《新能源汽车技术》教案第4课动力蓄电池性能试验（二）.docx

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1、课题动力蓄电池性能试睑(二)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)掌握动力蓄电池安全性试验的内容及方法(2)能够正确使用绝缘电阻仪、动力蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱等试验设备素质目标：(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难点教学重点：动力蓄电池安全性试验的内容及方法，绝缘电阻仪、动力蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱等试验设备的使用方法教学难点：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膜教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要

2、教学内容及步骤课前任努【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2.2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，收集动力蓄电池安全性的相关资料，井进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】通过多媒体展示“新能源汽车自燃爆炸事故”图片，并讲述相关内容，然后提出问题随着新能源汽车市场规模的逐步扩大，人们对新能源汽车安全性的关注日益增加，其中最主要的关注点是动力蓄电池的安全性.动力蓄电池常见的安全性问题有动力蓄电池的自燃、爆炸等，动力蓄电池内部的热失控是造成这些问

3、题的主要原因。此外，过充电、火烧、挤压、浸水、穿刺、短路等也会给动力蓄电池带来安全隐患。近日公布的一起新能源汽车自燃爆炸事故，其调查报告指出起火原因是车辆动力蓄电池发生内短路故障，引发热失控并起火，起火产生的易燃易爆组分与空气混合形成爆炸性气体，在电火花作用下发生爆炸事故。由此可见，提升动力蓄电池的安全性，对新能源汽车的发展具有重要意义。如何提升动力蓄电池的安全性？【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，讲解动力蓄电池安全性试验的内容及方法，以及绝缘电阻仪、动力蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱等试验设备的使用方法等知识2.2.1动力蓄电池安全性试验概述在新能源汽车

4、生产制造的过程中，必须进行动力蓄电池安全性试验。在动力蓄电池整个供电寿命周期内，都应对动力蓄电池的安全性进行监测。目前对动力蓄电池安全性的优化主要体现在外部保护和内部提升两个方面。其中，外部保护是指通过电池管理系统的研发与创新，加强动力蓄电池的过充电保护、过放电保护、过温保护等；内部改进是指通过加强生产过程的品质管控，提升动力蓄电池自身的防水、防火、防撞、防高压漏电等性能。同时，动力蓄电池安全性的提升还得益于不断迭代更新的试验技术与试验设备。1 .影响因素动力蓄电池的安全性与自身材料、制造工艺、工作环境、使用次数等因素密切相关。制造过程中，电解液的均匀度、切割时极板边缘出现的毛刺、卷绕过程中混

5、入的杂质等，都可能引起动力蓄电池内部短路；在强振动环境下，动力蓄电池的活性物质、接线片、焊点等可能会折断、脱落，从而引起动力蓄电池内部或外部的短路；过充电时，动力蓄电池电压迅速上升，导致电解液分解，产生大量易燃气体及热量，进而导致动力蓄电池自燃、爆炸；在低温环境下，锂等金属可能会在电极表面沉积,从而引起内部短路；随着使用次数的增加，动力蓄电池的内阻不断增大，使用时会导致动力蓄电池温度过高，从而导致动力蓄电池自燃、爆炸。2 .试验对象传授新知动力蓄电池安全性试验的试验对象通常为电池单体、电池包与电池系统.(I)电池单体已在前文中介绍，此处不再赘述。(2)电池包由多个电池模块、电池管理模块(不含冷

6、却装置)、电池箱、连接线缆、外部接口(如冷却、高压、低压与通信)等组成。【教师】通过多媒体展示“电池系统结构和“电池系统实物”图片，井进行讲解(3)电池系统是指由电池包、电池管理系统(batterymanagementsystem.BMS)、电池箱、热管理系统、高低压线束与辅助元器件等集合而成的统一整体，是新能源汽车上最终装配的核心系统。3.试验内容【教师】通过多媒体展示“电池单体安全性试验内容”和“电池包或电池系统安全性试验内容”表格，并进田并解动力蓄电池安全性试验可参照国家标准GB38031执行.通常，需要对电池单体、电池包或电池系统进行不同的安全性试验。表2-15电池单体安全性试验内容i

7、峭内容序号试脸内容1过放电试验4加热试验2过充电试验5温度循环试验3外部短路试验6挤压试验表2-16电池包或电池系统安全性试验内容序号试验内容序号试验内容1外部火烧试验9过充电保护试验2热扩散试验10过放电保护试验3温度冲击试验11挤压试验4盐雾试验12湿热循环试验5高海拔试验13机械冲击试验6过温保护试验14模拟碰撞试验7过流保护试验15振动试验8外部短路保护试验16浸水试验【教师】组织学生阅读“长城汽车股份有限公司自主研发的大禹电池”的内容(详见教材)【学生】阅读、思考、理解4 .试验条件(1)标准环境条件：参照GB/T38031中的内容，在进行动力蓄电池安全性试验时，如果没有特殊规定，温

8、度应保持在25oC(5)r相对湿度应保持在15%90%,大气压力应保持在86106kPa.(2)试验设备：在进行动力蓄电池安全性试验时，除动力蓄电池测试仪、高低温低气压试验箱、振动试验台外，还需要使用电池挤压试验机、电池短路试验机、电池针刺试验机、盐雾箱等设备。【教师】通过多媒体展示“电池挤压试验机”图片，并进行讲解电池挤压试验机由液压装置、挤压板、控制系统、灭火装置等组成，可用于模拟动力蓄电池受到外部挤压的过程.【教师】通过多媒体展示“电池短路试验机”图片，并迸行讲解电池短路试验机由大电流短路接触器、控制系统、电压表，电流表等组成，可用于检测动力蓄电池在短路情况下是否会出现自燃或爆炸现象。【

9、教师】通过多媒体展示“电池针剌试览机”图片，并进行讲解电池针刺试验机由耐高温钢针、驱动系统、灭火装置等组成，可用于模拟动力蓄电池受外部针刺的过程。【教师】通过多媒体展示“盐雾箱”图片，井进行讲解盐雾箱由喷雾系统、控制系统、监测系统等组成，可用于检测动力蓄电池在高盐雾环境下的安全性。【学生】自主阅读“知识课堂”相关知识点(3)绝缘电阻测量。在电池包或电池系统安全性试验前和试验后，需要对其绝缘电阻进行测量，绝缘电阻与其额定电压的比值应不小于100V测量方法如下。将电池包或电池系统的电力开关开启,使其内部处于接通状态。使用绝缘电阻仪分别测量两个端子与外壳可导电处之间的绝缘电阻，测量电压等级应为电池包

10、或电池系统额定电压的1.5倍或500V(取两者间较大值)。同时，在测量时电压应施加30s以上，以确保获得稳定、准确的读数。需要注意的是，若电池包或电池系统的绝缘监测功能会影响绝缘电阻测量结果，则应将其临时关闭。5 .试验准备与预处理1)电池单体(1)标准充电方法：电池单体先以规定的且不小于113的电流放电至放电终止电压，然后静置1h(或电池制造企业规定的不大于1h的静置时间)，完成后进行充电。若电池制造企业规定了充电方法，则依据该方法进行充电；若电池制造企业未规定充电方法，则以规定的且不小于113的电流充电至充电终止电压后，转为恒压充电，至充电电流降至005Il时停止充电，充电后静置1h(或电

11、池制造企业规定的不大于1h的静置时间).(2)预处理：正式试验前，需要对电池单体进行预处理，使其处于正常、稳定的工作状态。预处理的步骤如下。按照上述标准充电方法，对电池单体进行充电。以规定的且不小于113的电流放电至放电终止电压，记录放电容量，然后静置30min。重复步骤、不超过5次，如果电池单体连续2次的放电容量变化不超过额定容量的3%,可提前结束预处理。2)电池包或电池系统(I)标准充电方法：与电池单体的标准充电方法一致，此处不再赘述。(2)工作状态确认：正式试验前，需要确认电池包或电池系统的各电子部件、电池管理系统、电池控制单元等处于正常、稳定的工作状态。(3)预处理：与电池单体的预处理

12、方法一致,此处不再赘述。需要注意的是，除另有说明外，若预处理与正式试验的时间间隔大于24h,则需要重新进行一次充电。(4)将荷电状态(stateOfcharge,SOC)调整至电池容量n%的方法：按照标准充电方法对电池包或电池系统进行充电，静置1h,然后以113的电流放电，放电时间T按照下式计算。在进行安全性试验前，应将调整SOC后的电池包或电池系统静置30mino式中：T放电时间(h)；一百分数值。【教师】组织学生阅读“知识课堂”相关知识点【学生】阅读、思考、理解、记忆2.2.2电池单体安全性试验电池单体安全性试验包括过放电试验、过充电试验、外部短路试验、加热试验、温度循环试验、挤压试验等内

13、容。1 .过放电试验(1)试验方法。按照标准充电方法，对电池单体进行充电。在标准环境条件下，将电池单体以1Il的电流放电90min.完成后，在标准环境条件下观察Ih(2)试验要求：电池单体应不起火、不爆炸。2 .过充电试验(I)试验方法。按照标准充电方法，对电池单体进行充电。在标准环境条件下将电池单体以规定的且不小于113的电流恒流充电至1.1倍的充电终止电压或115%SOCe完成后，在标准环境条件下观察Ih(2)试验要求：电池单体应不起火、不爆炸。3 .外部短路试验(1)试验方法。按照标准充电方法，对电池单体进行充电。利用短路试验机将正极端子和负极端子经外部线路短路IOmin,外部线路电阻应

14、小于5mC.完成后，在标准环境条件下观察Ih.(2)试验要求：电池单体应不起火、不爆炸。4 .加热试验(1)试验方法。按照标准充电方法，对电;也单体进行充电.将试验对象放入试验箱内，并进行下述操作。a.锂离子电池单体：将试验温度以50Cmin的速率升至130(2),维持此温度30min后停止试验。b.镣氢电池单体：将试验温度以5oCmin的速率升至85(2),维持此温度2h后停止试验。完成后，在标准环境条件下观察1h(2)试验要求：电池单体应不起火、不爆炸。5 .温度循环试验(1)试验方法。按照标准充电方法，对电池单体进行充电。将试验对m放入试验箱内，按照要求调节试验箱的温度，循环进行5次。完成后，在标准环境条件下观察1h(2)试验要求：电池单体应不起火、不爆炸。【教师】通过多媒体展示“温度循环试验中一个循环内温度随时间的变化表格和“温度循环试验中一个循环内温度随时间的变化”图片，并进行讲解表2-17温度循环试验中一个循环内温度随时间的变化侬/C试验时间nin累计试验时间min侬(IC.min*)6 .挤压躁(1)试验方法。按照标准充电方法，对电池单体进行充电。【教师】通过多媒体展示“挤压试验要求”表格，并进行讲解将试验对象与电池挤压试验机连接。【教师】通过多媒体展示“挤压板”图片，并进行讲解表2-18挤压试验要求挤压方向挤压方向应