《新能源汽车技术》教案第5课动力蓄电池性能试验（三）.docx

课题动力蓄电池性能试睑(三)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)了解动力蓄电池循环寿命试验的对象、内容和条件等(2)掌握标准循环寿命试验的具体操作(3)掌握工况循环寿命试验的具体操作素质目标：(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睚点教学重点：动力蓄电池循环寿命试验的相关知识，标准循环寿命试验，工况循环寿命试验教学难点：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、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【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2.3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，收集动力蓄电池循环寿命的相关资料，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】讲述相关内容，然后提出问题随着使用时间的增加，动力蓄电池的老化会严重影响新能源汽车的正常运行.因此，如何提高动力蓄电池的循环寿命是新能源汽车产业亟待解决的关键问题。我国致力于探索用于提高动力蓄电池循环寿命的新技术与新材料，持续推进动力蓄电池的研究和发展。动力蓄电池制造企业宁德时代新能源科技股份有限公司最新研发的自修复长寿命蓄电池技术，达成了1500次充放电循环内容量零衰减、16年超长寿命及200万千米行驶里程的目标。该新型动力蓄电池通过自休眠钝化膜技术、低锂耗技术等，大幅减少了电芯在使用过程中对锂离子的消耗，实现了动力蓄电池循环寿命的提高。影响动力蓄电池循环寿命的因素有哪些？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解动力蓄电池循环寿命试验的相关知识2.3.1动力蓄电池循环寿命试验概述【教师】扫码播放”影响动力蓄电池循环寿命的因素”视频，并进行讲解动力蓄电池循环寿命受多种因素影响，如充放极呈度、生产质量、使用方式等。同时，随着使用时间的增力口，动力蓄电池的容量和性能会逐渐下降。因此，合理使用和科学维护是延长动力蓄电池循环寿命的关键。动力蓄电池循环寿命试验通过对动力蓄电池进行多次充放电来模拟其实际使用场景，并记录每个完整循环内容量衰减情况等数据。动力蓄电池循环寿命试验可以测试和评估动力蓄电池在一定运行工况下的性能及循环寿命，并预测其在实际使用过程中的可靠性及循环寿命，有助于电池制造企业发现潜在的设计或制造缺陷，确定最佳的性能参数，从而更好地提升动力蓄电池的品质。1 .试验对象动力蓄电池电性能试验的试验对象通常为电池单体、电池模块与电池系统.2 .试验内容【教师】通过多媒体展示“电池单体、电池模块与电池系统循环寿命试验内容”表格，并进行讲解动力蓄电池循环寿命试验可参照国家标准GB"31484执行。通常，需要根据车辆类型，分别对电池单体、电池模块与电池系统进行相应的循环寿命试验。表2-33电池单体、电池模块与电池系统循环寿命试验内容序号试验内容试脸对象1初始容量和能量电池单体、电池模块、电池系统2初始功率3标准循环寿命电池单体、电池模块4工况循环寿命混合动力乘用车用功率型蓄电池工况循环寿命电池模块、电池系统5混合动力商用车用功率型蓄电池工况循环寿命6纯电动乘用车用能量型蓄电池工况循环寿命7纯电动商用车用能量型蓄电池工况循环寿命8插电式和增程式电动汽车用蓄电池工况循环寿命3.试验条件(1)标准环境条件：参照GB"31484中的内容，在进行动力蓄电池循环寿命试验时，如果没有特殊规定，温度应保持在25(±5),相对湿度应保持在15%90%,大气压力应保持在86106kPa(2)试验设备：在进行动力蓄电池循环寿命试验时，需要使用动力蓄电池测试仪来完成充放电过程。(3)标准充电方法：在试验开始前，首先需要对电池单体、电池模块与电池系统进行充放电的预处理，使其满足试验初始条件。动力蓄电池循环寿命试验的标准充电方法与动力蓄电池电性能试验的相同，此处不再赘述。【知识链接】【教师】讲述动力蓄电池其他故障动力蓄电池的过充电、过放电不仅会造成安全隐患，同时也直接影响了动力蓄电池的循环寿命。过放电会使动力蓄电池内压升高，内阻增大，正负极活性物质可逆性受到破坏。同时，负极板上锂离子的过度释放导致其片层结构塌落，再次进行充电时，会限制嵌入负极板内的锂离子数量，从而影响动力蓄电池的性能与循环寿命。过充电会使负极板由锂离子的嵌入反应变成锂离子在负极板表面的沉积，导致负极板上充满针状锂金属结晶，容易引起动力蓄电池内部短路、热失控。同时，负极板上沉积的锂离子无法再次参与反应，从而影响动力蓄电池的性能与循环寿命。【学生】聆听、思考、理解4.初始容量和能量测量在进行动力蓄电池循环寿命试验时，需要将循环寿命试验后的放电容量和能量与初始容量和能量进行比较.因此，在试验开始前，需要测量动力蓄电池的初始容量和能量。(1)初始容量是指新出厂的动力蓄电池，在室温环境下进行完全充电后，以1Il的电流放电至放电终止条件时所放出的容量(Ah).(2)初始能量是指新出厂的动力蓄电池,在室温环境下进行完全充电后，以1Il的电流放电至放电终止条件时所放出的能量(Wh)。(3)试验方法：使用动力蓄电池测试仪，按照下列步骤进行初始容量和能量试验。按照标准充电方法，对新出厂的动力蓄电池进行充电，使其满足试验初始条件。以III的电流放电至放电终止条件。计量放电容量(即初始容量)C与放电能量(即初始能量)E.(4)试验要求：动力蓄电池的初始容量应高于额定容量，同时不高于额定容量的110%。所有参与试验的电池单体的初始容量极差应不大于初始容量平均值的5%.所有参与试验的电池模块、电池系统的初始容量极差应不大于初始容量平均值的7%.5.初始功率测量使用动力蓄电池测试仪，按照下列步骤进行初始功率试验。(1)将动力蓄电池的SOC调整至50%,完成后静置30min(2)以电池制造企业规定的最大电流放电5s,然后以1Il的电流放电至放电终止条件。(3)计算并记录步骤中最后f类幅采集点的功率，即初始功率。2.3.2 标准循环寿命试验标准循环寿命试验的试验对象为电池单体或电池模块。(1)试验方法：使用动力蓄电池测试仪，按照下列步骤进行标准循环寿命试验。首先对试验对进行放电，以1Il的电流放电至放电终止条件，然后静置30min完成后，按照标准充电方法，对试验对象进行充电，然后静置30min以111的电流放电至放电终止条件，记录放电容量。重复步骤、500次，若500次循环后放电容量大于初始容量的90%,试验结束。否则继续重复步骤、500次，记录放电容量。(2减验要求:循环次数达到500次时,试验对象的放电容量应不低于初始容量的90%；循环次数达到I000次时，试验对象的放电容量应不低于初始容量的80%.【知识链接】【教师】讲述动力蓄电池其他故障使用科学、正确的充电方法对动力蓄电池进行充电，可以延长动力蓄电池的循环寿命，充电时应注意以下几点事项。(1)根据动力蓄电池类型和额定电压，选择相匹配的充电桩。(2)当动力蓄电池电量不足时及时充电，避免过放电。(3)根据充电桩指示灯或计时器监控充电时间,避免过充电。(4)严禁边使用车辆内的空调等设备边进行充电。(5)充电时应以慢充为主，尽可能不使用快充，同时动力蓄电池的SOC宜保持在20%80%【学生】聆听、思考、理解2.3.3 工况循环寿命试验标准循环寿命试验的周期长、成本高，且在试验过程中充放电电流恒定不变，不能反映实际工作时动力蓄电池电流的真实变化情况.在实际行驶过程中，随着新能源;气车车速的实时变化，动力蓄电池的电流和功率也随之变化，因此需要进行动力蓄电池工况循环寿命试验，更准确、更科学地检测动力蓄电池的性能及循环寿命。【教师】通过多媒体展示“被动均衡电路”图片，并进行讲解工况循环寿命试验共有五个项目，本任务主要介绍纯电动乘用车用能量型蓄电池与纯电动商用车用能量型蓄电池工况循环寿命试验两个项目。1.纯电动乘用车用能是型蓄电池【教师】通过多媒体展示“纯电动乘用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化”表格，"纯电动乘用车用能星型蓄电池主放电工况电流的变化”和“一个循环中SoC的变化”图片，并进行讲解纯电动乘用车用能量型蓄电池工况循环寿命试验的试验对象为电池模块或电池系统。循环过程分为充栩口放电两部分，在充电部分，应按照标准充电方法进行；在放电部分，纯电动乘用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化如表和图所示。表2-34纯电动乘用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化时间/s累计时间/s电流/AASOC/(%)I553A-0.417381A-0.333614-0.33Z1-0.27840540.33/,-0.64830840.5Z1-1.06510941人-1.343注：放电电流为正，充电电流为负(1)试验方法：使用动力蓄电池测试仪，按照下列步骤进行纯电动乘用车用能量型蓄电池工况循环寿命试验。首先对试验对象进行放电，以1Il的电流放电至放电终止条件，然后静置30min。按照标准充电方法,对试验对象进行充电，然后静置30min.按照主放电工况电流变化进行充放电，直至试验对象的SOC达到20%(或电池制造企业规定的最低SOC),或满足放电终止条件。静置30min.重复步骤共Xh(X约为20且循环次数为图2-38所示的一个循环的整数倍).静置2h。重复步骤共6次。记录放电容量与放电能量。重复步骤，直至电池总放电能量与初始能量的比值达到500。记录最终的放电容量与放电能量。需要注意的是，如果步骤中记录的放电容量低于初始容量的90%,允许在不更换动力蓄电池的条件下对其进行一次维护，然后继续试验,如果放电容量仍低于初始容量的90%,试验应提前终止.(2)试验要求：当总放电能量与初始能量的比值达到500时，试验对象的放电容量应不低于初始容量90%2.纯电动商用车用能量型蓄电池【教师】通过多媒体展示“纯电动商用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化"表格，"纯电动商用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化”和“一个循环中SoC的变化”图片，并进行讲解纯电动商用车用能量型蓄电池工况循环寿命试验的试验对象为电池模块或电池系统.循环过程分为充电和放电两部分，在充电部分，应按照标准充电方法进行；在放电部分，纯电动商用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化。表2-35纯电动商用车用能量型蓄电池主放电工况电流的变化累计时间/S注：放电电流为正，充电电流为负。(1)试验方法：与纯电动商用车用能量型蓄电池:D兄循环寿命试验方法相同，此处不再赘述。(2)试验要求：当动力蓄电池总放电能量与初始能量的比值达500时，试验对象的放电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1 .准备工作【教师】通过多媒体展示“动力蓄电池基本性能参数”表格，并进行讲解(1)动力蓄电池：查阅试验所用的动力蓄电池技术资料并将其基本性能参数填入表内。表2-36动力蓄电池基本性能参数序号项目性能参数序号项目性能参数1种类三元锂电池4总电压范围/V267.4398.62额定容量/(Ah)655单体电压范围/V2.233.323额定能/(kWh)21.46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 .操作步骤实践应用【教师】组织学生根据要求进行操作试验开始前，按照要求佩戴好绝缘帽、绝缘手套、护目眼镜等安全防护用品，做好自身安全防护。(1)初始容量和能量测量：按照以下步骤，测量动力蓄电池的初始容量和能量。打开动力蓄电池测试仪开关，将动力蓄电池正负极与测试仪连接并进行调试，确保设备运行正常。进入"设置”界面,根据设置参数，其中充电电流11=65A,放电终止电压Umin=2.23V,充电终止电压Umax=3.32V.点击"运行"按钮，将动力蓄电池以65A的电流放电至放电终止条件。静置30min后，运行测试仪，以65A的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3.25A时停止充电。静置30min后，运行测试仪，以65A的电流放电至放电终止条件，记录放电容量和能量，即初始容量和能量。为确保试验结果的准确性，对动力蓄电池进行3次初始容量和初始能量测量。(2)工况循环寿命试验：完成动力蓄电池初始容量和能量的测量后，按照以下步骤，进行工况循环寿命试验。以65A的电流对动力蓄电池进行充电，记录充电时间，完成后静置30min.进入"设置"界面，按照表中所示的要求设置放电电流大4厢放电时间，完成后运行"主放电工况"，记录"主放电工况"时间，完成后静置30min。一个循环所需要时间为21Iminf故重复步骤6次，共计持续约21h,符合要求。完成后静置2h,重复步骤6次。完成后记录此时的放电容量与放电能量。重复步骤，直至动力蓄电池总放电能量与初始能量的比值达到500。试验结束，整理试验现场。【学生】进行准备工作、根据要求进行试验、根据分工填写“任务工单”【教师】巡堂指导，根据学生表现，填写学习成果评价表课堂小结【教师】简要总结本节课的要点动力蓄电池循环寿命试验概述标准循环寿命试验工;兄循环寿命试验【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业(I)复习所学知识，完成课后相关习题，形成实践应用总结报告(2)登录APP他学习平台查看相关知i“镀【学生】完成课后任务教学反思