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一、动力电池的作用与安装位置

动力电池被视为电动汽车的“心脏”，为电动汽车提供行驶能量，其性能表现直接决定了车辆的续驶、安全等指标。尽管目前大部分电动汽车的锂离子电池都应用了轻量化技术，但电池的重量仍不可小觑。为了不影响电动汽车的操控性能、乘坐空间、储物空间等，大部分车型的动力电池被布置在乘员舱下方，如图1-1所示。

二、动力电池的类型

动力电池结构复杂，但是从电池原理的角度，可以归纳为三类，即物理电池、化学电池、生物电池，如图1-2所示。物理电池是利用风力、水力、潮汐能等物理能量发电的电池；生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶解电池等。物理电池和生物电池技术不够成熟，应用较少。

在电动汽车上最常用的是化学电池，化学电池是指通过化学变化产生电能的装置，可以分为一次电池、二次电池两大类。一次电池只能放电一次，二次电池可反复循环使用。在汽车上还有一种燃料电池，它是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置。二次电池又可以归类为铅酸电池、锂离子电池、镍基电池。锂离子电池（简称“锂电池”）具有质量轻、能量大的特点，既能保证电动汽车的续驶里程，又能满足电动汽车的轻量化需求，因此，锂电池在电动汽车时代发挥了重要作用。

根据正极材料的不同，锂电池可以分成许多种类，主流类别有磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池等。在小型乘用车领域，应用最广泛的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。

1. 磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池正极材料为磷酸铁锂（LiFePO ₄ ），负极材料为石墨。其单体电池标称电压在3.2V左右，充电终止电压在3.7～4.0V之间，放电终止电压在2.0～2.5V之间。磷酸铁锂电池的结构包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液等，如图1-3所示。

磷酸铁锂电池具有循环寿命高、使用安全、可大电流快速放电、热稳定性好、金属资源丰富、无记忆效应等优点，很多电动汽车生产厂商选用磷酸铁锂电池。不过，磷酸铁锂电池有一个致命性的缺点，那就是低温性能较差。试验表明：一块容量为3500mA·h的电池，如果在-10℃的环境中工作，经过不到100次的充放电循环，电量将急剧衰减至500mA·h。

比亚迪汽车旗下大部分车型均采用磷酸铁锂电池，如2017款比亚迪E6、2017款比亚迪秦、2022款比亚迪唐。近几年，很多国产车型开始向磷酸铁锂电池发展，如五菱宏光MINIEV等。

2. 三元锂电池

三元锂电池正极使用三元金属氧化物材料，即镍钴锰酸锂（LiNi _x Co _y Mn _{1 -x-y} O ₂ ，NCM）型和镍钴铝酸锂（LiNi _x Co _y Al _{1 -x-y} O ₂ ，NCA）型两种，负极材料为石墨，如图1-4所示。其单体电池标称电压为3.7V左右，充电终止电压在4.0～4.25V之间，放电终止电压在2.5～2.8V之间。

三元锂材料是最近几年发展起来的新型锂电池正极材料，综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，存在三元协同效应，里面钴、镍、锰的比例可以根据实际需要调整，因此称作三元锂电池。其体积较小，能量密度更高，耐低温、循环性能也更好，目前在电动汽车中广泛应用。但是其也存在致命缺点，即热稳定性较差，在250～300℃高温就会产生分解，并且三元锂材料的化学反应尤其强烈，一旦释放氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，随即发生爆燃现象。

3. 钴酸锂电池

钴酸锂（LiCoO ₂ ）电池正极材料为钴酸锂，负极材料为石墨，如图1-5所示。其单体电池标称电压在3.7V左右，充电时终止电压会达到4.2V；钴酸锂电池放电时，电压在3.6V以后会迅速下降，最小放电终止电压为2.75V左右。

钴酸锂电池具有结构稳定、比容量高、综合性能突出、电化学性能优越、加工性能优异、振实密度大、能量密度高等优点，有助于提高电池体积比容量，且产品性能稳定。但是钴酸锂电池也有不少缺点，首先是使用钴酸锂电池制成的电池包，成本较高；其次其安全性差、热稳定性差，遇到高温或者撞击会释放氧气及大量热。因此，钴酸锂电池主要用于中小型号电池，广泛应用于笔记本计算机、手机等小型电子设备中。

4. 锰酸锂电池

锰酸锂（LiMn ₂ O ₄ ）电池的正极采用尖晶石型或层状结构锰酸锂，负极材料为石墨，如图1-6所示。其单体电池标称电压在3.7V左右，充电时终止电压会达到4.2V；锰酸锂电池放电时，电压在3.6V以后会迅速下降，最小放电终止电压为2.0V左右。

相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能好等优点。但是锰酸锂电池材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，因此多和其他材料混合使用，以提升稳定性及降低电池成本，但其循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，高温性能较差，寿命相对较短，主要用于大中型号电池。

三、动力电池的外部附件

1. 动力电池壳体

动力电池壳体主要由电池上盖、托盘、各种金属支架和螺栓组成，可以看作电池的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击和机械振动及环境保护（防水防尘）的作用，如图1-7所示。

动力电池底部与地面距离最近，是最容易受损的部位，当壳体表面有轻微划痕时，并不影响正常使用，当出现明显凹痕或破裂时，应及时进行更换，如图1-8、图1-9所示。

2. 动力电池外观标识

动力电池的外观标识包括信息标签和警示标签，如图1-10、图1-11所示。信息标签内容主要包括电池种类、标称（额定）电压、电池（额定）容量、装置型号等信息。

额定电压也称标称电压，是指电池在常温下的典型工作电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。

电池容量是指电池存储电量的大小，单位是“mA·h”，即毫安时；在衡量大容量电池时，为了方便起见，一般用“A·h”来表示，即安时，1A·h=1000mA·h。

3. 高压维修开关

不同车型的高压维修开关安装位置有所不同，但多位于车厢中部的扶手箱内、车厢后部的扶手箱内、储物箱内、动力电池总成上方等，如图1-12所示。其目的是将高压系统的电源断开，以实现高压系统的电气隔离，同时也可以起到短路保护的作用，在实际操作中需按照车辆维修手册提示进行查找。

随着电动汽车技术的更新迭代，多数新出厂的车型均摒弃了高压维修开关，而是采用直接切断高压母线的方式进行电气隔离。无论采用哪种方式，在进行实车作业时，均要进行下电操作，如图1-13、图1-14所示。

1）关闭电源开关，将钥匙置于安全处。断开低压蓄电池负极线，负极电缆接头用绝缘胶布包好；蓄电池负极桩头用盖子盖好或用绝缘胶布包好。

2）断开维修开关并妥善保管。一般新能源汽车设置有维修开关，断开维修开关（或母线）才可对新能源汽车进行维修。断开维修开关时需要穿戴好绝缘防护用品，并用盖子将接口封好或用绝缘胶布将维修开关接口封好。然后，放置车辆5～10min（不同厂家有不同要求），以便对新能源汽车的高压电容器进行放电。

3）断开动力电池高低压线束。穿戴好绝缘防护品，先断开动力电池低压线束，再断开高压线束（母线）。例如，对于北汽新能源汽车EV200来说，断开低压线束后，可以分3步将高压线束断开。第一，将蓝色的卡子向车辆前方扳动；第二，将棕色套子向前部扳动；第三，将棕色卡子向内用力按住，然后将线束向车辆前方拔出。

4）验电、放电。断开动力电池母线后，需要对动力电池的母线进行验电，如果母线有残余电荷，需用放电设备进行放电，确保动力电池母线无电。

4. 高低压线束

高压线束表皮颜色为黄色或橙黄色，目的是提醒操作人员此为高压元器件，操作时注意防止高压电击，如图1-15所示。高压电气连接系统设计时，要求插接器具备360°屏蔽层，并有效地和电缆屏蔽层连接，屏蔽层覆盖整个插接器长度，以保证足够的屏蔽功能，并尽量减少屏蔽界面之间的电阻。

电动汽车的低压线束与传统燃油汽车相同，通常低压线束数量较多，线束的粗细、颜色都是作为区分的依据。在一些使用年限较长的汽车上，烧蚀损坏是低压线束常见的故障，所以定期对汽车进行检视保养至关重要，如图1-16、图1-17所示。

高低压线束的检查是电池外观检查任务的重要环节，主要是检查动力电池外部高、低压线束及插接件有无破损、腐蚀、虚接等问题。

1）检查动力电池高、低压插接器公插与母插连接的可靠性，若存在松动，则需要将插头重新插入。

2）检查插件内插针是否出现退针、弯曲等现象。

3）检查插件引脚是否出现变形、烧蚀等异常现象。

5. 线束插接器

线束插接器又称线束插接件，新能源汽车线束分为高压线束和低压线束，与之对应的线束插接器也有高低压之分。线束与线束、线束与电器部件之间的连接一般采用插接器，汽车线束插接器是连接汽车各个电器与电子设备的重要部件，如图1-18、图1-19所示。

为了防止插接器在汽车行驶中脱开，所有的插接器均采用了闭锁装置，如图1-20所示。拆开插接器时，首先要解除闭锁，然后把插接器拉开，不允许在未解除闭锁的情况下用力拉线束，这样会损坏闭锁装置或连接线束。

对于高压线路的插接器，还使用了高压互锁电路。高压互锁电路的作用是检测高压线束的连接情况，当某个高压插件未插接到位时，电池管理系统（BMS）检测到高压互锁电路断路或某个高压部件被打开，存在人员触电风险，就会切断高压电源，并通过整车控制器（VCU）使仪表点亮警告灯。

6. 动力电池固定螺栓

大多数纯电动汽车的动力电池总成通过螺栓与汽车的前围板加强梁、后底板和位于车身两侧的边梁固定连接。检视动力电池固定螺栓的外观，应光亮无锈蚀迹象、无明显裂痕，若存在问题，应及时进行修复，如图1-21、图1-22所示；检视漆标是否对齐，若没对齐，则需要使用扭力扳手，按维修手册规定力矩紧固螺栓，如吉利帝豪EV450的拧紧力矩为68～88N·m。

（1）螺栓锈蚀的原因

1）电镀厂在电镀螺栓时，没有完全烘干，导致水汽残存；或是烘干后在包装时有冷凝水形成，导致发生不良的化学反应，使得螺栓生锈。

2）长期存放在湿潮的地方，螺栓慢慢被腐蚀，产生氧化，导致严重的生锈。

3）电镀螺栓时，因电镀不良或镀层太薄，导致生锈。

（2） 螺栓拧紧力矩对设备的影响 如果拧紧力矩不够，会导致设备松动，使设备不能工作或者噪声增大，缩短使用寿命，如果拧紧力矩过大，会使螺栓屈服变形，导致松动或断裂而发生故障。

四、动力电池绝缘阻值检测方法

1. 绝缘失效的危害

电气系统如果出现绝缘失效，视程度不同，会造成不同的后果。系统中只有一个点绝缘出现故障，暂时对系统不会产生明显影响；若出现多点绝缘失效，则漏电流会在两点之间流动，在附近材料上积累热量，影响电器的正常工作，严重时，可能会引发火灾；最严重的情形是发生人员触电，如图1-23所示。

电气系统绝缘失效的常见原因，除了设计和制造问题以外，一般包括热老化、光老化、低温环境下的材料脆裂、固定不当引起的摩擦损伤等。

2. 动力电池的绝缘检测方法

动力电池系统的绝缘电阻测量，主要有两类方法：一类是交流信号注入法，另一类是外接电阻法。

交流信号注入法指给动力电池正负极之间注入一定频率的低压交流信号，通过测量系统反馈，获得系统的绝缘电阻。此方法的缺点是，测试信号在系统中容易形成纹波干扰，影响系统正常工作。

外接电阻法指在正负极之间接入一系列电阻，利用电路中设置开关的通断，可以获得两个状态下电阻上的电压值，通过列出电路状态方程，两个方程联立解出动力电池正极对地和负极对地的电阻值，判断电池正负极对地绝缘情况。