新能源汽车动力蓄电池及管理技术 课件 项目二 新能源汽车动力电池：任务三动力电池性能评价与检测

新能源汽车动力电池任务2：动力电池性能评价与检测CONTENTS目录PART01PART02PART03PART04PART05PART06任务目标

知识准备

任务导入

任务实训知识拓展

任务练习

第一部分任务目标任务目标1知识目标1.了解动力电池的主要性能指标2.了解动力电池的主要评价指标；3.了解动力电池的性能检测项目；4.掌握动力电池的性能检测方法。32能力目标1.能完成动力电池总成的性能测试；2.能完成动力电池系统的试验与评价；3.能说出电池组各部分的作用。素养目标1.培养互相交流、相互沟通以及阅读资料、自主学习的能力；2.培养认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风； 3.培养敬业爱岗、团结协作、勇于创新和具有安全意识的精神。第二部分任务导入任务导入任务情景一辆2021款吉利几何A纯电动汽车，行驶里程10万公里，闲置半年后，发现无法启动。任务分析电池长时间搁置，由于自放电容量衰减，影响电池对外放电，那么除了自放电，电池还有哪些参数，性能指标是我们需要关注的呢？这章我们将对动力电池性能进行学习。02第三部分任务知识准备知识准备引导问题：如何去评判电池的优劣呢？可以借助哪些参数来说明呢？一、动力电池的主要性能指标1、储能电池的主要性能指标动力电池是储能电池的一种，学习动力电池的性能指标，首先要了解储能电池的性能指标。电池常用以表征其性能的指标有电性能、机械性能、储存性能等，有时还包括使用性能和经济成本。电池主要性能指标如下：（1）电压电压分电动势、额定电压、开路电压、放电电压和终止电压等。①电动势电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为组成电池的两个电极的平衡电位之差。②端电压电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。③开路电压电池的开路电压是无负荷情况下的电池端电压。④额定电压指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。例如，镍氢电池为1.2V，铅酸蓄电池为2V。⑤终止电压指放电终止时的电压值，根据放电电流大小、放电时间、负载和使用要求的不同而不同。以铅酸蓄电池为例:电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.1V，工作电压为1.8V～2V，放电终止电压为1.5V～1.8V。放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同。知识准备（2）电池的容量电池在一定的放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。其单位常用Ah或mAh表示。①理论容量（

）是假定活性物质全部参加电池的成流反应所能提供的电量。②额定容量在设计规定的条件（如温度、放电率、终止电压等）下，电池应能放出的最低量，单位为安培小时，以符号C表示。③实际容量实际容量（

）是指在一定的放电条件下电池实际放出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积。④剩余容量剩余容量指在一定放电倍率下，电池剩余的的可用容量。（3）能量与比能量电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能，通常用瓦时(W·h)表示。电池的能量反映了电池做功能力的大小，也是电池放电过程中能量转换的量度。对于电动汽车来说，电池的能量大小直接影响电动汽车的行驶距离。①理论能量假没电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压保持电动势的数值，而且活性物质的利用率为100%，即放电容量等于理论容量，则在此条件下电池所输出的能量为理论能量，也就是可逆电池在恒温、恒压下所做的最大功。②实际能量实际能量是电池放电时实际输出的能量。它在数值上等于电池实际容量与电池平均工作电压的乘积。③比能量比能量（能量密度energydensity）分为质量比能量和体积比能量。质量比能量是指单位质量电池所能输出的能量，；体积比能量是指单位体积电池所能输出的能量，也称体积能量密度。电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平。电池的比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程，是评价电动汽车的动力电池是否满足预定的续驶里程的重要指标。知识准备（4）功率与比功率电池的功率是指电池在一定放电制度下，单位时间内输出的能量。电池的比功率也是评价电池性能优劣的重要指标之一。对于纯电动汽车，其电能储存装置应具有尽可能高的比能量，以保证汽车的续驶里程。对于混合动力汽车，其电能储存装置则应具有尽可能高的比功率，以保证汽车的动力性。（5）效率

电池作为能量存储器，充电时把电能转化为化学能储存起来，放电时把电能释放出来。在这个可逆的电化学转换过程中，有一定的能量损耗。通常用电池的容量效率和能量效率来表示。（6）内阻电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。电池内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。电池内阻包括欧姆内阻（

）和电极在电化学反应时所表现出的极化内阻（

），两者之和称为电池的全内阻（

）。知识准备（7）放电电流和放电深度放电电流大小或放电条件，通常用放电率表示，是电池容量或能量的技术参数。①放电率指放电时的速率，常用“时率”和“倍率”表示。时率是指以放电时间(h)表示的放电速率，即以一定的放电电流放完额定容量所需的时间。倍率，指电池在规定时间内放出额定容量所输出的电流值，数值上等于额定容量的倍数。例如3“倍率”放电，表示放电电流数值为额定容量的3倍，若电池容量为2A·h，那么放电电流应为3×3=6A，也就是3“倍率”放电。②放电深度表示放电程度的一种量度，为放电容量与总放电容量的百分比，简称DOD(depthofdischarge)。放电深度的高低跟二次电池的充电寿命有很深的关系:二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。（8）电池荷电状态电池荷电状态（简称：SOC，是英文Stateofcharge的缩写）描述了电池的剩余电量，是电池使用过程中的重要参数，此参数与电池的充放电历史和充放电电流大小有关。荷电状态值是个相对量，一般用百分比的方式来表示，SOC的取值为：0≤SOC≤100%。与DOD之间存在如下数学计算关系：(9)自放电对于所有化学电源，即使在与外电路没有接触的条件下开路放置，容量也会自然衰减，这种现象称为自放电，也称荷电保持能力。自放电率通常与时间和环境温度有关，环境温度越高自放电现象越明显，所以电池久置时要定期补电，并在适宜的温度和湿度下储存。知识准备（10）寿命

电池的寿命分储存寿命和使用寿命。使用寿命是指电池实际使用的时间长短。对一次电池而言，电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间(与放电倍率大小有关)。对二次电池而言，电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。循环寿命受蓄电池DOD影响，因此循环寿命的表示还要同时指出放电深度DOD。比如，蓄电池循环寿命400次/100%DOD或1000次/50%DOD。各种蓄电池的使用周期都有差异，即使同一系列、同一规格的产品，使用周期也可能有很大差异。（11）电池组的不一致性在现有的电池技术水平下，电动汽车必须使用多块电池构成的电池组来满足使用要求。所谓电池组的不一致性是指同一规格、同一型号电池在电压、内阻、容量、充电接受能力、循环寿命等参数存在的差别。由于不一致性的影响，动力电池组在电动汽车上使用性能指标往往达不到单电池原有水平，使用寿命可能缩短数倍甚至十几倍，严重影响电动汽车的开发和应用。（12）成本电池的成本是与电池的新技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，目前新开发的高比能量的电池成本较高，使得电动汽车的造价也较高，开发和研制高效、低成本的电池是电动汽车发展的关键。除上述主要性能指标外，还要求电池无毒性、不对周围环境造成污染或腐蚀，使用安全，良好的充电性能和充电操作方便，耐振动，无记忆性，对环境温度变化不敏感，易于调整和维护等。2、动力电池评价指标动力电池特别指作驱动动力的能源供给装置，最重要的特点就是高功率和高能量。从使用角度而言，动力电池的应用可以总结为以下几大特点。（1）高能量高能量表示更高的质量比能量和体积比能量。车辆的续驶里程更多。（2）高功率高功率意味着更大的充放电强度，车辆的加速爬坡能力更强。（3）长寿命电池的循环寿命不低于1000次或使用5~10年，寿命越长，意味着经济性越好。（4）低成本电池的成本是与电池的新技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，成本越低意味着经济性越好。知识准备单体电池的性能测试充电性能测试、放电性能测试、放电容量及倍率性能测试、高低温性能测试、能量和比能量测试、功率和比功率测试、存储性能及自放电测试、寿命测试、内阻测试、内压测试和安全性测试等。电池组的测试静态容量检测、峰值功率检测、动态容量检测、部分放电检测、静置试验、持续爬坡功率测试、热性能、起动功率测试、电池振动测试、充电优化和快速充电能力测试、循环寿命测试以及安全性测试等。02动力电池性能检测项目第四部分任务实训任务实训实训一：动力电池总成的性能测试与验证实训（一）

实训要求1.按照SOP,线束接插正确且到位，测试人员绝缘保护措施到位；2.能完成电池总成的性能测试；3.设备、工位隔离禁止无关人员进入。（二）实训准备实验实训仪器、仪表、软件、工具工装、辅料等智能充电机柜、EOL测试柜（三）注意事项1..诊断仪接口与车辆OBD接口连接前，确保车辆下电，诊断仪关机!2.电路带电的情况下，只能测量电压信号，禁止测量电阻!3.断开和连接电池管理系统的线路连接器前，关闭车辆电源。任务实训（四）实施步骤1.

测试线束插接完成-短路侦测；2.CAN通讯检测；3.读取故障码；4.读取BMS软硬件版本号；5.信息录入；6.高压互锁检测；7.继电器功能测试；8.CC2通讯检测；9.充电功能测试；10.上下电测试；11.快充功能测试；12.慢充功能测试；13.CrashPWM测试；14.电压误差测量；15.单体电芯电压测试；

16.电芯温度测试；

17.水冷管温度测试；

18.BMU绝缘电阻采集精度测试；

19.故障判定；

20.等电位测试；

21.绝缘电阻；

22.耐压测试；

23.电流精度检测；

24.DCR测试；

25.调整SOC标定；

26.清除DTC故障码；

27.测试线束拆除。第五部分知识拓展知识拓展

2020年3月29日，比亚迪正式发布刀片电池，该电池采用磷酸铁锂技术，将首先搭载于“汉”车型。刀片电池其实是一种对电芯厚度进行减薄、长度进行加宽后，扁平化设计的磷酸铁锂电池。刀片电池通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包，在省去“模组”之后，刀片电池在电池包中的空间利用率大幅提升，从传统电池40%的空间利用率，提高到了60%，这一特性直接让刀片电池成组后的系统能量密度提升了50%，也就是说续航里程可提升50%以上，达到了高能量密度三元锂电池的同等水平，刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快，并且在“针刺试验”中的表现“非常优异”。在2020年德国法兰克福国际车展上，宁德时代推出了全新的CTP高集成动力电池开发平台，即电芯直接集成到电池包。宁德时代称，由于省去了电池模组组装环节，相较于传结池包，CTP电池包体积利用率提高了15%~20%，电池包零部件数量减少40%，生产效率提升了50%，电池包能量密度提升了10~15%，将大幅降低动力电池的制造成本。第六部分任务练习任务练习一、选择题1.某动力电池组由24串三元锂电池单体串联组成，额定容量均为50Ah，如果让你设置以10A电流恒流充电的总电压上限，以下选项中你认为总电压上限设置为（）V较为合理？A.100B.150C.200D.2502.某动力电池组由24串磷酸铁锂电池单体串联组成，额定容量均为50Ah，如果让你用恒流放电2小时将充满电的这组电池的电放完，那么应该设置的放电电流约为（）A。A.10B.15C.20D.23.

某动力电池组由24串磷酸铁锂电池单体串联组成，额定容量均为50Ah，如果让你设置以10A电流恒流放电的总电压下限，以下选项中你认为总电压下限设置为（）V较为合理？A.10B.20C.40D.604．下列哪种电池单体的电压最高（

）A.锂离子电池B.铅酸蓄电池C.镍氢电池D.镍镉电池5.下列不属于电池电压参数的是（）A.回路电压B.开路电压C.端电压D.额定电压二、判断题1．高能量意味着更大的充放电电流。（）

2.快速充电能力测试的目的是通过对动力电池