锂电池充放电电路原理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《新能源汽车电力电子技术》
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
建议课时：2学时
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识目标
（1）知道新能源汽车常用的电池种类； （2）能理解三元锂电池的充放电工作特性； （3）能够理解BSM的工作控制过程； （4）能够理解电池的散热类型及工作原理； （5）能够通过实训使用万用表测量锂电池控制电路，正确分析充放电过程； （6）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养。
同样，电池放电的过程中，锂离子脱离负极 碳层，在电解液内穿过隔膜运动到正极。而电子 则通过外电路流动，形成电流。回正极的锂离子 越多，放电量越高。
图3-5-3 锂电池的充放电原理
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理 知识链接4：BMS的功能
知识准备
BMS（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），也就是电池管理系统，如图35-4所示。其主要作用是通过电池内部安装 的温度传感器和电流传感器，对电池的温度 进行实时检测，监控动力电池充放电过程的 电流大小等信息。简而言之，BMS就是汽 车动力电池的管理者。
本实训通过搭建电路，模拟电池充电过热的工作情况，学习充电保护的原理， 并通过规范的操作，养成良好的任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接1：新能源汽车常用电池的种类
现在新能源车常用的电池种类主要有两种：锂电池 和镍氢电池。其中锂电池的应用更为广泛，也更具有实 用性。锂电池根据材料的不同，又分为许多种，但目前 应用最成熟的主要为三元锂电池。锂电池整体优点是零 排放、环境污染小、能耗低、能量密度高和充电快等优 点。
图3-5-4 BMS在电池包的位置
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接5：新能源汽车电池温度的监控管理
新能源汽车动力电池内部的温度变化会直接影响到电池自身性能，以及会影响电池充放 电能力，情况严重甚至还会造成电池起火引发事故。一般在新能源汽车电池箱内每六个单体 电池区域就会安装一个温度传感器，用来检测电池的温度是否有过高的现象发生。
目前在新能源汽车使用最广的电池就是三元锂电池，如 图3-5-2所示为18650封装的三元锂电池实物。三元锂电池具 有以下几种优点：电池可以快速的充放电、电池的充电效率 可达到100%，而且输出功率大、使用寿命长、自放电小。
锂离子电池的主要结构包括：正极、负极、电解液和隔 膜。正极材料包含镍、钴、锰三种金属材料，三元锂电池也 因此而得名。负极使用导电性好的石墨，电解液为六氟磷酸 锂。
风冷，如图3-5-5所示，BMS控制单元 监测动力电池的温度，当温度过高时，通过 控制电池箱内的鼓风机来给动力电池降温。 为了对电池更好的进行恒温控制，在鼓风机 的进气口安装进气温度传感器，为BMS控 制单元提供的必要的反馈信息。信息经过处 理后控制冷却风扇是否继续运行，防止电池 温度过低。
图3-5-5 风冷电池散热系统
镍氢电池的全称是金属氢化物镍电池，如图3-5-1所 示，一般应用于混合动力汽车。电池的正极采用镍氢化 物，负极采用储氢合金。目前丰田系的凯美瑞双擎、卡 罗拉/雷凌双擎使用的动力电池，就是这种镍氢电池。
图3-5-1 镍氢电池
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接2：三元锂电池的认知
教学目标
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
内容结构
学习目录
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
任务导入
BMS，即电池管理系统，是对电池充放电进行管理的系统，负责监控电池的电 压、环境温度、充放电电流大小等信息。其功能是防止电池过放过充、温度过热等 异常状况出现，避免电池造成不可逆的损坏，提高了安全性和延长了使用寿命。
温度传感器里面有热敏电阻（NTC），如果电池的温度较低，热敏电阻阻值会越大。电 池温度越高，热敏电阻阻值会越小。只要汽车的电源接通的情况下，电池的温度信息会一直 受到监测，让电池达到最好的工作状态。
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接6：新能源汽车电池的冷却方式
新能源汽车的动力电池冷却系统有两种 主要的形式：风冷和液冷。
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接6：新能源汽车电池的冷却方式
液冷，如图3-5-6所示散热系统利用冷 却水泵使散热管中的冷却液循环并进
行散热，吸收的热量通过散热器排到动 力电池的外界环境。
图3-5-6 液冷电池散热系统
广东合赢教学设备有限公司
隔膜的作用是隔绝电子通过但能让离子透过，迫使电子 必须经外电路移动，而离子则可以通过电解液移动，保证外 电路有电流通过。
图3-5-2 三元锂电池
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接3：锂电池充放电的原理
如图3-5-3所示，充电的过程中，正极上生成 锂离子，在电解液内穿过隔膜运动到负极。而负 极的碳有很多微孔，可以把锂离子嵌入到碳层的 微孔中，嵌入的锂离子越多，充电量就越高。
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
建议课时：2学时
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识目标
（1）知道新能源汽车常用的电池种类； （2）能理解三元锂电池的充放电工作特性； （3）能够理解BSM的工作控制过程； （4）能够理解电池的散热类型及工作原理； （5）能够通过实训使用万用表测量锂电池控制电路，正确分析充放电过程； （6）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养。
同样，电池放电的过程中，锂离子脱离负极 碳层，在电解液内穿过隔膜运动到正极。而电子 则通过外电路流动，形成电流。回正极的锂离子 越多，放电量越高。
图3-5-3 锂电池的充放电原理
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理 知识链接4：BMS的功能
知识准备
BMS（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），也就是电池管理系统，如图35-4所示。其主要作用是通过电池内部安装 的温度传感器和电流传感器，对电池的温度 进行实时检测，监控动力电池充放电过程的 电流大小等信息。简而言之，BMS就是汽 车动力电池的管理者。
本实训通过搭建电路，模拟电池充电过热的工作情况，学习充电保护的原理， 并通过规范的操作，养成良好的任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接1：新能源汽车常用电池的种类
现在新能源车常用的电池种类主要有两种：锂电池 和镍氢电池。其中锂电池的应用更为广泛，也更具有实 用性。锂电池根据材料的不同，又分为许多种，但目前 应用最成熟的主要为三元锂电池。锂电池整体优点是零 排放、环境污染小、能耗低、能量密度高和充电快等优 点。
图3-5-4 BMS在电池包的位置
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接5：新能源汽车电池温度的监控管理
新能源汽车动力电池内部的温度变化会直接影响到电池自身性能，以及会影响电池充放 电能力，情况严重甚至还会造成电池起火引发事故。一般在新能源汽车电池箱内每六个单体 电池区域就会安装一个温度传感器，用来检测电池的温度是否有过高的现象发生。
目前在新能源汽车使用最广的电池就是三元锂电池，如 图3-5-2所示为18650封装的三元锂电池实物。三元锂电池具 有以下几种优点：电池可以快速的充放电、电池的充电效率 可达到100%，而且输出功率大、使用寿命长、自放电小。
锂离子电池的主要结构包括：正极、负极、电解液和隔 膜。正极材料包含镍、钴、锰三种金属材料，三元锂电池也 因此而得名。负极使用导电性好的石墨，电解液为六氟磷酸 锂。
风冷，如图3-5-5所示，BMS控制单元 监测动力电池的温度，当温度过高时，通过 控制电池箱内的鼓风机来给动力电池降温。 为了对电池更好的进行恒温控制，在鼓风机 的进气口安装进气温度传感器，为BMS控 制单元提供的必要的反馈信息。信息经过处 理后控制冷却风扇是否继续运行，防止电池 温度过低。
图3-5-5 风冷电池散热系统
镍氢电池的全称是金属氢化物镍电池，如图3-5-1所 示，一般应用于混合动力汽车。电池的正极采用镍氢化 物，负极采用储氢合金。目前丰田系的凯美瑞双擎、卡 罗拉/雷凌双擎使用的动力电池，就是这种镍氢电池。
图3-5-1 镍氢电池
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接2：三元锂电池的认知
教学目标
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
内容结构
学习目录
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
任务导入
BMS，即电池管理系统，是对电池充放电进行管理的系统，负责监控电池的电 压、环境温度、充放电电流大小等信息。其功能是防止电池过放过充、温度过热等 异常状况出现，避免电池造成不可逆的损坏，提高了安全性和延长了使用寿命。
温度传感器里面有热敏电阻（NTC），如果电池的温度较低，热敏电阻阻值会越大。电 池温度越高，热敏电阻阻值会越小。只要汽车的电源接通的情况下，电池的温度信息会一直 受到监测，让电池达到最好的工作状态。
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接6：新能源汽车电池的冷却方式
新能源汽车的动力电池冷却系统有两种 主要的形式：风冷和液冷。
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接6：新能源汽车电池的冷却方式
液冷，如图3-5-6所示散热系统利用冷 却水泵使散热管中的冷却液循环并进
行散热，吸收的热量通过散热器排到动 力电池的外界环境。
图3-5-6 液冷电池散热系统
广东合赢教学设备有限公司
隔膜的作用是隔绝电子通过但能让离子透过，迫使电子 必须经外电路移动，而离子则可以通过电解液移动，保证外 电路有电流通过。
图3-5-2 三元锂电池
广东合赢教学设备有限公司
任务5 锂电池充放电电路原理
知识准备
知识链接3：锂电池充放电的原理
如图3-5-3所示，充电的过程中，正极上生成 锂离子，在电解液内穿过隔膜运动到负极。而负 极的碳有很多微孔，可以把锂离子嵌入到碳层的 微孔中，嵌入的锂离子越多，充电量就越高。