新能源纯电动汽车维护与保养
3.2 纯电动汽车动力电池系统维护与保养
任务引入
纯电动汽车的使用与传统燃油车类似，都需要进行维护与保养。动力电池系统是新能源汽车系统中非常重要的组成部分，也是电力的来源。对动力电池系统进行维护与保养可提高车辆的使用性能及安全性，同时还可以延长动力电池的使用寿命。
小王作为4S店的实习生，正在跟着经验丰富的赵师傅学习动力电池系统的维护与保养。如果你是小王，你觉得自己应该掌握哪些知识和技能呢？
任务目标
1．掌握纯电动汽车动力电池系统的作用、组成及工作原理。
2．了解动力电池系统维护与保养的内容。
3．掌握动力电池系统的检测、维护方法及注意事项。
4．做好新能源汽车维护与保养的场地准备，遵守安全作业规范。
5．正确、熟练地使用新能源汽车维护与保养工具。
6．根据维修手册，规范地进行动力电池系统的维护作业。
3.2.1 任务工单
3.2.1.1 学生分组
3～5人为一组，选出组长并进行任务分配，将小组成员及分工情况填入表3-5中。
表3-5 小组概况及分工情况
班级 | 组号 | 指导老师 | |||
小组成员 | 姓名 | 学号 | 任务分工 | ||
组长 | |||||
组员 | |||||
3.2.1.2 信息收集
在进行具体工作之前，需掌握纯电动汽车空调系统的相关知识。请组长组织组员收集并查阅相关资料，回答下列问题。
（1）动力电池系统的作用有哪些？
（2）电池管理系统的作用有哪些？
（3）辅助元器件主要包括哪些？
3.2.1.3 任务准备
根据实际情况，在表3-6中写出新能源车辆（或试验台架）的信息，并根据任务要求填写工具、设备和资料，以及与设备安全、场地安全和个人防护相关的检查结果。
表3-6 新能源车辆信息
汽车车辆 （或试验台架）信息 | 车型 | VIN码 | 行驶里程 |
工具、设备和资料 | |||
设备安全 | □检查新能源汽车（或试验台架）点火开关是否关闭 □检查新能源汽车（或试验台架）挡位是否处于P挡或空挡 □检查新能源汽车（或试验台架）发动机舱盖是否支撑在固定位置 □检查新能源汽车（或试验台架）驻车制动是否处于制动状态，车辆挡块是否安装到位 □检查新能源汽车车轮垫块是否支撑到位，或试验台架支撑滚轮是否固定牢靠且全部处于锁止位置 | ||
场地安全 | □检查场地通风、采光是否良好 □检查每个维修工位是否有足够的面积和高度 □检查是否有应急通道和完善的消防设施 | ||
个人防护 | □检查工位是否配置护目镜、工作帽、绝缘手套、绝缘鞋、绝缘垫和合身的工作服等劳保用品 | ||
3.2.1.4 任务实施
对新能源汽车（或试验台架）上的部件进行检查和维护，并结合现有车型的维修手册完成表3-7中的内容。
表3-7 纯电动汽车动力电池系统维护与保养
序号 | 任务点 | 工作内容 |
1 | 故障诊断仪的使用 | 1．连接诊断接口 2．选择诊断系统 3．进行车辆自动识别车身代码/手动输入车身识别代码 4．查找故障代码 5．清除故障代码 6．读取动力电池控制单元数据流 |
2 | 检查动力电池单体电池电压、温度、总电压、SOC | 1．单体电池电压。最大： V，最小： V 2．电池包温度。最大： ℃，最小： ℃ 3．电池总电压： V 4．动力电池SOC值（剩余电量）： % |
3 | 动力电池的检查和维护 | 1．关闭点火开关 2．拆下前机舱蓄电池负极，并使用绝缘胶带包裹好，佩戴绝缘手套断开动力电池母线并做好安全措施 3．检查动力电池外观情况 4．检查动力电池固定螺栓锈蚀及紧固情况、接地线束紧固情况 5．检查动力电池高低压连接器、线束连接有无松动情况 6．检查动力电池高低压连接器是否清洁，是否有腐蚀、破损等情况 7．找到动力电池铭牌信息 8．检查动力电池高压母线电压 □正极与负极电压值： V □正极与接地电压值： V □负极与接地电压值： V □高压母线断电是否成功：是□ 否□ 9．检查动力电池高压母线绝缘性能，是否存在漏电情况 □正极与接地。实测值： ，标准值： □负极与接地。实测值： ，标准值： 10．验电时是否单手作业 |
3.2.1.5 考核评价
在教师的指导下，按照能力标准，完成工作任务所设计的学习目标，并将结果填入表3-8中。
表3-8 考核评价
项目名称 | 评价内容 | 满分 | 评分 | |||
自评 | 互评 | 师评 | ||||
职业素养 考核项目 （40%） | 穿戴规范整洁 | 8 | ||||
安全意识、责任意识及服从意识 | 8 | |||||
积极参加教学活动，按时完成任务工单 | 8 | |||||
团队合作、沟通交流能力 | 8 | |||||
场地、设备及工具等干净整洁 | 8 | |||||
专业能力 考核项目 （60%） | 检查动力电池单体电池电压、温度、总电压、SOC，能对结果进行分析 | 20 | ||||
能正确检查动力电池 | 10 | |||||
能正确使用故障诊断仪 | 10 | |||||
能正确说出动力电池系统的工作原理 | 20 | |||||
合计 | 100 | |||||
总评 | 自评（20%）+互评（20%）+师评（60%）= | 指导教师： | ||||
3.2.2 相关知识
3.2.2.1 动力电池系统概述
动力电池系统作为纯电动汽车的主要能量来源，能为整车储存和提供能量以驱动车辆行驶，同时对所有单体电池的电压、电流、温度状态进行监测，计算SOC值（剩余电量比），以及充放电控制、短路保护、漏电监测、报警显示、能量均衡控制等作用，以确保纯电动汽车的安全、高效和可靠运行。动力电池系统的性能将直接影响车辆的续航里程、加速性能、安全性和可靠性等方面。
3.2.2.2 动力电池系统的组成
如图3-15所示，动力电池系统主要由电池单体（电芯）、电池模组、电池管理系统BMS（Battery Management System）、动力电池壳体、辅助元器件等部件组成。动力电池系统是一个复杂而精密的系统，需要各个组成部分协同工作，才能确保纯电动汽车高效、安全和可靠地运行。
图3-15 动力电池系统
1．电池单体（电芯）
如图3-16所示，电池单体通常是指单个的电池，是动力电池系统的核心部分，负责储存和释放电能。比如吉利EV450采用的是三元锂电池，单体电压为3.6 V。
图3-16 电池单体
2．电池模组
电池模组由多个电池单体或电池模组串联而成，以提高能量密度和安全性，如图3-17所示。
图3-17 电池模组
3．电池管理系统（BMS）
如图3-18所示，电池管理系统是动力电池系统的“大脑”，也是负责保护和管理电池的核心部件，主要对单体电池或电池模组的状态进行监控，比如电压、电流、温度等。电池管理系统能够对动力电池组总电压、总电流、每个测点温度和电池单体的电压等参数进行实时监控，并进行故障诊断、SOC值（剩余电量比）计算、短路保护、漏电监测、报警显示、充放电模式选择等操作；同时，还会将动力电池相关参数上报VCU，由VCU控制动力电池的充电和放电功率。
图3-18 电池管理系统
4．动力电池壳体
如图3-19所示，壳体是动力电池系统的外部保护结构，通常由金属或塑料制成，具有良好的密封性和机械强度，用于保护内部组件免受外部环境的影响。
图3-19 动力电池壳体
5．辅助元器件
如图3-20所示，辅助元器件主要包括高低压线束、连接器、接触器、密封圈、橡胶垫、密封胶等。这些组件用于将电池模组、电控单元和其他组件连接起来，形成完整的电路系统，确保动力电池系统各部分的密封性和连接性，防止漏液、松动等问题的发生。
图3-20 辅助元器件
3.2.2.3 动力电池系统的工作原理
如图3-21所示，动力电池系统通过高低压线束、连接器与高压配电系统连接，形成完整的电路系统，为电动压缩机、PTC加热器、电机控制器（PEU）、DC/DC转换器等高压部件提供高压电。同时，动力电池系统通过直流快充系统、交流慢充系统及制动能量回收系统补给和储存电能。动力电池系统内部的电池管理系统实时采集各单体电池的电压、电流，温度传感器的温度值，动力电池模组的总电压值和总电流值，整车高压绝缘值等数据，实时监控动力电池的工作状态，并通过低压插接件连接CAN总线与整车控制器（VCU）进行通信，实现了对动力电池系统的故障诊断和预警，以提高电池的使用寿命和可靠性。
图3-21 动力电池系统的工作原理图
3.2.3 实训操作——纯电动汽车动力电池系统维护与保养
3.2.3.1 实训准备
场地要求：通风、采光良好；准备绝缘垫，设立隔离柱，布置警戒线，张贴警示牌。
工具及车辆：故障诊断仪、万用表、拆装专用工具、高压防护用具、吉利帝豪EV450、动力电池台架、车轮挡块等。
辅助资料：车辆维修手册、教材等。
注意事项：在检修动力电池时，为了防止电解液泄漏造成人员伤害，维修人员必须佩戴能防止电池电解液酸碱腐蚀的手套和防护眼镜，以防止电解液腐蚀皮肤或溅入眼中。
车辆维修注意安全，验电时须单手作业。
断开直流母线只是切断了从动力电池到高压用电设备的电源，动力电池仍然是有电的，当需要检修动力电池时，仍需使用绝缘胶带包好裸露的高压部件，避免触电。
3.2.3.2 操作步骤
第一步：检查车辆是否拉起手刹（见图3-22），挡位是否处于P挡位置（见图3-23）。
图3-22 拉起手刹
图3-23 确认处于P挡位置
第二步：连接诊断仪（见图3-24），检查动力电池系统是否存在故障码，并读取动力电池控制单元数据流（含动力电池单体电池电压、温度、总电压、SOC值等），如图3-25所示。
图3-24 连接诊断仪
图3-25 读取动力电池控制单元数据流
第三步：关闭点火开关（见图3-26），并设置车轮挡块（见图3-27）。
图3-26 关闭点火开关
图3-27 设置车轮挡块
第四步：拆下前机舱蓄电池负极（见图3-28），并用绝缘胶带包裹好，佩戴绝缘手套断开动力电池母线并做好安全措施，如图3-29所示。
图3-28 拆下前机舱蓄电池负极
图3-29 断开动力电池母线
第五步：将车辆举升到合适位置，并确保安全，如图3-30所示。
图3-30 举升车辆到合适的位置
第六步：如图3-31所示，检查动力电池壳体外观情况，是否完好，有无变形、磕碰。
图3-31 检查动力电池壳体的外观情况
第七步：检查动力电池固定螺栓锈蚀及紧固情况、接地线束紧固情况，如图3-32所示。用扭力扳手按规定次序紧固螺栓（见图3-33），按维修手册要求的力矩紧固螺栓。
图3-32 检查动力电池固定螺栓
图3-33 用扭力扳手按规定次序紧固螺栓
第八步：检查动力电池外部高低压连接器、线束连接情况，应无松动、腐蚀、破损等现象发生，如图3-34所示。
图3-34 检查动力电池外部高低压连接器、线束连接情况
第九步：检查动力电池标识是否清晰、有无破损，如图3-35所示。
图3-35 检查动力电池标识是否清晰、有无破损
第十步：检查动力电池高压母线电压，如图3-36所示。
图3-36 检查动力电池高压母线电压
第十一步：如图3-37所示，检查动力电池高压母线绝缘性能，是否存在漏电情况。
图3-37 检查动力电池高压母线的绝缘性能
第十二步：恢复现场，5S管理，复原车辆或台架，整理工具，清洁实训场地。
