培訓ppt課件(動力電池)

教師企業(yè)實踐（吉林國培班）教育部全國重點建設職業(yè)教育師資培養(yǎng)培訓重慶電子工程職業(yè)學院基地2018年7月動力電池認識及檢修主講人：李穗平教師企業(yè)實踐（吉林國培班）教育部全國重點建設職業(yè)教育師資培養(yǎng)目錄動力電池基礎知識12動力電池包3動力電池的拆裝與檢修目錄動力電池基礎知識12動力電池包3動力電池的拆裝與檢修一、動力電池基礎知識（一）電池概述

正極：電池中電位較高的一端，與負極相對。

以“+”符號表示。正極材料放大圖

負極：電位較低的一端。一般以“-”符號表示。正負極原材料示意圖

隔膜：隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負極之間自由通過。

電解液：電池中離子傳輸?shù)妮d體電池是一種能量存儲裝置，是由電極、電解液、隔膜組成的基本功能單元，可將化學能轉換為電能。當兩極柱間連接有負載時，能夠提供電荷形成電流。一、動力電池基礎知識（一）電池概述正極：電池中電位較高的一1.動力電池分類

電動汽車使用的動力電池可以分為化學電池、物理電池和生物電池三大類。（1）化學電池化學電池是利用物質的化學反應發(fā)電?；瘜W電池按工作性質分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲備電池。1）原電池原電池又稱一次電池，是指電池放電后不能用簡單的充電方法使活性物質復原而繼續(xù)使用的電池，如鋅—二氧化錳干電池、鋰錳電池、鋅空氣電池、一次鋅銀電池等。

2）蓄電池蓄電池又稱二次電池，是指電池在放電后可通過充電的方法使活性物質復原而繼續(xù)使用的電池，而這種充放電可以達數(shù)十次到上千次循環(huán)。1.動力電池分類電動汽車使用的動力電池可以分為化學電池

3）燃料電池燃料電池又稱連續(xù)電池，是指參加反應的活性物質從電池外部連續(xù)不斷地輸入電池，電池就連續(xù)不斷地工作而提供電能。如質子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池、再生型燃料電池等。為三類：方形、圓柱形及軟包裝聚合物電池。方形電池圓柱形電池軟包裝聚合物電池根據(jù)電芯結構外型劃分根據(jù)電池材料構成

根據(jù)動力電池的使用特點、要求、應用領域不同，電池可分為：

鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，其中以鋰離子電池的發(fā)展最值得關注。鉛酸鎳氫鋰離子圖：不同類型電池能量密度對比圖3）燃料電池為三類：方形、圓柱形及軟包裝聚合物電池。（2）物理電池物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池。如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。（3）生物電池生物電池是利用生物化學反應發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。

4）儲備電池儲備電池是指電池正負極與電解質在儲存期間不直接接觸，使用前注入電解液或者使用其它方法使電液與正負極接觸，此后電池進入待放電狀態(tài)，如鎂電池、熱電池等。（2）物理電池4）儲備電池2.動力電池的性能指標

電池作為電動汽車的儲能動力源，在電動汽車上發(fā)揮著非常重要的作用，要評定電池的實際效應，主要就是看電池的性能指標。電池的性能指標主要有電壓、電流、內阻、容量、能量、功率、使用壽命等，根據(jù)電池種類不同，其性能指標也有差異。

（1）電壓：電池正負極之間的電勢差（電路中自由電荷定向移動形成電流的原因）。表示字母：U；單位：V。U=I*R

（2）電流：單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流。表示字母：I；單位：A。

（3）內阻：電池在工作時，電流流過電池內部所收到的阻力。表示字母：R；單位：Ω。2.動力電池的性能指標電池作為電動汽車

（4）容量：電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池的容量。(實際容量=放電電流*放電時間）表示字母：C；單位：Ah或mAh。

荷電狀態(tài)

荷電狀態(tài)(SOC)是電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。用于描述蓄電池在充放電過程中的存電狀態(tài)。SOC=1即表示電池充滿狀態(tài)。隨著電池的放電，電池的電荷逐漸減少，此時電池的充電狀態(tài)，可以用SOC的百分數(shù)的相對量來表示電池中電荷的變化狀態(tài)。一般電池放電高效率區(qū)為50%~80%SOC。

放電深度

蓄電池的放電深度（DOD）在數(shù)值上等于蓄電池已放出的電量與蓄電池額定容量的比值，用于描述蓄電池在放電過程中所達到的放電深度。（4）容量：電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電

（5）能量：電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能。它影響電動汽車的行駛距離。表示字母：E（E=Pt=UC）；單位：Wh或kWh。

比能量比能量是指電池單位質量所能輸出的電能，單位是Wh/kg。常用比能量來比較不同的電池系統(tǒng)。

電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質量水平。電池的比能量影響電動汽車的整車質量和續(xù)駛里程，是評價電動汽車的動力電池是否滿足預定的續(xù)駛里程的重要指標。能量密度能量密度是指電池單位體積所能輸出的電能，單位是Wh/L。（5）能量：電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸

（6）功率：電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內所輸出能量的大小。電池的功率決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。表示字母：P；單位：W或kW。比功率單位質量電池所能輸出的功率稱為比功率，單位為W/kg或kW/kg。功率密度單位體積電池所能輸出的功率稱為功率密度，單位為W/l或kW/l。

（7）不一致性：是指蓄電池組中的各個蓄電池的電壓、容量、內阻等存在差異。

（8）均衡充電：是針對有不一致性的蓄電池組所進行的特殊充電方法，旨在減小或消除蓄電池組的不一致性。（6）功率：電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時

（9）使用壽命：使用壽命是指電池在規(guī)定條件下的有效壽命期限。

電池發(fā)生內部短路或損壞而不能使用，以及容量達不到規(guī)范要求時電池使用失效，這時電池的使用壽命終止。電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指電池可供使用的時間，包括電池的存放時間。使用周期是指電池可供重復使用的次數(shù)。（9）使用壽命：使用壽命是指電池在規(guī)定條件下的有效壽命3.電動汽車對動力電池的要求電動汽車對動力電池的要求主要有：（1）比能量高為了提高電動汽車的續(xù)駛里程，要求電動汽車上的動力電池盡可能儲存多的能量，但電動汽車又不能太重，其安裝電池的空間也有限，這就要求電池具有高的比能量；

（2）比功率大為了能使電動汽車在加速行駛、爬坡能力和負載行駛等方面能與燃油汽車相競爭，就要求電池具有高的比功率；（3）充放電效率高電池中能量的循環(huán)必須經(jīng)過充電—放電—充電的循環(huán)，高的充放電效率對保證整車效率具有至關重要的作用；（4）相對穩(wěn)定性好

電池應當在快速充放電和充放電過程變工況的條件下保持性能的相對穩(wěn)定，使其在動力系統(tǒng)使用條件下能達到足夠的充放電循環(huán)次數(shù)；（5）使用成本低除了降低電池的初始購買成本外，還要提高電池的使用壽命以延長其更換周期；（6）安全性好3.電動汽車對動力電池的要求電動汽車對動力電池的要求主要有：（二）鉛酸蓄電池1.鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池自1859年發(fā)明以來，其使用和發(fā)展已有100多年的歷史，廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。電動汽車用鉛酸蓄電池要用于給電動汽車提供動力，它的主要發(fā)展方向是提高比能量，增大循環(huán)使用壽命。（1）免維護鉛酸蓄電池（2）閥控密封式鉛酸蓄電池電動汽車使用的動力電池一般是閥控密封式鉛酸蓄電池。（二）鉛酸蓄電池1.鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池2.鉛酸蓄電池的結構鉛酸蓄電池由正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。外殼：一般是塑料外殼如ABS，PP等，也有外部再加鋼殼的正極：主要是紅棕色氧化鉛(PbO2)負極：主要是海綿狀的金屬鉛(Pb)端子：鉛或銅質，銅端子更常見隔膜：AGM或膠體，吸附硫酸水溶液安全閥：內部氣體溢出通道，一般加防爆石和濾酸器2.鉛酸蓄電池的結構鉛酸蓄電池由正負極板、隔板、電解液3.鉛酸蓄電池的特點

鉛酸電池優(yōu)點成本低，盡管有一定的價格優(yōu)勢。缺點是太過笨重，充電時間長，能量和功率較低。只被廣泛用于車速小于50km/h的各種場地車或電動自行車上3.鉛酸蓄電池的特點鉛酸電池優(yōu)點成本低（三）鎳氫電池1.鎳氫電池的分類鎳氫電池是90年代發(fā)展起來的一種新型電池。它的正極活性物質主要由鎳制成，負極活性物質主要由貯氫合金制成，是一種堿性蓄電池。鎳氫電池具有高比能量、高功率、適合大電流放電、可循環(huán)充放電、無污染，被譽為“綠色電源”。按照外形，鎳氫電池可以分為：（1）方形鎳氫電池；（2）圓形鎳氫電池。（三）鎳氫電池1.鎳氫電池的分類鎳氫電池2.鎳氫電池的結構鎳氫電池主要由正極、負極、極板、隔板、電解液等組成。鎳氫電池正極是活性物質氫氧化鎳，負極是儲氫合金，用氫氧化鉀作為電解質，在正負極之間有隔膜，共同組成鎳氫單體電池。在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應。2.鎳氫電池的結構鎳氫電池主要由正極、負3.鎳氫電池的特點鎳氫電池的主要優(yōu)點是技術比較成熟，安全性較好，相對壽命較長，但是由于鎳金屬占其成本的60％，導致鎳氫電池價格較高。能量密度低，主要應用于混動車型。豐田普銳斯大眾新途銳3.鎳氫電池的特點鎳氫電池的主要優(yōu)點是技（四）鋰離子電池鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池，是目前世界最新一代的充電電池。

與其它蓄電池比較，鋰離子電池具有電壓高、比能量高、充放電壽命長、無記憶效應、無污染、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬和安全可靠等優(yōu)點，它已成為未來電動汽車較為理想的動力電源。

（四）鋰離子電池鋰離子電池是1990年1.鋰離子電池的分類正極材料鈷酸鋰錳酸鋰三元鋰磷酸鐵鋰1.鋰離子電池的分類正極材料外形形狀圓柱形：通常正負極與隔膜被繞卷到負極柱上，再裝入圓柱型鋼殼，然后注入電解液，封口，最后產品得以成型。圖中還包括正溫度系數(shù)端子（PTC）和安全閥（SafetyVent）等安全部件。方形：主要部件與圓柱型鋰離子電池類似，主要也是由正負極和電解質，以及外殼等部件組成。通常電解質為液態(tài)時，使用鋼殼；若使用聚合物電解質，則可以使用鋁塑包裝材料。紐扣形：除圓柱型鋰離子電池和方型鋰離子電池外，還有紐扣鋰離子電池（CoinLi-ionBattery），這種電池結構簡單，通常用于科研測試。薄膜形：鋰離子電池發(fā)展的最新領域,其厚度可達毫米甚至微米級，常用于銀行防盜跟蹤系統(tǒng)、電子防盜保護、微型氣體傳感器、微型庫侖計等微型電子設備。外形形狀圓柱形：通常正負極與隔膜被繞卷到負極柱上，再裝入圓柱2.鋰離子電池的結構鋰離子電池主要由正極、負極、隔板、電解質等組成。一種圓柱形鋰離子電池的結構示意圖2.鋰離子電池的結構鋰離子電池主要由正極、負極、隔板、鋰離子電池主要組分常見材料鋰離子電池主要組分常見材料3.鋰離子電池的原理充電時，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質嵌人負極，負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時電子的補償電荷從外電路供給到碳負極，保持負極的電平衡。放電時則相反，Li+從負極脫嵌，經(jīng)過電解質嵌入到正極，正極處于富鋰態(tài)，負極處于貧鋰態(tài)。正常充放電情況下，鋰離子在層狀結構的碳材料和層狀結構氧化物的層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距的變化，不破壞晶體結構；在放電過程中，負極材料的化學結構基本不變。因此，從充放電的可逆性看，鋰離子電池反應是一種理想的可逆反應。3.鋰離子電池的原理充電時，Li+從正極脫3.鋰離子電池的充放電特性充電電流方面，鋰電池的充電率（充電電流）應根據(jù)電池生產廠的建議選用。雖然某些電池充電率可達2C，但常用的充電率為0.5~1C。放電方面，鋰離子電池的最大放電電流一般被限制在2~3C左右。鋰電池的充電溫度一般應該被限制在0℃~60℃范圍。電池溫度過高會損壞電池并可能引起爆炸；溫度過低雖不會造成安全方面的問題，但很難將電池充滿。由于充電過程中，電池內部將有一部分熱能產生，因此在大電流充電時，需要對電池進行溫度檢測，并且在超過設定充電溫度時停止充電以保證安全。3.鋰離子電池的充放電特性充電電流方面，鋰電池的鋰離子電池可以采用不同的充電方法，其中最簡單的充電方法是恒壓充電。采用恒壓充電時，電池電壓保持不變，而充電電流將逐漸降低。當充電電流降到低于0.1C時，就認為電池被充分充電了。為了防止有缺陷的電池無休止地進行充電，采用一個備用定時器來終止充電周期。兼顧充電過程的安全性、快速性和電池使用的高效性，鋰離子電池通常都采用恒流恒壓充電方法，其充電過程可分為預充電、恒流充電、恒壓充電三個階段。鋰離子電池可以采用不同的充電方法，其中最簡單的充電方1．預充電階在該狀態(tài)下，首先檢測單節(jié)鋰離子電池電壓是否較低（<3.0V）)，如果是則采用涓流充電，即一個比較小的恒定電流對電池進行充電直至電池電壓上升到一個安全值。否則可省略該階段，這也是最普遍的情況。因為預充電主要是完成對過放的鋰電池進行修復。2．恒流充電涓流充電后，充電器轉入恒流充電狀態(tài)。該狀態(tài)下，充電電流保持不變的較大的值，電池的最大充電電流決定于電池的容量。在恒流充電和預充電狀態(tài)下，通過連續(xù)監(jiān)控電池的電壓和溫度，可以采用以下兩種恒流充電終止法，終止恒流充電。（1）電池最高電壓終止法：當單節(jié)鋰電池電壓達到4.2V，恒流充電狀態(tài)應立即終止；（2）電池最高溫度終止法：在恒流充電過程中，當電池的溫度達到60℃時，恒流充電狀態(tài)應立即終止。1．預充電階3．恒壓充電階段恒流充電結束后，則轉入恒壓充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電電壓保持恒定。因為鋰離子電池對充電電壓精度的要求比較高，單節(jié)電池恒壓充電電壓應在規(guī)定值的±1%之間變化，因此要嚴格控制鋰離子電池的充電電壓。在恒壓充電過程中，充電器連續(xù)監(jiān)控電池的電壓、溫度、充電電流和充電時間。常用的恒壓充電終止方法有以下四種方法：（1）電池最高電壓：當單節(jié)鋰離子電池的電壓達到4.25V時，恒壓充電狀態(tài)自動終止；（2）電池最高溫度：當鋰離子電池的最高溫度達到60℃時，恒壓充電狀態(tài)自動終止；（3）最長充電時間：為了確保鋰離子電池安全充電，除了設定最高電壓和最高溫度外，還應設置最長恒壓充電時間，在溫度和電壓檢測失敗的情況下，可以保證鋰電池安全充電；（4）最小充電電流：在恒壓充電過程中，鋰離子電池的充電電流逐漸減小，當充電電流下降到一定數(shù)值（通常為恒流充電電流的1/10）時，恒壓充電狀態(tài)自動終止。3．恒壓充電階段電池安全、續(xù)航里程、電池壽命及衰減、充電時間（五）客戶對電池的關注焦點1.電池安全電池安全失效后果即表現(xiàn)為起火、爆炸及觸電；失效模式分電芯和系統(tǒng)兩個層級，電芯層級主要是熱失控，系統(tǒng)層級主要是電傷害。起火爆炸觸電電芯層級—熱失控系統(tǒng)層級短路老化后濫用物理損傷熱失控（同電芯熱失控）電傷害電池安全、續(xù)航里程、電池壽命及衰減、充電時間（五）客戶對電池是哪些因素決定\影響續(xù)航里程？為什么公告里程300Km，實際只能跑250Km？2.續(xù)航里程能量密度尺寸布置電機功率電控管理是哪些因素決定\影響續(xù)航里程？為什么公告里程300Km，實際電池本身的影響因素溫度對剩余里程的影響低溫情況下電池實際可放電電量低于額定電量，導致續(xù)駛里程偏低。以逸動EV300用CALT70Ah電芯為例：0℃時電池實際可放電電量為額定電量92%；-20℃時電池實際可放電電量為額定電量85%。SOC（荷電狀態(tài)）對剩余里程的影響行駛：SOC估算偏高：電池實際可放電量大于額定電量，里程較額定值偏大（SOC估算偏高1%，實際里程會增大1%）。SOC估算偏低：電池實際可放電量小于額定電量，里程較額定值偏?。⊿OC估算偏低1%，實際里程會減小1%）。外插充電：交流慢充：充滿后可達到額定電量，對里程基本無影響。直流快充：充滿后實際電量小于額定電量（逸動EV300/CS15EV300用CALT70Ah電池直流充滿后實際電量為額定電量的97%左右，實際里程會減小3%）。電池老化后內阻增大，可用電量降低，導致續(xù)駛里程偏低。電池老化后電池實際可用電量與SOH成正比（SOH為90%，電池可用電量只有額定的90%）SOH（壽命狀態(tài)）對剩余里程的影響電池本身的影響因素溫度對剩余里程的影響低溫情況下電池實際可

使用方式的影響因素車速對里程的影響電動汽車在高速工況下風阻增加，導致能耗增加、續(xù)駛里程變短CS15EV300逸動EV300新奔奔仿真結果NEDC續(xù)駛里程(km)NEDC續(xù)駛里程(km)NEDC續(xù)駛里程(km)基準質量296.4307.9245.5基準質量+1人289.7300238.1基準質量+2人283.1292.4231.2基準質量+3人276.6285.4224.6基準質量+4人270.3278.7218.3備注：基準質量等于整備質量+100kg（GB/T18386要求）隨后每增加一人，整車質量增加75kg極端工況（乘客4人）相較于基準質量里程下降10%車輛狀態(tài)對里程的影響極端工況（乘客4人）相較于基準質量里程下降10%此外，路況、駕駛風格及空調的使用等都對里程有明顯的影響。使用方式的影響因素車速對里程的影響電動汽車在高速工況下風阻1、電池是一個電化學體系，充電過程鋰離子從正極脫出，進入負極，負極表面有一層石墨和電解液反應形成的具有導離子特性而不導電的薄膜（SEI）。2、電池的容量取決于正極有多少鋰離子能脫出并進入負極，隨著使用和存放，電解液和負極之間發(fā)生副反應，以及SEI不斷增厚，一方面會消耗鋰離子，使得電池容量降低，一方面SEI增厚，內阻增大，電池的容量將更難放出。電池的衰減主要由負極造成，是一個電化學反應，對于化學反應，溫度和負極嵌鋰狀態(tài)（SOC是其表觀反應）對反應速度直接影響。為什么會衰減？為什么要控制溫度和SOC窗口？3.電池衰減及壽命1、電池是一個電化學體系，充電過程鋰離子從正極脫出，進入負極電池壽命能量/容量不夠（例如衰減到80%）功率不足，無法滿充滿放循環(huán)壽命衰減日歷壽命衰減（存儲）常溫充放電功率衰減低溫冷啟動無法滿足A:壽命評價：電池工作壽命一般從兩個維度進行評價，一是容量衰減，導致里程不夠，二是功率衰減，無法滿足工況需求，充電時無法充滿，放電時無法放完。

第一種情況電芯的衰減由兩部分造成，一部分是電芯的循環(huán)，也就是充放電過程，對應整車充電和行駛，第二部分是日歷壽命，也就是電池在不使用只存儲的過程中，也會出現(xiàn)衰減。第二種情況功率表無法滿足要求，也有兩種表現(xiàn)，一是電池常溫內阻增大，導致車輛在充電的時候電壓過快上升，導致無法充滿，放電的時候電壓過快下降，車輛因功率不足而無法繼續(xù)行駛，此時如果用小電流充放，電芯均能獲得更大的容量；此外在無加熱的環(huán)境下，低溫功率不足導致無法冷啟動，也會造成電池無法使用。

總的來說，從客戶感知出發(fā)，用充電電量評價（電表表顯）的方式比較靠譜。電池的壽命現(xiàn)狀：對于目前200wh/kg體系的電芯而言，常溫90%循環(huán)周次在500周左右，對應250km的續(xù)航里程，大概可以跑12.5萬公里，25℃存儲大概在5年左右衰減到90%（預估）。電池的工作壽命/生命周期是多久？電池壽命能量/容量不夠功率不足，無法滿充滿放循環(huán)壽命衰減日歷4、充電時間充電方式慢充：充電時間取決于充電機功率e.g：CS15EV300充電機3.3Kw,電壓平臺306V，充電電流10A，充滿需14h。快充:充電時間取決于電池在不同溫度下可承受的最大充電電流同時，也受限于快充樁所能提供的最大電流值。溫度/℃＜-20[-20，-10）[-10，0）[0，5）[5，10）[10，15）[15，20）[20，25）[25，45）[45，50）[50，55）≥55Imax/A07142846709814015098460CS15EV300電池可承受的最大持續(xù)充電電流（Imax）由上表可知，電池在20℃～45℃時，電池能夠發(fā)揮最大充電能力。想要得到“最短”的充電時間，就需要保證電池工作在舒適溫度區(qū)。--應用電池主動熱管理技術4、充電時間充電方式慢充：充電時間取決于充電機功率快充:充電二、動力電池包（一）發(fā)展歷程EV

第Ⅱ代第Ⅲ代第Ι代PHEV投產時間：2014年電池類型：三元鋰離子電池電量：24.8kwh整車行駛里程：180Km熱管理方式：自然冷卻投產時間：2012年電池類型：磷酸鐵鋰電量：29kwh整車行駛里程：160Km熱管理方式：風冷投產時間：2018年電池類型：三元鋰離子電池電量：52.5kwh整車行駛里程：400Km熱管理方式：液冷\暖逸動PHEVCS75PHEVC302逸動C211-EV投產時間：2017年電池類型：三元鋰電電量：12.9kwh重量：143KgEV模式行駛里程：60Km熱管理方式：液冷投產時間：2018年電池類型：三元鋰電電量：12.9kwh重量：147KgEV模式行駛里程：60Km熱管理方式：液冷二、動力電池包（一）發(fā)展歷程EV第Ⅱ代第Ⅲ代第Ι代PHEV（二）動力電池包組成與原理模組結構件高壓元器件熱管理組件動力電池總成繼電器總成（主）繼電器總成（預充電）電阻總成（預充電）電流傳感器PTC熔斷器鈑金件塑料件銅排標件冷卻板冷卻管路加熱組件線束控制線束高壓接插件手動維修開關電池模塊總成電池管理系統(tǒng)電池管理控制器總成電池狀態(tài)管理器總成電池模組：肌肉線束：神經(jīng)系統(tǒng)箱體：骨骼上蓋：皮膚管理系統(tǒng)：大腦

電池包主要由模組、管理系統(tǒng)、高壓元器件、結構件、熱管理組件及線束組成。（二）動力電池包組成與原理模組結構件高壓元器件熱管理組件動力1.動力電池模組

串聯(lián)（S）：將電路元件逐個順次首尾相連接的方式。1.5V3.0V1.5*nV。。。。以五號電池為例，串聯(lián)后的總電壓只能為1.5*nV，n=1，2，3。。。。（同理可知鋰離子電池的串聯(lián)結果）

并聯(lián)（P）：將電路元件逐個順次首尾相連接的方式。1.5V1.5V。。。。1.5V700mAh1400mAh700*nmAh從電芯到電池總成的組合方式:串聯(lián)&并聯(lián)以五號電池為例，并聯(lián)后的容量只能為700*nmAh，n=1，2，3。。。。（同理可知鋰離子電池的并聯(lián)結果）1.動力電池模組串聯(lián)（S）：將電路元件逐個順舉例：逸動項目整車需要約25kWh的總能量，電機額定電壓約320V左右；請設計電池串并聯(lián)方式及總電量？總容量初步計算：25×1000÷320=78Ah；明確電芯基本信息：萬向電芯額定容量：20Ah，額定電壓：3.7V；電池總成并聯(lián)數(shù)初步計算：78÷20=4（并聯(lián)數(shù)，取整計算）；電池總成串聯(lián)數(shù)初步計算：320÷3.7=86（串聯(lián)數(shù)，取整計算）；總電量初步設計結果為：4×20×86×3.7=25.5（kWh，4并86串）；考慮電池總成結構布置及總電量要求，可減少1串至85串，則最終串并聯(lián)方式為4并85串；總電量最終設計結果：4×20×85×3.7=25.2kWh。

電池模塊串并聯(lián)方式及電量設計簡介圖：逸動項目電池系統(tǒng)結構示意圖為什么里程（電量）不能夠隨意增加？1、電池總成結構布置；2、電機總電壓范圍；舉例：逸動項目整車需要約25kWh的總能量，電機額定電壓約3鋰電池壽命電池的作用是存儲電能，和所有電池一樣，電池的壽命和用法都會縮短續(xù)駛里程（與新車相比），這屬于正?，F(xiàn)象，不要將它當作整車或者電池的故障。影響電池能力的因素很多，如使用車輛的方式、充電的方式、電池的溫度等。以下行駛和充電習慣，可幫助增加電池的使用壽命避免將整車暴露在地表溫度為49℃以上的環(huán)境下超過6小時.避免將整車暴露在環(huán)境溫度為-25℃以下超過7天當電量低于10%時，避免在不充電的情況下將車停放14天以上車輛使用后，建議待電池冷卻后再充電最好將車停放在陰涼的地方，避免太陽直曬并遠離其他熱源盡量使用交流充電方式，最大限度地減少快充次數(shù)避免激進的駕駛方式多使用D擋進行駕駛鋰電池壽命避免將整車暴露在地表溫度為49℃以上的環(huán)境下超過6電量衰減

電池的衰減呈現(xiàn)了兩個趨勢，一是行駛里程越長，衰減越大；二是溫度越高，衰減越大。行駛里程和溫度是兩個很重要的影響因素。電量衰減2.電池管理系統(tǒng)BMS（1）BMS介紹電池管理系統(tǒng)（BATTERYMANAGEMENTSYSTEM），是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，其主要功能包括：提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)；實時監(jiān)測電池狀態(tài)。通過檢測電池的外特性參數(shù)（如電壓、電流、溫度等），采用適當?shù)乃惴?，實現(xiàn)電池內部狀態(tài)（如容量和SOC等）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運行的基礎和關鍵；在正確獲取電池的狀態(tài)后進行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、檢測高壓互鎖、故障報警等；建立通信總線，與顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機等實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。2.電池管理系統(tǒng)BMS（1）BMS介紹電池鋰離子電池不能過充過放的原因放電時鋰離子不能完全移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，以保證下次充電時的鋰離子暢通嵌入通道，否則，電池壽命就相當短。為了保證碳層中放電后留有部分鋰離子，也就是鋰離子電池不能過放電，這就要嚴格限制放電終止最低電壓；同時，根據(jù)鋰離子工作原理最高充電應限制，不能過充，否則會因正極L材料中的Li離子拿走太多時，造成晶型癱塌，而使電池表現(xiàn)出壽命終結狀態(tài)。由此可見，鋰離子充/放電控制精度要求相當高，既不能過充，也不能過放，否則都將影響電池壽命，這是由鋰離子電池工作機理所決定的。鋰離子電池不能過充過放的原因放電時鋰離子動力電池的不一致性原因及影響？

動力蓄電池的不一致性是指規(guī)格型號相同的單體電池在電壓、內阻、容量等參數(shù)存在的差別。1．產生動力蓄電池不一致性的原因

單體電池的初始不一致性來自生產環(huán)節(jié)。由干材料的不均勻性、生產制造過程中的技術工藝精度誤差以及環(huán)境溫度等原因，電池的內部結構和材質上存在差別，對外即表現(xiàn)為初始性能參數(shù)的不一致。2．動力蓄電池不一致性帶來的影響由于單體電池容量存在差異，因此容量小的單體電池在充電過程中過早地進入充電狀態(tài)，在放電過程中則過早地進人過放電狀態(tài)。隨著連續(xù)的充放電循環(huán)，對于單體電池而言，每次過充電，過放電程度更甚于單體電池的獨立使用。而當一個單體電池特性惡化時，會導致電池組其他單體電池發(fā)生多米諾竹牌效應的連鎖反應，從而使電池組過早失效，這是影響電池組壽命的重要因素。動力電池的不一致性原因及影響？動力蓄電池（1）內阻不一致的影響

由于內阻的不一致，在串聯(lián)電池組放電過程中,，內阻大的電池電能耗更高，產生大量的熱量，局部溫度持續(xù)升高會導致電池變形甚至爆炸的嚴重后果。充電過程中，內阻大的電池提前達到允許電壓限值不得不在未允滿電時即終止。并聯(lián)電池組充放電過程中由于內阻的不一致，單體電池分配的充放電電流不同，相應的充放電容量有的不相同，進而影響電池組的能量特性和壽命。(2）電壓不一致的影響

由于單體電池的電壓不一致，在串聯(lián)電池組中，會發(fā)生電池間的互充電，造成能量損耗，達不到預期的能量輸出。電池的充放電都受終止電壓限制，在串聯(lián)電池組中，由于電壓不一致，充電過程中，電壓大的單體電池提前達到充電終止電壓，為了避免過充電，整個電他組充電終止，充電性能下降。同樣，放電過程中，電壓小的單體電他提前達到放電終止電壓，使用中的電池組的放電性能因而受到影響。(3）容量不一致的影響

同一規(guī)格的電池有相同的最佳放電率，由于容量的不一致，不同電池的最佳放電電流就不同，放電深度也不同，而充電過程中，容量小的電池將提前充滿電，為使電池組中其他電池充滿電，小容量的電池必將過充電，充電后期充電電壓偏高，甚至超出電池電壓最高限，形成安全隱患，影像整個電池組的充電過程。（1）內阻不一致的影響電池溫度特性對電池性能的影響？一般地，電池的推薦工作溫度范圍在15℃~35℃[12]。當電池長時間工作在高于上述工作溫度的狀態(tài)下電池老化速度加快，固體電解質界面膜（SolidElectrolyteInterface,SEI膜）的不穩(wěn)定性將導致活性鋰的消耗、離子會溶于電解質并遷移至負極,沉積在負極表面導致阻抗增加，電池容量下降。因此，老化是造成電池高溫性能衰減的主要因素。

而在低溫環(huán)境尤其是0℃以下，由于電池內部化學反應速率減慢，參與反應的鋰離子數(shù)量減少，電池容量衰減嚴重。值得注意的是，在低溫環(huán)境下電池不允許充電，因為充電會在還原反應中形成金屬鋰枝晶，容易刺穿電池內部隔膜，引起電池內部短路，威脅電池使用安全。

由此可見，無論高溫和低溫都會對電池造成嚴重的影響，兩種環(huán)境溫度都會導致電池容量衰減和內阻增加，對于高溫環(huán)境下電池老化和容量衰減是不可逆的過程，是長期循環(huán)使用后的累積效果。在低溫環(huán)境下電池容量衰減在溫度低到一定程度無需長期工作循環(huán)就可以立即觀察到，而且隨著溫度的回升電池性能可以恢復。因此，相比之下低溫對電池性能的影響更迅速，高溫則是長期使用后對電池的不可恢復容量損失影響較大。電池溫度特性對電池性能的影響？一般地，電池（2）BMS原理霍爾傳感器SOC估算電流檢測通信功能報警與保護數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)自檢遠程管理系統(tǒng)升級單體電壓檢測溫度檢測通信均衡管理熱管理系統(tǒng)升級（2）BMS原理霍爾傳感器（3）BMS組成電池組管理系統(tǒng)BCU電池模塊監(jiān)測管理系統(tǒng)BMU（3）BMS組成電流傳感器霍爾電流傳感器強電控制盒充電控制回路上電控制回路預充回路電流傳感器溫度傳感器每個模組有溫度傳感器，傳感器信號發(fā)送給分板。PTC每個模組下有PTC，PTC由BCU控制。采用PTC陶瓷發(fā)熱元件,熱阻小、換熱效率高，是一種自動恒溫、省電的電加熱器。任何應用情況下均不會產生如電熱管類加熱器的表面“發(fā)紅”現(xiàn)象，從而引起燙傷，火災等安全隱患。溫度傳感器PTC（4）控制預充電為了防止大電流損壞電器元件，預充電繼電器結合后，增加電路電阻，待電容等充電完成后，預充電繼電器斷開單體電池均衡單體電池容量和電壓不均衡時，會造成高壓電池包容量和功率下降，在充放電過程中對單體電池進行均衡單體電池監(jiān)測對單體電池進行溫度和電壓監(jiān)測，以準確進行單體電池的保護，檢測由BMS處理SOC測算SOC是指剩余電量與總容量比，準確測算SOC，有助于延長電池壽命和整車的動力性能。（4）控制預充電單體電池均衡單體電池監(jiān)測SOC測算溫度管理通過結構布局及散熱系統(tǒng)有助于高壓電池散熱，通過溫度監(jiān)控，防止電池不因溫度過高而陳勝老化或性能衰減功率管理在車輛SOC偏低，絕緣較底，工作溫度偏高或低的情況下，高壓系統(tǒng)與其它系統(tǒng)一起對整車功率進行限制以提高操作安全故障監(jiān)測和處理高壓系統(tǒng)內部的診斷系統(tǒng)隊故障進行檢測和處理，以提高整車安全性SOH測算電池健康度SOH用來描述電池的健康狀態(tài)或剩余壽命，基于單體電池的管理，高壓系統(tǒng)對電池健康進行測算。溫度管理功率管理故障監(jiān)測和處理SOH測算單體電池均衡A.被動均衡原理是在每串電池上并聯(lián)一個可以開關的放電電阻，BMS控制放電電阻對電壓較高的單體放電，電能以熱的形式耗散掉，這種方式只能對電壓高的單體放電，不能對容量低的單體進行補充電，受放電電阻功率限制，均衡電流一般較小。單體電池均衡A.被動均衡B.主動均衡由BMS內部控制一個雙向高頻開關電源變換器，對電壓較高的電池放電，放出的能量用來對電壓較低的單體進行充電，能量主要是轉移而不是耗散，能量損失較少，由于沒有放電電阻功率的限制，均衡電流一般較大。B.主動均衡3.高壓器件繼電器安全開關MSD電阻分流器連接銅排3.高壓器件繼電器4.線束電壓/電流采集線束、溫度采集線束、CAN線、高壓互鎖線束、高壓器件控制線束4.線束電壓/電流采集線束、5.電路分析5.電路分析（1）高壓連接器接口定義輸出慢充快充序號定義1正極電池正極2負極電池負極慢充序號定義1正極電池包快充正極2負極電池包快充負極快充（1）高壓連接器接口定義輸出慢充快充序號定義1正極電池正極2（2）低壓連接器接口定義低壓連接器（2）低壓連接器接口定義低壓連接器(1)電池包結構1.逸動車型電池包逸動電池包由1#、2#兩個電池包組成，1#包安裝在車身底盤，2#包安裝在后排座椅處。（三）運用舉例(1)電池包結構1.逸動車型電池包逸動電池包由1#、2#兩高壓器件盒包間連接線束高壓板電池模組BCU及其分板1#電池總成內部布置高壓器件盒包間連接線束高壓板電池模組BCU及其分板1#電池總(2)電池包參數(shù)項目參數(shù)電池類型三元鋰離子電池額定電壓314.5V電壓范圍255～357V額定容量80Ah總能量25KWh溫度范圍放電：－30℃~55℃

充電：－15℃~55℃

存儲：－30℃~60℃總質量298kg項目參數(shù)電池類型三元鋰離子電池額定電壓306V電壓范圍255～357V額定容量100Ah總能量30.6KWh溫度范圍放電：－30℃~55℃

充電：－15℃~55℃

存儲：－30℃~60℃總質量298kg逸動純電動新逸動純電動項目老款C206參數(shù)C206-17款參數(shù)C206-LCA電池類型三元鋰離子電池三元鋰離子電池三元鋰離子電池額定電壓314.5V306V321.2電壓范圍255～357V255～357V246.4~374額定容量80Ah100Ah140Ah總能量25KWh30.6KWh44.97KWh溫度范圍放電：－30℃~55℃

充電：－15℃~55℃

存儲：－30℃~60℃放電：－30℃~55℃

充電：－15℃~55℃

存儲：－30℃~60℃放電：－30℃~55℃

充電：－20℃~55℃

存儲：－30℃~60℃總質量298kg298kg370kg新逸動EV300(2)電池包參數(shù)項目參數(shù)電池類型三元鋰離子電池額定電壓314(3)電池包接插件接口定義接直流充電插座線型號：HVIL-F2P(200A)-B(JONHON)束總成接高壓電源線型號：HVIL-F2P(200A)-B(JONHON)1）高壓接插件件接口定義（接整車高壓線束）(3)電池包接插件接口定義接直流充電插座線接高壓電源線1）高2）低壓接插件接口定義（接整車低壓線束）型號：1-1564526-1(TYCO)序號定義1AC_CHARGE_CC交流充電連接信號2DC_CHARGE_CC2直流充電連接信號3BCU_POWER-SUPPLYON檔激活信號4預留空5CARSH_HAPPEN碰撞信號檢測6DC_CHARGE_CANH直流充電CAN高7DC_CHARGE_CANL直流充電CAN低8PACK_CAN_H內部CAN高9PCAN_H整車CAN高10AC_CHARGE_CP交流充電CP信號11CMU_WAKE_UP從板喚醒信號輸出12預留空13INTERLOCK_OUT高壓互鎖輸出14INTERLOCK_IN高壓互鎖輸入15GND12V電源負16預留空17PACK_CAN_L內部CAN低18PCAN_L整車CAN低信號描述2）低壓接插件接口定義（接整車低壓線束）型號：1-15645(1)電池包結構新奔奔電池包為單包，安裝在車身底盤。2.新奔奔車型電池包(1)電池包結構新奔奔電池包為單包，安裝在車身底盤。2.新電池總成內部布置示意圖電池總成內部布置示意圖動力電池內部分布圖動力電池內部分布圖(2)電池包參數(shù)項目參數(shù)電池類型三元鋰離子電池額定電壓313.9V電壓范圍255～357V額定容量74Ah/88Ah總能量23kw·h/27kw·h溫度范圍放電：－30℃~55℃

充電：－15℃~55℃

存儲：－30℃~60℃循環(huán)壽命1500次總質量240kg(2)電池包參數(shù)項目參數(shù)電池類型三元鋰離子電池額定電壓313(3)電池包接插件接口定義(3)電池包接插件接口定義三、動力電池拆裝與檢修（一）安全措施防護措施警示牌絕緣手套絕緣鞋絕緣帽防護眼鏡三、動力電池拆裝與檢修（一）安全措施（一）安全措施高壓系統(tǒng)工具絕緣檢測儀絕緣套筒、扳手絕緣螺絲刀絕緣