动力电池的性能指标（可编辑）

动力电池的性能指标任务描述知识目标1.能描述电池主要性能指标的含义及对电动汽车的作用和意义。2.能对比电池不同的组合方式对电池性能的作用和意义。能力目标1.能正确利用合适的电池监测仪表计量几种常用单体电池的电压、内阻、容量等指标。2.会解析电池模组结构与其指标之间的联系。3.能根据客户需要制定电池包设计策略。素质目标能融入团队中一起开展计量工作，感受小组团队合作的好处，发展学生的团队精神。任务引入动力电池的性能好坏决定了电动汽车的性能，不同电池的性能比较也要用性能指标的资料说话，描述动力电池的性能指标有哪些？它们对电动汽车的性能有什么作用和意义？动力电池有哪些组合方式？带着问题我们一起进入下面的学习吧。电动势和电压01PARTONE一、电动势和电压02端电压动力电池正极与负极间的电位差。当动力电池放电时，端电压小于电动势；当动力电池充电时，端电压大于电动势。03开路电压电池在开路状态下的端电压称为开路电压，是一个可实际计量的值。当动力电池开路时，端电压与电动势基本相等。电动势是一个表示电源特征的物理量，是指电源将其它形式的能量转化为电能的本领，在数值上等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功，是一个可以运算的理论值，常用符号E。0105工作电压电池接上负载后实际的放电电压，这个实际工作电压随不同利用条件有所区分，一般是指一个电压范围。06截止电压电池充电结束时的电压称为充电截止电压；放电终止时的电压值称为放电截止电压，视负载和利用要求不同而异，为人为规定的值。充电和放电时的电压值不能分别超过这两个值，否则电池会因为过充过放极易损坏。额定电压电池在常温下的典型工作电压，又称标称电压或平台电压，它是选用不同种类电池时的参考。它只与电极活性物质的种类有关，而与活性物质的数量无关。04一、电动势和电压三种主流动力电池的相关电压资料如表1-1所示表1-1主流动力电池的电压电池类型（单体）额定电压工作电压充电截止电压放电截止电压铅酸电池2V1.8V—2V2.5V1.6V—1.75V镍氢电池1.2V1.1V—1.4V1.4V—1.6V1.0V磷酸铁锂电池3.2V2.75V—3.6V3.7V—4V2V—2.5V一、电动势和电压容量02PARTTWO二、容量容量是指绝对充电的电池在规定的放电条件下（如温度、放电率、终止电压等）所能放出的总的电量。用符号C表示，单位为安时（Ah）。理论容量假设活性物质能绝对被利用，电池能释放的最大容量。它能根据相关资料精确运算出来。额定容量也叫标称容量，指在设计规定的条件（如温度、放电率、终止电压等）下，电池应能放出的最低容量。二、容量实际容量：是指电池在一定的放电条件下实际放出的电量，它等于放电电流与放电时间的乘积。对于实用中的化学电源，其实际容量总是低于理论容量，而通常比额定容量大10%-20%。比容量：指单位品质或单位体积的电池所能输出的电量，相应的称之为品质比容量和体积比容量，单位：A•h/kg或A•h/L。该指标常用于不同种类电池的性能比较。内阻

03PARTTHREE三、内阻电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻和极化内阻，欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度提升而增大，但不是线性关系。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间逐渐变大，这是因为活性物质的组成，电解液的浓度和温度都在不断的转换。由于内阻的存在，电池的工作电压总是小于电池的电动势或开路电压。内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接作用电池的工作电压、工作电流、输出的能量和能耗。对于电池来说，其内阻越小越好。04PARTFOUR能量

四、能量理论能量：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。电池的能量是指在一定的放电制度下，电池所能输出的电能，单位是瓦时（Wh）或千瓦时KW•h。表示储存能量的多少，意味着电动汽车可以跑多远，也就是说它作用电动汽车的续航里程。四、能量2、实际能量：指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：比能量分为品质比能量和体积比能量。品质比能量是指单位品质电池所能输出的能量，单位常用Wh/kg，作用整车的重量和续驶里程；体积比能量是指单位体积电池所能输出的能量，也称能量密度，单位常用Wh/L，作用整车的布置空间。电池的比能量是综合性指标，也常用于不同种类电池的性能比较。四、能量如图1-22所示，各类动力电池的品质比能量和体积比能量对比如下。图1-22各类动力电池的品质比能量和体积比能量05PARTFIVE能耗

五、功率

电池的能耗是指电池在一定的放电制度下，单位时间内所输出能量的大小，用符号P表示，单位：W或KW。电池的能耗大小意味着电动汽车可以跑多快，即决定电动汽车的加速性能和爬坡能力。比能耗是指单位品质或单位体积的电池所能输出的能耗。品质比能耗：W/kg或KW/kg；体积比能耗（能耗密度）：W/L或KW/L。能耗密度描述的是电池的倍率性能，即电池可以采用多大电流放电。

06PARTSIX放电速率

六、放电速率电池的容量与放电电流有关，生产厂家在规定其产品的额定容量C时必须标明其放电速率。为测算电池的容量大小，以恒定电流放电时的电流值称为放电速率，习惯上有两种表达方式。时率以某种强度的电流值放完电所需的时间。车用电池一般用20小时放电率表示容量。例如若某电池上标有C20=60A·h，表示这种电池额定容量为60安时，电全部放完需要20小时，故此时放电率（即放电电流）I20=60/20=3A。倍率或称电池额定容量C的“倍率”，即放电电流的强度是容量的倍数。若某电池额定容量为60安时，1C放电则放电电流为60A；0.05C放电，则放电电流为3A。通常将0.5C以下的放电电流称为低倍率放电0.5~3.5C称为中倍率放电；3.5C以上的称为高倍率放电。07PARTSEVEN荷电状态（SOC）

七、荷电状态（SOC）

指电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值，用百分数表示，如SOC=1表示电池处于充满状态。它反映电池容量的变化，电池放电的高效区为SOC在50%~80%范围内。

08PARTEIGHT放电深度（DOD)

八、放电深度（DOD)

表示蓄电池放电状态的指标，等于实际放电容量与额定容量的百分比。放电深度的高低和电池的充电寿命有很深的关系，当电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，会导致电池的利用寿命变短，因此应尽量避免深度放电。例如容量为100Ah的电池，若放电后容量变为30Ah，则称为70%DOD。

09PARTNINE循环寿命九、循环寿命电池绝对充电一次和放电一次称为一个循环。循环寿命是蓄电池在满足规定条件下所能达到的最大充放电循环次数。在规定循环寿命时必须同时规定充放电循环测试的制度，包括充放电速率、放电深度和工况温度范围等。根据国标GB/T31484-2015要求，动力电池的电芯和模组在500次完整循环后还能维持不少于初始状态90%的容量，在1000次充放电循环后，还能维持不少于80%的容量，这是市面上对动力电池寿命最基本的要求。一般主张能量型电池的可用容量衰减到初始容量的80%时，即视为寿命终止。目前电动汽车领域的电池循环寿命已经达到2000次甚至是2500次以上。

10PARTTEN自放电率十、自放电率指电池在存放期间不接负载时容量的下降率，用单位时间内容量降低的百分数表示。电池之所以会自放电主要是电极物料自发发生了氧化还原反应；在两个电极中，负极的自放电是主要的，自放电使活性物质白白被消耗。

自放电率=（储存前的容量-储存后的容量）/储存前的容量×100%

电池的自放电率主要由电极物料、制造工法、储存条件等多方面因素决定，一般情况下，低温和低湿条件下，电池的自放电率低，有利于电池的存储。镍氢电池的月自放电率比较大，达到30%左右；锂离子电池的月自放电率较小，大概1%左右。11PARTTEN电池组合方式十一、动力电池的组合方式在电池成组时，一般把未组装的电池叫做电芯或电池单体，而把联结上PCM板、有充放管控等功用的成品电池叫做电池。电芯的电压在5V之内，容量一般在2~200Ah范围内。1、电池的串联：将多个电池正、负极首尾依次相连，这种联结方式可加强电池电压，容量不变。将电池串联简称为S，若有n个单体电池串联，则称为nS。十一、动力电池的组合方式2、电池的并联：将多个电池正、负极分别并接在一起，这种联结方式可提升电流实际上也就是提升了容量，电压不变。将电池并联简称为P，若有3个单体电池并联，则称为3P。3、电池的混联：多个电池既有串联又有并联，这种联结方式既可加强电压又可以提升容量。十一、动力电池的组合方式十一、动力电池的组合方式

构成：电芯、模组（并P、串S）、PACK体系十一、动力电池的组合方式一般来说，从锂电池模组联结的可靠性、电压不一致性的发展趋势和对电池体系性能作用的角度解析，电池模组的联结方式通常采用先并联后串联联结方式，如北汽EV200纯电动汽车电池体系的联结方式是3P91S，即该电池包是由3个三元单体电池并联组成一个组件，再由91个这样的组件串联成一个整体，构成了动力电池总成。12PARTTEN电池包指标运算十二、动力电池包的额定电压、容量及能量计算

一个动力电池包是由若干个单体电芯通过串、并联组合构成，动力电池包与单体电芯指标之间的关系为：

动力电池包的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联个数，即

动力电池包的容量=单体电芯容量×单体电芯并联个数，即

动力电池包总能量=动力电池包的额定电压×动力电池包的容量，即

动力电池包品质比能量=动力电池包总能量÷动力电池包品质，即十二、动力电池包的额定电压、容量及能量计算

例2-1已知某笔记本电池的指标为“11.1V4000mAh”，利用18650（3.7V2000mAh）电芯组成，试推断该笔记本总共用了几节这样的电芯？具体组成方式是怎样的？

解：

故需要6个电芯组成2并3串（2P3S）。十二、动力电池包