《新能源汽车试验技术》教案 第3课 动力蓄电池性能试验（一）

课题动力蓄电池性能试验(一)

课时2课时(90min)

知识技能目标：

(I)熟悉动力蓄电池性能试验的意义及内容

(2)掌握动力蓄电池电性能试验的内容及方法

教学目标素质目标：

(1)培养严谨、缜密的逻辑思维

(2)弘扬精益求精的工匠精神

(3)树立技能成才、技能报国的人生理想

教学重点：动力蓄电池性能试验的意义及内容，动力蓄电池电性能试验的内容及方法

教学重难点教学难点：正确理解并使用动力蓄电池相关的国家标准及行业规范，正确按照试验流程完成动力蓄电池性能

试验

教学方法情景模拟法、问答法、讨论法

敕学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程主要教学内容及步骤

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载项目2任务2.1的“任务工单”，并根据

任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集动力蓄电池电性能的相关

课前任务资料，并进行了解

【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材

【教师】使用APP进行签到

考勤

【学生】按照老师要求签到

【教师】通过多媒体展示“动力蓄电池最新产品”图片，并进行介绍，然后提出问题

我国的动力蓄电池技术不断取得突破性进展，近日，某知名动力蓄电池制造企业推出了基于第三代CTP(cell

topack,即无模块技术)的动力蓄电池最新产品，预示着动力蓄电池在结构方面迎来了新一轮的技术革新。该

产品一经问世就引起社会各界的广泛关注，其材料体系兼容三元材料和LFP(LiFePO4,即磷酸铁锂)材料，体

互动导入

积利用率突破72%，能量密度可达255Wh/kg,同时，该产品采用无热扩散技术，可实现5mn快速热启动及4C

倍率大电流快速充电，装配该产品的新能源汽车也实现了1000km以上的续驶里程。

学生们还知道动刀蓄电池技术的哪些新技术?

【学生】聆听、思考、讨论、回答

【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解动力蓄电池性能试验的意义及内容，以及动力蓄电池电性

传授新知

能试验的内容及方法等知识

2.1.1动力蓄电池电性能试验概述

【教师】扫码播放“三元锂电池和磷酸铁锂电池”视频，并进行讲解

动力蓄电池是新能源汽车的动力来源，动力蓄电池的电性能决定了新能源汽车整车的动力性、续驶里程等

性能。因此，开展动力蓄电池电性能试验，对研发提高动力蓄电池电性能的新技术具有重要意义。近年来，各

大制造企业对动力蓄电池电性能进行大量试验研究，随着相关理论体系的不断完善、试验技术的不断进步，动

力蓄电池的电性能实现了大福提升。

1.试验对象

动力蓄电池电性能i搬的试验对象通常为电池单体与电池模块。

【教师】通过多媒体展示“电池单体”图片，井进行讲解

(1)电池单体由电极、隔膜、电解质、外壳等组装而成，是构成动力蓄电池的基本单元，其内部通过化学

能与电能之间的相互转化，实现充放电功能。

【教师】通过多媒体展示“电池模块”图片，并进行讲解

(2)电池模块是由多个电池单体串并联而成的组合体。

【知识链接】

【教师】讲述电池单体和电池模块的串井联

通过电池单体或电池模块的并联可以提高动力蓄电池的总容量，通过电池单体或电池模块的串联可以提高

动力蓄电池的总电压.电池单体和电池模块的串并联一般利用成组技术来实现.例如，某动力蓄电池由380个

电池单体组成，成组方式为I9P20S,即19个电池单体并联形成I个电池模块,再将20个电池模块串联组成了

该动力蓄电池。

【学生】聆听、思考、理解

2.试验内容

【教师】通过多媒体展示“电池单体电性能试验内容”和”电池单体电性能试验内容”表格，并进行讲解

动力蓄电池电性能螺可参照国家标准GB/T31486执行。通常，需要对电池单体和电池模块进行不同的电

性能试验。

表2-5电池单体电性能试验内容

序号试验内容试蛉内容

1外观检测3尺寸与质量检测

2极性检测4室温放电容量试验

表2-6电池模块电性能试验内容

序号i瓶内容序号试吃内容

1外观检测6室温放电容量试聆

2极性检测7室温倍率放电性能试验

3室温倍奉充电性能试验8荷电保持与容量恢复能力试验

4高低温放电容量试验9耐振动试验

5尺寸与质量检测10储存试验

动力蓄电池电性能的核心评价指标为容量。动力蓄电池的容量是指在一定条件(放电率、温度、终止电压

等)下动力蓄电池可放出的全部电量，通常以字母C表示，单位为安培・小时(A•h).例如，某动力蓄电池的

电池容量为220A-h,意味着如果以220A的电流放电，该动力蓄电池可工作1h；如果以22A的电流放电，

该动力蓄电池可工作10%

动力蓄电池的容量包括理论容量、额定容量、实际容量、剩余容量等内容。

(I)理论容量是指假定动力蓄电池内的活性物质全部参与化学反应，动力蓄电池可放出的全部电量，可使

用法拉第电解定律进行计算.

(2)额定容量是指在额定工作条件下放电至放电终止条件时动力蓄电池放出的全部电量。通常，动力蓄电

池铭牌上显示的容量就是额定容量。

(3)实际容量是指在实际工作条件下放电至放电终止条件时动力蓄电池放出的全部电量.

(4)剩余容量是指在放电一段时间后，动力蓄电池剩余的可用容量.

【知识竞赛】

【教师】提出问题，组织学生进行抢答

动力蓄电池不仅应用于新能源汽车领域，同时，也在航空航天、船舶、无人机等领域得到了广泛应用。动

力蓄电池种类丰富,有锂离子电池、铅酸电池、镣氢电池、钠硫电池等。锂禽子电池因其能量密度高、额定容

量大、自放电率小、循环寿命长等优势，成为目前新能源汽车使用最多的动力蓄电池。那么你知道锂离子电池

的工作原理吗？锂离子电池又有哪些缺点呢？

【学生】聆听、思考、举手回答

【教师】总结学生的回答

3.试验条件

(1)标准环境条件：参照GB/T31486中的内容，在进行动力蓄电池电性能试验时，如果没有特殊规定(高

低温试验),温度应俣持在25℃(±5℃),相对湿度应保持在15%~90%,大气压力应保持在86〜106kPa。

需要注意的是,本项目中提到的室温，是指2soe(+?.eC).

(2)试验设备：进行动力蓄电池电性能试验时，需要对动力蓄电池进行充放电，并对环境温度进行控制。

常用的试验设备有动刀蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱、振动试验台等.

【教师】通过多媒体展示“动力蓄电池测试仪”图片，并进行讲解

①动力蓄电池测试仪主要包括充放电系统、控制系统、监测系统等，充放电系统可完成动力蓄电池充放电

过程，控制系统与监测系统通过计算机进行试验过程中充放电操作的控制与动力蓄电池各项性能参数(如电容、

电流、电压、功率等)的实时监测及记录.试验时，将动力蓄电池的正负极与测试仪正确连接，并在控制系统

内设置充放电电流、充放电终止电压等参数，即可对动力蓄电池的充放电性能进行测试。

【教师】通过多媒体展示“高低温低气压试验箱”图片，并进行讲解

②高低温低气压试睑箱可模拟不同的温度、湿度、气压等试睑工况，为动力蓄电池高低温放电容量试睑等

提供试验条件.

【教师】通过多媒体展示“振动试验台”图片，并进行讲解

③振动试验台可在试验室内模拟振动环境，为动力蓄电池耐振动性能试验等提供试验条件。

(3)标准充电方法：在试验开始前，首先需要对电池单体或电池模块进行充放电的预处理，使其满足试验

初始条件。动力蓄电池电性能试验的标准充电方法如下.

①在室温到牛下，首先以111的电流将电池单体或电池模块放电至放电终止条］牛，静置1h(或电池制造

企业提供的不大于1h的静置时间)，然后使用规定的充电方法对其进行充电。

②对于锂离子蓄电池，以1II的电流充电至充电终止条件后，转恒压充电，至充电电流降至0.05II时停

止充电，完成后静置Ih(或电池制造企业提供的不大于Ih的静置时间)。

③对于金属氨化物镁蓄电池，以III的电流充电1h，然后再以0.2II的电流充电Ih，完成后静置1h(或

电池制造企业提供的不大于1h的静置时间)。

【知识链接】

【教师】讲述充电方法

(I)当电池单体电压达到充放电终止电压时，则终止充放电。

(2)电池单体的充放电终止条件是指电池单体电压到达充放电终止电压，电池模块的充放电终止条件是指

电池模块中任意一个电池单体达到充放电终止电压。

(3)11表示动力蓄电池I小时率放电电流，单位为A,在数值上与CI相等.其中，1小时率表示动力蓄

电池在Ih内放出的电量为额定容量。

(4)0表示动力蓄电池1小时率放电容量，单位为A-ho

(5)若电池制造企业提供了充电方法，则依据该方法进行充电。若未提供充电方法，则按照上述方法进行

充电。

【学生】聆听、思考、理解

4.试验规则

【教师】通过多媒体展示“动力蓄电池电性能试验规则”表格，并进行讲解

表2-7动力蓄电池电性能试验规则

序号i雌分类试期撼试脸项目抽样■数工

1外观检测、极性检测100%

2电池单体尺寸与质量睑测1%

出厂试验

电池模块

500块内(含500块)抽5块，

3室温放电容量试验

500块以上抽10块

4室温倍率放电容量试蛤

5室温倍率充电性能试验2组

6高低温放电容量试睑

型式试验电池模块

7荷电保持与容量恢复能力试验4组

8耐振动试验2组

9储存试验2组

2.1.2电池单体电性能试验

电池单体电性能试验包括外观检测、极性检测、尺寸和质量检测、室温放电容量试验等内容.

1.外观检测

【教师】通过多媒体展示“电池单体裂纹”和“电池单体外伤”图片，并进行讲解

在良好的光线条件下，使用目测法检测电池单体的外观，确保其无变形、无裂纹，表面无毛刺、无外伤.

无污渍，电;也单体应有;青晰、正确的产品标志，铭牌上应包括型号、生产日期、技术参数等。

2.极性检测

【教师】通过多媒体展示“电池单体极性”图片，并进行讲解

使用万用表，对电池单体的极性进行检测，端子处的极性标识应正确、清晰、完整。电池的极性分为正极

与负极，正极通常用"+”号表示，并涂红色；负极通常用"-”号表示，并涂黑色。

3.尺寸和质量检测

【教师】通过多媒体展示“游标卡尺”图片，并进行讲解

使用精度为土。1％的游标卡尺、钢卷尺、电子秤等对电池单体的尺寸和质量进行测量，其尺寸和质量应符

合电池制造企业的规定。

4,室温放电容量试验

(1)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池单体进行充电,使其满足试验初始条件。需要注意的是，所有试验对象的初

始容量极差应不大于初始容量平均值的5%.

②在室温条件下，将电;也单体以1II的电流放电至放电终止条件。

③计量放电容量与能量密度(powerenergydensity,PED)。

④重复步骤①~③5次，当连续3次放电容量的极差小于额定容量的3%,试验可提前结束，取最后3次放

电容量的平均值作为最终试验结果。

(2)试验要求：电池单体进行室温放电容量试览时，放电容量应高于额定容量，同时不超过欲定容量的

110%.

2.1.3电池模块电性能试验

电池模块电性能试验包括外观检测、极性检测、尺寸和质量检测、室温放电容量试验、室温倍率放电性能

试验、室温倍率充电性能试验、高低温放电容量试验、荷电保持与容量恢复能力试睑、耐振动试验、储存试验

等内容.

试验所用的电池模块应满足两个条件：①总电压不低于电池单体电压的5倍；②额定容量应与整车电池

系统的额定容量一致,或不低于20A-ho

电池模块的外观检测、极性检测、尺寸和质量检测、室温放电容量试验与电池单体的相关试验方法、要求

一致，此处不再赘述。需要注意的是，在进行室温放电容量试验时，电池模块的所有试验对象的初始容量极差

应不大于初始容量平均值的7%,

电池模块电性能试验主要使用动力蓄电池测试仪、高低温低气压邮箱、振动试验台等试验设备。

1.室温倍率放电性能试验

1)能量型电池模块

(I)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②室温条件下，将电池模块以311(最大电流不超过400A)的电流放电至放电终止条件。

③计量放电容量C。

(2)试验要求：放电容量应不低于初始容量的90%.

2)功率型电池模块

(1)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②室温条件下，将电池模块以811(最大电流不超过400A)的电流放电至放电终止条件。

③计量放电容量C.

(2)试验要求：放电容量应不低于初始容量的80%.

【知识竞赛】

【教师】提出问题，并组织学生进行抢答

能量型动力蓄电池的特征为能量密度高，可实现高能量输出；功率型动力蓄电池的特征为功率密度高，

可实现瞬间高功率输出。根据你对动力蓄电池的了解，能量型动力蓄电池与功率型动力蓄电池分别适合哪些车

型？它们各有哪些优缺点呢？

【学生】聆听、思考、举手回答

【教师】总结学生的回答

2.室温倍率充电性能试验

(1)试验方法。

①室温条件下，将电池模块以III的电流放电至放电终止条件，然后静置11】。

②将电池模块以211(最大电流不超过400A)的电流充电至充电终止条件，静置Ih。需要注意的是，总

充电时间不得超过30min)

③将电池模块以III的电流放电至放电终止条件。

④计量放电容量C。

(2)试验要求：放电容量应不低于初始容量的80%.

3.高低温放电容量试验

使用高低温低气压试验箱、动力蓄电池测试仪，按照下列步骤进行电池模块高低温放电容量试验。

1)高温放电容量试验

(I)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②将电池模块在55<(±2℃)条件下静置5h0

③在55℃(±2℃)条件下，将电池模块以III的电流放电至室温放电终止条件.

④计量放电容量C。

(2)试验要求：放电容量应不低于初始容量的90%.

2)低温放电容量试验

(I)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②将电池模块在-20℃(±2℃)条件下静置24h.

③在-20℃(±2℃)条件下，将电池模块以III的电流放电至放电终止条件。需要注意的是，该温度条

件下的放电终止电压不得低于室温放电终止电压的80%.

④计量放电容量C。

(2)试验要求：锂电池模块的放电容量应不低于初始容量的70%,镶氢电池模块的放电容量应不低于初始

容量的80%.

4.荷电保持与容量恢宣能力试验

(1)室温荷电保持与容量恢复能力试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②将电池模块在标准环境条件下(温度为室温)静置23d.

③将电池模块以III的电流放电至放电终止条件。

④计量此时的放电容量即为荷电保持容量。

⑤再次按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

⑥将电池模块以III的电流放电至放电终止条件。

⑦计量此时的放电容量即为恢复容量。

(2)高温荷电保持与容量恢复能力试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②将电池模块在55cC(±2C)条件下静置7da

③将电池模块在室温下静置5h后，以III的电流放电至放电终止条件。

④计量此时的放电容量即为荷电保持容量。

⑤再次按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

⑥在室温条件下，将电池模块以II】的电流放电至放电终止条件。

⑦计量此时的放电容量即为恢复容量。

(3)试验要求：锂电池模块的室温及高温荷电保持容量应不低于初始容量的85%,恢复容量应不低于初始

容量的90%；操氢电池模块的室温荷电保持容量应不低于初冶容量的85%,高温荷电保持容量应不低于初始容

量的70%,恢复容量应不低于初始容量的95%。

5.耐振动试验

(1)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②将电池模块固定在振动试验台上，设置好相关参数后，启动振动试验台。在各参数中，放电电流为().33

II,振动频率为10~55Hz,最大加速度为30m/s2，扫频循环次数为10次，振动方向为上下单振动,振动时

间为3he

(2)试验要求：电池模块在振动试验过程中应结构完好、连接稳定，不应出现电流锐变、电压异常、变形、

电解液溢出等异常现象。

6,储存试验

(1)试验方法。

①按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

②在室温条件下，将电池模块以1il的电流放电30min。

③将电池模块在45℃(±2℃)条件下静置28d。

④将电池模块在室温条件下静置5h后，再次对电池模块进行标准充电。

⑤在室温条件下，将电池模块以1II的电流放电至放电终止条件。

⑥计量恢复容量。

(2)试验要求：恢复容量应不低于初始容量的90%.

【学生】聆听、思考、理解、记忆

【教师】带领学生到实操间进行实践操作

I.准备工作

【教师】通过多媒体展示“电池模块的基本性能参数”表格，并进行讲解

(।)电池模块：需要准备2组相同的电池模块，查阅本次试验选用的电池模块的相关扳术资料.电池模块

的基本性能参数如表所示。

表2-8电池模块的基本性能参数

序号项目序号项目触

1电池种类三元锂电池4电池模块电压范围/V260〜390

2额定容量,(A・h)705电池软体电压范围/V2.6〜3.9

3额定能量/(kw・h)22.56放电工作温度/C-20〜50

(2)试验设备：动力蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱、万用表、游标卡尺、钢卷尺、电子秤等。

(3)防护用品：绝缘帽、绝缘手套、护目眼镜、绝缘鞋等。

2.操作步骤

【教师】组织学生根据要求进行操作

实践应用(I)试验开始前，按照要求规范佩戴好绝缘帽、绝缘手套、护目眼镜等安全防护用品，做好自身安全防护.

(2)外观检测：对电池模块的外观及铭牌进行检测，确认外观无变形、磕碰，铭牌上的产品参数完整，并

对产品型号、生产日期、核心参数等进行记录。

(3)极性检测：将万用表置于电压挡，红表笔连接电池模块正极，黑表笔连接电池模块负极，测量电池模

块的电压。测量结果为389.8V,符合所示的电压范围,说明电池模块极性标识正确，功能正常。

(4)尺寸和质量检测：使用游标卡尺、钢卷尺、电子秤等工具测量并记录电池模块的尺寸和质量。

(5)试验预处理：按照标准充电方法，对电池模块进行充电。

①打开动力蓄电池测试仪开关，将电池模块正负极与测试仪连接并进行调试，确保设备运行正常。

②进入"设置"界面根据表2-8在系统内设置相关参数其中充电电流为II=70A，放电终止电压为umin

=2.6V,充电终止电压为umax=3.9V。

③点击"运行"按钮,将电池模块以70A的电流放电至放电终止条件。

④静置Ih后，再次运行测试仪，点击"运行"按钮，将电池模块以70A电流充电至充电终止条件，然后

控制测试仪以恒压充电,待充电电流降至3.5A时停止充电，静置Ih。

(6)室温放电容量试验。

①运行测试仪，参照表2-8,