新能源汽車動力蓄電池及管理技術(shù)

典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析情境導入

一輛2017年出廠的豐田科羅拉混合動力汽車，經(jīng)檢測第4組電池模塊電壓高。如果你是接車的修理技術(shù)人員，修理方案應(yīng)如何制定。能力目標●能說出電池箱內(nèi)電池故障哪些故障可以監(jiān)測；●能畫出或在儀表上指出電池箱內(nèi)電池有故障時的故障指示燈的圖形；●能畫出電池管理系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；●能畫出電池管理系統(tǒng)的電路圖；●能利用診斷儀讀取電動汽車電池管理系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)；●能利用診斷儀讀取電動汽車電池管理系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)；●能利用診斷儀驅(qū)動電動汽車電池管理系統(tǒng)的執(zhí)行器；●能利用診斷儀排除電動汽車電池管理系統(tǒng)故障；素養(yǎng)目標●具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力；●正確的操作安全意識；●資料查詢與計劃制定；學習目標知識點01找到主要零部件的位置一、找到圖中元件電池管理系統(tǒng)電池箱及保險絲和繼電器圖（見圖8-1）。動力管理控制ECU位置圖（見圖8-2），電池箱元件位置圖（見圖8-3）。典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析圖8-1電池箱及保險絲和繼電器圖知識點01找到主要零部件的位置一、找到圖中元件典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析圖8-2動力管理控制ECU位置圖圖8-3電池箱元件位置圖知識點01找到主要零部件的位置二、找到系統(tǒng)電路圖中的元件典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析電池管理系統(tǒng)也稱電池智能單元，電池管理系統(tǒng)的系統(tǒng)電路圖（見圖8-4），本章將講解本圖。知識點01找到主要零部件的位置二、找到系統(tǒng)電路圖中的元件?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-4電池管理控制系統(tǒng)圖典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修一、混合動力蓄電池組傳感器模塊蓄電池智能單元(蓄電池能量控制模塊)通過串行通信將HV蓄電池電壓信息發(fā)送至動力管理控制ECU。檢查程序如下：注意：換檔桿置于N位置時，如果長時間執(zhí)行檢查程序，則可能導致設(shè)定DTCP3000388。提示：進行故障排除后，如有必要更換蓄電池智能單元，則安裝新蓄電池智能單元后需確認電壓。在電源開關(guān)置于ON(READY)位置、選擇駐車檔(P)且發(fā)動機停機的情況下，確認數(shù)據(jù)表中的“PowerResourceVB”(電源電壓)、“VL-VoltagebeforeBoosting”(增壓前的VL-電壓)和“VH-VoltageafterBoosting”(增壓后的VH一電壓)為220V或更高。系統(tǒng)正常時，電源VB、增壓前的VL電壓、增壓后的VH電壓的值應(yīng)幾乎相等(換檔桿置于空檔時不會出現(xiàn)電壓增加)。如果各電壓之間的差超過下表8-1的規(guī)定值，則帶轉(zhuǎn)換器的變頻器有故障。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修一、混合動力蓄電池組傳感器模塊?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解檢查電壓最大電壓差“PowerResourceVB”(電源VB)和“VL-VoltagebeforeBoosting”(增壓前的VL電壓)之間的差50V“PowerResourceVB”(電源VB)和“VH-VoltageafterBoosting”(增壓后的VH電壓)之間的差70V“VL-VoltagebeforeBoosting”(增壓前的VL-電壓)和“VH-VoltageafterBoosting”(增壓后的VH-電壓)之間的差90V典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修二、動力管理控制ECU和蓄電池智能單元通訊線動力管理控制ECU根據(jù)蓄電池智能單元發(fā)送的故障信號警告駕駛員并執(zhí)行失效保護控制（見圖8-5）。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-5動力管理ECU和蓄電池智能單元的通訊典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修三、混合動力蓄電池組的分組電壓HV蓄電池為鎳氫蓄電池，無需外部充電。在行駛過程中，動力管理控制ECU將HV蓄電池的SOC(充電狀態(tài))控制在恒定水平。HV蓄電池由28個模塊組成（見圖8-6），1個模塊包括6個串聯(lián)的1.2V蓄電池單格，2個模塊在信號電壓采樣上為一組，蓄電池智能單元存14組蓄電池單元電壓。14組蓄電池單元電壓的和為總電壓，即為升壓前的電壓，這個電壓是蓄電池SOC測量的靜態(tài)的信號，而電流積分測量是動態(tài)測量SOC的信號。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-6混合動力蓄電池組的14組電壓測量典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修四、混合動力蓄電池組冷卻風扇1控制電路低電位蓄電池冷卻鼓風機總成的轉(zhuǎn)速由動力管理控制ECU控制。動力管理控制ECU端子FCTL打開蓄電池鼓風機繼電器時，向蓄電池冷卻鼓風機總成供電。動力管理控制ECU將指令信號(SI)發(fā)送至蓄電池冷卻鼓風機總成，以獲得與HV蓄電池溫度相應(yīng)的風扇轉(zhuǎn)速。用串行通信通過蓄電池智能單元，將關(guān)于施加到蓄電池冷卻鼓風機總成(VM)電壓的信息作為監(jiān)控信號發(fā)送至動力管理控制ECU。蓄電池冷卻鼓風機轉(zhuǎn)速控制框圖（見圖8-7）?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-7蓄電池冷卻鼓風機轉(zhuǎn)速控制框圖典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修四、混合動力蓄電池組冷卻風扇1控制電路低電位?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-9蓄電池冷卻鼓風機的轉(zhuǎn)速制電路圖典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析圖8-8蓄電池冷卻鼓風機轉(zhuǎn)動控制通訊電路圖蓄電池冷卻鼓風機轉(zhuǎn)動控制通訊電路圖（見圖8-8），蓄電池冷卻鼓風機的轉(zhuǎn)速制電路圖（見圖8-9）知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修五、高壓保險絲?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解高壓保險絲見圖8-10。圖8-10蓄電池檢修塞及中間125A保險絲HV蓄電池的3個位置均具有蓄電池溫度傳感器。內(nèi)置于各蓄電池溫度傳感器的熱敏電阻的電阻會根據(jù)HV蓄電池溫度的變化而變化。蓄電池溫度越低，熱敏電阻的電阻越大。反之，溫度越高，電阻越小。蓄電池溫度傳感器溫度-電阻特性曲線（見圖8-11），蓄電池溫度傳感器及電流傳感器電路圖（見圖8-12）。蓄電池智能單元使用蓄電池溫度傳感器檢測HV蓄電池溫度，并將檢測值發(fā)送至動力管理控制ECU。動力管理控制ECU根據(jù)此檢測結(jié)果控制鼓風機風扇。(HV蓄電池溫度上升超過預(yù)定水平時，鼓風機風扇起動。)圖8-11蓄電池溫度傳感器溫度-電阻特性曲線

典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修六、混合動力蓄電池溫度傳感器?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-12蓄電池溫度傳感器及電流傳感器電路圖典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修七、混合動力蓄電池組空氣溫度傳感器v

進氣溫度傳感器(蓄電池)安裝在HV蓄電池上。傳感器電阻隨進氣溫度的變化而變化。進氣溫度傳感器的特性與蓄電池溫度傳感器的特性相同。蓄電池智能單元利用來自進氣溫度傳感器的信號控制蓄電池冷卻鼓風機總成的空氣流量。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修八、混合動力蓄電池組電流傳感器蓄電池電池電流傳感器電路圖如圖8-14所示。該電壓與安培數(shù)成比例并在0流傳感器安裝在HV蓄電池總成的正極電纜側(cè)，用于檢測流入HV蓄電池的安培數(shù)。蓄電池智能單元從蓄電池電流傳感器將電壓輸入端子IB（見圖8-13），其蓄電和5V之間變化。蓄電池電流傳感器的輸出電壓低于2.5V表示HV蓄電池正在放電，高于2.5V表示HV蓄電池正在充電。動力管理控制ECU根據(jù)從蓄電池智能單元輸入其端子IB的信號來確定HV蓄電池的充電和放電安培數(shù)，并通過累計的安培數(shù)計算HV蓄電池的SOC(充電狀態(tài))。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-13蓄電池電流傳感器及其輸出圖8-14蓄電池電流傳感器電路圖典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修九、蓄電池智能單元和動力管理ECU的通訊如果蓄電池智能單元檢測到內(nèi)部故障，則將故障信號發(fā)送至動力管理控制ECU。動力管理控制ECU接收到來自蓄電池智能單元的故障信號時，該ECU將警告駕駛員并執(zhí)行失效保護控制。蓄電池智能單元和動力管理ECU的通訊（見圖8-15），BTH為BatterytoHybrid的縮寫。v?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-15蓄電池智能單元和動力管理ECU的通訊知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修十、動力管理ECU與電池智能單元有關(guān)的輸入/輸出動力管理ECU與電池智能單元有關(guān)的輸入/輸出（見圖8-16），圖中向左的箭頭表示去往的元件，這里ACCD、FCTL為電流流入動力管理ECU（電流方向向右）。SPDI、IG1D、GI為電流流出（電流方向向左），保險左側(cè)接蓄電池的正極。?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解圖8-16動力管理ECU與電池智能單元有關(guān)的輸入/輸出典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修

?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析學習任務(wù)單學號：姓名：一、填空題1.豐田普銳斯混合動力汽車采用個電池單體串聯(lián)；2.豐田普銳斯混合動力汽車鎳氫電池組的總電壓為伏；3.豐田普銳斯混合動力汽車鎳氫電池組的有電壓采樣點；4.第三豐田普銳斯混合動力汽車鎳氫電池組的電流傳感器裝在極線路上；5.第三豐田普銳斯混合動力汽車高壓預(yù)充繼電器裝在極線路上。二、判斷題1.第二代豐田普銳斯電池管理系統(tǒng)有內(nèi)阻監(jiān)控；（

）2.第三代豐田普銳斯電池管理系統(tǒng)有內(nèi)阻監(jiān)控；（

）3.第二代、及第三代豐田普銳斯電池管理系統(tǒng)有絕緣電阻監(jiān)控；（

）4.第二代豐田普銳斯電池電池箱采用由下向上的通風冷卻方式；（

）5.第三代豐田普銳斯電池電池箱采用由下向上的通風冷卻方式；（

）典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解三、單選題1.第三代豐田普銳斯電池電池箱高壓繼電器的數(shù)量有（

）；A.兩個B.三個2.第三代豐田普銳斯電池電池箱電池電流傳感器采用（

）；A.±15V供電

B.

采用5V供3.第三代豐田普銳斯電池箱電池進氣溫度傳感器有（

）；A.一個B.

三個4.第三代豐田普銳斯電池箱電池溫度傳感器有（

）；A.一個B.

三個5.第三代豐田普銳斯電池電池管理系統(tǒng)無（

）數(shù)據(jù)；A.電池模組內(nèi)阻B.

電池模組電壓典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解實踐任務(wù)混合動力汽車診斷數(shù)據(jù)的全面讀取一、小組分工按照前面所了解的知識內(nèi)容，落實各項工作負責人(見表8-2)，如任務(wù)實施前的準備工作、實施中主要操作及協(xié)助支持工作、實施過程中相關(guān)要點及數(shù)據(jù)的記錄工作等班級

組號

指導老師

組長

學號

組員角色分配操作員1

學號

操作員2

學號

記錄員

學號

安全員

學號

任務(wù)分工（就組織討論、工具準備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、安全監(jiān)督、成果展示等工作內(nèi)容進行任務(wù)分工）

典型混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障分析知識點02電池管理系統(tǒng)的檢修二、維修方案合理性評估和糾正【教學提示】教師提供資料或操作視頻進行提示，以幫助學生完成主要工作步驟的填寫(見表8-3)。教師評估通過后，方可進行具體操作實施。學生可先行在草紙上進行，任務(wù)實施中若有改變需經(jīng)教師再次評估，以確認安全和可行。表8-3主要工作步驟的填寫用表?動力蓄電池原理的認知與電池箱的分解內(nèi)容序號為解決問題的主要操作步驟（不含準備及5S)通過/不通過學生完成1

2

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教師完成1步驟可行

2安全可行

3時間可行

4成本