磷酸铁锂动力电池维护手册整合版.docx

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磷酸铁锂动力电池维护手册整合版

沃特玛电池有限公司

磷酸铁锂动力电池使用手册

电子部

2013-3-15

[为了方面售后服务更好的对OPT管理系统进行维护，特此制定本手册，希望对售后服务有所帮助]

前　言

为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，世界主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，同时大力发展和推广应用汽车节能技术。

节能与新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向。

新能源客车，目前正在飞速发展。

当新能源客车穿行于街市，走进人们的生活时，对它的了解和认知也就成我们的必修课。

然而，在这新能源之风势在必行之际，谈到动力电池，我们中大多数的人对其都知之甚少，这其中包括很多从事纯电动客车工作的相关从业人员，也正因为如此，才给你们的工作和和生活到来了诸多的困难和疑惑。

为解决这些问题，让从事纯电动客车工作的相关从业人员对动力电池有一些初步的了解和认识，本手册将通过重点介绍磷酸铁锂动力电池和管理系统的运用与维护来让大家了解动力电池的相关知识。

为了更好服务客户，让相关从业人员熟悉和掌握我公司的纯电动客车动力电池，也为更好的发挥磷酸铁锂动力电池优越的性能，做好相关的维护保养工作，特制定本手册。

希望此举能为大家避免在使用或维护我公司产品时造成不必要的困扰和预防产生一些不可挽回的损失。

烦请在使用或维护沃特玛公司纯电动客车动力电池之前，详细阅读本手册！

目录

前　言2

第一章为何选择磷酸铁锂电池作为动力电池4

1.1电池的概念4

1.2磷酸铁锂电池优势：

4

1.3动力电池种类性能对比：

5

1.4.关键设计说明5

1.5.产品用途7

第二章动力电池系统构成7

2.1.电池组的主要参数（以五洲龙为例）7

2.2电池组结构说明及其示意图8

第三章技术特性12

3.1单体放电特性12

3.2不同放电倍率下的放电曲线13

3.3单体充电特性13

3.4五洲龙电池系统充放电特性曲线图14

3.5保存特性14

3.6寿命特性16

第四章.电池系统的使用与安装17

4.1电池系统使用环境17

4.2电池系统的使用17

4.4电池系统的安装18

第五章动力电池信息仪表认识22

5.1混合动力电池信息仪表认识22

5.2纯电动电池信息仪表认识24

第六章动力电池存储、维护与保养25

6.1储存、维护和保养基本要求25

6.2维护与保养：

25

6.3日常保养：

27

6.4周保养：

28

6.5.月保养：

30

第七章OPT管理系统运用与维护31

7.1电池管理系统BMS基本结构31

7.2BMS管理系统安装33

7.3BMS故障处理方法34

第八章紧急处理方案42

8.1交通事故：

42

8.2电池冒烟：

43

8.3突降暴风雨：

43

附件：

故障代码表43

第一章为何选择磷酸铁锂电池作为动力电池

1.1电池的概念

1.1.1什么是电池？

化学电源俗称为电池，是一种利用物质的化学反应所释放出来的能量直接转化为电能的装置。

顾名思义，电池是装电的池子，尤如水池，电池的电压及容量类似于水池的水位高低和蓄水量。

电池电压的高低说明电池可能对外释放电能的多少，电池容量则说明电池所贮存电量的多少。

1.1.2电池由哪几部分组成？

它是由四个部分组成，即由电极、电解液、隔膜纸及外壳组成。

1.2磷酸铁锂电池优势：

a）循环寿命长:

循环使用次数高，在室温下1C充放电循环2000次以上，容量保持率85%以上，是铅酸电池的8倍、镍氢电池的3倍、钴酸锂电池的4倍、锰酸锂电池的4-5倍。

b）安全性能好：

磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，磷酸铁锂锂离子电池是目前全球最安全的锂离子电池，在高温下的稳定性可达400-500℃，保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。

c）耐高低温:

在-20℃---＋75℃温度范围内均可放电，磷酸铁锂电热峰值可达350℃---500℃，而钴酸锂和锰酸锂只在200℃左右。

d）无记忆效应：

可充电电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。

像镍氢电池、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂锂离子电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

g）体积小：

是铅酸电池的2/3。

h）重量轻：

是铅酸电池的1/3。

i）绿色环保：

该电池不含任何重金属与稀有金属（镍氢电池含稀有金属），无毒（CE认证通过），无污染，符合欧洲ROHS规定，实为绝对的绿色环保电池。

磷酸铁锂材料无论在生产及使用中均无污染。

1.3动力电池种类性能对比：

表a.市场现有动力电池性能对比

技术参数

镍镉电池

镍氢电池

铅酸电池

磷酸铁锂电池

工作电压（V）

1.2

1.2

2.1

3.2

质量比能量（Wh/kg）

30～50

50～80

40

120

体积比能量（Wh/L）

150

200

70

210

寿命

500

500

400

2000

环保

有毒

略有污染

有毒

无毒

安全性

优秀

好

良好

优秀

以上几种常用动力电池性对比，磷酸铁锂以优越的性能决定了它成为目前市场上动力电池的首选。

1.4.关键设计说明

1.4.1单体安全性设计

1.拉断装置，当内压产生时,正极极耳拉断；

2.负极极耳与钢壳接触点有熔断装置；

3.当内压达到1.8Mpa时，安全阀会打开，气体排出，避免爆炸风险；

4.钢管结构安全开启后电解液喷出，防扩散结构即安全气囊结构。

先进性设计

1.留空箔位以作集流体，制作低阻抗电芯；

2.卷芯内部插钢管防爆结构；

3.低面密度集流体高导电性能极片设计；

4.低阻抗活性料配方和混浆工艺，使用超声和砂磨工艺短时间,即可制得均匀性良好的浆料。

1.4.2结构关键设计说明

1.5.产品用途

1.电动交通工具

2.通信电源

3.太阳能贮存系统

4.电力操作电源

5.铁路.机车等启动电源

6.其他应用领域：

家用电器类

第二章动力电池系统构成

2.1.电池组的主要参数（以五洲龙为例）

表b.五洲龙三款电池组规格参数

项目

常用参数

型号

纯电动345.6V900Ah

纯电动540V600Ah

混合动力336V100Ah

单体外壳材质

镀镍钢板

镀镍钢板

镀镍钢板

标称容量（1I3A）

900Ah

600Ah

100Ah

额定电压

345.6V

540V

336V

最大充电电压

394.2V

613.2V

383.25V

放电截至电压

280.8V

436.8V

273V

标准充放电电流

300A

300A

100A

最大瞬间放电电流（10s）

500A

600A

300A

电池尺寸

945±1*652±1*343±1mm

32V-900Ah模块

622±1*452±1*238±1mm

12.8V-600Ah模块

566±1*412±1*189±1mm

38.4V-100Ah模块

625±1*652±1*343±1mm

19.2V-900Ah模块

622±1*452±1*248±1mm

16V-600Ah模块

505±1*412±1*189±1mm

28.8V-100Ah模块

625±1*652±1*343±1mm

12.8V-900Ah模块

工作温度

充电

0℃～45℃

放电

-20℃～65℃

贮存

-20℃～45℃

2.2电池组结构说明及其示意图

2.2.1电池组结构说明

345V900Ah整组电池由13个箱子组成：

1、2、3、12号箱为19.2V900Ah；4-11号箱为32V900Ah；13号箱为12.8V900Ah

具体如下：

●180支32650-5Ah单体电池并联成3.2V-900Ah模块

●4组6个3.2V-900Ah模块、8组10个3.2V-900Ah模块和1组4个3.2V-900Ah的模块串联

540V600Ah整组电池由42个箱和34个箱两套箱体，其中42个箱体的各箱串数相同；而34个箱体的其中32个大箱，2个小箱;

具体如下：

（此处以34个箱体电池为例）

●120支32650-5Ah单体电池并联成3.2V-600Ah模块

●32组5个3.2V-600Ah和2组4个3.2V-600Ah的模块串联

336V100Ah整组电池由9个箱子组成：

具体如下：

●20支32650-5Ah单体电池并联成3.2V-100Ah模块

●9组12个3.2V-100Ah模块串联

2.2.2电池组结构图

纯电动345V900Ah系列

图2-1　12.8V-900Ah电池组模块图2-2　19.2V-900Ah电池组模块

图2-2　32V-900Ah电池组模块图2-4　整组电池连接

纯电动540V600Ah系列

图2-512.8V-600Ah电池组模块图2-616V-600Ah电池组模块

图2-712.8V-600Ah电池组箱体图2-816V-600Ah电池箱体

混合动力336V100Ah系列

图2-9　28.8V-100Ah电池组模块　　图2-10　38.4V-100Ah电池组模块

图2-11　箱体电池组模块拆解介绍

第三章技术特性

3.1单体放电特性

3.1.1放电容量与环境温度的关系

充电：

0.5C，CC/CV，3.65V，电流≤0.03C截止，

放电：

CC2.0V截止

图3.1放电容量随环境温度变化曲线

3.2不同放电倍率下的放电曲线

充电：

0.5C，CC/CV，3.65V，电流≤0.03C截止，温度：

25±2℃

放电：

CC2.0V截止，温度：

25±2℃

图3.20.5C充电不同倍率下的放电曲线

3.3单体充电特性

3.3.1充电特性图

充电：

CC/CV，3.65V，电流≤0.03C截止

图3.3不同温度下的充电曲线

图3.4不同倍率的充电曲线

3.4五洲龙电池系统充放电特性曲线图

图3.4.1345V-900Ah充放电性能图3.4.2540V-600Ah充放电性能图3.4.3336V-100Ah充放电性能

3.5保存特性

3.5.1蓄电池贮存环境温度、贮存时间与容量关系

储存特性

25℃以下，1个月

容量损失≤3%

电池充30%～50%容量储存

图3.5不同温度下电池系统的存储性能

3.5.2剩余容量与开路电压关系图

图3.5.1剩余容量与开路电压关系曲线

3.6寿命特性

3.6.1环境温度与电池使用寿命关系

在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。

当温度低于-20℃时，电极的反应速率率下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的输出功率也会下降。

温度上升则相反，即电池输出功率会上升。

同时，温度也影响着电解液的扩散速度，温度上升则加快，温度下降，扩散减慢，电池充放电性能也会受到影响。

但温度太高，超过65℃时，会破坏电池内部的化学平衡，副反应增加。

所以使用电池应该在5-55℃之间最佳。

图3.6循环寿命随温度变化曲线

第四章.电池系统的使用与安装

4.1电池系统使用环境

工作温度

Operatationtemperature

充电Charge

0℃～45℃

放电discharge

-20℃～65℃

贮存storage

-20℃～45℃

4.2电池系统的使用

4.3.1放电

型号

放电方法

标准放电

快速放电

540V600Ah

0.5C

436.8

可持续

≤1C

2.6V

1-2分钟

345V900Ah

0.3C

280.8

可持续

<1C

2.6V

1-2分钟

336V100Ah

1C

273

可持续

≤3C

2.6V

30s

4.3.2充电

型号

充电方法

标准充电

快速充电

540V600Ah

CC

0.5C

613.2V截止

CC

≤1C

613.2V截止

CV

613.2V

0.03C截止

CV

613.2V

0.03C截止

345V900Ah

CC

0.3C

394.2V截止

CC

＜1C

394.2V截止

CV

394.2V

0.03C截止

CV

394.2V

0.03C截止

336V100Ah

CC

1C

383.25V截止

CC

≤3C

383.25V截止

CV

383.25V

0.03C截止

CV

383.25V

0.03C截止

4.4电池系统的安装

4.4.1开箱及检查

4.4.2电池组安装

锂离子电池组属于高电压储能设备，危险品，非专业人士及不当的操作与使用可能引起触电、燃烧、爆炸等严重的后果。

锂离子电池组的安装、维护必须是专业技术人员操作，使用必须严格遵守相关的安全规定。

严禁非专业人员安装、维修锂离子电池组以及超范围滥用

电池组的组成是根据整组电池型号（如336v-100Ah）用单体电池通过并联、串联电路连接而成，每一个并联电池组叫做：

电池模块，由多个电池模块串联起来的电池组叫做：

电池模组；整个电池模组加上管理系统和包装叫做：

电池包。

电池包就可以直接与用电设备连接提供电能。

4.4.2.1电池组箱体内部安装

电池包由于体积大小问题为了方便放置将可能能分成几个箱体进行连接，单箱内部是由电池模块串联起来的部分电池模组和管理系统的采集线束（电压采集线、温度传感器）和子模块，其中

电压采集线安装方法是：

从电池正极开始分别连接

标号是：

B1+B1-B2-…

…Bn-（有n个电池模块）

图4.4电池箱体内部图

4.4.2电池组外部箱体连接

电池组外部箱体主要有动力线和通讯线束需要连接，动力线是传输电池动力的连接动力线前要佩戴电工手套放置触电，同时要特别注意电池的正、负极千万别装反了，并检查动力线头连接是否牢固然后再套上绝缘胶套，通讯线从通讯接口引出箱与箱直接互相串联起来，最后出来动力线总正、总负和通讯线到主控箱如下图所示（336v100Ah）:

图4.4.1336V-100Ah电池箱体连接实物图

4.4.3其他产品外部电池组连接图：

4.4.2、540V600Ah线束连接图

图4.4.3、345V-900Ah电池箱体连接线路图

图4.4.4、336V-100Ah电池箱体连接线路图

4.4.3主控箱的连接

电池包总正、总负出来之后就直接连接到主控箱内，包括通讯线（24v电源线和CAN通讯线）也一起连接到主控箱

在主控箱内和主机、

霍尔继电器、电阻

等备件组成控制电

路再连接到整车上

如右图所示（540v

-600Ah的主控箱结

构）B+、B-分别为

电池包的输入动力

线连接处。

图4.4.5、540V600Ah电池主控箱实物图

4.4.3电池问题确认方法

要确认电池是否存在问题首先我们要了解电池的基本特性，比如电压与容量的关系，电压正常值是在一个什么范围内等，右图

是电压与容量的关系图，从右图中我们可以跟

据电压判定电池的带电量

容量的判定，当有某串电池出现充电是最

快充满，放电时又最快放完时，可以判定此串

电池容量比其他的都低，影响放电效率

我们也可以根据电压判定容量的大小再跟

据容量的差异对电池进行充放电来达到均衡的

效果（充电机和放电电阻的电流可以计算得到）。

更换电池前一定要确认准备换上去的电池和原车图4.4.6、电池静态开路电压与容量关系

上的电池的电压、容量、带电量、内阻、型号、

恒流比等保持一致

4.4.4　安装时的注意事项：

1）安装过程中应注意电池极性，红色标识电池正极，黑色标识电池负极并保证电池组极性与电源设备的连接正确。

2）各连接头必须安全可靠，确保不会有松脱、虚接触问题，接触电阻不超过0.05mΩ，接头必须具有抗腐蚀、耐磨、抗震功能。

3）安装工具须进行绝缘包裹，安装过程中要避免连接工具、连接导线及导电物品对电池或电池组造成短接。

4）所有连接必须在明确指导下进行，严禁任何形式的猜想与模糊尝试的作业方式。

5）按箱体数字号码顺序串联安装，没有采集模块的箱子必须要确保先与相应的模块的箱体连接好动力线，再插箱间采集线插头，否则开启电源时，通讯线有烧坏的可能。

6）操作人员注意安全操作，避免触电。

7）连接完成后，必须逐点测量、确认。

8）所有连接点必须确保不会与外箱或其他部件接触、短路。

9）请注意电池上的所有警告标识，勿撕毁或损坏警告标签。

10）禁止敲击或抛掷、踩踏电池或直接焊接电池和用钉子或其它利器刺穿电池等。

第五章动力电池信息仪表认识

5.1混合动力电池信息仪表认识

图5.1.1混合动力信息界面图5.1.2电混合动力池管理系统登

图5.1.3、BMS控制信息图5.1.4电池状态界面

点击“电池状态”进入单串电压监测界面（如下图）：

图5.1.5电池模块状态界面

5.2纯电动电池信息仪表认识

图5.2.1、345V900Ah车载主界面图5.2.2、540V600Ah车载主界面

以上是两款纯电动主显示界面，主界面是车辆上电之后可以从车载显示屏上直接看到的显示界面，主要显示总电压、瞬间电流、充放电状态、剩余容量、时间、故障显示等信息。

进入界面后同混合动力界面一样可以看到，单串电池的电压、箱体温度、故障代码等重要信息

第六章动力电池存储、维护与保养

6.1储存、维护和保养基本要求

1）根据电池特性，锂离子电池组在存储运输过程应满足其存储的环境条件，详见电池组规格参数表b，以最大限度保护电池。

2）锂离子电池存储及运输过程中，应有适当的保护，保持30%左右的SOC水平，确保不会短路和液体不会进入箱体使得电池组浸泡在液体中（如水、油等）。

3）如果暂不使用，电池应带电50%左右的SOC水平，贮存在5℃～45℃干燥、清洁及通风良好的仓库内。

4）每月1次检查电池总压，单串电压，单串与总压的定量关系，压差水平。

发现问题即时维护处理。

5）每月1次开箱检查电池组，查看是否有电池漏液，如果闻到有刺鼻的电解液气味，通知专业人员进行及时排查，更换漏液电池。

6）电池在装卸过程中，应轻搬轻放，严防摔掷、翻滚、重压。

库存电池不得倒置及卧放，并避免机械冲击或重压，严禁将电池暴晒和淋雨。

为确保电池组能正常运行，电池组必须进行日常的维护和保养，有售后驻点人员的所在的车队，由售后驻点人员负责相关工作，不设驻点人员的车辆，需对车辆维护人员进行相关作业培训，培训合格后上岗，承担电池组的日常维护和保养工作。

为了保证电池组的使用性能和寿命的发挥，除了日常维护和保养之外，必须定期对运行车辆进行检修；并依照相应表单做好维护保养记录，相关表格见附件。

按维护时间主要分为三类保养：

日常保养、周保养、月保养；

6.2维护与保养：

为确保电池组能正常运行，必须定期对运行车辆进行维护与保养；并依照相应表单做好记录。

按保养的周期分类，主要分为四类保养：

日常保养、周保养、月保养、季度保养和年度保养。

6.2.1345V900Ah电池组保养和维护常用工具表：

NO.

名称

规格

备注

1

电批

配M7的套头

2

扳手

M7扭力扳手

检验

3

扳手

M7

锁铜条

4

扳手

M8

继电器

5

扳手

M17

动力线，接线柱

6

扳手

M22

装防水胶头（穿通讯线）

7

套筒

M13

锁保险丝

8

套筒

M17

动力线，接线柱，继电器

9

十字螺丝刀

Ø6

锁采集模块，锁箱盖

10

斜口钳

剪扎带

11

剪刀

剖波纹管

12

钢尺

检验尺寸

13

绑带

电池入箱

14

兆欧表

检验绝缘

15

万用表/钳型表

检验

16

内阻仪

检测内阻、电压

17

热缩机

电池包膜

18

螺丝点焊机

点点焊螺丝

19

BMS

整套（含采集模块9PCS、显示屏/绝缘模块/继电器/霍尔各1PCS）

20

充电机1/放电水池

充放电测试

21

叉车

搬运

22

手动机械快速装卸车

搬运，电池入箱

6.2.2540V600Ah电池组保养和维护常用工具表：

NO.

名称

规格

备注

1

扳手

M7扭力扳手

检验

2

扳手

M7

锁采集线

3

扳手

M8

预留加工主控箱

4

扳手

M10

锁负极铜板

5

扳手

M13

主控箱、继电器

6

扳手

M17

动力线，接线柱

7

扳手

M22

装防水胶头（穿通讯线）

8

套筒

M7

预留锁采集线

9

套筒

M8

预留加工主控箱

10

套筒

M10

锁负极铜板

11

套筒

M13

锁保险丝、继电器

12

套筒

M17

动力线，接线柱，继电器

13

十字螺丝刀

Ø6

锁采集模块，接线柱、主控箱

14

内六角扳手

M3

拆装箱盖、主控箱

15

小手电

模块检验

16

提钩

钢质

电池入箱

17

万用表/钳型表

检验电压电流，PCBA板

18

电池组充电器

电池组补电、放电

6.2.3336V100Ah电池组保养和维护常用工具表

NO.

名称

规格

备注

1

套筒

17、14、12

拆装动力线，接线柱，继电器

2

十字螺丝刀

中

锁采集模块，接线柱、主控箱

3

开口扳手

13、17、7、8

拆装箱体、电池模块

4

内六角扳手

M3

拆装箱盖、主控箱

5

小手电

模块检验

6

提钩

钢质

电池入箱

7

万用表/钳型表

检验电压电流，PCBA板

8

电池组充电器

电池组补电、放电

6.3日常保养：

6.3.1内容：

序号

保养内容

操作方法

注意事项

1

对正、负极接线柱螺丝进行检查，确定是否有松动现象

戴上绝缘手套，手握动力线绝缘胶套轻轻摇动

检查电池正负极螺丝等高压部分时请先戴上绝缘手套，防止触电,同时不能用力太大

2

检查有无故障报警

查看车上显示屏故障代码

有故障代码及时处理，不能让车辆带病工作

3

检查总电压是否正常

336V-100AH总压不低于340V，345V-900Ah总压不低于360V，540V-600Ah总压不低于538V

总电压过低要使用充电机进行整车充电

4

电池组信息排查

在车上显示屏进入电池管理界面查看电池电