新能源汽车动力电池及管理系统检修

前言

二维码清单

项目一动力电池的认知1

任务1认知新能源汽车动力电池1

任务2认知铅酸动力电池11

任务3认知镍氢动力电池18

任务4认知锂离子动力电池28

任务5认知氢燃料电池与其他类型动力电池40

项目二动力电池管理系统的认知52

任务1动力电池成组技术52

任务2认知动力电池管理系统62

任务3动力电池热管理技术72

项目三动力电池的维护与更换84

任务1维护动力电池组84

任务2拆装动力电池组94

任务3单体电池的性能检测105

项目四动力电池管理系统故障维修113

任务1检修动力电池管理系统电源及通信故障113

任务2检修动力电池无法上高压电故障123

任务3检修动力电池总电流传感器故障129

任务4检修动力电池绝缘故障134

任务5检修动力电池充电故障139

参考文献145

二、新能源汽车与动力电池的发展

1.新能源汽车的发展历史

第一阶段：在19世纪中期就已经出现了世界上第一台电动车。这台电动车主要是由两代人共同完成，首先是匈牙利工程师阿纽什·耶德利克于1828年在实验室完成的电传装置。然后经过美国人安德森的改良，第一台电动车在1838年正式面世。这辆电动车所用的蓄电池比较简单，是不可再充电的。

第二阶段：20世纪初期，随着内燃机的发展，纯电动汽车逐渐退出市场，燃油车在这一阶段形成了绝对的优势。优势点主要表现在自身可以携带足够行驶很远路程的燃料。但电动汽车的电机虽然体积小，不污染环境，不排出废气，噪声也很小，但是它工作需要电能，而电能不易携带，因此行驶距离受到限制。如果用在固定场合，则可以采用电动机，相对来说比较合适。对比电动汽车充电的不便性，这一阶段纯电动汽车退出了汽车市场。

第三阶段：20世纪60年代，石油危机使人们又重新重视纯电动汽车。这个阶段的欧洲已经进入工业化中期，这个时期石油危机已经频频凸显，成了人类不可忽视的一个问题，同时开始反思日益严重的环境会给人类带来的巨大灾害，而电机体积小、噪声小、不污染环境、不排出废气，使人们重新审视纯电动汽车。电动汽车的驱动技术有了较大的发展，纯电动汽车受到了越来越多的关注，小型电动汽车开始占领固定的市场，如高尔夫球场代步车。

第四阶段：20世纪90年代，电池技术的滞后，使电动汽车制造商改变发展方向。20世纪90年代阻碍电动汽车发展最大的问题就是电池技术发展滞后，电池没有重大的突破导致充电盒续航没有突破性的进展，电动汽车制造商面临巨大的挑战。传统汽车制造商在市场压力下，开始研发混合动力汽车，以克服续驶里程短的问题。其中最有代表性的就是插电式混合动力汽车。

第五阶段：21世纪初期，电池技术有所突破，各国开始大规模应用电动汽车。这一阶段电池密度提升，电动汽车的续航水平也迅速提升，电动汽车的表现已经不弱于一些低排量的燃料汽车。我国更是大力推进新能源汽车的技术发展和产品落地，截至目前我国已经成为全球新能源汽车保有量、产量最高的国家。

2.动力电池的发展历史

1884年，最早应用在电动车上的动力电池是铅酸电池。英国发明家和实业家托马斯帕克（ThomasParker)使用了他自己专门设计的高容量可充电电池，电动车续驶里程普遍在40~65km，最高时速约30km/h。

1947年，日产作为最早开展电动汽车研究的车企之一，推出了TAMAEV电动车，该车的性能在当时可以用“出类拔萃”来形容，该车型单次充电的续驶里程达65km，使用了两组铅酸电池供电。

1996年，日产推出了Prairie Joy EV车型，它是世界上首款并且也是当时唯一搭载和应用圆柱形锂电池的纯电动车型。

1997年，丰田首次使用高功率镍氢电池的普锐斯混合动力汽车在日本上市。

2008年，特斯拉Roadster跑车面世，极大地吸引了世人的目光。该车电池的正极材料使用的还是钴酸锂，首次使用18650型锂离子蓄电池组。

2010年，比亚迪F3DM低碳版双模式电动车上市，不过仍然没有使用纯电动模式，而是发动机和电机双驱动的混动车型。搭载铁电池的比亚迪F3DM双模电动车纯电动续驶里程达100km。

时至今日，新能源汽车需求飞涨，随之而来的是电池电量需求的大幅上升，2018年全年动力电池电量出货量为56.99GWh，同比2017增长84%；2019年前两个月的新能源汽车增长到15万辆，电池电量增长到731万kWh，同比增长213%。

……

本书是职业院校新能源汽车系列教材中的一册，本书内容包括动力电池的认知、动力电池管理系统的认知、动力电池的维护与更换、动力电池管理系统故障维修四项学习内容。本书注重理实一体化，从实践中归纳的典型工作任务入手，秉着实用性、先进性的原则，全面地介绍了新能源汽车动力电池的结构原理、动力电池的成组技术以及成组后管理系统的控制原理、新能源汽车动力电池的维护作业以及常见故障的检修。帮助学员从新能源汽车的单体电池到电池组、电池管理系统以及常见故障检修的系统化学习。