新能源汽车动力电池及管理系统检修 课件 项目二 新能源汽车动力电池单体检修

新能源汽车动力电池单体检修NewEnergyVehicles衢州技师学院目录CONTENTS任务三完成动力电池充放电测试任务一完成动力电池单体分容任务二检测动力电池单体—致性完成动力电池单体分容任务一Completethegradingofpowerbatterycells标称容量锂电池在不同的放电制度下所给出的电量不同，在这种末标明放电制度的情况下的电池实际容量。额定容量在设计和生产电池时，规定电池在一定的放电条件下应该放出的最低电量。理论容量设计生产出来的电池，假设其活性物质被100%利用时的容量（一）电池容量概述动力电池参数动力电池参数实际容量按照规定条件，锂电池实际输出的容量，称为锂电池的实际容量。设计容量在设计锂电池时，考虑到各种影响因素后所采用的容量值叫设计容量。设计容量一般都比额定容量大10%。如：设计100Ah的电池，实际生产出来的电池容量是110Ah。动力电池参数（二）其他相关参数能量密度单位体积或质量电池释放的能量，如果是单位体积，即体积能量密度；如果是单位质量，就是质量能量密度。能量除以时间得到功率，单位为W或kW；功率密度指单位质量或体积电池输出的功率，单位为W/kg或W/L。放电倍率指在规定时间内放出额定容量所需要的电流值，单位一般为C（C-rate的简写），如0.5C、1C、5C等。

内阻是指电池工作时，电流流过内部受到的阻力，包括欧姆内阻和极化内阻，涉及电极材料、电解液、隔膜等多部分电阻。

单体电池在制造后，由于工艺问题，性能存在差异；在使用过程中，这些差异会随充放电循环累计，导致电池组过早失效。功率密度内阻电池组的一致性电池放电倍率电池分容

通过容量测试筛选出合格电池，这个过程叫分容。目的是测定每个电池单体的实际电能存储能力，并根据测试结果将电池划分为不同等级或类别，以确保电池组内部各单体性能的一致性。（三）电池分容的概念0102分容测试与质量控制

通过分容测试，可以精确测定每个电池单体的实际电能存储能力，这是评估电池性能好坏的重要依据；分容数据可用于判断电池是否达到设计标准。锂电池分容的优势锂电池分容有利于SEI膜的稳定，能够缩短分容工序时间，降低能耗，提升效能；同时，分容也是对电池进行分类编组的过程，能够筛选出性能相近的单体电池。电池组编组与性能动力电池组由数十至数千支电池组成，用于满足电动汽车的能量需求；虽然单体电池性能无法简单叠加，但通过分容编组，可以确保电池组整体性能的稳定性和可靠性。电池容量的测试根据GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》，电动汽车电池的额定容量指在室温下以1C电流放电至终止电压时的容量。测试准备与条件设定新电池或长时间未使用的电池需先进行激活和静置；在充放电电流、电压范围和温度控制等测试条件设定上，需遵循电池规格书推荐的标准。030405电池分容（四）电池分容的作用充电与恒压充电：在23±2°C环境温度下，以1C的电流恒流充电至公司规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电终止电流降至0.05C时停止充电，充电后搁置1h。放电与容量计量：在23±2°C环境温度下，电池以1C的电流放电，直到放电至公司技术条件中规定的放电终止电压；并计量放电容量（以Ah计），计算放电比能量（以Wh/kg计）。试验重复与结果判断：重复前面的步骤5次；当持续3次试验结果的极差小于额定容量的3%时，可提前结束试验，最终取最后3次试验结果的平均值作为试验结果。电池分容（五）电池容量测试方法电池的正负极识别与电压的测量电池正负极识别法电池上常有标明正负极，若不清，可用万用表测，红笔接正，黑笔接负，显示正电压则红笔端为正极，负电压则红黑笔接反；方形电池上表面标正负极，圆柱电池上凸起为正极。观察标识大多数电池上会明确标注正负极符号，如“+”表示正极，“-”表示负极；另外，颜色编码也是常见的标识方式，如红色或带色环的一端通常为正极，黑色或未标记色环的一端为负极。极耳形状在一些电池上，正负极极耳的形状或大小可能会有所不同；通常，正极极耳稍粗或带凸起，负极极耳稍细或平直，通过观察极耳的形状或大小，可快速分辨电池的正负极。物理探针测试对于无法通过标识或形状判断的电池，可以使用万用表的电阻档（欧姆档）进行探针测试；显示屏显示“OL”或高电阻值时，调整探针位置至显示较小电阻值，即接触正负极。01020304（一）电池的正负极识别选择仪表使用万用表的直流电压档（DCV）进行测量；确保选择的量程大于待测电池的标称电压，以获得准确读数且不损坏仪表；读取数值万用表显示屏会显示当前电池的电压值；对于充满电的电池，其电压应接近或等于其标称电压；例如，一节1.5V的AA碱性电池在满电状态下应显示接近1.5V的电压。根据测量的电压值，可以大致判断电池的充放电状态；电压明显低于标称值可能表示电池电量不足或老化；电压过高可能表示充电过饱或存在故障。将万用表的红（正极，通常标记为“+”）探针接触电池的正极，黑（负极，通常标记为“-”）探针接触电池的负极；确保连接正确，以避免损坏万用表或电池。（二）电池电压的测量判断状态连接探针电池的正负极识别与电压的测量检测动力电池单体—致性任务二InspectingtheConsistencyofPowerBatteryCells电池的一致性动力电池包需管理系统应对单体间不一致性，理想情况下单体的出厂状态完全一致，使用中无差异，则无需复杂管理。动力电池单体性能指标的一致性包括电压、荷电量、容量等，影响动力电池包运行中输出电参数的差异，需确保一致性。010203动力电池组需串联或并联单体电池以满足性能需求，但单体电池间存在差异，一致性指特征参数的趋同性，是相对概念。电池一致性难题动力电池一致性电池一致性定义动力电池组由数十至数千电池组成，性能衰降不一致致容量下降、安全性降低，单体电池一致性对电池组寿命至关重要。电池组独特性锂离子电池不一致性是指同一批次或不同批次的锂离子电池在其电压、容量、内阻、寿命、温度影响、自放电率等参数别性能上出现不一致的现象。锂离子电池不一致性不一致性主要由材料差异、制造差异和动态失衡导致，包括正负极材料不均、制造过程微小差异及长期使用导致的电荷和材料分布差异。影响因子电池的一致性模组内电池内阻大的单体电压相较内阻小的单体电压低，温度较高，包括容量不匹配、内阻不一致、自放电率不一致、充放电效率不一致、循环寿命不一致。制造过程和使用过程中产生的，制造过程的每个环节例如配料时浆料的均匀度、涂布时面密度及表面张力的控制等都会造成单体电池性能的差异。电池不一致性表现电池不一致性原因电池的一致性动力电池的成组配对概念动力电池成组配对是系统工程，需单体选择、结构设计等，确保电压、容量等一致，引入均衡管理，保持温度一致，确保性能稳定、安全高效，为电动汽车等提供稳定能源支持。结论与注意动力电的成组配对是确保电池组性能与安全性的关键，需采用多参数或动态特性配组法，匹配关键参数，测试验证，确保性能符合要求，延长电池使用寿命，确保系统可靠。注意提高电池的一致性，匹配有更多冗余设计的电池管理系统，车企在电池SOC为10%时判断一致性，定期监测维护电池组，确保性能稳定，实现最佳电池组效果。配组方法动力电池成组配对方法包括电压配组法、静态容量配组法、多参数配组法和动态特性配组法，其中多参数和动态特性配组法因考虑因素多而更全面，但操作复杂或成本高。锂电池的放电制度概念电池的放电制度定义是电动汽车所规定的放电速度、放电温度和电池放电终止电压；锂电池在正常使用时会消耗电池内部的电量，而这一过程，就被称为放电。电动汽车的电池的放电速度即电池的放电倍率，用C表示；是以放电时间的长短或放电电流大小来表示电池的放电速度，反映电池性能和适用场景。电池放电时所处的环境，在电池放电开始或充电开始时的温度称为初始温度，一般车企会在温度为23+2°C环境下进行电池充电或放电测试。电池达到放电截止条件时，终止给电池放电；放电终止电压可以有效保护电动汽车的使用寿命，防止电池过放电，确保电池安全高效运行。锂电池放电需注意电流不大、不过放、不大功率放电；过大电流、过放、大功率放电均损电池；小倍率放电特性优于高倍率，尽量小电流放电。放电速度终止电压注意事项放电温度完成动力电池充放电测试任务三Completethecharginganddischargingtestofthepowerbattery动力电池老化的定义动力电池老化定义高温老化风险与高温老化需谨慎动力电池老化的原因动力电池老化的目的失效的定义动力电池老化指性能参数随时间变差，包括容量减少、内阻增加、功率下降，影响工作能力与安全性，是一个量变到质变的过程。失效是电池完全失去工作能力的短暂质变过程，而老化则是性能参数逐渐劣化的量变过程，影响电池的正常使用和安全性。分为常温高温，为SEI膜稳定性质和组成，常温25℃，高温各厂不同，48-72小时，让电解液浸润，正负极活物质反应失活，提升电池稳定性。高温老化会加速电池化学反应，但需控制时间和温度以防劣化，损害电学性能，多家长用45-50℃老化1-3天，常温搁置，高温后需检测电压、厚度、内阻。用劣质隔膜，高温老化成为安全检验潜规则，高温老化虽缩短周期，但常温静置三周以上让化学反应平衡，才能真实反映电池性能。随时间增长可用容量降低，内阻增大导致能量损耗增加，功率性能下降，自放电率增加，充电效率降低，热管理问题及安全性变差。锂离子电池的组成正极采用含锂的过渡金属氧化物、磷酸盐、硫化物等作为活性物质，如钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，涂覆在铝箔上，决定电池容量和电压。负极一般由石墨或其他类型的碳材料构成，为锂离子提供宿主结构，允许锂离子在充放电过程中嵌入和脱嵌，负极材料涂覆在铜箔上，形成负极极片。电解液锂离子电池采用有机电解液，由锂盐、溶剂及添加剂组成，是离子移动介质，实现电池充放电过程，电解液在正负极间传输锂离子。010203隔膜具有微孔结构的薄膜，位于正负极之间，多为聚烯烃薄膜，具绝缘性和微孔结构，允许锂离子通过，阻止电子传递，防短路，具备机械强度和热稳定性。04外壳锂离子电池外壳主要由铝壳、钢壳或软包装等材料制成，为电池内部提供机械保护，并确保密封性，防止电解液泄漏和外界环境对电池内部的影响。电极引线正负极极片上的集流体通过电极引线（铝带或铜带）与外部电路连接，实现电流的输入与输出，锂离子电池实现电流的输入与输出。0506工作原理基于锂离子在正负极材料中嵌入和脱嵌，充电时锂离子从正极脱出移至负极，放电时则从负极移回正极并释放电子，实现化学能与电能转换。07锂离子电池的组成影响电池循环寿命的因素材料特性：正负极活性物质稳定性、电解液电化学稳定性及与正负极的相容性、隔膜的孔隙率、机械强度、热稳定性等均影响电池循环性能与安全性。使用条件与环境：充放电制度、温度及自放电率均影响电池寿命，合理控制充放电条件及环境温度可延长电池循环寿命。电池管理系统：BMS的均衡控制和故障检测与保护功能对电池循环寿命至关重要，有效管理充放电过程并防止电池过充过放。电池的串、并联作用串联并联方案优缺点新能源汽车电池包组成方案各有优缺点，如比亚迪E5和唐DM采用不同电压平台，主机厂技术标准各异，电池模组成组方案需综合考虑。锂电池串联并联锂电池串联并联或串并联混合使用，典型参数随荷电状态变化，为满足用电设备、储能系统高电压、大容量需求。并联性能影响并联时，支路电流不均衡受电池一致性影响，存在不平衡电流和SOC变化不一致现象，可通过分析内阻分布来减小不均衡电流。串联性能影响串联成组相对简单，工作电流一定，电压容易测量，常用于评价电池组一致性，有些主机厂为减少热量损失提高工作电压。动力电池充放电异常情况分析过充电池充电时电压超过规定最大值，可能由充电设备故障、BMS失效或充电策略不合理引起，会导致电解液分解、材料破坏，增加内部压力和热失控风险，严重时可能引发火灾或爆炸。过放电池放电时电压降至低于规定最低值，可能由负载过大、放电控制失效或BMS故障导致，会产生负极析锂、SEI膜破裂等问题，缩短电池寿命，严重时可能引起内部短路。充电电流异常电池充电时电流异常增大或减小，波动剧烈，可能由充电设备故障、连接线缆接触不良、电池内部短路或BMS控制错误引起，会影响电池寿命和充电效果。动力电池充放电异常情况分析放电电流异常放电时电流异常且波动大，可能由负载异常、连接线缆接触不良、电池内部短路或BMS控制错误导致，会影响电池寿命和设备正常运行，还可能引发电池管理系统误判