新能源汽車電池及管理系統(tǒng)電子教案 1.5 鎳氫蓄電池技術分析

課題名稱1.5鎳氫蓄電池技術分析授課時數(shù)2教學目標知識目標：熟悉鎳氫電池結(jié)構(gòu)特點；了解鎳氫電池的工作原理；掌握鎳氫電池的充電過程。能力目標：1.能描述鎳氫電池的結(jié)構(gòu)特點；2.能描述鎳氫電池的充電過程。素質(zhì)與思政目標：樹立安全意識，6S管理意識；2.養(yǎng)成規(guī)范使用充電設備習慣；3.樹立愛護鎳氫電池部件意識。教學重點了解鎳氫電池的工作原理。教學難點掌握鎳氫電池的充電過程。教學方法講授法、討論法課型理論教具（含電教設備）PPT授課后記教學過程一、復習舊知（3分鐘）二、導入新課（3分鐘）鎳氫電池具有高能量、長壽命、無污染、安全性高等特點。鎳氫電池主要應用在混合動力汽車上，如豐田普銳斯。我國的長安、吉利汽車也使用鎳氫電池，因此，作為汽車維修企業(yè)的技術人員，應掌握鎳氫電池技術，能對鎳氫電池的技術進行分析。講解新知（20分鐘）（一）鎳氫高壓電池組結(jié)構(gòu)鎳氫高壓動力電池組由鎳氫電池單體串聯(lián)成電池模塊，電池模塊再串聯(lián)成電池模組，把電池模組串并聯(lián)后構(gòu)成電池組。鎳氫電池單體鎳氫電池單體及結(jié)構(gòu)如圖所示。鎳氫電池單體及結(jié)構(gòu)鎳氫電池模塊電池單體串聯(lián)成的鎳氫電池模塊如圖所示。圓柱電池模塊和方形鎳氫電池模塊鎳氫電池模組電池模組如圖所示。鎳氫電池模組（二）鎳氫電池的結(jié)構(gòu)特點（1）可靠性強鎳氫電池具有較好的過放電、過充電保護，可耐較高的充放電率并且無枝晶形成。具有良好的比特性。其質(zhì)量比容量為60A·h/kg，是鎘鎳電池的5倍。（2）耐過充放電能力強；（3）循環(huán)壽命長，可達數(shù)1000次以上。在混合動力汽車上可使用5年以上。（4）與鎳鎘電池相比，全密封，維護少。（5）低溫性能優(yōu)良，在-10℃時，容量沒有明顯改變。（6）對環(huán)境無污染，無記憶效應等。（7）安全性高短路、擠壓、針刺、安全閥工作能力、跌落、加熱、耐振動等安全性、可靠性試驗無爆炸燃燒現(xiàn)象。（三）鎳氫電池的原理利用水的氫離子移動反應來獲得電流，這時氫氣在負極上被逐漸消耗掉。鎳氫蓄電池正極的活性物質(zhì)為NiOOH（放電時）和Ni（OH）2（充電時），負極板的活性物質(zhì)為H2（放電時）和H20（充電時），電解液采用30%的氫氧化鉀溶液。充放電時的電化學反應如下（式中ｅ指帶電的電子）：（四）豐田普銳斯鎳氫高壓（HV）動力電池組普銳斯高壓動力電池組由上下箱體、電池模組、電池管理系統(tǒng)、含接觸器的高壓配電盒總成、動力電池冷卻風扇(無電刷)、維修開關等組成，如圖所示。普銳斯鎳氫高壓電池組總體結(jié)構(gòu)電池模組普銳斯鎳氫高壓電池組由14個電池模組串聯(lián)組成，一個模組由2個電池模塊串聯(lián)而成，6個1.2V的電池單體串聯(lián)成一個7.2V的電池模塊。電池模組內(nèi)有檢測電池溫度的傳感器，還有電池排氣孔。高壓配電盒（又稱高壓接線盒）普銳斯高壓配電盒內(nèi)安裝有動力電池正極接觸器、負極接觸器、電流傳感器、預充電阻及相關的高壓電纜和維修開關。電池管理系統(tǒng)（又稱電池管理器、電池管理單元）也安裝在配電盒內(nèi)，如圖所示。動力電池組通過高壓接觸器與車輛的變頻器相連。在車輛的正常運行過程中，高壓接觸被接通（電流開始流動）。高壓接觸器屬于接觸型繼電器，對電池電流沒有任何限制。普銳斯轎車高壓配電盒部件維修開關第三代普銳斯高壓動力電池組維修開關位于電池的右下方，從行李箱內(nèi)可以拆卸。電池信息采集器（用字母BIC表示，又稱數(shù)據(jù)采集模塊）采集電池單體和電池模組電壓和電池組溫度，對電壓差異大的電池進行動態(tài)均衡。檢測數(shù)據(jù)通過采集器輸送到動力電池管理系統(tǒng)，系統(tǒng)上報混合動力控制器VCU，VCU根據(jù)工作條件和駕駛員的需求控制動力電池組進行相應的充電或放電。如電池單體、電池模組或部分電路的電壓不平衡，部分帶充電系統(tǒng)的電動汽還可以用BIC來進行電池電壓均衡。電流傳感器1）安裝位置安裝在動力電池組總成的正極電纜側(cè)，如圖所示。用于檢測流入動力電池組的電流。圖1-3-13電流傳感器及安裝位置（五）鎳氫電池的充電過程預充電階段快速充電階段補充充電階段涓流充電課堂練習（10分鐘）描述鎳氫電池結(jié)構(gòu)特點；描述鎳氫電池的工作原理；3.描述鎳氫電池的充電過程。四、課堂考核（1