏的高压电，有着极高的绝缘要求。而汽车是一个不断运动的部件，随着使用年限增加、系统振动、部件老化、温湿度变化等因素的影响，都有可能导致车辆整体绝缘性能的下降。不仅会影响车辆运行，还将危及司乘人员的人身安全，因此，电动汽车高压电气系统绝缘性能是一个至关重要的技术指标。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 （1）绝缘电阻监测系统工作原理 新能源汽车的高压电路应按GB/T18384.3-2015中规定提供直接接触防护，布置在乘客舱或行李舱外部的B级高压电路（60～1500V）的防护性能应满足IP67的要求。当各高压部件、接口的通断导致系统暴露产生潜在危险时，B级电压系统应自动不带电。 动力电池正负极通过绝缘层与底盘构成电流回路，当整车绝缘下降时漏电电流就会增大，漏电电流达到一定值时，将危及乘客安全以及整车电气系统的正常运行。新能源汽车的绝缘电阻监测系统主要是通过在正极动力电缆与底盘，负极动力电缆与底盘之间分压的方式，来测量动力电缆相对于车辆底盘的绝缘程度。为了简化结构，通常将绝缘电阻监测模块设在动力电池系统内，并把绝缘电阻监测功能集成到BMS上。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 （1）绝缘电阻监测系统工作原理 在高压电断开的情况下用绝缘表测量正对地和负对地的绝缘阻值，均应大于等于500Ω/V，否则为不合格 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 （2）绝缘电阻测量流程 测量仪器：绝缘测试仪，又叫兆欧表。 安全提示：绝缘测试仪在工作时自身会产生高电压，而测量对象也是电气设备，所以必须正确使用，以免造成人身伤害或设备损坏。 检测方法： ①试验前关闭点火开关，拆卸低压蓄电池负极连接线。 ②拔下维修开关，交专人保管或锁起来，以防误插情况。 ③断开动力电池高压电缆插接件，并用放电工装进行放电。 ④对绝缘表进行初步检查，确认绝缘表工作正常。 ⑤选择合适的量程，连接测试线，按下测试键后读取其绝缘电阻值 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 （2）绝缘电阻测量流程 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.1绝缘电阻监测系统 （2）绝缘电阻测量流程 注意事项： ①测量前必须断开被测设备电源并进行放电，严禁带电测量。  ②被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果准确。  ③测量大电容电机和较长电缆的绝缘电阻时，须适当延长测量时间才能得到正确结果。  ④在阴雨潮湿的天气或环境湿度太大时，不易进行测量工作。 ⑤测试输出电压插孔输出的是高压电，严禁用手直接触摸测试笔。  ⑥电池能量不足时应及时更换，长期存放时应取出电池。  ⑦测试时双手应佩戴绝缘手套。  机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.2动力电池更换 （1）车辆停放平稳，铺设车辆防护用品。 （2）操作人员穿戴好高压安全防护用品。 （3）断开12V蓄电池负极，并用绝缘胶带包裹负极连接线、蓄电池极柱。 （4）拆下维护维修开关（有的车型没有维护开关）。 （5）举升车辆，拆卸动力电池线束护板。 （6）拆卸动力电池高低压线束。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.2动力电池更换 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.2动力电池更换 （7）测量动力电池端正负极端子输出电压是否为0V，如果高压端带电需等待几分钟再次进行测量，严禁带电操作。 （8）用放电工装对高压负载端进行放电。 （9）将动力电池举升车推入车辆底部，托住动力电池总成底部，按顺序拆卸动力电池总成的固定螺栓。 （10）缓慢降下动力电池举升车，并将动力电池推出车外。 （11）安装时将动力电池移至车辆下方，缓慢升起电池举升车，使动力电池两侧的定位销对准车辆下方定位孔。 （12）按顺序依次拧紧动力电池的固定螺栓，安装动力电池高低压线束插接件及电池护板。 （13）车辆复位，检查车辆上电和充电是否正常。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.3维护插接件 维护插接器（MSD）也叫维修开关或紧急开关，在特定时刻能够实现高压系统的电气隔离，是保证电动汽车高压电气安全的关键部件。 在车辆维修或存在漏电危险等特殊情况时，使用维修开关切断高压电路。 维护开关的安装位置各车型都不一样，主要分布在后排座椅下发、中央扶手箱下方、后备箱内以及副驾驶座椅下方等位置。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.3维护插接件 SD1-电池正极和正极继电器C1之间 SD2-电池组中心，这里是动力电池额定电压的中间分压位置 SD3-电池负极和负极继电器C2之间 《电动客车安全技术条件》要求：在继电器断开的情况下，MSD断开后5秒内，所有外部电池端子的电压应小于60 VDC。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.3维护插接件 维修开关MSD取出方法 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 动力电池系统属于高压部件，其好坏直接影响着整车安全性及可靠性。 故障现象：动力电池管理系统发生故障，就失去了对电池的监控，不能估计电池的荷电状态，容易造成电池过充、过放、过载、过热以及不一致性问题的增加，影响电池的性能、使用寿命甚至行车安全。 故障类型：动力电池系统故障按照故障发生的部位可以分为三类，即单体电池故障、电池管理系统故障、线路或连接件故障。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （1）单体电池故障 ①单体电池SOC偏低和单体电池SOC偏高 这种情况下电池性能正常，无须更换。如果单体电池SOC偏低，则该电池在汽车行驶过程中，电压最先达到放电截止电压，使得电池组实际容量降低，应对该单体电池进行补充充电。如果单体电池SOC偏高，则该电池在充电末期最先达到充电截止电压，影响充电容量，需对该单体电池进行单独补充放电。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （1）单体电池故障 ②单体电池容量不足和单体电池内阻偏大 这种情况电池性能衰退严重，应立即更换。在电池组中，最小的单体电池容量也限制了整个电池组的容量，因此发生单体电池容量不足故障会影响车辆续驶里程。锂离子电池内阻如果过大，会严重影响电池的电化学性能，如充放电过程中的极化严重、活性物质利用率低、循环性能差等。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （1）单体电池故障 ③单体电池内部短路、单体电池外部短路 这种情况影响行车安全。如果单体电池极性装反，在强振动下锂离子电池的极耳、极片上的活性物质、接线柱、外部连线和焊点可能会折断或脱落，造成单体电池内部短路或者外部短路故障。 通常情况下，造成单体电池前两种故障的原因可能包括两个：一是动力电池成组时单体电池一致性问题，单体电池的SOC、容量、内阻本身就存在差异；二是单体电池在成组应用过程中因为应用环境差异（如温度、充放电电流）而造成的一致性差异增加，加剧单体电池的不一致性。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （2）电池管理系统故障 电池管理系统通常对单体电压、总电压、总电流和温度等进行实时监控采样，并将实时参数反馈给整车控制器。电池管理系统除了对电池性能参数进行监控、实施电性能管理以外，还具有热管理为主的应用环境管理，实施对电池的加热和冷却，确保电池的良好应用环境温度以及温度场的一致性。 若电池管理系统发生故障，就失去了对电池的监控，不能估计电池的SOC，容易造成电池的过充、过放、过载、过热以及不一致性问题的增加，影响电池的性能、使用寿命和行车安全。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （2）电池管理系统故障 电池管理系统故障包括CAN 通信故障、总电压测量故障、单体电压测量故障、温度测量故障、电流测量故障、继电器故障、加热器故障和冷却系统故障等。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （3）线路或连接件故障 线路或连接件故障的诊断对于确保行车安全和整车的可靠性同样重要。例如，因为车辆的振动，电池间的连接螺栓可能会出现松动，电池间接触电阻增大，发生电池间虚接故障，以致电池组内部能量损耗增加，造成车辆动力不足和续驶里程短，在极端情况下还能引起高温，产生电弧，熔化电池电极和连接片，甚至造成电池着火等极端电池安全事故。 在电动汽车运行过程中，单体电池之间可能发生相对跳动，造成两电池间的连接片折断。电池箱和电动汽车的电气连接也是故障的高发点，电插接器在经历长时间振动后容易产生虚接，出现易烧蚀、接触不良等故障。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 （3）线路或连接件故障 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 4.4 动力电池系统常见故障 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 拓展阅读 整车系统高压上下电策略 一、 上电策略 1、整车低压总开关闭合 2、仪表台低压开关闭合 3、车辆钥匙启动至ACC档位停顿一秒以上，ACC档供电系统进行配电，仪表系统及低压系统进行自检。 4、车辆钥匙转动至ON档位停顿一秒以上，ON档供电系统进行配电，BMS系统进行自检。 5、车辆钥匙转动至STRART档位停顿一秒以上，高压主驱动系统进行预充电工作。 6、仪表台无故障提示，系统上电完成。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 拓展阅读 整车系统高压上下电策略 上电流程 VCU初始化→新能源低压供电→新能源低压自检→电池高压负极继电器闭合→电池高压检测→高压系统预充→高压系统自检→远程、定时、空调→行车 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 拓展阅读 整车系统高压上下电策略 二、 下电策略 1、车辆停车，档位开关切换到“空档”。 2、车辆钥匙回转至ACC档位停顿一秒以上，ON档供电系统断电。 3、车辆钥匙回转至OFF档位停顿一秒以上，ACC档供电系统进行断电，仪表台及低压系统断电。 4、关闭仪表台低压开关，短时间停车下电完成。 5、关闭低压系总开关。长时间停车下电完成。 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 拓展阅读 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 1、高压防护作业及场地隔离 2、新能源车故障诊断仪连接与使用 3、动力电池检测与更换 4、动力电池管理系统常见故障分析 任务实施 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 1、动力电池绝缘电阻监测系统功能与检测方法 2、动力电池检测与更换 3、动力电池系统常见故障及原因分析 单元小结 机械工业出版社 《新能源汽车结构原理与检修》 $