新能源汽车动力蓄电池与充电系统（微课版） 课件 模块二 新能源汽车动力蓄电池

主讲人：时间：新能源汽车动力电池认知与更换2025.9目录CONTENTS一、课程概述二、动力电池认知基础三、主流动力电池深度解析四、动力电池技术参数与选型五、动力电池更换安全操作规范六、动力电池回收与环保七、实训任务与考核01020304050607一、课程概述Part.01掌握新能源汽车常见动力电池的类型及优缺点。掌握新能源汽车动力电池的技术参数及其含义。掌握新能源汽车常见动力电池的工作原理与特性。知识目标能正确说出常见的不同类型的动力电池的优缺点。能正确说出常见动力电池的工作原理与特性。能正确规范地进行电动汽车的高压下电操作。能正确使用防护工具套装进行动力电池包的拆装。能够进行动力电池包的外观检查。技能目标培养学生具备知识迁移能力。培养学生具备高压安全操作能力和职业素养。培养学生小组合作、合理分工，共同协作完成工作任务的能力。培养7S、安全、环保等职业素养。素质目标课程目标主要教材王玉彪，石功名.新能源汽车动力电池系统及充电系统[M].北京：机械工业出版社，2023年.课程资源比亚迪秦EV纯电动汽车实车动力电池相关教学挂图、视频、动画参考资料二、动力电池认知基础Part.02近代电池发展早期电池发展现代电池发展0102031990年前后：发明了锂离子电池。1991年：锂离子电池实现商品化。1995年：发明了聚合物锂离子电池（采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质）。1999年：聚合物锂离子电池开始商品化。1836年：丹尼尔电池诞生。1859年：铅酸电池发明。1883年：氧化银电池发明。1888年：电池实现商品化。1899年：镍-镉电池发明。1901年：镍-铁电池发明。第二次世界大战后：电池技术进入快速发展时期，发展了碱性锌锰电池。1951年：实现了镍-镉电池的密封化。1958年：Harris提出采用有机电解液作为锂一次电池的电解质。20世纪70年代初期：锂一次电池实现军用和民用。20世纪80年代：镍-镉电池得到迅速发展。电池的发展史接收和储存电能：接收由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的电能。提供电能：为驱动电机和其他高压用电设备提供电能，类似于燃油车的油箱。动力电池的作用安装环境要求：尽可能放在清洁、阴凉、通风、干燥的地方并避免受到阳光直射，远离热源；应当水平安装放置，不可倾斜；电池组间应有冷却装置。常见安装位置：车辆底盘下面（纯电动车底盘紧凑，电池较大，基本在此位置）；后座后面或后备箱、后排座椅下面（混合动力电池较小，一般在此位置）。不同类型的电动汽车略有不同。动力电池安装位置及要求动力电池的作用与安装位置铅酸电池结构与原理：极板是用铅合金制成的格栅，电解液为稀硫酸，两极板均覆盖有硫酸铅。充电后，正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫酸铅转变金属铅；放电时则发生反方向的化学反应。一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V，能放电到1.5V，能充电到2.4V。应用中常串联组成12V、24V、36V、48V等。特点：技术成熟，生产成本较低，能够高倍率放电，放电时电动势较稳定；比能量、比功率和能量密度都很低；对环境腐蚀性强，存在硫化现象；常用的12V铅酸蓄电池主要分为普通蓄电池、干荷蓄电池、湿荷蓄电池和免维护蓄电池，目前汽车上主流使用免维护电池。在主流纯电动汽车上，仅作为辅助启动电源，给12V用电器供电。锂电池定义：电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂离子电池是锂离子在电极之间移动而产生电能，锂离子的移动不伴随化学反应，这是其最大特点，使其比传统二次电池寿命更长。优点：单体标准电压高达3.6V（是镍氢电池的3倍，铅酸电池的近2倍）；重量轻，比能量大（高达150W.h/Kg，是镍氢电池的2倍，铅酸电池的4倍）；体积小，高达400W.h/L（体积是相同能量铅酸电池的二分之一）；循环寿命长（循环次数可达2000次，以容量保持60%计算电池组100%充放电循环次数可达1200次以上，使用年限可达6-7年）；自放电率低（每月不到5%，是镍氢电池的六分之一）；允许工作温度宽，低温性能好（可在-20~60℃之间工作）；无记忆效应；基本不存在有毒物质，无污染，绿色环保；主要材料锂、锰、铁等在我国是富产资源，材料保证和成本控制有优势；我国小功率锂离子电池已产业化，锂离子动力电池技术达到国际先进水平，产业化条件基本成熟。常见类型：按正极材料分类有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元锂（镍钴锰酸锂Li（NiCoMn）O₂）；按电解质分类有液态锂离子电池（LIB）、聚合物锂离子电池（LIP）。镍氢电池概述：早期镍镉电池的替代品，是较环保的电池之一，以能吸收氢的金属代替镉，消除重金属污染问题。特点：能量密度比较大，能延长车辆行驶时间；放电特性平稳，放电曲线平滑，发热量小；电化学特性与镍镉电池基本相似，但“记忆效应”大大减少；具有较高的自我放电效应（约每月30%或更多），充得越满自放电速率越高，电量下降到一定程度时自放电速率稍下降，存放温度对自放电速率影响大，长时间不用最好充到40%半满状态；成本较高；单体电压低（1.2V）；对环境温度敏感。在混合动力汽车上应用广泛。燃料电池定义：一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，通常限制在电厂和叉车等工业领域使用。氢燃料电池基本原理：电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。电子达到阴极后，与氧原子和氢离子重新结合为水。只要不断给阳极供应氢，给阴极供空气，并及时带走水蒸气，就可以不断提供电能。超级电容器定义：介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，既具有电容器快速充放电的特性，又具有电池的储能特性。通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量。工作原理：当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极表面形成双电层电容器。分类：根据电极材料的不同，可分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。石墨烯电池石墨烯特性：由碳原子紧密堆积而成的二维晶体，是目前已知最薄也最坚硬的纳米材料。具有超薄、超轻、超柔韧、超高强度、超强导电性、优异的导热和透光性等特性，在诸多领域有广阔应用潜能，被称为“黑金”、“新材料之王”。是电和热能的有效导体，极轻的化学惰性，具有较大的表面积。石墨烯电池原理：利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发出的新能源电池。可制造轻便、耐用、适用于高容量储能的电池，缩短充电时间，延长电池寿命，在不需要常规电池使用的碳量的情况下增加电导率。动力电池的分类及特点三、主流动力电池深度解析Part.03磷酸铁锂电池的结构组成部分：一般包括正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、密封圈、PTC（正温度控制端子）、电池壳等。正极材料、负极材料、电解质以及隔膜的不同或者工艺不同，对电池的性能和价格有决定性影响。简称LFP。磷酸铁锂电池的工作原理充电过程：电池充电时，正极中的锂离子脱出来，经过电解液、穿过隔膜进入到负极材料中。放电过程：电池放电时，锂离子又从负极中脱离出来，经过电解液，穿过隔膜回到正极材料中。磷酸铁锂电池的劣势导电性差、锂离子扩散速度慢：高倍率充放电时，实际比容量低。振实密度较低：一般只能达到0.8-1.3g/cm³。一致性问题严重：单体磷酸铁锂电池寿命超过2000次，但制作出来的电池一致性不佳，影响电池组的使用性能和整体寿命。低温性能差：0℃时的容量保持率约为60-70%，-10℃时为40-55%，-20℃时为20-40%。制造成本高：材料加工性能不好，涂敷量低；单体电压3.2V，比锰酸锂、钴酸锂电池低20%左右，对于同样的电池组总电压，单体电池要多用20%，导致电池组成本上升。磷酸铁锂电池的优势超长寿命：室温下充放电循环寿命可达2000次，容量保持率80%以上，是铅酸电池5倍，镍氢电池的4倍，钴酸锂电池4倍，锰酸锂电池4-5倍左右。安全性高：磷酸根化键结合力强，结构稳定，不易释放氧气。高温下稳定性可达400℃以上，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。环保且不需要稀有金属：不含任何（锂除外）重金属或稀有金属，无毒（SGS认证通过），无污染，符合欧洲RoHs规定，为环保电池。充电速度快，自放电少，无记忆效益：可大电流快速充放电，在专用充电器下，2C充电30分钟内即可使电池充满95%，起动电流可达2C；自放电少；无记忆效应。体积小，重量轻：体积是相同容量铅酸电池的2/3，较镍氢电池体积小；重量是相同容量铅酸电池的1/3，镍氢电池的2/3左右。电池单体电压高，放电平台稳定：单体电池单体为3.2V，电池组可靠性高，可作大电流高功率充放电，10C充放电效率达到96%以上，容量保持率90%以上，可实现10C放电。磷酸铁锂电池全称：三元聚合物锂电池，是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O₂）三元正极材料的锂电池。三元材料组成：通常表示为LiNixCoyMnzO₂，其中x+y+z=1。依据3种元素的摩尔比不同，有333型（1:1:1）、523型（5:2:3）、811型（8:1:1）等，均属于六方晶系的α-NaFeO₂型层状岩盐结构。三元锂电池的结构01活性元素：镍钴锰三元材料中，3种元素的主要价态分别是+2价（Ni）、+3价（Co）和+4价（Mn），Ni为主要活性元素。充放电反应及电荷转移：（此处可结合参考内容中的图2-1-12和图2-1-13进行讲解，描述锂离子在充放电过程中的嵌入和脱嵌，以及电子的转移）。三元锂电池的基本原理02充电规范：用配套的充电器，将三元锂电池充满后，辅充一个小时；放电到还剩20%左右再充电，避免过度放电；尽量一次充满。充电终止电压：单节锂电池的最高充电终止电压为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子丢失太多而使电池报废。应采用专用的恒流、恒压充电器，先恒流充电至4.2V后，转入恒压充电模式；当恒压充电电流降至100mA时，停止充电。放电终止电压：单节锂电池的放电终止电压通常为3.0V，最低不能低于2.5V。放电时间（小时）=电池容量/放电电流，放电电流（mA）不应超过电池容量的3倍。三元锂电池的正确充电方法03能量密度：三元锂＞磷酸铁锂。价格优势：磷酸铁锂＞三元锂（注：参考内容中此处描述为“价格优势：三元锂＞钴酸锂＞锰酸锂＞磷酸铁锂”，根据常识及市场情况，磷酸铁锂通常价格更具优势，此处可能为原文表述误差，按更合理情况调整）。安全性：磷酸铁锂＞三元锂。循环寿命：磷酸铁锂＞三元锂。三元锂电池与磷酸铁锂电池性能对比04三元锂电池刀片电池的技术特点体积利用率高：通过结构创新，将电池的电芯设计成扁平长方体，成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，在同等体积内嵌入更多电芯。能量密度高：由于体积利用率提高了50%以上，使得电池的续航里程能够提升50%以上，达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。安全性好：是磷酸铁锂电池的升级版，磷酸铁锂电池的安全性能更好，穿刺不会爆炸，过充时不会起火燃烧。循环寿命长：磷酸铁锂电池的循环次数更多，寿命更加长。制造工艺简单：电芯长度成组后是电池包的宽度，电芯的高度成组后是电池包的厚度，电芯的厚度成组后是电池包的长度，可根据车型电池布局灵活定制体积大小，充分利用底盘空间。单体电池本身可承担机械加强作用，节省物料、人工费用等，使电池包制造工艺简单化，制造成本大幅降低。续航表现好：能够克服自身阻力所消耗的能源降低，使汽车的续航里程进一步增加，提高续航能力。刀片电池的应用首先搭载于比亚迪“汉”车型。比亚迪刀片电池（磷酸铁锂电池升级版）四、动力电池技术参数与选型Part.04电压参数容量参数功率参数循环寿命自放电率标称电压（额定电压）：电池工作时的标准电压。如铅酸电池单格2.0V，镍氢电池1.2V，磷酸铁锂电池3.2V，三元锂电池3.6V。充电终止电压：电池充电时所能达到的最高电压，超过此电压可能损坏电池。如三元锂电池单节最高4.2V。放电终止电压：电池放电时不允许低于的最低电压，低于此电压可能损坏电池。如三元锂电池单节通常为3.0V，最低不低于2.5V。电池容量：指电池存储电能的多少，通常用Ah（安时）表示。常用的有额定容量、实际容量。能量密度：单位体积或单位质量电池所存储的能量，单位为Wh/L（体积能量密度）或Wh/kg（质量能量密度）。是衡量电池性能的重要指标，直接影响车辆续航里程。比功率：单位质量的电池所输出的功率，单位为W/kg。影响车辆的加速性能和爬坡能力。充放电倍率（C率）：充放电电流相对于额定容量的倍数。如1C放电表示用电池额定容量大小的电流放电，1000mAh电池1C放电电流为1000mA。指电池在正常充放电条件下，容量衰减到规定值（通常为额定容量的80%）前所经历的充放电循环次数。是衡量电池耐久性的重要指标。指电池在存放过程中，在没有外部电路的情况下，自身电量损失的速率，通常用每月或每天损失的百分比表示。动力电池主要技术参数纯电动汽车：对能量密度、续航里程要求较高，可考虑三元锂电池或高能量密度磷酸铁锂电池（如刀片电池）。混合动力汽车：对功率密度、循环寿命有一定要求，镍氢电池、磷酸铁锂电池应用较多。商用车辆（如公交车、卡车）：对安全性、循环寿命、成本较为敏感，磷酸铁锂电池应用广泛。车辆类型与用途+续航里程：主要取决于电池能量密度和总容量。动力性能：与电池的功率密度、放电倍率相关。安全性：不同电池类型安全性差异较大，如磷酸铁锂电池安全性高于三元锂电池。使用寿命：循环寿命是重要指标。性能要求+电池成本占电动汽车总成本比例较高，需考虑电池本身成本、更换成本等。磷酸铁锂电池通常在成本上更具优势。成本因素+温度适应性：不同电池在高低温环境下性能表现不同，如三元锂电池低温性能相对优于磷酸铁锂电池（传统磷酸铁锂，刀片电池有所改善）。振动、冲击等：车辆运行环境对电池结构稳定性要求。环境适应性+动力电池选型考量因素五、动力电池更换安全操作规范Part.05人员安全防护人员防护套装：绝缘手套、绝缘鞋、护目镜、安全帽等。禁止行为：禁止在车辆上电高压情况下检查与更换电池包；禁止在带电状态下触碰任何带安全警示标志的部件；禁止徒手触摸所有橙色的线束。设备及工具准备设备：比亚迪秦EV实车1辆、工位防护套装1套、人员防护套装1套、数字式交直流万用表1套、汽车专用故障诊断仪1套、电池升降平台1台。工具：套筒扳手、扭力扳手等常用汽车维修工具。场地准备任务实施前，检查实训场地和设备设施是否存在安全隐患，及时报告处理。用实车时，在车辆周围围上隔离带，并摆上注意安全提示牌。建立安全操作环境。安全防护与准备车辆准备铺设一次性五件套，车辆下电，将车辆钥匙存放在安全处。打开前机舱，铺设前机舱翼子板垫。断开低压蓄电池断开蓄电池负极，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。高压电容器放电放置车辆5～10min，对新能源汽车的高压电容器进行放电。高压母线验电与绝缘断开前机舱动力电池包母线进行验电，断开动力蓄电池母线后，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，确保动力蓄电池母线无电。验电完毕，将动力电池包母线接插件用盖子盖好或用绝缘胶布包好。01020304高压下电操作流程车辆举升调节举升机举升臂位置，和臂上的垫块对准车辆的举升点。按下举升按钮，当汽车被举起时，观察车辆是否水平托举。当车辆离地面5厘米至10厘米时停下，检查车辆是否被平稳托举、晃动车辆是否牢固无偏差。确认无问题后，将车辆举升到合适高度，并拉下锁定装置。电池包固定螺栓拆卸与下放在电池包正下方准备电池包升降台，升降台需要升至电池包的高度托举电池包。佩戴绝缘手套，使用套筒卸掉动力电池与车身固定螺栓，将电池包拆放至升降台。缓慢将电池包升降台降至合适高度后，拉出车辆举升工位并将电池包放置专用工位，设置安全警示牌及隔离栏。电池包外观检查与附件拆卸围绕动力电池总成四周检查外观。拆下电池包托盘底部安装的四周的护板。拆下电池包低压接插件及高压接插件（高压需佩戴绝缘手套）。用万用表检查检测电池包是否漏电（需佩戴绝缘手套）：将万用表正极分别搭在电池正负极引出，负极搭车身地。正常值为10V以下。若过大请不要拆卸，检查漏电原因和地方，排除问题后再进行操作。排空动力电池总成冷却液。拆卸动力电池总成搭铁线或等电位线。动力电池包拆卸步骤上电测试车辆下放与冷却液添加更换正常的动力电池包，将电池包拖到车辆下方后初步对准。慢慢举升电池包（注意高低压插头和水管）。举升到合适位置停下对准所有螺丝孔位。新电池包就位电池包固定与附件连接使用合适工具前带上所有螺母，全部带上完毕后打紧螺栓，拧紧至规定力矩（对角装螺丝）。再安装高低压插头和水管，最后安装电池包搭铁。降下车辆后，添加同型号同规格的防冻液至合适高度。连接蓄电池负极上电，车辆正常上电故障排除。动力电池包安装步骤01正确下电确保高压系统完全断电，是保障操作安全的前提。包括断开低压蓄电池、等待电容放电、验电等关键步骤。02正确拧紧所有固定螺栓至规定力矩电池包固定螺栓需按规定力矩对角拧紧，确保电池包安装牢固，防止松动异响或安全隐患。更换过程中的重难点任务完成后，将使用的工具量具清理干净，放回原位。完成情况：已完成□未完成□清理及整理工具量具02任务实施前检查场地设备安全，设置隔离带和警示标志。完成情况：已完成□未完成□建立安全操作环境01清理车辆内外，将举升机、电池升降平台等设备复原。完成情况：已完成□未完成□清理及复原设备03废弃物品按环保要求分类回收处理。完成情况：已完成□未完成□物品回收和环保05打扫实训场地卫生，保持环境整洁。完成情况：已完成□未完成□清理场地04填写实训工单，记录操作过程和结果，检查无误后提交。完成情况：已完成□未完成□完善和检查工单067S现场管理六、动力电池回收与环保Part.06资源循环利用动力电池中含有锂、钴、镍、锰等金属资源，回收可实现资源的循环利用，减少对原生矿产资源的依赖。环境保护废旧动力电池若处置不当，可能导致重金属泄漏、电解液污染等环境问题。回收处理可避免环境污染。动力电池回收的重要性0203040106070805遵守法律法规遵循国家关于危险品处理的相关法律法规，如《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等。资源节约和循环利用鼓励对可回收材料进行再利用，减少资源浪费。确保安全在回收处理过程中，应采取措施确保安全，避免火灾、爆炸和有毒气体排放。专业公司处理选择具有专业技术和设备的公司进行回收再利用或安全处理。溯源管理建立信息化生产过程管理体系，实现动力蓄电池的溯源管理，确保每个环节都可追溯。区分梯次利用和拆解回收根据电池的具体情况，决定是进行梯次利用（如用于储能、低速电动车等）还是拆解回收（提取金属材料）。环境保护采取措施避免环境污染，如使用封闭式设备、防止废气废液排放等。规格统一在回收时，对不同规格的动力电池进行统一处理，降低拆解难度和风险。动力电池回收处理注意事项从报废车辆或电池生产企业、维修企业等收集废旧动力电池。收集对收集的废旧电池进行分类，检测其剩余容量、健康状态等，判断其是否适合梯次利用。分类与检测适合梯次利用的电池：进行重组、测试后用于其他领域。不适合梯次利用的电池：进行拆解，提取有价值的金属和材料。对拆解后的材料进行处理，实现金属等资源的再生；对废弃物进行环保处置。材料再生与处置梯次利用或拆解动力电池回收流程简介七、实训任务与考核Part.07一辆比亚迪秦EV纯电动汽车的动力电池包剐蹭，造成电池包有凹陷，高压不上电，请拆卸并更换动力电池包。任务描述能正确规范地进行电动汽车的高压下电操作。能正确使用防护工具套装进行动力电池包的拆装。能够进行动力电池包的外观检查。培养7S、安全、环保等职业素养。实训目标|步骤|记录内容|完成情况记录（是/否）||----|----|----||1|铺设一次性五件套，车辆下电，将车辆钥匙存放在安全处。|||2|打开前机舱，铺设前机舱翼子板垫。|||3|断开蓄电池负极，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。|||4|放置车辆5～10min，对新能源汽车的高压电容器进行放电。|||5|断开前机舱动力电池包母线进行验电，断开动力蓄电池母线后，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，确保动力蓄电池母线无电。|||6|验电完毕，将动力电池包母线接插件用盖子盖好或用绝缘胶布包好。|||7|调节举升机举升臂位置，和臂上的垫块对准车辆的举升点。|||8|按下举升当汽车被举起时，观察车辆是否水平托举。|||9|当车辆里地面5厘米至10厘米时停下，检查车辆是否被平稳托举、晃动车辆是否牢固无偏差。|||10|确认无问题后，将车辆举升到合适高度。并拉下锁定装置。|||11|围绕动力电池总成四周检查外观。|||12|拆下电池包托盘底部安装的四周的护板。|||13|拆下电池包低压接插件及高压接插件（高压需佩戴绝缘手套）。|||14|用万用表检查检测电池包是否漏电。检测方法（需佩戴绝缘手套）：将万用表正极分别搭在电池正负极引出，负极搭车身地。正常值为10V以下。若过大请不要拆卸，检查漏电原因和地方，排除问题后再进行以下操作。|||15|排空动力电池总成冷却液。|||16|拆卸动力电池总成搭铁线或等电位线。|||17|在电池包正下方准备电池包升降台，升降台需要升至电池包的高度托举电池包。|||18|佩戴绝缘手套，使用套筒卸掉动力电池与车身固定螺栓，将电池包拆放至升降台。|||19|缓慢将电池包升降台降至合适高度后，拉出车辆举升工位并将电池包放置专用工位，设置安全警示牌及隔离栏。|||20|更换正常的动力电池包，将电池包拖到车辆下方后初步对准。|||21|慢慢举升电池包（注意高低压插头和水管）。举升到合适位置停下对准所有螺丝孔位。|||22|使用合适工具前带上所有螺母，全部带上完毕后打紧螺栓，拧紧至规定力矩。（对角装螺丝）|||23|再安装高低压插头和水管，最后安装电池包搭铁。|||24|降下车辆后，添加同型号同规格的防冻液至合适高度。|||25|连接蓄电池负极上电，车辆正常上电故障排除。||任务实施步骤记录与完成情况（学生填写）实训任务：比亚迪秦EV动力电池包的更换安全防护措施是否到位（10%）：是否正确佩戴防护用品，是否遵守安全操作规程。操作步骤规范性（30%）：高压下电、电池包拆装等步骤是否正确、规范。工具使用合理性（10%）：是否正确选择和使用工具、设备。7S现场管理执行情况（10%）：是否做到安全、整理、整顿、清扫、清洁、素养、节约。电池包更换后车辆能否正常上电（20%）。拆装质量（10%）：螺栓力矩是否符合要求，线束、管路连接是否正确、牢固。实训报告/工单填写（10%）：内容是否完整、准确，字迹是否清晰。过程考核（60%）结果考核（40%）考核方式与标准学生总结本次实训中掌握的知识、技能和职业素养提升。实训收获存在问题与改进方向学生反思实训过程中遇到的问题、操作失误及今后的改进措施。实训总结与反思主讲人：时间：谢谢大家2025.9主讲人：时间：新能源汽车动力电池分解与组装2025.9Catalogue目录01一、课程概述02二、情境导入与任务分析03三、动力电池系统组成与认知04四、动力电池成组技术05五、动力电池认知与成组技术实训06六、动力电池拆卸规范与流程07七、动力电池组装规范与流程08八、知识视界与微悦读一、课程概述Part.01掌握新能源汽车动力电池的结构与工作原理。掌握新能源汽车动力电池的成组技术。掌握动力电池的拆卸和组装规范和流程。知识目标能正确说出常见的动力电池系统的组成及各部分作用。能正确规范地进行动力电池的拆卸和组装。技能目标培养学生规范作业的良好习惯。培养学生严谨细致的工作态度。培养学生高压安全操作意识。素质目标课程目标《朝闻天下》-新能源汽车更易起火？起火原因是什么？（2024年6月20日）辅助学习资料02GB/T19596—2017《电动汽车术语》GB/T51313—2018《电动汽车分散充电设施工程技术标准》主要参考标准01参考资料二、情境导入与任务分析Part.02车型：比亚迪秦EV试验车故障现象：经过各种道路测试后，动力电池出现电压故障导致车辆无法行驶任务需求：更换整包电池车辆基本信息01角色：电池助理测试工程师任务：协助主管更换动力电池工程师角色定位02故障情境描述动力电池系统由哪些零部件组成？各部分有什么作用？01动力电池包如何进行成组设计？02引导问题1引导问题2核心引导问题三、动力电池系统组成与认知Part.03高能量、高功率、高能量密度、高倍率部分荷电状态下的循环使用工作温度范围宽（-20~60℃）使用寿命长（6-10年）安全可靠动力电池系统（动力电池包）是指一个或一个以上蓄电池包及相应附件（蓄电池管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成）构成的为电动汽车整车的行驶提供电能的能量存储装置。定义（GB/T19596—2017）性能要求动力电池包定义与要求正极材料：锂化合物LiXCoO2（钴酸锂）、LiXMnO2（锰酸锂）、LiFePO4（磷酸铁锂）、Li（NiCoMn）O2（镍钴锰酸锂）三元材料等正极集流体：铝箔正极材料与集流体负极材料：PC（石油焦）、MCMB（中间相碳微球）、CF（碳纤维）、石墨、LiXC6（锂-碳层间化合物）、Li3TiO3（钛酸锂）等负极集流体：铜箔（为提高电池的输出电流，采用薄电极设计）负极材料与集流体包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子等。基本组成材料：微孔聚丙烯和微孔聚乙烯或者二者的复合膜孔径：一般在0.03~0.12um作用：允许锂离子Li+往返通过，阻止电子e-通过，在正负极之间起绝缘作用，被称为电池第三极隔膜作用：为离子运动提供运输介质成分：含锂盐的有机溶液，一般用LiPF6（六氟磷酸锂）、LiAsF6（六氟合砷酸锂）等的混合溶液形态：液体、胶体和固体电解质|项目|圆柱结构|方形结构|软包结构||---|---|---|---||优点|工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及电芯一致性高。壳体结构成熟，工艺制造成本低。|对电芯的保护作用高，可以通过减少单体电池的厚度保证内部热量的快速传导，电芯的安全性能有较大的改善。|外部结构对电芯的影响小，电芯性能优良；封装采用的材质质量要小，电池的能量密度最高。||缺点|集流体上电流密度分布不均匀，造成内部各部分反应程度不一致；电芯内部产生的热量很难得到快速释放，累积会造成电池的安全隐患。|壳体在电芯总重中所占的比重较大，导致单体电池的能量密度较低，内部结构复杂，自动化工艺成熟度相对较低。|大容量电池密封工艺难度增加，可靠性相对较差；所采用的铝塑复合封装膜机械强度低，铝塑复合膜的寿命制约了电池的使用寿命。|不同形状单体电池优缺点对比单体电池01定义与作用定义：把动力电池里各个模组按照串联的方式连接在一起组成一个动力电池包的连接线。02材料要求耐高温、耐腐蚀、导电性好串联线定义与组成定义：将一个以上单体电池按照串联、并联或串并联方式组合，且只有一对正负极输出端子，并作为电源使用的组合体。组成：多个动力电芯串并联组合而成，包括单体电芯、固定框架、电连接装置，还有温度传感器、电压检测线路等。模组分类（按布置排列数）单列模组双列模组单体电池串并联方式与特点串联（nS）：电池模块的电压为单体电池电压的n倍，容量为单体电池的容量。并联（mP）：电池模块的容量为单体电池容量的m倍，标称电压为单体电池的标称电压。串并结合：满足既提供高电压又要有大电流放电的工作条件。“先串后并”还是“先并后串”取决于电池的实际需求，通常情况下电池并联的工作可靠性高于串联。PACK概念定义：动力蓄电池从单体到并联串联成组、成包的过程称为PACK。适配性：每个车型具有不同的技术要求，需根据具体车型适配不同容量的电池组，进而确定串并联形式和电芯规格等。电池模组010203电池信息采集器（BIC）作用电池采样线组成电压采集的作用主要对各单体电池进行电压和温度的采集，再把采集到的数据通过CAN网络的方式发送到电池管理器（BMS），以便BMS的监控与管理。温度采集线电压采集线作用：把采集到的温度和电压通过采集线输送回电池采集器。可以用来累计获得整个电池组的电压。可以根据单体电压压差来判断单体差异性。可以用来检测单体的运行状态。重要性：由于水桶效应的存在，串联电池组的整体性能取决于电池组中性能最差的单体电池，为了能够对串联电池组的能量使用进行有效管理，需要实时监视电池组中的单体电池状态。04温度采集的作用过高的温度将会导致电池外壳破裂，发生漏液、爆炸等安全事故。过低的温度将导致电解液凝固，使得充电或者放电无法进行。监测范围：除了针对电池本身进行温度监测，还应对环境温度、电池箱的温度等进行监测，这对于电池的剩余容量的评估，安全保护等方面具有非常重要的意义。实现方式：通过在电池包中安装的传感器来检测电池包特定位置的温度，判断动力电池的工作状态与其内部温度及工作环境温度，防止电动汽车电池组因温度过高而引发安全事故。电池信息采集器（BIC）与采样线槽壳承重梁组件、连接梁、护板组成。结构组成固定：标准电池包固定在托盘上，后通过转接支架与底盘纵梁固定。适配性：托盘的尺寸及固定孔位，可以根据标准电池包的需求调整，其结构形式不变，极大地提高了电池固定托盘的适配性。防护：托盘还有护板，可以防护电池底部，避免道路突起、飞石等损伤电池包。定位：护板上的孔位还可以当做托盘各部分拼接时的定位孔，以保证托盘拼接后电池包安装孔位的准确。功能作用托盘性能要求轻、阻燃、低导热率、耐候性强抗高低温、有应力应变、安装便捷等。防火隔热棉由于纯电动汽车的动力电池包的电压一般都能高达200V以上，所以电池箱体必须密封防水，防止进水导致电路短路。故其密封盖防护等级要求达到IP67或者IP68级。防护等级要求密封盖作用其主要作用就是在紧急情况或者维修的时候切断高压电的输出，故又称为紧急维修开关。高压维修开关位置：存在于电池包放电正极电路。总正接触器02位置：存在于电池包放电负极电路。总负接触器03定义：接触器是一种用小电流控制大电流的装置，也属于一种继电器。控制：一般由电脑（BMS）进行控制。定义与控制01由电池管理系统控制他们接通与断开，从而控制动力电池包能量的输出、输入。共同作用02总正、总负接触器冷却：采用冷却管道通过空调制冷系统对电池包进行冷却，保证电池系统在适宜的温度下工作确保其输出最优的功率和电能给车辆。加热：在车辆处在低温状态下通过空调制热系统对电池包予以一定的加热升温，保证电池包适宜的工作温度。功能冷却管道四、动力电池成组技术Part.04单体电池定义：将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电的，也称作电芯。单体电池在物理结构上是构成动力电池包或动力电池系统的最小单元，可作为一个单元替换。电池管理系统定义：监视电池的状态（温度、电压、荷电状态等），可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备间通信接口的系统。电池模组定义：将一个以上的单体电池按照串联、并联或串并联的方式组合起来，并作为电源使用的组合体，也称作电池模组。动力电池箱定义：用于盛装电池组、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，简称动力电池箱。电池包定义：通常包括电池模组、电池管理系统、电池箱及相应附件（冷却部件、连接电缆等），具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。关键术语解释串并联对电压和容量的影响串联：增加电压，容量不变。并联：增加容量，电压不变。蓄电池连接方式表示方法（××P××S）示例1：3P91S表示由3个单体电池并联成一组，共有91组串联在一起。示例2：1P100S，表示由100个单体电池串联而成。应用实例1：北汽EV160纯电动汽车的电芯组成方式是1P100S，即将100个磷酸铁锂单体电池串联在一起，组成了车辆的动力电池组。应用实例2：北汽EV200纯电动汽车的电芯组成方式是3P91S，即该电池包是由3个三元锂电池单体并联组成一个模块，再用91个这样的模块串联成一个整体，构成了动力电池总成。成组必要性单体电池难以满足新能源汽车电压需求，需要将若干个电池单体和模块通过串并联的方式组合成电池包。010203动力电池成组技术要点指一组电池内，单体电池之间出现的剩余容量差异过大、电压差异过大等情况，从而导致新能源汽车的续航能力下降。电池一致性差的定义生产工艺差异：由于电池材料、存放时间、生产工艺等原因，导致各单体电池之间不可避免地存在差异。改善电池的生产制造工艺，从生产上尽可能保证电池的一致性，使用同一批次的电池进行配组，这种方法有一定效果，但无法完全解决一致性差的问题。温度差异：在新能源汽车上，蓄电池的安装位置不同，热环境也存在一定的差异；即使是在同一位置的电池，由于通风条件的不同，也会导致单体电池之间的温差，造成电池包温度不均匀，还有可能出现局部高温的情况。放电倍率差异：同一种电池具有相同的放电倍率，随着电池的使用容量会产生变化，导致最佳放电电流不同。放电深度差异：放电深度是表示蓄电池放电状态的参数，等于实际放电容量与可用容量的百分比。新能源汽车的续驶里程主要是由动力电池的容量决定的，电池放电深度的不同会导致一致性变差。可用容量差异：在充电过程中，容量偏小的电池将提前充满电，为使电池组中其他电池也能够充满电，小容量电池必将出现过充电现象。如果为了避免小容量电池发生过充电而提前结束整个蓄电池系统的充电，则会导致其他容量偏大的电池处于欠充电状态。这种情况不仅会影响电池组的充电过程，还会影响电池的使用寿命，甚至会带来安全隐患。造成动力电池组内单体电池一致性差的主要原因电池均衡电芯安全改善途径：通过电芯、电池模块标准化来改善电芯安全。在设计方面，把电芯的设计问题集中暴露出来并集中处理，生产设备的标准化程度也会相应高一些。通过标准化，可以把优秀的设备配套商和零配件配套商的经验向行业推广，这样可以整体提高电池行业的安全技术水平。电芯标准化可以减少低层次劳动的重复，对电芯的安全性能有很大的提升，更多厂商做同一个标准的电芯，电芯成本会下降，安全性会提高。成组安全核心问题：相对于单体电池来讲，锂电池成组应用是新能源汽车的关键。新能源汽车的动力电池需要由多只单体电池串并联组成，此时成组应用一致性差的问题就会凸显出来。即使是在电池出厂时一致性偏好的情况下，只要在新能源汽车特有工况环境（电池在电动汽车上的摆放位置不同、温度场不同等）下应用一段时间，因电池组串并联引起的电化学特性的改变就会显现出来，从而导致电池组中某一单体电池由于过充电或过放电等原因率先失效，影响电池组的安全性和循环寿命。热管理重要性：动力电池系统热管理功能的设计，对保证电池成组后的安全性非常重要。温度对电池电压的影响很大，热管理功能设计得好，热量均衡，BMS便可对每个电芯做精确的检测、管控和预警。电池管理（BMS作用）定义：动力电池管理系统（BMS）是对新能源汽车动力电池组进行安全监控及有效管理的装置。作用：提高新能源汽车电池的使用效率、增加续驶里程、延长使用寿命、降低运行成本、提高电池组可靠性，进而有效提升新能源汽车整车品质。组成：主要由控制模块、均衡电源模块和检测模块三部分构成。设计安全主流技术路线：目前，将镍钴锰三元电池和磷酸铁锂电池作为乘用车动力电池的主流技术路线。安全性与设计制造：各种电池材料、电池结构均有优缺点，对安全性的影响程度也不相同，只要设计科学、制造精密，在一定程度上都可以制造出安全性可以接受的动力电池。充电安全重要性：新能源汽车使用中的安全问题是事关用户生命财产安全和产业发展的底线，而为车辆充电是用车过程中的重要环节。涉及方面：信息安全、电气安全和消防安全三个方面。信息安全：充电场所中的扫码充电存在信息安全隐患。目前，通过扫描二维码来完成充电设施的启停和充电的支付结算是很多充电运营企业的选择，如果运营企业仅是将一张打印好的二维码张贴到充电桩上供用户使用，这样的方式是存在信息安全隐患的。电气安全：新能源汽车的公共充电设施需要面向近百家车企的数千个车型提供充电服务，大多存在“高压带电、放置室外、无人值守”的现象。充电设备本体的安全风险逐渐得到了人们的重视，可以通过充电设备硬件电路的设计来降低风险。例如，使用带有保护功能的电气元件来降低风险，通过软件来监测是否超限、过充电等。在绝缘防护、漏电保护和充电过程绝缘监测等方面加强风险管控，防止人身触电。消防安全：消防安全始终贯穿整个充电过程以及充电场地的全生命周期。在GB/T51313—2018《电动汽车分散充电设施工程技术标准》中，就消防安全问题进行了较为详细的阐述和规定。使用安全延缓热失控扩散：通过使用防火材料，或在防火结构上做防火隔热处理等方式。早期检测与报警：增加烟雾检测、化学成分检测、温升检测等环节，通过检测发现早期单体热失控，并给驾驶人和乘客发出警报，提醒人员逃生。灭火与逃生装置：目前，电动客车国家标准正在推动增加灭火装置，在整车设计方面要增加安全逃生装置。新能源汽车和传统燃油汽车不一样，动力电池是车辆的唯一动力来源，在车辆发生严重故障的情况下，如果通过切断供电电路的方式进行控制，车门有可能会打不开。所以在整车设计上，如果能增加可以快速、方便打开的逃生门或者其他逃生装置，将是一个可行的选择。安全预警实现方式：根据新能源汽车国家标准，可以通过互联网把整车控制器（VCU）收集到的BMS信息上传到云端进行大数据分析。监控平台不断收集新能源汽车的工况数据、报警数据、诊断数据等并进行实时分析，向用户提供精准报警推送和智能预警分析结果。作用：当新能源汽车出现安全问题时，通过预警装置可以提醒驾驶人靠边停车，提高了安全预警的可靠性。日常维护现状问题：现在新能源汽车的一些问题源自没有日常维护标准或国家强制检测标准。传统燃油汽车都有强制检测，而新能源汽车作为新生事物，其安全性、可靠性还没有达到传统燃油汽车的级别。需求：究竟是每隔3个月、6个月，还是1年进行维护检测，应该检测哪些项目（系统密封性、电气可靠性、连接可靠性等），都缺少相关的标准。新能源汽车几乎不需要维护，但实际上这与安全意识背道而驰。因此，国家应该制定新能源汽车的强制检测标准，整车厂也应该有强制检测的项目要求，制定新能源汽车的日常维护流程及国家的相关法律规定是非常紧急和必要的。电池安全（成组后核心问题）五、动力电池认知与成组技术实训Part.05不同种类的蓄电池性能有差异，目前新能源汽车应用较多的是锂离子动力电池。由单体电池如何提高总电压和容量，以便应用于新能源汽车动力电池。实训背景任务描述知识与技能目标能正确规范地测量动力电池的电压。能正确使用防护工具套装规范地进行单体电池的串联、并联。能够理解成组技术具体操作。职业素养目标培养7S、安全、环保等职业素养。实训目标PART03PART02PART01设备及工具准备场地设备准备安全防护准备|序号|设备及工具名称|数量||---|---|---||1|不同类型的动力电池|若干块||2|工位防护套装|６套||3|人员防护套装|６套||4|数字式交直流万用表|６套||５|导线|若干条||６|电池槽|若干个|任务实施前，需要做好场地防护准备，检查实训场地和设备设施是否存在安全隐患，如发现不正常的地方，需及时报告老师或实验员进行处理后，方可实施任务。本实训任务用到动力电池，任务实施前需要了解动力电池正负极判定，导线连接等操作规范。禁止任何情况下短路动力电池正负极。禁止不同类型的动力电池串并联。实训准备010203步骤1：动力电池类型识别与电压测量操作内容：根据提供的动力电池，首先识别动力电池的类型，并做记录。根据理论知识的学习，检测该动力电池的单体电池电压并记录。完成情况记录：是□否□步骤2：挑选电压一致的三元锂单体电池操作内容：根据测量结果，挑选出电压一致的的三元锂单体电池。完成情况记录：是□否□步骤3：成组设计与参数计算（示例）操作内容：已知一款动力电池单体电池电压为3.65Ｖ，容量为40Ah，根据排列方式，填写表格。完成情况记录：是□否□实施步骤与记录单体电池串并联的操作。动力电池成组技术具体操作理解。单体电池串并联的规范操作。成组技术中均衡与安全意识的培养。难点重点实训重难点|序号|操作步骤|完成情况|备注||---|---|---|---||1|建立安全操作环境|已完成□未完成□|||2|清理及整理工具量具|已完成□未完成□|||3|清理及复原设备|已完成□未完成□|||4|清理场地|已完成□未完成□|||5|物品回收和环保|已完成□未完成□|||6|完善和检查工单|已完成□未完成□||7S现场管理知识掌握情况问题与反思技能掌握情况（此处由学生填写对动力电池结构、成组技术等知识的掌握程度）（此处由学生填写实训过程中遇到的问题及解决方法，以及个人反思）（此处由学生填写对电压测量、电池串并联操作等技能的掌握程度）实训总结六、动力电池拆卸规范与流程Part.06确认车辆型号、VIN码等基本信息，了解动力电池安装位置及固定方式。在车辆周围放置安全警示标识，防止无关人员靠近。车辆信息确认与安全警示穿戴好绝缘手套、绝缘鞋、护目镜等个人防护用品（PPE）。准备好绝缘工具（绝缘扳手、绝缘螺丝刀等）并检查其绝缘性能。高压安全操作准备关闭点火开关，拔出钥匙或使车辆处于OFF档。断开低压蓄电池负极电缆（注意先拆负极，后拆正极；安装时相反）。等待一段时间（如5-10分钟），让高压系统电容放电完毕。断开高压维修开关（MSD），并妥善保管。验电：使用验电器对高压连接器等部位进行验电，确认无高压电后再进行下一步操作。断电操作流程拆卸前准备套筒扳手组（含绝缘套筒）扭矩扳手（绝缘）一字/十字螺丝刀（绝缘）卡扣起子撬棒（塑料或橡胶材质，防止损伤部件）动力电池举升架或吊装设备绝缘工作台常用工具专用设备（如需要）动力电池拆卸工具与设备030201外部附件拆除拆卸动力电池包外部的护板、装饰件等。拔下与动力电池相连的低压连接器（如BMS通信线、温度传感器线等），注意记录各连接器的位置和朝向。拆卸高压电缆连接器：先松开连接器锁止机构，再小心拔下，必要时做好标记。动力电池包整体移出在起重设备或辅助人员配合下，平稳将动力电池包从车辆上移出，放置在预先准备好的绝缘工作台上。搬运过程中注意避免碰撞、倾斜角度过大。动力电池包固定螺栓拆除使用扭矩扳手按照规定的顺序和扭矩值松开动力电池包与车身或底盘的固定螺栓。注意：部分车型螺栓数量较多，需按对角线或特定顺序逐步松开，防止动力电池包受力不均变形。拆卸步骤（以某车型为例，具体参照车辆维修手册）全程佩戴个人防护用品，严禁在无防护情况下接触高压部件。严禁在拆卸过程中吸烟、饮食。拆下的螺栓、连接器等小件应分类存放，防止丢失或损坏。动力电池包放置平稳，避免翻滚、跌落。保护好电池包外壳及接口，防止划伤、进水。拆卸场地应保持干燥、清洁、通风良好。远离火源、热源及易燃易爆物品。个人安全防护部件保护环境要求拆卸过程中的注意事项七、动力电池组装规范与流程Part.07PART03PART02PART01新电池包检查安装面清洁与检查工具与物料准备检查新电池包的型号、规格是否与车辆匹配。检查电池包外观有无损伤、变形、漏液等情况。核对电池包编码等信息。清洁车身或底盘上动力电池包的安装面，去除灰尘、杂物、锈蚀等。检查安装支架、定位销等是否完好无损。准备好与拆卸时相同的绝缘工具、扭矩扳手，并校准扭矩扳手。准备好新的密封件（如O型圈、密封胶等，根据维修手册要求）。组装前准备使用扭矩扳手按照规定的顺序和扭矩值紧固所有动力电池包固定螺栓。注意：需按规定扭矩分次紧固，确保各螺栓受力均匀。固定螺栓最终紧固安装动力电池包外部的护板、装饰件等。安装外部附件在起重设备或辅助人员配合下，将新电池包平稳吊装或放置到安装位置，对准定位销。拧入部分固定螺栓进行初步固定，不要完全拧紧。电池包定位与初步固定按照拆卸时的标记，连接高压电缆连接器，确保锁止机构到位。连接低压连接器（BMS通信线、温度传感器线等），确保连接可靠，卡扣到位。连接高压电缆与低压连接器动力电池包安装步骤（以某车型为例，具体参照车辆维修手册）外观检查检查所有连接器是否连接正确、牢固。检查电池包安装是否牢固，有无松动、异响。检查外部附件安装是否到位。01低压系统恢复与高压上电前检查连接低压蓄电池负极电缆。打开点火开关至ON档（不启动车辆），检查BMS是否有故障码。检查高压系统绝缘电阻是否符合要求（使用绝缘电阻测试仪）。02高压上电测试在确认安全的前提下，闭合高压维修开关（MSD）。启动车辆，观察仪表显示是否正常，动力电池系统是否工作正常。进行简单的功能测试，如加速、充电接口检测等（根据实训要求）。03组装后检查与测试01安装规范性严格按照车辆维修手册规定的步骤和扭矩进行操作。所有连接器必须正确连接，防止错接、漏接。更换损坏的密封件，确保电池包的密封性。037S管理清理工作现场，整理工具、物料。废弃物料按环保要求分类处理。填写实训报告或维修记录。02安全操作高压上电前必须确保所有低压连接器和高压连接器均已正确连接并锁止。测试过程中密切关注电池包有无异常发热、异味、烟雾等现象，如有异常立即断电并报告。组装过程中的注意事项八、知识视界与微悦读Part.08STEP03STEP04STEP02STEP01STEP05自燃事件背景近年来，特斯拉、蔚来、比亚迪等新能源汽车先后引发自燃事故，让新能源汽车的安全问题再度受到广泛关注，引发了消费者对于电动汽车的不信任和恐慌情绪。根据过去六年企业报告的新能源汽车火灾事故分布，可以看到历年6至8月，均为明显高发期。从车辆外部见到明火，到驾驶室起火，平均间隔时间仅有64秒。火灾事故分布特点汽车火灾安全联合研究实验室对过去几年发生的新能源汽车火灾事件做了详细的分析，结果显示除了交通事故、底部碰撞等情况，与电池相关性最大的起火诱因，叫做电池热失控。数据：去年公开报道的全部270余起新能源汽车起火案例，发现其中碰撞后发生火灾的概率仅占10%左右，在充电或静置状态下起火的比例则超过了50%。新能源汽车起火原因分析定义：动力电池的热失控是在使用过程中温度上升的不可控现象。诱因：一些不当的充电行为，包括在使用的过程中，因为一些底部的托底、剐蹭，包括长时间泡水，都可能会触发动力电池热失控的现象产生。电池热失控定义与诱因从热失控到起火的间隔如果在5分钟内，车内最高温度将达到437℃。如果可以将时间延长至5分钟以上，车内最高温度可大幅降低至85℃，意味着逃生成功率大幅提升。热失控到起火的危害纯电动汽车的自燃火灾发生率数据对比国内数据：近三年来，国内新能源汽车保有量和火灾数量，统计计算后发现，新能源汽车的火灾发生率从2021年的1.85/10000，降低到了2023年的万分之0.96，而燃油车的起火率则在1.5/10000左右。整体来看，当前新能源汽车的起火率甚至低于燃油车。国际数据：据国际公开数据显示，在世界上新能源汽车销量比例最高的国家——挪威，汽油和柴油汽车的火灾发生率是新能源汽车的四到五倍。专家观点中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬指出，电动汽车着火的事故率应该是小于油车，这个是有统计的，但是我们对于电动汽车出了事故时处理的方式，不像油车那么有经验。新能源汽车起火备受关注的原因尽管新能源汽车起火概率并没有比燃油车更高，但是电池起火比汽油起火更难扑灭，复燃率较高，这也是新能源汽车起火备受关注的重要原因之一。微悦读：新能源汽车真的更容易着火吗？主讲人：时间：谢谢大家2025.9主讲人：时间：新能源汽车动力电池性能检测2025.9目录01一、课程概述03三、动力电池性能评价体系04四、动力电池性能检测技术02二、动力电池性能参数解析05五、实训项目与操作规范06六、7S管理与安全规范07七、拓展知识与行业动态一、课程概述Part.01掌握动力电池主要性能参数的含义。掌握动力电池性能评价参数。掌握动力电池基本性能测试项目和方法。01知识目标能够利用电池的性能参数评价各类电池的性能优劣。能够分析阐述新能源汽车对动力电池的性能要求。能正确进行动力电池的性能检测。02技能目标培养学生规范使用仪器和爱护设备的良好素养。培养学生具备分析问题、解决问题的能力。培养学生爱岗敬业的劳动态度。03素质目标课程目标动力电池性能参数解析详细介绍电压、容量、内阻、能量、功率等核心参数的定义及工程应用。分析各参数对电池性能的影响机制及相互关系。动力电池性能评价体系构建新能源汽车对动力电池的多维度评价指标体系。对比不同类型动力电池（铅酸、镍氢、锂电）的性能差异。动力电池性能检测技术系统讲解静态容量、动态功率、环境适应性等测试原理。实操训练电压、内阻等关键参数的测量方法及数据处理。课程内容理论教学采用课堂讲授与案例分析相结合，配合多媒体课件展示。安排3次专题讨论，围绕电池参数优化及检测标准展开。实践教学开展4次实验室实操，涵盖基础参数测量与综合性能测试。组织1次企业观摩，了解动力电池检测生产线运作。教学安排0102过程考核（40%）课堂提问与作业完成情况（15%）实验操作技能与数据记录规范性（25%）期末考核（60%）理论知识闭卷考试（35%）综合检测方案设计与报告撰写（25%）考核方式二、动力电池性能参数解析Part.022工作电压：放电时的实际输出电压，计算公式：(U=E-I(R_f+R_\Omega))，其中(R_f)为极化内阻，(R_\Omega)为欧姆内阻。放电终止电压：不宜继续放电的最低电压，低温或大电流放电时取值更低，如单体锂电池通常为2.6-2.7V。工作电压与放电终止电压1电动势与开路电压电动势（E）：热力学平衡状态下两极电位差，单位为伏（V），表征电源能量转换能力。开路电压（OCV）：无负载时正负极间实测电压，工程中近似替代电动势，受电极材料、电解质及温度影响。3电压参数对比列出铅酸、镍氢、锂电池的关键电压参数：铅酸蓄电池：开路电压2.1-2.2V，工作电压2.0V，终止电压1.7V镍氢蓄电池：开路电压1.4V，工作电压1.2V，终止电压1.0V锂离子电池：开路电压4.1-4.2V，工作电压3.6-3.7V，终止电压2.6-2.7V电压特性01理论容量：按活性物质电化学当量计算的最大电量，单位A·h。额定容量：25℃±3℃下以额定电流放电至终止电压的电量，如1500mA·h电池以150mA放电可持续10h。实际容量：特定放电条件下实际输出电量，受放电率、温度影响显著。容量定义与分类02质量比容量（A·h/kg）：单位质量活性物质释放的电量。体积比容量（A·h/L）：单位体积电池输出的电量，决定电池空间利用率。比容量计算03活性物质脱落与钝化、电解液分解、隔膜老化等导致容量不可逆损失。循环次数增加使电极结构逐渐劣化，容量呈非线性衰减趋势。容量衰减机理容量特性内阻构成全内阻(R_i=R_\Omega+R_f)，其中欧姆内阻包括电极、电解液、隔膜电阻及接触电阻；极化内阻含电化学极化与浓差极化电阻。极化内阻随放电电流增大而增加，低温条件下离子扩散受阻导致内阻显著上升。1内阻对电池性能的影响大电流放电时，内阻引起的压降增大，导致输出功率降低，如电动汽车加速时电压骤降现象。内阻产热公式：(Q=I^2Rt)，内阻过大会引发热失控风险。3内阻测量方法交流阻抗法：采用1kHz正弦信号测量，避免极化影响，精度可达mΩ级。直流放电法：通过瞬间大电流放电测电压降，计算动态内阻，适用于现场快速检测。2内阻特性能量（W·h）=容量（A·h）×平均工作电压（V），决定电动汽车续航里程。比能量：单位质量（W·h/kg）或体积（W·h/L）的能量，三元锂电池比能量可达150-200W·h/kg。能量参数功率（W）=电压（V）×电流（A），表征瞬时输出能力，影响车辆加速性能。比功率（W/kg）：单位质量输出功率，锂电池比功率通常高于镍氢电池2倍以上。功率参数高比能量电池适合长续航需求，高比功率电池满足动力性要求，需根据车型定位平衡设计。示例：5号干电池（1.5V/500mA·h）能量计算：(E=1.5V\times0.5A·h=0.75W·h)能量与功率关系能量与功率特性搁置过程中自放电导致容量下降，锂电池月自放电率约5%-10%，铅酸电池可达15%-20%。储存条件：20℃干燥环境最佳，满电或亏电储存均加速容量损失。储存寿命成组电池在电压、内阻、容量等参数的差异，直接影响组寿命，不一致性会导致“木桶效应”。一致性控制方法：筛选匹配、均衡电路（主动/被动均衡）、热管理系统。电池一致性容量衰减至额定值80%前的充放电循环次数，锂电池可达1000次以上，镍氢电池约500-1000次。影响因素：充放电深度（DOD）、速率、温度，浅充浅放可延长寿命30%以上。循环寿命寿命与一致性三、动力电池性能评价体系Part.03能量需求：纯电动汽车续航里程≥500km，要求电池系统能量密度≥150W·h/kg（2025年目标350W·h/kg）。功率需求：0-100km/h加速时间≤10s，峰值功率密度需达2000W/kg以上。安全性与可靠性机械安全：通过挤压（100kN力）、针刺（直径3mm钢针）、跌落（1m高度）测试无起火爆炸。电安全：过充（3C电流至5V）、短路（外阻<5mΩ）、过放（至0V）条件下保持稳定。温度范围：-30℃至55℃可正常工作，低温性能要求-20℃容量保持率≥70%。湿度适应：40℃、95%湿度环境搁置48h无锈蚀、变形。环境适应性成本目标：动力电池单体成本≤100美元/kW·h，全生命周期成本低于燃油车。回收利用：正极材料回收率≥95%，梯次利用于储能、低速车等领域。经济性与环保性高能量与高功率新能源汽车对动力电池的性能要求铅酸蓄电池优势：成本低（约0.5元/W·h）、工艺成熟、低温性能较好。劣势：比能量低（35-50W·h/kg）、循环寿命短（300-500次）、重量大，适用于低速电动车。镍氢蓄电池优势：安全性高、无记忆效应、循环寿命较长（1000-1500次）。劣势：比能量中等（60-80W·h/kg）、成本较高、自放电率高，主要用于混合动力汽车。锂离子电池三元锂电池：比能量150-200W·h/kg，循环寿命1500-3000次，低温性能优异，成本较高。磷酸铁锂电池：安全性更佳，循环寿命2000次以上，高温稳定性好，但能量密度稍低（120-150W·h/kg）。性能参数对比表|电池类型|能量效率(%)|能量密度(W·h/kg)|循环寿命(次)|成本(元/W·h)||----------------|-------------|------------------|--------------|--------------||铅酸蓄电池|80|35-50|300-500|0.5-0.8||镍氢蓄电池|70|60-80|1000-1500|1.5-2.0||三元锂电池|90|150-200|1500-3000|1.0-1.2||磷酸铁锂电池|85|120-150|2000-4000|0.8-1.0|动力电池类型性能对比实时采集单体电压（精度±5mV）、温度（精度±1℃）、总电流（精度±1%）。估算SOC（荷电状态）与SOH（健康状态），主流算法采用卡尔曼滤波结合安时计量法。状态监测被动均衡：通过电阻放电消耗高电压单体能量，电路简单但效率低（<30%）。主动均衡：利用电容/电感转移能量，均衡效率可达70%-90%，适用于高端车型。均衡控制过压/欠压保护：单体电压超过4.3V或低于2.5V时切断充放电回路。过流保护：持续放电电流超过3C或短路电流达10C时触发保护。热管理：通过液冷/风冷维持电池组温度在25-35℃，温差≤5℃。安全保护电池管理系统（BMS）作用四、动力电池性能检测技术Part.04PART03PART02PART01电压测量内阻测量容量测试仪器：数字万用表（精度0.1%）、电池内阻测试仪。步骤：电池静置30min消除极化红表笔接正极，黑表笔接负极，读取开路电压加载额定负载，测量工作电压，记录初始电压与稳定电压交流法：采用1kHz测试信号，避免直流极化影响，测试时间<1s。直流放电法：施加1C电流100ms，测电压降计算内阻：(R=\DeltaU/\DeltaI)数据要求：同一批次电池内阻偏差应≤5%恒流放电法：25℃下以0.2C电流放电至终止电压，记录放电时间，容量(C=I\timest)。倍率容量测试：分别以0.5C、1C、2C、3C放电，计算不同倍率下容量保持率，如1C容量应≥0.2C容量的85%。基础参数检测方法：在SOC=50%时，分别进行10s、30s、60s最大电流放电，记录电压变化。指标：持续30s放电功率应≥额定功率的90%，电压不低于终止电压。峰值功率测试模拟工况：采用UDDS（美国城市行驶循环）电流曲线放电，考察实际路况下的容量输出。数据处理：计算平均放电电压、能量效率，绘制电压-时间曲线分析衰减特性。动态容量测试加速测试：1C充/1C放循环至容量衰减至80%，记录循环次数。条件控制：温度25±2℃，充放电截止电压严格按标准执行，每100次循环进行一次容量标定。循环寿命测试动态性能检测振动与冲击测试振动测试：随机振动（10-55Hz，加速度20g），三维方向各30min，测试后容量损失≤5%。冲击测试：100m/s²加速度，16ms脉宽，三维方向各1000次，无漏液、冒烟。高低温性能测试高温测试：55℃恒温5h后以0.33C放电，容量保持率应≥95%。低温测试：-20℃恒温20h后以0.33C放电，容量保持率应≥70%（锂电池）。湿热循环测试条件：40℃、90-95%湿度环境搁置48h，随后25℃搁置2h。检测：外观检查无锈蚀、鼓包，放电容量保持率≥85%。环境适应性检测挤压测试：向电池最长边施加100kN力，挤压至厚度减少50%，无爆炸起火。针刺测试：直径3mm钢针以10mm/s速度刺穿电池中心，观察1h无明火。机械滥用测试热冲击：以5℃/min速率升温至130℃，保温30min，电池应不爆炸、不起火。焚烧测试：置于丙烷火焰（800-1000℃）中燃烧30s，移开后5min内火焰熄灭。热滥用测试过充测试：3C电流恒流充电至5V或90min，电池不发生剧烈反应。短路测试：外部电路电阻<5mΩ，短路10min，壳体温度不超过150℃。电滥用测试安全性检测环境试验设备高低温箱：温度范围-70℃至150℃，控制精度±0.5℃，容积≥100L。振动台：频率范围5-2000Hz，最大加速度100g，台面尺寸500×500mm。安全测试设备挤压试验机：最大压力200kN，位移精度0.1mm。针刺试验机：穿刺速度0-50mm/s可调，钢针硬度HRC55以上。基础测量设备电池测试仪：如ArbinBT2000，支持0.001C-10C充放电，电压精度±0.05%。内阻仪：HIOKI3561，测试范围0.1mΩ-10Ω，分辨率0.01mΩ。STEP03STEP01STEP02检测设备与仪器五、实训项目与操作规范Part.05STEP.01STEP.02STEP.03实训目标能正确识别动力电池类型及铭牌参数（型号、容量、额定电压）。能独立完成电压、内阻、容量的测量操作，数据误差≤3%。能分析检测数据并评估电池性能等级（优、良、中、差）。场地与设备准备场地要求：绝缘地板、通风良好、配备灭火毯与ABC干粉灭火器。设备清单：动力电池样品：铅酸（12V/20A·h）、镍氢（7.2V/5A·h）、锂电池（3.7V/10A·h）各3组测试仪器：内阻测试仪、充放电柜、万用表、温度计工具：绝缘手套（1000V）、绝缘鞋、扳手、连接导线（16mm²）安全防护措施个人防护：必须穿戴绝缘手套、护目镜，禁止佩戴金属饰品。操作禁忌：严禁正负极短路、过度充电，电池破损漏液时立即停止使用。实训目标与准备检查项目：壳体有无变形、漏液、鼓包，极柱是否腐蚀，标签是否清晰。记录标准：外观完好记“√”，轻微破损记“△”，严重损坏记“×”。电池外观检查步骤：样品编号：将6节锂电池分别标记为B1-B6静置处理：室温（25℃）放置2h开路电压测量：使用UT61E万用表，量程选DC20V，记录数据至小数点后两位负载电压测量：接入5Ω功率电阻，放电5min后读取电压数据记录表格：|电池编号|开路电压(V)|负载电压(V)|电压降(V)|状态判断||----------|-------------|-------------|-----------|----------||B1|