《动力蓄电池及管理系统检修》 课件全套 任务1-15 电池成组- 电池状态评估与回收利用

任务一电池成组《动力蓄电池及管理系统检修》比亚迪电池组装车间小王去比亚迪电池组装车间参观学习，好奇的问李师傅：“李师傅，我们常见的锂离子蓄电池电压大概在4V左右，而电动汽车的动力蓄电池系统电压通常是300V以上。是通过什么方式将这些低电压的电池组合成满足电动汽车需要的高电压电池的呢？”李师傅对这个问题进行了解答，答案就在本任务中。单体电池是如何连接成高压动力蓄电池的？电池组装工李师傅、参观学习学生小王能根据电池组合方式，在电池单体性能测试实验箱上按照要求完成电池的各类组合。能根据动力蓄电池检测教学平台中电池的组合及连接方式，使用铅笔、直尺等工具，准确绘制电池组的连接示意图。电池的定义电池是通过电化学反应输出电能的装置主要由电极、电解质、隔膜等组成正极材料和电解质界面上发生还原反应，得到电子负极材料和电解质界面上发生氧化反应，失去电子电池成组试验此处为视频电池的分类电池的分类可以按照电解质种类、正负极材料、工作特性、贮存方式进行。最常见的是按照工作性质和贮存方式进行分类，分为原电池、蓄电池、贮备电池和燃料电池四大类。电池成组试验电池的分类原电池是直接使用的一次性电池。放电时正、负极化学反应不可逆，为一次性使用电池。电池成组试验体积小、使用方便、可靠性高、成本低、自放电率低，但放电电流偏小。电池的分类工作时，正、负极进行的反应为可逆反应，充放电可反复多次、循环进行。蓄电池是二次电池。电池成组试验具有可充电特性、功率密度高、放电率高、放电曲线平滑、低温性能好，在储能领域用途广泛。电池的分类贮备电池电解质与正、负极在贮存期间是不接触的，使用时需激活。贮备时间长，能满足长时间贮备和贮备恶劣环境的要求。电池成组试验电池的分类反应的产物不能通过充电产生可逆反应，工作时需要从外部连接将燃料和氧化剂提供到反应界面。燃料电池是通过燃料(包括纯氢、富氢燃料或含氢化合物）与氧化剂（纯氧或空气中的氧）发生氧化还原反应，产生电能的装置。电池成组试验电池的分类燃料电池的工作原理电池成组试验

该类电池反应中，燃料是正极电化学反应的活性物质，而氧是负极电化学反应的活性物质。它们的反应产物都不能通过充电产生可逆反应。因此，燃料电池和普通原电池的工作原理并无区别，不同之处在于，燃料电池中既不储存燃料，也不储存氧化剂，只是在需要使用电池时，从电池外部连续将燃料和氧化剂分别按需求量适时的提供至正、负电极/电解质的反应界面位置，就可以形成电极反应，输出电能。在燃料电池中，只要外部源源不断供应燃料和氧化剂，同时内部电极/电解质界面及其他成分不发生变化，燃料电池就能连续不断地放电，向负载输出直流电能,右图为燃料电池工作原理图。

电池的分类燃料电池的工作原理电池成组试验燃料电池的正负电极仅是提供一个电化学反应的场所，其本身完全不参与反应，因此该类电极的组成材料本身应该是化学惰性的，在电池反应过程中不会损耗。燃料电池与传统热发动机相比，具有更高的热效率和较少的污染，另外还具有较高的能量密度。由于燃料电池是利用氢和氧的化学反应，产生电流及水，不但污染少，还可以避免传统电池充电耗时的问题，是目前最具发展前景的新能源方式，如能普及并应用在车辆及其他高污染的设备上，将能显著减轻空气污染及温室效应。电动汽车用动力蓄电池为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池。包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子蓄电池。锂离子电池质量比能量高、质量比功率高，自放电率低、无记忆效应、无污染，是电动汽车用动力蓄电池的主流产品。电池成组试验电动汽车用动力蓄电池技术发展现状及应用领域电动汽车用动力蓄电池锂离子电池具有质量能量密度高、质量功率密度高、自放电率低、无记忆效应以及环境友好等突出优点，成为目前电动汽车用动力蓄电池的主流产品，其应用领域涵盖了混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车、纯电动汽车以及氢燃料电池汽车等。

特别是得益于新能源汽车的持续快速发展，近年来中国锂离子电池产业的规模稳步增长，宁德时代、比亚迪等骨干企业快速成长。国家统计局数据显示，2018年全年我国锂离子电池累计产量达到139.9亿只，同比增长25.9%，产业规模达到1727亿元，同比增长9%，再次创下历史新高。电池成组试验2021年国内动力电池企业装机量与同比电动汽车用动力蓄电池宁德时代2011年成立，2017年靠三元锂电池一炮而红，成为国内外最大电池供应商。生产的动力电池供应特斯拉最多，占比20%。此外还有蔚来汽车、小鹏汽车、上汽集团、一汽集团。电池成组试验宁德时代电动汽车用动力蓄电池比亚迪1995年成立，老牌电池生产企业，后续以电池为基础，转战汽车整车制造生产，成就了今天的新能源汽车一线企业。其主要生产磷酸铁锂电池，刀片电池是其招牌，旗下动力电池超90%为自用，小部分供应中国一汽、金康汽车等。电池成组试验比亚迪电动汽车用动力蓄电池国轩高科1995年成立，2015年借壳东源电器上市后的国轩高科成为目前A股上市公司最纯正的动力电池标的。旗下动力电池供应上汽集团车辆最多，占比29%。此外还有江淮汽车、奇瑞汽车、零跑汽车、长安汽车等。电池成组试验国轩高科电动汽车用动力蓄电池锂离子电池有三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂等，他们的各有优缺点。电池成组试验类别钴酸锂锰酸锂磷酸铁锂镍钴锰(三元材料)耐过充不耐耐耐不耐氧化性很强一般弱强过充极限0.5C/6V3C/10V3C/10V0.5C/6V用作动力电池的安全性很不安全安全性能好安全性能好不安全安全容量1Ah10~30Ah可达100Ah/大功率能力好很好一般/价格昂贵低廉低廉一般电池单体的基本组成电极：包括正极和负极。正极是氧化电极，正极材料接受外电路传来的电子，进行电化学反应，被还原；负极是还原电极，负极材料进行释放电子的电化学反应，将电子传给外电路，自身被氧化。电池成组试验隔膜：为避免电池单体内极性相反的电极片直接接触造成内部短路的组件。电解质：电荷转移的介质。通过离子在电池单体内正、负极之间的移动，实现电池单体内部电荷的转移，完成电流的全回路流通，由此向负载连续输出电能。外壳：电池单体的容器。端子：电池单体与外部导体连接的部件，分为正极端子和负极端子。电池单体的外形电池成组试验圆柱形锂离子电池由正极极片、负极极片、隔膜、电解液、外壳、盖帽/正极帽、垫片、安全阀等，常见型号有14650、14500（5号电池）、18650、21700等。方形锂离子电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，结构较为简单，整体附件重量要轻，相对能量密度较高。软包锂电池内部组成(正极、负极、隔膜、电解液)与方形、圆柱锂电池的区别不大，最大的不同之处在于软包电池采用铝塑复合膜作为外壳，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开，安全性较高。电池单体的外形电池成组试验三种电芯对比，各有优势，具体情况如右表。电池成组的定义电池成组试验动力蓄电池作为电动汽车的动力源，需要较高的电压和较大的容量，电池单体往往无法满足要求，需要根据实际需求，将若干个电池单体通过串联、并联或串并混联的形式组合使用，这个过程称为电池成组。电池的组合方式电池成组试验串联组合方式并联组合方式串并混联组合方式电池的组合方式用mPnS来表示，其中P表示并联，S表示串联，m、n表示并联或串联的电池单体个数。例如：1P4S表示4个电池单体串联组成电池组；3P1S表示3个电池单体并联组成电池组；3P4S表示每3个电池单体并联为1组，串联4组（共12个电池单体）组成电池组。电池的发展趋势电池成组试验无钴电池三元锂电池降低钴元素的比例和含量，会降低成本，因此，无钴电池的出现，将有力推动新能源汽车市场的发展。电池的发展趋势电池成组试验固态电池固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度，并且具有高机械强度，在电池循环过程中能有效抑制锂枝晶的刺穿，使具有高理论能量密度的金属锂作为负极材料成为可能。电池的发展趋势电池成组试验刀片电池刀片电池是是比亚迪于2020年3月29日发布的电池产品，该电池采用磷酸铁锂技术，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，刀片电池的体积利用率提升了50%以上，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。课前测试成绩靠前的为组长，组长挑选各组组员电池成组实验电池成组试验资料员查阅电池参数。记录员绘制联接方法。操作员熟悉联接方式并检查是否正确。在电池单体性能测试试验箱中完成电池成组实验电池成组试验电池成组试验汇报时明确电池在各联接方式下的注意事项电池单体性能测试实验箱绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套导线、电池单体、彩色铅笔、直尺电池性能参数电池成组试验注意电池的正负极联接。小心短路。检查联接无误后再连线。线路连接要牢固，不能出现虚接。联接完成后用万用表测量电压值。联接完成后进行7S管理。电池成组试验电池成组实验

在下图中分别画出电池单体1P2S、2P1S和2P2S的接线方式，并在电池单体性能测试实验箱中完成接线操作。（a）1并2串

（b）2并1串

（c）2并2串

电池组接线动力蓄电池的基本术语电池单体：将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。电池模块：将一个或以上的电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，并作为电源使用的组合体。电池组：由多个电池模块串联组成的一个组合体，通常用来表示一个电池包内所有动力蓄电池的组合体。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池的基本术语电池包：具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。通常包括电池单体、电池箱体、高压电路、过流保护装置及与其他外部系统的接口（如冷却、高压、辅助低压和通信等）。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池系统：一个或一个以上的电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备及机械总成）构成的为电动汽车整车的行驶提供电能的能量存储装置。动力蓄电池的基本术语动力蓄电池箱：用于盛装蓄电池组、蓄电池管理系统以及相应的辅助元器件，并包含机械连接、电气连接、防护等功能的总成，简称电池箱。蓄电池管理系统（BMS）：监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态等），可为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池系统的组成电池单体通过串并联的方式组成电池模块，电池模块串联组成电池组；电池组与BMS、相应附件、电池箱等组成电池包；电池包与相应的附件组成动力蓄电池系统。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池的连接方式电池模块之间采用铜排相互串联连接，并有电压采集线、温度采集线等低压线束与BMS连接。为了提高维修过程的安全性，便于在维修时切断高压回路，通常在电池模块之间串联高压维修开关。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池连接图绘制资料员查阅教学平台说明书，读取动力蓄电池系统的基本信息，并告知组员。记录员要正确绘制动力蓄电池连接图。绘制动力蓄电池检测教学平台上电池的连接图动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池连接图绘制汇报时简单讲解平台参数。汇报绘制的思路。动力蓄电池检测教学平台绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套高压安全防护用品、彩色铅笔、直尺教学平台说明书动力蓄电池连接图绘制注意触碰高压时佩戴安全防护装备。小心工具落地。注意作业时拉隔离栏。注意仔细查阅平台说明书。仔细观察电池的连接方式。绘制时用彩色笔区别不同的连线。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池检测教学平台

动力蓄电池检测教学平台如下图所示，能够直观的了解动力蓄电池内部结构组成、连接方式。动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池基本信息

（1）读取动力蓄电池基本信息查找教学平台说明书，读取动力蓄电池系统的基本信息，完成下表填写。项目记录动力蓄电池种类

电池单体数量

电池模块数量

电池组合方式

P

S是否装有高压维修开关是□

否□标称电压/额定电压

额定容量

动力蓄电池连接图绘制动力蓄电池组连接示意图（2）绘制动力蓄电池连接图分析动力蓄电池检测教学平台中电池的组合及连接方式

，绘制动力蓄电池组的连接示意图。

检查各联结方式是否正确检查线路是否联接紧固检查动力蓄电池连接图是否正确是否检查后再接线是否正确佩戴防护装备是否标明正确的电池参数电池单体联接是否正确电路图绘制是否正确电池成组的方式有几种？锂电池的类型有几种？特点是什么？锂电池的发展趋势是什么？目标明确职业素养团队合作观看燃料电池工作原理视频回顾电池成组的方式对比不同锂电池的特点预习下一个工作页观看下一个工作页随书数字资源任务二电池单体充放电《动力蓄电池及管理系统检修》比亚迪电池组装车间小王去到比亚迪电池组装车间进行参观学习，好奇的问李师傅：“李师傅，这么小的电池要怎么进行测试呢？电池在充电、放电过程中的变化是怎样的呢？”李师傅对小王的问题进行了解答，答案就在本任务的学习内容中。单体电池是如何进行充放电的？电池组装工李师傅、参观学习学生小王单体电池是如何进行充放电测试的？能按照充放电标准流程，正确使用蓄电池充放电设备，规范完成电池单体充电和放电作业。能按照充放电标准流程，正确使用蓄电池充放电设备，规范完成不同倍率的电池充放电测试。电池工作原理电池是一种能量转换装置放电时，电池将化学能转变为电能；充电时，电池将电能转变为化学能并贮存起来电池单体充放电操作充放电工作原理放电工作原理：以锂离子电池为例，当电池放电时，电池与外部负载相连，电子从负极通过外部负载流向正极，此时负极被氧化，正极接受电子而被还原，在电解质中依靠阴离子和阳离子分别向负极和正极的移动而使整个电路连通起来。电池单体充放电操作充放电工作原理充电工作原理：电池在充电时的电流流动方向与放电时相反，正极发生氧化，负极接受电子而被还原，在电解质中依靠阴离子和阳离子分别向正极和负极的移动而使整个电路连通起来。电池单体充放电操作充放电工作原理表1

电池正、负极在充放电过程中的不同反应电池单体充放电操作电池电极放电充电正极得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应负极失电子，发生氧化反应得电子，发生还原反应充放电工作原理电池单体充放电操作以新能源汽车中常见的锂离子电池为例，正极为具有锂离子的化合物，负极为碳物质，中间为聚合物隔膜，内部还有电解质。充放电工作原理电池单体充放电操作锂离子电池充电时，正极上的锂原子会分解成锂离子和电子，电子通过外电路到达负极，锂离子通过隔膜到达负极。在负极，锂离子与电子相遇，使锂离子变成锂原子。充放电工作原理电池单体充放电操作锂离子电池放电时，负极中的锂原子会分解为锂离子和电子，电子会沿着外电路到达正极，锂离子会通过隔膜到达正极。锂离子在阳极遇到电子后会形成锂原子。充放电工作原理电池单体充放电操作表2锂离子电池充放电特性锂电池正极材料钴酸锂锰酸锂三元材料磷酸铁锂充放电倍率中低中中低中高温性能较好差中好库伦效应＞95%＞95%＞95%＞95%电池单体充放电特性基本术语放电电流：放电电流是指电池放电时电流的大小。放电电流一般用放电率表示，放电率是指电池放电时的时率，常用“时率”和“倍率”两种形式表示。时率也称为小时率，是以放电时间（h）表示的放电速率，或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数，常用C/n来表示，其中C为额定容量，n为一定的放电电流。例如，电池的额定容量为60A·h，以10A电流放电，则时率为60A·h/10A=6h，称电池以6h率放电。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所输出的电流值，它在数值上等于额定容量的倍数。例如，2倍率（记为2C）放电，表示放电电流的数值是额定容量数值的2倍。若电池的容量为20A·h，那么放电电流为2×20A=40A。如果换算成小时率，则是20A·h/40A=1/2h。一般情况下，放电倍率在1/3C以下为低倍率，1/3C～3C为中倍率，3C以上为高倍率。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语充电电流：充电电流是指电池充电时电流的大小，其表示方式与放电电流相同。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语放电终止电压：电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压，也称为放电截止电压。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语充电终止电压：按规定的充电制度，电池由恒流充电转入恒压充电时的最大电压值，也称为充电限制电压。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语电池容量：电池容量是指在一定放电条件下可以从电池获得的电量，用符号C表示，单位为安时（A·h）或毫安时（mA·h）。电池单体充放电操作电池单体充放电特性基本术语电池内阻：电流通过电池内部时受到阻力，使电池的工作电压降低，该阻力称为电池内阻。电池单体充放电操作放电深度：放电深度（DOD）指蓄电池放电容量占额定容量的百分比。充放电方式电池单体充放电操作电池的充电方式有恒流充电和恒压充电。目前，电动汽车用动力蓄电池多采用先恒流后恒压的两段式充电方式。首先以设定好的充电电流进行恒流充电至充电终止电压，之后转为恒压充电，充电电流逐渐减小，当减小至0.05C时结束充电。充放电方式电池单体充放电操作电池的放电方式有恒流放电和恒阻放电。目前，电动汽车用动力蓄电池多采用恒流的放电方式，即以设定好的放电电流放电至放电终止电压后放电停止。充放电特性的影响因素电池单体充放电操作充电特性的影响因素：影响充电特性的主要因素有充电电流、放电深度和充电温度等。充电电流增大，充电时间减少，内阻能耗增大；放电深度增加，充电所需时间增加，恒流充电时间所占总充电时间比例增加，恒流充电容量占所需充入容量的比重增加；随着环境温度的降低，电池的可充入容量明显降低，而充电时间明显增加。充放电特性的影响因素电池单体充放电操作放电特性的影响因素：影响充电特性的主要因素有放电电流、放电终止电压和放电温度等。高倍率放电时，电极的极化增强，内阻增大，放电电压下降较快，导致实际放出的容量较低；相应地，低倍率放电时，电极的极化较小，放电电压下降缓慢，因此电池实际放出的容量较高，有时会高于额定容量。电池正常工作温度范围内（-20℃～60℃），电池温度越高，端电压越高，电池的可用容量越多。但是长期在高温下工作会造成电池的容量迅速下降，从而影响电池的使用寿命。报数法任意指派一名学生开始从1-5依次报数报相同数目的同学为一组电池单体充电操作电池单体充电操作资料员负责查阅维修手册和蓄电池充放电设备使用说明书。安全员检查连接线缆是否正确。记录员完成记录充放电过程。完成单体电池充放电操作电池单体充电操作电池单体充电操作汇报时阐述操作步骤报告小组分工情况报告小组工作目标有动力蓄电池PACK教学实训平台的场地绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套维修手册、蓄电池充放电设备及使用说明书、万用表、纸笔、直尺教学实训平台说明书电池单体充电操作注意佩戴安全防护装备后再触碰高压。小心短路。检查线缆连接无误后再充放电。线路连接要牢固，不能出现虚接。连接完成后安全员检查连接是否正确。全程监督充放电过程。电池单体充电操作术语及定义电动汽车蓄电池容量：表征电池容量特性的专用术语有三个：理论容量、额定容量、实际容量。电池单体充放电测试理论容量：指根据参加电化学反应的活性物质电化学当量数计算得到的电量。12额定容量：指设计和制造电池时，规定或保证电池在一定的放电条件（如温度、放电终止电压、放电倍率等）下应该放出的最低限度的容量。3实际容量：指在一定的放电条件下，即在一定的放电电流和温度下，电池在终止电压前所能放出的电量。在电池实际工作中，在SOC=1时所能放出的全部电量。术语及定义电池的实际容量通常比额定容量大10%～20%。电池单体充放电测试电池容量的大小，与正、负极上活性物质的数量和活性有关，也与电池的结构和制造工艺与电池的放电条件（电流、温度）有关。术语及定义影响电池容量因素的综合指标是活性物质的利用率。换言之，活性物质利用得越充分，电池给出的容量也就越高。

电池单体充放电测试活性物质的利用率可以定义为：利用率=（电池实际容量/电池理论容量）×100%或利用率=（活性物质理论用量/活性物质实际用量）×100%。术语及定义蓄电池的实际容量指电池的实际容量主要受环境温度、充放电倍率、使用寿命等因素的影响。电池单体充放电测试①温度对电池容量的影响

随着温度的升高，电池的活性物质活性增强、电子扩散速率增加、电导率增加，电化学反应加快，电池所能放出的能量增加。术语及定义蓄电池的实际容量指电池的实际容量主要受环境温度、充放电倍率、使用寿命等因素的影响。电池单体充放电测试②循环寿命对电池容量的影响

随着电池循环次数的增加，活性锂离子减少、负极上钝化膜的形成等电池内部变化都将导致电池的容量减小。术语及定义蓄电池的实际容量指电池的实际容量主要受环境温度、充放电倍率、使用寿命等因素的影响。电池单体充放电测试③放电倍率对电池容量的影响

放电倍率的单位为C，1C指电池在1h内进行恒流放电，放完所有电量所需要的电流大小。电池寿命（1）循环寿命蓄电池经历一次充电和放电，称为一个循环或一个周期。在一定的放电制度下，电池容量降低至某一规定值之前，电池所能耐受的循环次数，称为蓄电池的循环寿命或使用周期。循环寿命受放电深度（DOD）、温度、充放电电流的影响比较明显，因此一般表示蓄电池循环寿命的同时还要指出循环条件，如循环寿命1000次（在100%DOD常温、1C条件下）。蓄电池在出厂时，应注明其循环寿命及循环条件。电池单体充放电测试正常情况下电池组的寿命仅有单体电池寿命50%～80%循环寿命电池寿命电池的循环，表示的就是锂离子全部跑到电池一极，然后又全部跑到另一极，才算一次循环。简单说，一个循环就是电池满充满放一次。三元锂电芯的理论寿命为800-1200次循环，磷酸铁锂约为2000-2500次循环，到达70%的容量。电池单体充放电测试并不是说电池要满充满放，浅充浅放才会使得锂电池更耐用。）循环寿命电池寿命（2）贮存寿命贮存寿命的指电池自放电的大小通过容量下降到某一规定容量所经过的时间，也称为搁置寿命。电池单体充放电测试自放电越小，贮存寿命越长。贮存寿命电池寿命（2）减少电池容量衰减的方法：

①保证电池在正常的温度下工作(一般在0到40℃)，可以较少产生副反应；

②少用快充，快充时电压大，容易导致电池过充，使锂离子沉积在隔膜或电极表面，且快充时温度相对较高，容易对三元锂电池造成不可逆影响；

③避免急加速等动作，电池讲究一个稳，突然的电流变化很容易导致内部发生副反应，导致电池受损；

④浅充浅放，对于锂电池来说，完全充放电反而会导致电池寿命下降，尤其三元锂电池，适合剩余20%左右电量时充电，不可过度使用。电池单体充放电测试保证电池在正常的温度下工作少用快充避免急加速等动作浅充浅放不同倍率充电测试方法电池单体充放电测试选定待测单体电池在动力蓄电池检测教学平台选定某一电池单体，记录编号。调节万用表将万用表调整至合适档位，连接在被测电池两端，确保可以实时检测电池电压。设置参数在动力蓄电池检测教学平台设置充电电流、初始SOC、充电终止电压等参数，并记录。充电过程以0.5C的电流充电至充电终止电压，静置2min，对整个充电过程中万用表的显示界面进行录像。充电结束根据录像结果绘制充电过程中的电压-时间曲线。重复步骤3～6分别测绘1C、5C、10C的充电曲线。不同倍率放电测试方法电池单体充放电测试选定待测单体电池在动力蓄电池检测教学平台选定某一电池单体，记录编号。调节万用表将万用表调整至合适档位，连接在被测电池两端，确保可以实时检测电池电压。设置参数在动力蓄电池检测教学平台设置放电电流、初始SOC、放电终止电压等参数，并记录。放电过程以0.5C的电流放电至放电终止电压，静置2min，对放电过程中万用表的显示界面进行录整个像。放电结束根据录像结果绘制放电过程中的电压-时间曲线。重复步骤3～6分别测绘1C、5C、10C的放电曲线。电池单体充放电测试资料员查阅教学平台说明书，读取动力蓄电池系统的基本信息，并告知组员。记录员要正确绘制充放电曲线。完成电池单体充放电测试，绘制充放电曲线图电池单体充放电测试电池单体充放电测试报告充放电的参数设置计划。报告小组分工情况。报告任务目标动力蓄电池检测教学平台绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套高压安全防护用品、彩色铅笔、直尺教学平台说明书电池单体充放电测试注意触碰高压时佩戴安全防护装备。小心工具落地。注意作业时拉隔离栏。注意仔细查阅平台说明书。进行不同倍率的充放电实验。绘制时用彩色笔区别不同的曲线。电池单体充放电测试检查参数设置是否正确检查充放电过程万用表显示是否完全记录检查曲线绘制是否完整是否按照操作流程完成实验是否设置正确的充放电参数是否正确绘制充放电曲线绘制曲线和生成曲线对比误差是否过大是否正确分析不同倍率下的充放电特性电池的充放电原理是什么？电池充放电特性的影响因素有哪些？电池充放电测试流程是什么？自信自立精益求精目标明确回顾电池充放电操作方法分析电池充放电特性的影响因素预习下一个工作页观看下一个工作页随书数字资源任务三电池单体SOC估算《动力蓄电池及管理系统检修》比亚迪电池组装车间小王去到比亚迪电池组装车间进行参观学习，好奇的问道李师傅：“李师傅，电动汽车仪表上的SOC是什么意思？和电池有什么关系呢？”李师傅回答道：“SOC反应了电池的剩余电量状况，与电池电压存在对应关系”。本任务将学习如何准确规范地检测电池单体电压，并根据检测结果对电池SOC进行粗略估算。电池单体SOC是什么？电池组装工李师傅、参观学习学生小王电池单体SOC是如何进行估算的？能按照电池单体OCV-SOC曲线测绘方法，通过万用表测量每一工步电池单体的电压值，准确绘制出OCV-SOC曲线。能按照SOC估算方法，利用绘制的电池单体OCV-SOC曲线，准确估算电池当前SOC。电池电压相关参数（1）电动势：

电池正极与负极平衡电势（平衡电位的差值），一般用E表示。电动势即电子运动的趋势，能够克服导体电阻对电流的阻力，使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用。这种作用来源于相应的物理效应或化学效应，通常还伴随着能量的转换，因为电流在导体中（超导体除外）流动时要消耗能量，这个能量必须由产生电动势的能源补偿。电池单体OCV-SOC曲线测绘电池电压相关参数（2）开路电压（OCV）：OCV指的是锂电池在断路条件，内部无化学反应时的端电压，即外电路中没有电流流过时，电池正、负两极之间的电位差。一般情况下，电池的开路电压小于它的电动势。由于电池内部的极化效应，锂电池断开负载电路时，电池端电压会逐渐降低。当电池内部无化学反应，端电压达到平衡，此时的端电压值为OCV，理论上其值等于电动势。因此，OCV可作为SOC估计中的一个重要参数。在电池工作过程中，如果实际工作电压高于额定电压过多，充电时正极的锂离子将过度逃逸至负极，堆积的锂离子不能及时嵌入负极活性材料中，在增加短路风险的同时还会破坏晶格结构的稳定性，存在安全隐患；当实际工作电压长时间低于电池设计的截止电压时，电池负极的碳元素集流体在放电时可能出现分解，从而导致电池漏液。电池单体OCV-SOC曲线测绘电池电压相关参数（3）工作电压：电池在工作状态下（即电路中有电流流过时）电池正负极之间的电势差。工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，需克服电池的内阻所造成阻力，会造成欧姆压降和电极极化，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反，端电压总是高于开路电压。即极化的结果使电池放电时端电压低于电池的电动势，电池充电时，电池的端电压高于电池的电动势。由于极化现象的存在，会导致电池在充放电过程中瞬时电压与实际电压会产生一定的偏差。充电时，瞬时电压略高于实际电压，充电结束后极化消失，电压回落；放电时，瞬时电压略低于实际电压，放电结束后极化消失，电压回升。电池单体OCV-SOC曲线测绘荷电状态（SOC）定义（4）标称电压：锂电池荷电状态也叫电池的SOC，全称是StateofCharge，荷电状态，也叫剩余电量，反应电池的剩余电量状况，是电池使用过程中的重要参数，代表的是锂电池在一定放电倍率下，剩余容量与相同条件下额定容量的比值，常用百分数表示，含义是剩余电量为0%~100%，当SOC=0%时表示电池放电完全，当SOC=100%时表示电池完全充满，因此SOC的数值范围为0≤SOC≤100%。电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线（4）标称电压：SOC-OCV曲线是我们电池在SOC标定过程中非常重要的一条曲线，通常在电动汽车运行了一段时间后，在车辆静置再启动前，BMS会调用这个曲线，对SOC值进行一次矫正，并通过一定的算法和其他矫正系数得到一个SOC值的更新，因此这个曲线的准确性尤为重要，直接关系到了SOC的精度。电池单体SOC与OCV存在一一对应关系，即OCV-SOC曲线。电池单体OCV-SOC曲线测绘（a）三元锂电池（b）磷酸铁锂电池电池单体OCV-SOC曲线（4）标称电压：电池单体SOC与OCV存在一一对应关系，即OCV-SOC曲线。电池单体OCV-SOC曲线测绘（c）钛酸锂电池电池单体OCV-SOC曲线测绘方法（1）选定某一电池单体，分别测量从0到100%之间不同SOC对应的OCV值。使用万用表检测电池单体正负极端子之间的电压值，检测值称为端电压。电池单体不工作时，端电压为开路电压；电池工作时，端电压为工作电压。注意：电压值的读数需精确到mV级别。（2）根据检测结果，通过描点连线方式绘制所测电池单体的OCV-SOC曲线。电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体电压取点方法选定待测电池单体。在动力蓄电池检测教学平台选定某一电池单体，并设定电池种类。设置工步。根据锂离子蓄电池的OCV-SOC曲线特性，在SOC较低和较高的区间设置较多的取点数，在中间段设置较少的取点数，如图所示。电池单体OCV-SOC曲线测绘OCV-SOC曲线测绘工步设置报数法任意指派一名学生开始从1-5依次报数报相同数目的同学为一组电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线测绘资料员负责查阅动力电池检测教学平台使用说明书。小组讨论设计电池单体电压取点数。记录员正确记录每个点对应的电压值。完成电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线测绘汇报时阐述操作步骤报告小组分工情况报告小组工作目标动力蓄电池检测教学平台绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套维修手册、动力蓄电池检测教学平台及使用说明书、万用表、纸笔、直尺教学实训平台说明书电池单体OCV-SOC曲线测绘电池放电时小心触电。小心重物砸脚。小心头部磕碰。在动力蓄电池检测教学平台设定电池种类。设置工步时，在SOC较低和较高区间设置较多取点数。在中间段设置较少取点数。电池单体OCV-SOC曲线测绘开始试验，使用万用表检测每一工步电池单体的电压值，并将结果记录在表中。电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线测绘SOCOCVSOCOCV0

4%

8%

12%

16%

20%

40%

60%

80%

84%

88&

92%

96%

100%

电池单体端电压检测记录电池单体OCV-SOC曲线测绘电池单体OCV-SOC曲线绘制SOC估算的目的SOC（荷电状态）简单的说就是电池还剩下多少电，SOC是BMS系统中最重要的参数，因为其他车辆相关设置均是以SOC为基础的，所以它的精度和健壮性极其重要。SOC算法一直是锂离子电池管理系统(BMS)开发应用的关键技术之一。电池单体SOC估算估算电动汽车续驶里程。12有效提高电池利用效率，延长使用寿命；高精度的SOC估算可以使锂离子电池组发挥最大的效能。3保证电池的使用安全，有效降低所需要的电池成本。SOC估算方法电池单体SOC估算安时积分法开路电压法卡尔曼滤波法电池模型法神经网络法放电实验法SOC估算方法电池单体SOC估算（1）放电实验法原理：以恒定的电流使电池处于不间断的放电状态，当放电到达截止电压时对所放电量进行计算。优点：方法简单，估算精度也相对较高缺点：不可以带负载测量，需要占用大量的测量时间，放电测量时，必须中断电池之前进行的工作，使电池置于脱机状态，不能在线测量。SOC估算方法电池单体SOC估算（2）开路电压法开路电压法估算SOC是将电池充分静置（一般需要1小时以上），使电池端电压恢复至开路电压，通过测量电池的开路电压，通过OCV-SOC曲线估算电池当前SOC值。SOC估算方法电池单体SOC估算（2）开路电压法由于开路电压法需要电池进行较长时间的静置，而且有些电池存在电压平台，比如磷酸铁锂电池，在SOC30%～80%之间，OCV-SOC曲线近视为直线，导致SOC估算精度不够，而且不适用于动态估算。所以通常将开路电压法与其他方法结合起来进行SOC估算。SOC估算方法电池单体SOC估算（2）开路电压法优点操作简单，只需测量开路电压值对照特性曲线图即可获得荷电状态值。缺点①电池须经过长期静置，但电动汽车启动频繁，开路电压短时间内很难稳定；②电池存在电压平台，特别是磷酸铁锂电池，在SOC30%-80%期间，端电压和SOC曲线近似为直线；③电池处于不同温度或不同寿命时期，尽管开路电压一样，但实际上的SOC差别可能较大。SOC估算方法电池单体SOC估算（3）安时积分法安时积分法是在初始时刻SOC的基础上估算电池当前的SOC。通过计算一定时间内充放电电流和对应时间的积分，从而计算变化电量的百分比，最终求出初始SOC和变化的SOC之间的差值，即当前时刻的SOC。

SOC估算方法电池单体SOC估算（3）安时积分法安时积分法在估算过程中只需实时监测电池的电流，然后通过计算得出SOC。由于安时积分存在误差，而且随着时间的增加，累计误差会越来越大，所以单独采用安时积分法对电池SOC进行估算不能取得较高的精度。

SOC估算方法电池单体SOC估算（3）安时积分法实时测量电池包主回路电流，并将其对时间积分，充电为负放电为正。放电过程，用初始电量减去积分结果，得到当前电量;充电过程，用初始电量加上积分结果，得到当前电量。安时积分法的一个问题是，初始电量的判断，无法直接得到。另外，由于系统电流的波动性很大，而电流采样是间隔一定时间进行一次，使得采样值与一段时间的平均值并不一定近似，长时间累积下来，造成比较明显的误差，并且误差不是安时积分法自己能够消除的。因此，安时积分的实际应用必须与其他方法相结合，解决初值和累积误差的问题。SOC估算方法电池单体SOC估算（3）安时积分法该估算方法存在着误差，主要来源于三个方面：①电流采样造成误差：采样精度、采样间隔。②电池容量变化造成误差：温度变化、电池老化、充放电倍率不同、电池自放电。③SOC：初始SOC估算困难、最终SOC过程取舍误差。安时积分法只单纯从外部记录进出电池的电量，但忽略了电池内部状态的变化。同时电流测量不准，造成SOC计算误差会不断累积，需要定期不断校准。SOC估算方法电池单体SOC估算（4）卡尔曼滤波法卡尔曼滤波算法是利用时域状态空间理论的一种最小方差估计，属于统计估计的范畴，宏观上就是尽可能减小和消除噪声对观测信号的影响，其核心是最优估计，即系统的输入量在预估基础上对状态变量进行的有效修正。A将噪声与信号的状态空间模型作为算法模型，在测量时，应用当前时刻的观测值与上一时刻的估计值，对状态变量的估算进行更新。原理C对电池模型的准确程度依赖较大，为了提高该算法预测结果的准确性和精度，需要建立可靠的电池模型。算法相对比较复杂，其计算量也相对较大，对运算器的性能有较高要求。缺点B适合计算机对数据进行实时运算处理，应用范围广，可以用于非线性系统，对行驶过程中电动汽车的荷电状态预测具有较好的效果。优点D广泛应用于航天、通信、导航、控制、图像处理等领域。对于动力电池采用卡尔曼滤波进行SOC估算，是当前非常主流的一个方向。应用SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法神经网络法是模拟人脑及神经元来处理非线性系统的新型算法。神经网络的目的是模仿人类的智能行为，通过并行结构与自身较强的学习能力获得数据表达的能力，能够在外部激励存在时给出相应的输出响应，并使具有良好的非线性映射能力。无需深入研究电池的内部结构，只需提前从电池中提取出符合工作特性的输入与输出样本，并将其输入到建立系统中，就能获得运行中的SOC值。SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法神经网络法应用于锂电池荷电状态检测的原理是：将大量相对应的电压、电流等外部数据以及电池的荷电状态数据作为训练样本，通过神经网络自身学习过程中输入信息的正向传播和误差传递的反向传播反复进行训练和修改，在预测的荷电状态达到设计要求的误差范围内时，通过输入新的数据来得到电池的荷电状态预测值。SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法神经网络法估算SOC后期处理相对简单，即能有效避免卡曼滤波法中需要将电池模型作线性化处理后带来的误差，又能实时地获取电池的动态参数。但神经网络法需要大样本数据，样本对训练结果有重大影响，需要筛选合适样本，取样工作量大。SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法基于BP人工神经网络的动力电池SOC估算方法，以三元软包电池作为实验对象，通过对电池电压、电流、内阻及温度的数据采集，获得海量数据。在实际使用过程中，随着电池包工作循环次数的增加，BMS内部的均衡模块会对各单体间的差异进行均衡，最大限度地消除不一致性。但神经网络法需要大样本数据，样本对训练结果有重大影响，需要筛选合适样本，取样工作量大。实验中，为尽可能降低单体不一致性对实验数据采集的影响，选用最新成组并通过质量测试的电池包，此时的单体不一致性最小，对实验数据采集影响、采集误差也最小。建立电池的等效电路模型，考虑电池极化、充放电倍率及温度的影响对初始数据进行修正。数据修正后用于网络模型的训练，并验证了模型的可行性。SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法基于MATLAB平台建立BP人工神经网络模型，将模型用于实验数据的预测，神经网络对此类系统预测的精确度高低依赖于数据量基础，数据的缺乏将大大降低预测的精度。试验收集到整个电池包完整的充放电循环数据用于函数拟合，海量的数据提高了函数拟合的精确度，增强了训练网络的稳定性。训练好的神经网络模型，将直接应用于实验数据的仿真。通过函数拟合实现了SOC的估算。最后，通过对比SOC的预测值与实际测量值，最终证明建立的人工神经网络模型对SOC估算的有效性。回归图性能图SOC估算方法电池单体SOC估算（5）神经网络法基于MATLAB平台建立BP人工神经网络模型，将模型用于实验数据的预测，神经网络对此类系统预测的精确度高低依赖于数据量基础，数据的缺乏将大大降低预测的精度。试验收集到整个电池包完整的充放电循环数据用于函数拟合，海量的数据提高了函数拟合的精确度，增强了训练网络的稳定性。训练好的神经网络模型，将直接应用于实验数据的仿真。通过函数拟合实现了SOC的估算。最后，通过对比SOC的预测值与实际测量值，最终证明建立的人工神经网络模型对SOC估算的有效性。SOC仿真曲线SOC误差曲线SOC估算方法电池单体SOC估算结论②通过分析电池老化及建立等效电路模型，建立修正公式对采集到的数据进行修正，可以有效提高数据采集的准确性；①采用整包电池组实验采集到庞大的数据量，数据量直接影响函数的拟合性能，数据基础的提高可以有效提高估算结果的有效性；③提高精度的同时结合神经网络处理庞大数据量的可靠性能实现函数拟合，应用于SOC的估算，相比于当下研究较热的白箱模型和灰色模型估算剩余电量，神经网络在模型复杂程度低、可高效处理大量数据的前提下保证了估算结果的准确性及可靠性。动力电池SOC估算方法缺陷电池组一致性问题是电池组使用期间的最常见问题，也是最难以解决的技术难题，对于电动汽车而言，非常影响车辆的实际充放电电量和汽车的续航里程，情况严重的还会发生热失控故障并引发车辆自燃，车载BMS的SOC估算准确度往往都是建立在电池组一致性良好的情况下，电池组一致性问题的存在将彻底扰乱SOC估算准确性。电池单体SOC估算动力电池SOC估算方法缺陷在BMS中，SOC(电池荷电状态)、SOP(电池能源状态)、SOH(电池健康状态)都是非常重要的管理指标，直接关系到BMS的管理质量和成败，特别是实时SOC值，匹配一个与之相对应的预估行驶里程，它是使用者在实际使用中判断电池系统状态的依据，直接影响出行计划的安排和实施。电池单体SOC估算动力电池SOC估算方法缺陷在上述各种估算方法中，都是建立在电池组一致性良好的条件下，均存在一个严重缺陷，那就是如果电池组发生了一致性问题，特别是一致性问题突出的情况下，SOC估算就会产生非常大的估算误差，给使用者带来误导甚至引发事故。例如，电动汽车出发前显示可行驶里程远远高于驾驶者的实际路程，但行驶途中却突然急速掉电，甚至突然没电，半路抛锚，如果是在高速公路上行驶，非常容易发生被追尾事件。电池单体SOC估算影响SOC估算的因素锂离子动力电池组的实时SOC是一个变量，无法直接测量，不能通过传感器件直接测量得到，在工作时会受到外部环境多方面因素的影响。包括温度、放电电流、放电倍率、内阻、自放电率、衰减程度等等。在上述因素中，影响最大的因素是电池组的衰减程度，衰减程度直接影响和决定了电池组的SOC估算值和可用范围，衰减程度只是外在表现，实际是由于一致性问题引起的。电池单体SOC估算电池不一致影响SOC估算的因素电池组的SOC值取决于电池组中容量最小、即衰减程度最严重的单元电池，即类似于“木桶原理”中的最短木板，其它电池即使未发生容量的衰减，超过衰减电池容量的部分也是无法得到利用的，不仅影响实际续航时间，还白白浪费宝贵的容量。电池单体SOC估算串衰减锂电池组容量分布示意图电池单体SOC估算资料员查阅教学平台说明书，读取动力蓄电池系统的基本信息，并告知组员。记录员要正确记录实测值。完成电池单体SOC估算电池单体SOC估算电池单体SOC估算报告如何判断电池种类。报告小组分工情况。报告任务目标动力蓄电池检测教学平台绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套万用表教学平台说明书电池单体SOC估算注意正确判断电池种类。小心工具落地。注意作业时拉隔离栏。注意仔细查阅平台说明书。正确记录电池单体SOC与当前电池单体OCV数值。用开路电压法进行SOC估算电池单体SOC估算电池单体SOC估算OCV实测值SOC估算值OCV实测值SOC估算值

电池单体SOC估算检查电池种类判断是否正确检查SOC对应的OCV记录是否正确检查曲线绘制是否完整是否按照操作流程完成实验是否设置正确的平台参数是否正确绘制充放电曲线根据绘制曲线估算的SOC误差是否过大结果记录是否完整电池单体SOC估算的方法有哪些？开路电压法的操作步骤是什么？SOC估算的目的和意义是什么？精益求精自信自立目标明确回顾电池单体SOC估算方法总结开路电压法的注意事项预习下一个工作页观看下一个工作页随书数字资源任务四电池电性能测试《动力蓄电池及管理系统检修》比亚迪电池检验车间小王到了比亚迪电池检验车间参观学习，好奇的问道刘师傅：“刘师傅，电池产品在出厂检验时需进行测试，那么，测试都包括哪些内容，测试方式是什么？”本任务跟随刘师傅对这些问题逐一进行学习。电池出厂前是如何进行测试的？电池检验员刘师傅、参观学习学生小王电池测试包括哪些内容？能按照电池单体性能测试内容与步骤，使用充放电设备、内阻测试仪等工具，规范完成电池单体各项电性能测试作业。能按照电池模块性能测试内容与步骤，使用充放电设备、教学平台等设备，规范完成电池模块各项电性能测试作业。动力蓄电池性能要求电动汽车的性能要求包括续驶里程、环境适用性、加速爬坡性能、使用安全、经济性、使用便捷性、回收利用等方面，而动力蓄电池作为电动汽车的核心部件，其性能的好坏直接影响到车辆续航里程和动力性。2018年，工业和信息化部会同科技部、生态环境部、交通运输部、商务部、市场监管总局、能源局发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，构建回收利用管理机制，推动建立回收利用体系，动力蓄电池回收就要进行性能测试。电池单体性能测试术语和定义（1）电池能量电池能量是指电池在一定放电条件下对外做功所能输出的电能，单位通常为瓦时（W·h）。电池单体性能测试理论能量：假设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（E）的数值，并且放电容量为理论容量，则在此条件下电池输出的能量为理论能量，用W0表示，W0=C0E。12实际能量：实际能量是指电池放电时实际输出的能量，用W表示。它在数值上等于电池实际放电电压、放电电流与放电时间的积分。在实际应用中，经常用电池实际容量（C）与电池放电平均工作电压（Uav）的乘积来对实际能量进行估算，即W=CUav。3比能量：比能量是指单位质量或单位体积的电池所放出的能量，相应的称为质量比能量或体积比能量，也称为质量能量密度或体积能量密度，常用W＇表示，单位为W·h/kg或W·h/L。术语和定义（2）电池功率电池功率是指在一定放电制度下，单位时间内电池输出的能量，用符号P表示，单位为瓦（W）或千瓦（kW）。功率密度（比功率）是指单位质量或单位体积的电池所输出的功率，相应的称为质量功率密度或体积功率密度。功率密度的大小，表示电池所能承受的工作电流的大小。电池的功率密度大，表示它可以承受大电流放电。功率密度是评价动力蓄电池系统是否满足电动汽车加速、爬坡能力和制动能量回收能力的重要指标。电池单体性能测试术语和定义（3）电池内阻电池内阻是指电流通过电池内部时所受到的阻力，它包括欧姆内阻和电极在电化学反应时极化引起的电阻两部分。欧姆内阻（RΩ）和极化内阻（Rf）之和称为电池的全内阻（Ri）。电池单体性能测试极化电阻化学电源的正负极在进行电化学反应时引起的内阻。是电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和由电极材料、电解液、隔膜的电阻及各部分零件的接触电阻组成欧姆内阻术语和定义（4）电池的自放电特性自放电是指电池开路时，在一定条件下（如温度、湿度等）电池内部自发的或不期望的化学反应造成可用容量自行下降的现象。自放电的产生主要是由于电极在电解液中处于热力学的不稳定性，电池的两个电极各自发生了氧化还原反应。电池单体性能测试术语和定义（5）自放电率自放电率是指电池在存放时间内，在没有负荷的条件下自身放电，使得电池的容量损失的速度。自放电率用单位时间内电池容量降低的百分数表示，即电池单体性能测试

式中：C前——贮存前电池的容量；C后——贮存后电池的容量；T——贮存时间，常用天、月、年表示。术语和定义（6）容量恢复能力完全充电的蓄电池在一定温度下储存一定时间后,再完全充电,其后放电容量与初始容量之比。锂离子蓄电池模块试验时,其室温及高温荷电保持率应不低于初始容量的85%,容量恢复应不低于初始容量的90%。金属氢化物镍蓄电池模块试验时，其室温荷电保持率应不低于初始容量的85%，高温荷电保持率应不低于初始容量的70%，容量恢复应不低于初始容量的95%。电池单体性能测试术语和定义（7）荷电保持能力电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。电池单体性能测试术语和定义（8）电池的储存性能电池在一定条件下储存一定时间后主要性能参数的变化，包括容量的下降、外观情况和有无变形或渗液情况。电池单体性能测试电性能与影响因素动力蓄电池的电性能主要体现在电池的容量、内阻等特性参数上，电池内部活性物质额缺失是电池老化的主要原因，随着电池老化，其性能也会随之衰退，动力蓄电池的容量和内阻等特性参数也会产生变化。对于同一块动力蓄电池，不同的测试条件，电池的性能参数也不同。电池单体性能测试放电性能要求A储存性能要求B电性能与影响因素从测试内容而言，主要是针对不同工况下电池的容量和内阻等参数测量。电池单体性能测试电池的充电性能主要是测试电池在一定测试条件下的充电能力，但是由于不同充电桩厂家以及不同汽车厂商之间的充电效率不同，很难测试其充电容量，所以充电性能主要是规范充电条件。A电池放电性能测试主要测试电池在不同的测试条件下，其放电容量，内阻等特性参数；电池储存性能测试针对电池模块及更高级别的电池储存能力，测试其储存电池容量的能力。B电性能与影响因素影响电池单体的性能参数的影响因素（1）温度温度对动力电池的特性的影响较大，实际使用过程中，温度对电池的影响直接体现在电池的内阻和电池的实际容量上。不同温度的测试环境下（-10℃、0℃、25℃和40℃），以某款27A·h额定容量的动力蓄电池为例，进行不同温度测试环境下的放电容量测试，其充电电流大小为27A，测试得到的结果如图所示。电池单体性能测试不同温度下的放电容量不同温度下的欧姆内阻电性能与影响因素影响电池单体的性能参数的影响因素（1）温度从右图可见，在一定的温度范围内，动力蓄电池的容量随温度的升高而上升，-10℃和40℃下的放电容量相差最高达4.65A·h，约占额定容量的17.2%。在不同温度下放电过程中，温度会影响电池材料的活性从而影响电池的电性能，直接表现在电池的内阻和端电压上，高温时放电过程端电压比低温高，高温下电池的内阻会明显降低，-10℃和40℃的内阻更是相差3倍左右，且其极化内阻的变化更加明显。电池单体性能测试不同温度下的放电容量电性能与影响因素影响电池单体的性能参数的影响因素（2）充放电倍率电池的充放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示，其计算公式为：电池单体性能测试

电性能与影响因素影响电池单体的性能参数的影响因素（2）充放电倍率右图为25℃时，新电池和老化电池在不同的放电倍率下其实际的放电容量。25℃时不同倍率放电条件下，相较于新电池，老化电池的放电容量降低。从图中可以看出，老化电池放电容量受充放电倍率影响更大，2C放电时老化电池放电容量为0.2C放电时的82%新电池2CG放电容量为0.2C放电容量的95.6%。电池单体性能测试不同倍率放电容量电性能与影响因素影响电池单体的性能参数的影响因素（2）充放电倍率右图是新电池和老化电池在不同的放电倍率下其电池表面的温度上升值（温升数值）。25℃时不同倍率放电条件下，两种电地在不同放电倍率下工作时外表面的温升对比可以看出，在相同放电倍率放电时，老化电池的温升数值更大，,老化电池1C放电时温升达到5.3℃C，2C放电达到10.8℃。老化电池在1C与2C放电倍率使用时，放电容量较低，且温升较大，电池老化后欧姆内阻和极化内阻的增加是产热量增加的主要原因。电池单体性能测试不同倍率温升数值电性能测试内容电池电性能测试通过特定的测试设备加载特定的测试程序，可以获得动力电池在不同状态下的电压、容量、内阻、功率等参数，就当前对动力蓄电池的使用要求而言，主要测试动力蓄电池在不同环境下的充放电性能、荷电能力等。不同的测试条件下，电池的电性能参数受到试环境的影响（温度和倍率是其主要影响因素）其电池容量、内阻也不同，为了对电池的性能进行测试，需要规范其测试条件。电池单体性能测试电池单体和电池模块测试内容测试内容电池单体电池模块充电性能室温倍率充电性能

√放电性能室温放电性能√√室温倍率放电性能

√低温放电性能

√高温放电性能

√内阻√

储存性能荷电保持与容量恢复能力

√储存性能

√电性能测试内容（1）单体电池标准充电方法：室温下，以1I1（A）电流放电至放电终止电压，搁置1h，然后以1I1（A）电流恒流充电至充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05I1（A）时停止充电，充电后搁置1h。电池单体性能测试电性能测试内容（2）电池模块标准充电方法：室温下,蓄电池模块先以1I1(A)电流放电至任一单体蓄电池电压达到放电终止电压。搁置1h(或企业提供的不高于1h的搁置时间),然后按企业提供的充电方法进行充电。若企业未提供充电方法,则依据以下方法充电：

a）对于锂离子蓄电池,以1I1（A）电流恒流充电至企业技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电,至充电电流降至0.05I1（A）时停止充电,若充电过程中有单体蓄电池电压超过充电终止电压0.1V时则停止充电。充电后搁置1h（或企业提供的不高于1h的搁置时间）。b）对于金属氢化物镍蓄电池,以1I1（A）电流恒流充电1h,然后再以0.2I1充电1h,充电后静置1h(或企业提供的不高于1h的静置时间。电池单体性能测试电池单体室温放电性能（1）性能要求电池单体室温放电容量不低于额定容量，并且不超过额定容量的110%，同时所有测试对象的室温放电容量极差不大于平均值的5%。（2）电池单体室温放电容量测试步骤①按照标准充电方法对电池单体充电；②室温下，电池单体以1I1（A）电流放电至放电终止电压；③计量放电容量；重复步骤①～③5次，取平均值。当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3%，可提前结束试验，取最后3次试验结果的平均值。电池单体性能测试单体电池测试电池单体内阻测试（1）性能要求采用先交流后直流的方法测试电池单体的内阻，测试过程中不需要对电池进行充电和放电。电池单体极化内阻应不大于企业提供的Rac的值，欧姆内阻不大于企业提供的Rdc的值。（2）极化内阻测量方法对电池单体施加1～5s的电流为Ia，频率为1.0KHz±0.1Hz的交流电，测量交流电压Ua，计算极化内阻Rac。Rac=Ua/Ia（Ω）式中：Ua——交流电压有效值，单位为（V）；Ia——交流电流有效值，单位为（V）。注：交流电流的峰值应不小于20mV。图4-6测试设备可以实现高频率的电流控制，电池单体性能测试电池单体内阻测试（3）欧姆内阻测量方法电池单体以0.2I1（A）电流恒流放电，10s后测量并记录放电电压U1；然后瞬间提升放电电流至1I1（A），1s后测量并记录放电电压U2；计算电池单体的欧姆内阻Rdc。电池单体性能测试式中：I1——1h率放电电流，单位为（A）。注：目前测量电池极化内阻和欧姆内阻只能通过专用的测试设备进行测试，图4-6设备可以实现对电池内阻的测量。报数法任意指派一名学生开始从1-5依次报数报相同数目的同学为一组电池单体性能测试电池单体性能测试资料员负责查阅维修手册和动力蓄电池检测教学平台使用说明书。操作员正确完成电池单体的充放电操作。记录员完成记录充放电过程。完成单体电池室温放电性能测试和内阻测试电池单体性能测试电池单体性能测试汇报时阐述操作步骤报告小组分工情况报告小组工作目标有动力蓄电池检测教学平台的场地绝缘手套、护目镜、安全帽、耐磨手套蓄电池充放电设备、蓄电池内阻测试仪、万用表教学实训平台说明书电池单体性能测试电池充放电时注意安全。检查线缆连接无误后再充放电。小心重物砸脚。严格按照标准充电流程进行充电。严格按照标准放电流程进行放电。全程监督充放电过程。电池单体性能测试电池单体性能测试电池单体室温放电性能测试步骤及操作记录序号步骤内容工具操作记录1放电以1I1（A）电流放电，至放电终止电压时停止蓄电池充放电设备万用表放电电流

放电终止电压

2搁置--时长

3充电（1）1I1（A）电流恒流充电至充电终止电压（2）转恒压充电（3）充电电流降至0.05I1（A）时停止充电蓄电池充放电设备万用表充电电流

充电终止电压

4搁置--时长

5放电以1I1（A）电流放电，至放电终止电压时停止蓄电池充放电设备万用表放电电流

放电终止电压

电池单体性能测试电池单体室温放电性能测试步骤及操作记录序号步骤内容工具操作记录6搁置--时长

7计算（1）记录室温放电容量（2）根据公式计算放电比能量-室温放电容量

放电比能量

8第一次重复重复步骤3～6，计算室温放电容量和放电比能量蓄电池充放电设备万用表室温放电容量

放电比能量

9第二次重复重复步骤3～6，计算室温放电容量和放电比能量，判断是否停止试验蓄电池充放电设备万用表室温放电容量

放电比能量

是否停止试验是□否□10第三次重复重复步骤3～6，计算室温放电容量和放电比能量，判断是否停止试验蓄电池充放电设备万用表室温放电容量

放电比能量

是否停止试验是□否□11第四次重复重复步骤3～6，计算室温放电容量和放电比能量蓄电池充放电设备万用表室温放电容量

放电比能量

12结果判定（1）统计每次试验结果，取平均值（2）判断所测电池单体是否符合标准-是否符合标准合格□不合格□判断标准

电池单体性能测试电池单体内阻测试记录序号内容工具操作记录结果判定1极化内阻蓄电池内阻测试仪、万用表Iac

合格□不合格□Uac

Rac

企业提供的极化内阻

电池单体性能测试电池单体内阻测试记录序号内容工具操作记录结果判定2欧姆内阻蓄电池内阻测试仪、万用表I1

合格□不合格□U1

U2

Rdc

企业提供的欧姆内阻电池单体与电池模块性能区别动力蓄电池单体初始容量、电压、内阻和衰减特性等参数存在差异性，成模块使用时会产生不均衡初象，影响电池模块的使用效率和寿命，甚至引发安全事故。对动力蓄电池模块而言，由于电的单体并联，工作环境复杂，电池模块之间会产生不一致问题，各个单体蓄电池之间随着电池的使用，其电性能参数的不一致性也会随之提高。电池模块性能测试电池单体与电池模块性能区别针对电池模块而言，各个电池单体之间的内阻不尽相同，在实际使用过程中，单体电池之间的内阻还存在耦合关系，很难直接通过测试判定电池模块的内阻，所以单体级别电池的内阻测试不再适用于电池模块，在电池模块中暂不对其进行测试。电池模块性能测试电池单体与电池模块性能区别相比于电池单体而言，电池模块由于单体之间的不一致性和相互之间复杂耦合关系，随着电池老化，其不同温度下的放电能力和不同放电倍率下的放电能力都会下降的更加剧烈，所以电池模块电性能测试中引入不同温度及不同倍率下的放电容量测试。为了防止电池模块由于电池单体的不一致性，局部短路等对电池模块产生的影响，电池模块电性能测试在单体测试的基础上引入了荷电保持与容量恢复能力测试和储存性能测试以确保电池模块的电性能。电池模块性能测试室温倍率充电性能（1）性能要求模块在室温倍率充电后，放电容量不低于初始容量的80%。（2）电池模块室温倍率充电性能测试步骤①室温下，电池模块以1I1（A）电流放电至任一电池单体达到放电终止电压；②搁置1h；③室温下，电池模块以2I1（A）电流充电至任一电池单体达到充电终止电压，并且总充电时间不超过30min（注：充电电流最大不超过400A）；④搁置1h；⑤室温下，电池模块以1I1（A）电流放电至任一电池单体达到放电终止电压；⑥计量放电容量。电池模块性能测试电池模块测试室温放电性能（1）性能要求电池模块室温放电容量不低于额定容量，并且不超过额定容量的110%，同时所有测试对象的室温放电容量极差不大于平均值的7%。（2）电池模