《新能源汽車試驗技術(shù)》課件-項目二 知識點三 2 電池模塊電性能試驗

項目二進行動力蓄電池安全性試驗知識點四

電池模塊電性能試驗在新能源汽車生產(chǎn)制造的過程中，必須進行動力蓄電池安全性試驗。在動力蓄電池整個供電壽命周期內(nèi)，都應(yīng)對動力蓄電池的安全性進行監(jiān)測。目前對動力蓄電池安全性的優(yōu)化主要體現(xiàn)在外部保護和內(nèi)部提升兩個方面。其中，外部保護是指通過電池管理系統(tǒng)的研發(fā)與創(chuàng)新，加強動力蓄電池的過充電保護、過放電保護、過溫保護等；內(nèi)部改進是指通過加強生產(chǎn)過程的品質(zhì)管控，提升動力蓄電池自身的防水、防火、防撞、防高壓漏電等性能。同時，動力蓄電池安全性的提升還得益于不斷迭代更新的試驗技術(shù)與試驗設(shè)備。知識點四

電池模塊電性能試驗1．影響因素動力蓄電池的安全性與自身材料、制造工藝、工作環(huán)境、使用次數(shù)等因素密切相關(guān)。制造過程中，電解液的均勻度、切割時極板邊緣出現(xiàn)的毛刺、卷繞過程中混入的雜質(zhì)等，都可能引起動力蓄電池內(nèi)部短路；在強振動環(huán)境下，動力蓄電池的活性物質(zhì)、接線片、焊點等可能會折斷、脫落，從而引起動力蓄電池內(nèi)部或外部的短路；過充電時，動力蓄電池電壓迅速上升，導(dǎo)致電解液分解，產(chǎn)生大量易燃氣體及熱量，進而導(dǎo)致動力蓄電池自燃、爆炸；在低溫環(huán)境下，鋰等金屬可能會在電極表面沉積，從而引起內(nèi)部短路；隨著使用次數(shù)的增加，動力蓄電池的內(nèi)阻不斷增大，使用時會導(dǎo)致動力蓄電池溫度過高，從而導(dǎo)致動力蓄電池自燃、爆炸。知識點四

電池模塊電性能試驗2．試驗對象動力蓄電池安全性試驗的試驗對象電池單體電池包電池系統(tǒng)（1）電池單體已在前文中介紹，此處不再贅述。（2）電池包由多個電池模塊、電池管理模塊（不含冷卻裝置）、電池箱、連接線纜、外部接口（如冷卻、高壓、低壓與通信）等組成。（3）電池系統(tǒng)是指由電池包、電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem,BMS）、電池箱、熱管理系統(tǒng)、高低壓線束與輔助元器件等集合而成的統(tǒng)一整體，是新能源汽車上最終裝配的核心系統(tǒng)。知識點四

電池模塊電性能試驗2．試驗對象電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖A所示，其實物如圖B所示。圖A圖B知識點四

電池模塊電性能試驗3．試驗內(nèi)容動力蓄電池安全性試驗可參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB38031執(zhí)行。通常，需要對電池單體、電池包或電池系統(tǒng)進行不同的安全性試驗，具體的試驗內(nèi)容如表A、表B所示。表A電池單體安全性試驗內(nèi)容序號試驗內(nèi)容序號試驗內(nèi)容1過放電試驗4加熱試驗2過充電試驗5溫度循環(huán)試驗3外部短路試驗6擠壓試驗知識點四

電池模塊電性能試驗

表B電池包或電池系統(tǒng)安全性試驗內(nèi)容3．試驗內(nèi)容序號試驗內(nèi)容序號試驗內(nèi)容1外部火燒試驗9過充電保護試驗2熱擴散試驗10過放電保護試驗3溫度沖擊試驗11擠壓試驗4鹽霧試驗12濕熱循環(huán)試驗5高海拔試驗13機械沖擊試驗6過溫保護試驗14模擬碰撞試驗7過流保護試驗15振動試驗8外部短路保護試驗16浸水試驗知識點四

電池模塊電性能試驗（1）標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件：參照GB/T38031中的內(nèi)容，在進行動力蓄電池安全性試驗時，如果沒有特殊規(guī)定，溫度應(yīng)保持在25℃（±5℃），相對濕度應(yīng)保持在15%～90%，大氣壓力應(yīng)保持在86～106kPa。（2）試驗設(shè)備：在進行動力蓄電池安全性試驗時，除動力蓄電池測試儀、高低溫低氣壓試驗箱、振動試驗臺外，還需要使用電池擠壓試驗機、電池短路試驗機、電池針刺試驗機、鹽霧箱等設(shè)備。4．試驗條件知識點四

電池模塊電性能試驗①電池擠壓試驗機（見左圖）由液壓裝置、擠壓板、控制系統(tǒng)、滅火裝置等組成，可用于模擬動力蓄電池受到外部擠壓的過程。②電池短路試驗機（見右圖）由大電流短路接觸器、控制系統(tǒng)、電壓表，電流表等組成，可用于檢測動力蓄電池在短路情況下是否會出現(xiàn)自燃或爆炸現(xiàn)象。4．試驗條件知識點四

電池模塊電性能試驗③電池針刺試驗機（見左圖）由耐高溫鋼針、驅(qū)動系統(tǒng)、滅火裝置等組成，可用于模擬動力蓄電池受外部針刺的過程。④鹽霧箱（見右圖）由噴霧系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等組成，可用于檢測動力蓄電池在高鹽霧環(huán)境下的安全性。4．試驗條件知識點四

電池模塊電性能試驗4．試驗條件（3）絕緣電阻測量。在電池包或電池系統(tǒng)安全性試驗前和試驗后，需要對其絕緣電阻進行測量，絕緣電阻與其額定電壓的比值應(yīng)不小于100Ω/V。測量方法如下。①將電池包或電池系統(tǒng)的電力開關(guān)開啟，使其內(nèi)部處于接通狀態(tài)。②使用絕緣電阻儀分別測量兩個端子與外殼可導(dǎo)電處之間的絕緣電阻，測量電壓等級應(yīng)為電池包或電池系統(tǒng)額定電壓的1.5倍或500V（取兩者間較大值）。同時，在測量時電壓應(yīng)施加30s以上，以確保獲得穩(wěn)定、準(zhǔn)確的讀數(shù)。需要注意的是，若電池包或電池系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測功能會影響絕緣電阻測量結(jié)果，則應(yīng)將其臨時關(guān)閉。知識點四

電池模塊電性能試驗5．試驗準(zhǔn)備與預(yù)處理1）電池單體（1）標(biāo)準(zhǔn)充電方法：電池單體先以規(guī)定的且不小于1

的電流放電至放電終止電壓，然后靜置1h（或電池制造企業(yè)規(guī)定的不大于1h的靜置時間），完成后進行充電。若電池制造企業(yè)規(guī)定了充電方法，則依據(jù)該方法進行充電；若電池制造企業(yè)未規(guī)定充電方法，則以規(guī)定的且不小于1

的電流充電至充電終止電壓后，轉(zhuǎn)為恒壓充電，至充電電流降至0.05

時停止充電，充電后靜置1h（或電池制造企業(yè)規(guī)定的不大于1h的靜置時間）。（2）預(yù)處理：正式試驗前，需要對電池單體進行預(yù)處理，使其處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。預(yù)處理的步驟如下。①按照上述標(biāo)準(zhǔn)充電方法，對電池單體進行充電。②以規(guī)定的且不小于1

的電流放電至放電終止電壓，記錄放電容量，然后靜置30min。③重復(fù)步驟①、②不超過5次，如果電池單體連續(xù)2次的放電容量變化不超過額定容量的3%，可提前結(jié)束預(yù)處理。知識點四

電池模塊電性能試驗2）電池包或電池系統(tǒng)（1）標(biāo)準(zhǔn)充電方法：與電池單體的標(biāo)準(zhǔn)充電方法一致，此處不再贅述。（2）工作狀態(tài)確認：正式試驗前，需要確認電池包或電池系統(tǒng)的各電子部件、電池管理系統(tǒng)、電池控制單元等處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。（3）預(yù)處理：與電池單體的預(yù)處理方法一致，此處不再贅述。需要注意的是，除另有說明外，若預(yù)處理與正式試驗的時間間隔大于24h，則需要重新進行一次充電。5．試驗準(zhǔn)備與預(yù)處理知識點四

電池模塊電性能試驗2）電池包或電池系統(tǒng)4）將荷電狀態(tài)（stateofcharge,SOC）調(diào)整至電池容量n%的方法：按照標(biāo)準(zhǔn)充電方法對電池包或電池系統(tǒng)進行充電，靜置1h，然后以1

的電流放電，放電時間

按照式（2-3）計算。在進行安全性試驗前，應(yīng)將調(diào)整SOC后的電池包或電池系統(tǒng)靜置30min。5．試驗準(zhǔn)備與預(yù)處理（2-3）式中：——放電時間（h）；——百分數(shù)值。知識點