新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修高職全套教學(xué)課件

新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修NEWENERGYVEHICLE

PPTTEMPLATE全套可編輯PPT課件動(dòng)力電池單體認(rèn)知新能源汽車動(dòng)力電池PACK模組檢修動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS檢修新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)動(dòng)力電池系統(tǒng)檢修廢舊動(dòng)力電池的再利用PARTONE項(xiàng)目一動(dòng)力電池單體認(rèn)知目錄動(dòng)力電池構(gòu)造及原理認(rèn)知任務(wù)一磷酸鐵鋰和三元鋰電池的構(gòu)造與原理任務(wù)二電池單體測(cè)量任務(wù)三廢舊動(dòng)力電池處理任務(wù)四任務(wù)一動(dòng)力電池構(gòu)造及原理認(rèn)知任務(wù)導(dǎo)入

能源短缺和環(huán)境污染是目前汽車工業(yè)發(fā)展中遇到的兩大挑戰(zhàn)。新能源汽車行業(yè)的發(fā)展受到高度重視，加大新能源汽車的研發(fā)和生產(chǎn)力度已經(jīng)在全球范圍內(nèi)形成共識(shí)。近年來，各國(guó)政府相繼將燃油車禁售提上議程。新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車已成為必然趨勢(shì)。

動(dòng)力電池是新能源汽車重要的高壓組件之一，占新能源汽車總成本的４０％左右。隨著新能源汽車滲透率的逐步提升，動(dòng)力電池發(fā)展空間廣闊。預(yù)計(jì)２０２５年之后，全球動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模將超萬(wàn)億，未來５～１０年將是動(dòng)力電池的黃金發(fā)展時(shí)期。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是廣大車主非常關(guān)心的一個(gè)問題。查閱相關(guān)資料，列舉影響純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的因素有哪些，其中哪些因素與動(dòng)力電池有關(guān)。

將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為化學(xué)電池，一般簡(jiǎn)稱為電池。純電動(dòng)汽車常用的電能儲(chǔ)存裝置主要有蓄電池、燃料電池、超級(jí)電容和飛輪電池等，其中以蓄電池的應(yīng)用最為廣泛。電池知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

純電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ礊殡娔堋?dòng)力電池（見圖１-１）作為純電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能核心，其主要功用是儲(chǔ)存和釋放電能，電池儲(chǔ)能的多少是影響純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的主要因素之一。圖１-１動(dòng)力電池獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，初步了解電池的基本分類，了解什么是化學(xué)電池、物理電池和生物電池。

當(dāng)前純電動(dòng)汽車搭載的電池主要為鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池。新能源汽車動(dòng)力電池將按照“鎳氫電池→鋰離子電池→燃料電池”的技術(shù)路徑發(fā)展。電池一般分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池，如圖１-２所示。電池的分類知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)圖１-２電池的分類獲取信息

引導(dǎo)問題３：通過前期的學(xué)習(xí)，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)，分析一下電池主要有哪些性能指標(biāo)。知識(shí)學(xué)習(xí)電池的性能指標(biāo)

電池必須具備綠色環(huán)保、成本低、可靠性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、比能量高和比功率大的特點(diǎn)。其性能指標(biāo)主要包括電壓、容量、內(nèi)阻、能量、功率、輸出效率、自放電率、放電倍率和使用壽命等。

（１）端電壓。端電壓是指電池正極與負(fù)極之間的電位差。

（２）開路電壓。開路電壓是指電池沒有負(fù)載時(shí)的端電壓。

（３）額定電壓。額定電壓是指電池正常工作時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。知識(shí)學(xué)習(xí)１．電壓

（４）充電終止電壓。充電終止電壓是指電池充滿電時(shí)，極板活性物質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)，繼續(xù)充電，電池電壓不再升高時(shí)的電壓。

（５）放電終止電壓。放電終止電壓是指電池放電終止時(shí)的電壓。知識(shí)學(xué)習(xí)

（２）實(shí)際容量。實(shí)際容量是電池在一定條件下所能輸出的電量。

（４）額定容量。額定容量是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證在一定的放電條件下，電池應(yīng)放出的最低容量。

（１）理論容量。理論容量是活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算得到的最高理論值。

（３）標(biāo)稱容量。電池以０．２Ｃ放電倍率放電時(shí)的放電容量。知識(shí)學(xué)習(xí)２．容量知識(shí)學(xué)習(xí)

電流流過電池內(nèi)部受到的阻力稱為內(nèi)阻，它使電池電壓降低。由于電池內(nèi)阻的作用，電池放電時(shí)的端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。

３．內(nèi)阻

理論能量。理論能量是電池的理論容量與額定電壓的乘積，是在規(guī)定的放電條件下，電池輸出的能量。（１）

實(shí)際能量。實(shí)際能量是電池實(shí)際容量與平均工作電壓的乘積，是在一定條件下電池實(shí)際輸出的能量。（２）

比能量。比能量是電池單位質(zhì)量輸出的電能，單位是Ｗ·ｈ／ｋｇ。（３）

能量密度。能量密度是電池單位體積輸出的電能，單位是Ｗ·ｈ／Ｌ。（４）知識(shí)學(xué)習(xí)４．能量知識(shí)學(xué)習(xí)

功率是指電池在一定放電策略下，單位時(shí)間內(nèi)所輸出能量的大小，單位為Ｗ或ｋＷ。

（１）比功率。比功率是評(píng)價(jià)電池能否滿足電動(dòng)汽車加速和爬坡能力的重要指標(biāo)，單位為Ｗ／ｋｇ或ｋＷ／ｋｇ。

（２）功率密度。功率密度是電池單位體積輸出的功率。５．功率

６．輸出效率

（１）容量效率。電池放電時(shí)輸出的容量與充電時(shí)輸入的容量之比。

（２）能量效率。電池放電時(shí)輸出的能量與充電時(shí)輸入的能量之比。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

８．放電倍率

放電倍率是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。

７．自放電率

在無(wú)負(fù)荷的狀態(tài)下，電池自身會(huì)放電。自放電率是指電池在存放期間容量的下降率。知識(shí)學(xué)習(xí)

９．使用壽命

使用壽命是指電池在規(guī)定條件下的有效壽命期限。

各類動(dòng)力電池的基本性能指標(biāo)見表１-１。表１-１各類動(dòng)力電池的基本性能指標(biāo)獲取信息

引導(dǎo)問題４：蓄電池是電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ?。查閱相關(guān)資料，了解鉛酸蓄電池的分類與結(jié)構(gòu)。知識(shí)學(xué)習(xí)

（１）普通蓄電池。普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成的，電解液是硫酸的水溶液。它的優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是比能量低、使用壽命短。１．鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池的分類與結(jié)構(gòu)

（２）干式荷電鉛酸蓄電池。干式荷電鉛酸蓄電池簡(jiǎn)稱干荷蓄電池，這種蓄電池的負(fù)極板有較高的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存電量。

（３）免維護(hù)蓄電池。免維護(hù)蓄電池電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水，具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。知識(shí)學(xué)習(xí)

極板。極板分為正極板和負(fù)極板兩種。（1）

隔板。隔板由微孔橡膠、玻璃纖維等材料制成（2）

殼體。殼體一般由塑料和橡膠材料制成。（3）

電解液。電解液的作用是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（溶解和電離）。（4）知識(shí)學(xué)習(xí)２．鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)知識(shí)學(xué)習(xí)

鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖１-３所示。圖１-３鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)２．鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)獲取信息

引導(dǎo)問題５：查閱相關(guān)資料，了解鉛酸蓄電池是如何向汽車用電設(shè)備供電的。

蓄電池放電時(shí)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電場(chǎng)的作用下分別移向電池的正負(fù)極，在電池內(nèi)部形成電流回路，蓄電池向外持續(xù)放電。

放電過程化學(xué)反應(yīng)式為ＰｂＯ２＋２Ｈ２ＳＯ４＋Ｐｂ

２ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ知識(shí)學(xué)習(xí)１．放電過程→鉛酸蓄電池的工作原理知識(shí)學(xué)習(xí)

２．充電過程

蓄電池充電時(shí)，通過外接電源使正負(fù)極板上的物質(zhì)恢復(fù)活性，并把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來。

在外界電流的作用下，正極板上的硫酸鉛被解離為鉛離子和硫酸根離子。由于外電源不斷從正極吸取電子，所以正極板附近游離的二價(jià)鉛離子不斷放出兩個(gè)電子來補(bǔ)充，變成四價(jià)鉛離子，并與水發(fā)生反應(yīng)，最終在正極板上生成二氧化鉛。

在外界電流的作用下，負(fù)極板上的硫酸鉛被離解為鉛離子和硫酸根離子。由于負(fù)極不斷從外電源獲得電子，所以負(fù)極板附近游離的鉛離子變成鉛原子，并以絨狀鉛附在負(fù)極板上。

充電過程化學(xué)反應(yīng)式為

２ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ

→ＰｂＯ２＋２Ｈ２ＳＯ４＋Ｐｂ

鉛酸蓄電池具有價(jià)格低廉、放電性能良好、高低溫性能穩(wěn)定性好、效率高等優(yōu)點(diǎn)。獲取信息

引導(dǎo)問題６：第二種常見的蓄電池是鎳系列電池，包括鎳氫電池、鎳鎘電池和鎳鋅電池，其中以鎳氫電池最為常見。查閱相關(guān)資料，了解鎳氫電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。知識(shí)學(xué)習(xí)

１．鎳氫電池的結(jié)構(gòu)

鎳氫電池根據(jù)形狀可分為方形鎳氫電池和圓柱形鎳氫電池，鎳氫電池的結(jié)構(gòu)如圖１-４所示。圖１-４鎳氫電池的結(jié)構(gòu)鎳氫電池的結(jié)構(gòu)和工作原理知識(shí)學(xué)習(xí)

１．鎳氫電池的結(jié)構(gòu)

鎳氫電池各部件的基本功能見表１-２。表１-２鎳氫電池各部件的基本功能知識(shí)學(xué)習(xí)

（１）充電過程。鎳氫電池充電時(shí)正極上的Ｎｉ（ＯＨ）２轉(zhuǎn)變?yōu)椋危椋希ǎ希龋?。?fù)極析出的氫原子吸附在儲(chǔ)氫合金表面，形成吸附態(tài)氫原子，然后擴(kuò)散到儲(chǔ)氫合金內(nèi)部，形成金屬氫化物ＭＨ。反應(yīng)原理如下。正極：Ｎｉ（ＯＨ）２＋ＯＨ－－ｅ－

→ＮｉＯ（ＯＨ）＋Ｈ２Ｏ負(fù)極：Ｍ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ－

→ＭＨ＋ＯＨ－鎳氫電池過充電時(shí)，正極上會(huì)析出氧氣，然后擴(kuò)散到負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)化合為水。２．鎳氫電池的工作原理

（２）放電過程。鎳氫電池放電時(shí)，ＮｉＯ（ＯＨ）得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)椋危椋ǎ希龋?，金屬氫化物?nèi)部的氫原子擴(kuò)散到表面形成吸附態(tài)的氫原子，再發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)生成水。反應(yīng)原理如下。

正極：ＮｉＯ（ＯＨ）＋Ｈ２Ｏ＋ｅ－

→Ｎｉ（ＯＨ）２＋ＯＨ－

負(fù)極：ＭＨ＋ＯＨ－－ｅ－→Ｍ＋Ｈ２Ｏ知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

２．鎳氫電池的工作原理

儲(chǔ)氫材料必須具備高度的反應(yīng)可逆性，而且可逆循環(huán)的次數(shù)必須足夠多。鎳氫電池的優(yōu)、缺點(diǎn)見表１-３。表１-３鎳氫電池的優(yōu)、缺點(diǎn)獲取信息

引導(dǎo)問題７：鋰離子電池是目前應(yīng)用最廣泛、最有發(fā)展前景的蓄電池。查閱相關(guān)資料，了解鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。

鋰離子電池是借助鋰離子在電池正負(fù)極之間移動(dòng)產(chǎn)生能量的一種蓄電池。鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來的。鋰離子蓄電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在純電動(dòng)汽車中。鋰離子電池組外觀如圖１-５所示鋰離子電池知識(shí)學(xué)習(xí)圖１-５鋰離子電池組外觀知識(shí)學(xué)習(xí)

１．鋰離子電池的分類

根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池可分為鈷酸鋰鋰離子電池、錳酸鋰鋰離子電池、磷酸鐵鋰鋰離子電池和三元材料鋰離子電池。各類鋰離子電池的性能比較見表１-４。表１-４各類鋰離子電池的性能比較知識(shí)學(xué)習(xí)

２．鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

常見的鋰離子電池外形有圓柱形和棱柱形兩種，主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼、頂蓋和密封圈等部件組成，如圖１-６所示。圖１-６鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

（１）正極。正極的活性物質(zhì)一般為錳酸鋰、鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰。

（２）負(fù)極。負(fù)極的活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳鋰化合物。

（３）隔膜。隔膜是經(jīng)特殊處理成型的高分子薄膜，有微孔結(jié)構(gòu)，可以允許鋰離子自由通過，而電子不能通過。知識(shí)學(xué)習(xí)２．鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

（４）電解液。電解液是溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物鋰離子電池則使用凝膠狀電解液。

（５）外殼。外殼主要有鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼、鋁塑膜等類型。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

鋰離子電池的優(yōu)、缺點(diǎn)見表１-５。表１-５鋰離子電池的優(yōu)、缺點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)

３．鋰離子電池的工作原理

鋰離子電池的正極材料采用鋰合金金屬氧化物，負(fù)極采用鋰碳層間化合物，電解液為有機(jī)溶液。在整個(gè)充放電過程中，鋰離子通過電解質(zhì)隔膜往返于正負(fù)極之間，因此鋰離子電池被形象地稱為“搖椅電池”。鋰離子電池充放電原理如圖１-７所示。圖１-７鋰離子電池充放電原理

１）放電

鋰離子電池的最大放電電流（放大率）一般被限制在２～３Ｃ。更大的放電電流會(huì)使電池發(fā)熱嚴(yán)重，對(duì)電池的組成物質(zhì)造成損壞，影響電池的使用壽命。

２）充電

鋰離子電池的充電電流（充電率）應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議選用。一般鋰離子電池的充電電流設(shè)定在０．２～１Ｃ。知識(shí)學(xué)習(xí)４．鋰離子電池的充放電特性獲取信息

引導(dǎo)問題８：宇通氫燃料電池客車成功完成２０２２年北京冬奧會(huì)服務(wù)任務(wù)，并獲得廣泛好評(píng)。冬奧會(huì)主辦城市之一的張家口由于天氣寒冷，所以在選購(gòu)公交車輛時(shí)更加關(guān)注其低溫性能，最終選擇使用宇通氫燃料電池為冬奧會(huì)服務(wù)。查閱相關(guān)資料，了解燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。知識(shí)學(xué)習(xí)

１．燃料電池的分類

燃料電池的主要分類如圖１-８所示。圖１-８燃料電池的主要分類燃料電池知識(shí)學(xué)習(xí)

質(zhì)子交換膜燃料電池由于具有工作溫度低、起動(dòng)時(shí)間短、效率較高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為燃料電池汽車的最佳選擇。常見燃料電池的性能特點(diǎn)見表１-６。表１-６常見燃料電池的性能特點(diǎn)１．燃料電池的分類知識(shí)學(xué)習(xí)

２．燃料電池的優(yōu)、缺點(diǎn)

燃料電池不能通過充電的方法儲(chǔ)存電能，只要穩(wěn)定提供燃料就可以持續(xù)發(fā)電。燃料電池的優(yōu)、缺點(diǎn)見表１-７。表１-７燃料電池的優(yōu)、缺點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)

３．燃料電池的工作原理

以氫燃料電池為例，其工作原理如圖１-９所示。圖１-９氫燃料電池的工作原理

（２）燃料電池放電過程所消耗的活性物質(zhì)無(wú)須通過充電來還原，只需要向電池內(nèi)不斷地輸入燃料及氧化劑，并將電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物及時(shí)排出即可持續(xù)提供電能。

（４）燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的控制比較復(fù)雜，尤其是放電控制不如普通化學(xué)蓄電池方便。

（１）燃料電池通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的活性物質(zhì)不在其內(nèi)部，而是從其外部輸入。

（３）燃料電池本體只決定電池的輸出功率，而燃料電池能量的大小則取決于外部可輸入的燃料和氧化劑。知識(shí)學(xué)習(xí)４．燃料電池與蓄電池的區(qū)別

５．燃料電池汽車的關(guān)鍵技術(shù)

１）燃料電池系統(tǒng)

燃料電池堆的凈輸出功率、耐久性、低溫起動(dòng)性及成本等直接影響燃料電池汽車的性能和發(fā)展。

２）車載儲(chǔ)氫裝置

燃料電池汽車大多以純氫為燃料。車載儲(chǔ)氫裝置對(duì)燃料電池汽車的動(dòng)力性及續(xù)航里程影響很大。知識(shí)學(xué)習(xí)

３）輔助儲(chǔ)能裝置

燃料電池汽車的輔助儲(chǔ)能裝置主要有蓄電池、超級(jí)電容和飛輪電池三種。

４）電機(jī)

電機(jī)用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩，其性能對(duì)燃料電池汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響極大。

５）系統(tǒng)管理策略與電子控制技術(shù)

整車動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、能量管理策略、整車熱管理及整車電子控制（動(dòng)力控制、能量管理、熱管理及制動(dòng)能量回饋）。知識(shí)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表１-８中。表１-８項(xiàng)目一任務(wù)一學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-９中。表１-９項(xiàng)目一任務(wù)一學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋表１-９項(xiàng)目一任務(wù)一學(xué)生互評(píng)表續(xù)表（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-９中。評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表１-１０中。表１-１０項(xiàng)目一任務(wù)一教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表１-１１中。表１-１１項(xiàng)目一任務(wù)一學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)二磷酸鐵鋰和三元鋰電池的構(gòu)造與原理任務(wù)導(dǎo)入

李先生在所在的城市限號(hào)政策發(fā)布后，得知新能源汽車不受限制，所以準(zhǔn)備購(gòu)買一輛新能源汽車作為交通工具。經(jīng)朋友推薦，他準(zhǔn)備購(gòu)買一輛特斯拉Ｍｏｄｅｌ３，可是在２０２２款后輪驅(qū)動(dòng)版和２０２２款全輪驅(qū)動(dòng)版如何選擇方面犯了難。

特斯拉Ｍｏｄｅｌ３車型兩種配置最大的區(qū)別是電機(jī)和電池的不同。前者搭載的是后置永磁同步電機(jī)和磷酸鐵鋰電池，后者搭載的是前置感應(yīng)電機(jī)與后置永磁電機(jī)的雙電機(jī)和三元鋰電池。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：比亞迪新能源汽車車型搭載磷酸鐵鋰電池居多，江淮、榮威、歐拉、北汽等品牌搭載的動(dòng)力電池也以磷酸鐵鋰電池為主。查閱相關(guān)資料，簡(jiǎn)要了解一下磷酸鐵鋰電池。知識(shí)學(xué)習(xí)

鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。

磷酸鐵鋰電池外觀如圖１-１０所示。圖１-１０磷酸鐵鋰電池外觀磷酸鐵鋰電池知識(shí)學(xué)習(xí)

１．磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)

磷酸鐵鋰電池一般由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等部件組成。其結(jié)構(gòu)如圖１-１１所示。圖１-１１磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)

（２）負(fù)極。負(fù)極活性物質(zhì)由碳材料（多用石墨）與黏結(jié)劑的混合物再加上有機(jī)溶劑制成，并涂覆在銅基體上，呈薄層狀分布。

（４）隔膜。隔膜的功能是隔離正負(fù)極，阻止電子穿過，同時(shí)允許鋰離子通過，完成在電化學(xué)充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。

（１）正極。正極活性物質(zhì)一般為磷酸鐵鋰（ＬｉＦｅＰＯ４）。

（３）電解液。電解液一般由六氟磷酸鋰（ＬｉＰＦ６）加上有機(jī)溶劑配成。知識(shí)學(xué)習(xí)１．磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)

２．磷酸鐵鋰電池的工作原理

如圖1-１１所示，磷酸鐵鋰電池的正極是橄欖石結(jié)構(gòu)，由鋁箔與電池的正極連接，中間是聚合物制成的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開。鋰離子可以通過聚合物隔膜，而電子不能通過。電池負(fù)極由碳（石墨）組成，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池內(nèi)部充有電解液，電池由金屬外殼密閉封裝。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

（２）循環(huán)壽命長(zhǎng)。磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命普遍達(dá)２０００次，其容量還能維持在８０％以上，甚至有些磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命超過３５００次。

（１）安全性高。搭載鈷酸鋰和錳酸鋰電池的新能源汽車在強(qiáng)烈碰撞下會(huì)發(fā)生爆炸，可能對(duì)駕乘人員的生命安全構(gòu)成威脅。３．磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)

（３）高溫性能好。錳酸鋰和鈷酸鋰電池的電熱峰值為２００℃左右，而磷酸鐵鋰電池可以在３５０～５００℃范圍內(nèi)正常工作。

（４）無(wú)記憶效應(yīng)。鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o記憶性，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無(wú)須先放完電再充電。知識(shí)學(xué)習(xí)

（６）容量大。磷酸鐵鋰電池的能量密度大約是鉛酸蓄電池的３～４倍，是鎳鎘電池的２．５倍。

（５）綠色環(huán)保。磷酸鐵鋰電池正極材料中不含貴重金屬和稀有金屬，所以磷酸鐵鋰電池綠色環(huán)保，無(wú)毒、無(wú)污染。知識(shí)學(xué)習(xí)

（１）產(chǎn)品一致性較差。

（２）低溫性能較差。低于０℃時(shí)電池容量下降快，在低溫下循環(huán)性能極差。

（３）等體積電池容量較低。等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池。知識(shí)學(xué)習(xí)４．磷酸鐵鋰電池的劣勢(shì)獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，了解三元鋰電池。知識(shí)學(xué)習(xí)

三元鋰電池全稱為三元聚合物鋰電池，是目前新能源汽車最具發(fā)展前景的動(dòng)力電池。

三元鋰電池外觀如圖１-１２所示。圖１-１２三元鋰電池外觀三元鋰電池知識(shí)學(xué)習(xí)

三元鋰電池正極材料以鎳鹽、鈷鹽和錳鹽為原料，其中鎳、鈷、錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。三元鋰電池正極各部分材料性能如圖１-１３所示。圖１-１３三元鋰電池正極各部分材料性能

（２）能量密度較高。電池的能量密度也就是電池單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。

（４）低溫性能優(yōu)良。三元鋰電池在－２０℃條件下可保持正常電池容量的７０％～８０％。

（１）電壓平臺(tái)高。電壓平臺(tái)是表征電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本效能和成本。

（３）振實(shí)密度較高。振實(shí)密度是衡量活性材料的重要指標(biāo)，三元材料的高振實(shí)密度可以增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻和損失，延長(zhǎng)電池的使用壽命。知識(shí)學(xué)習(xí)１．三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)（１）制造成本高。（２）有一定安全隱患。（３）高溫性能較差。（４）使用壽命相對(duì)較短。知識(shí)學(xué)習(xí)２．三元鋰電池的劣勢(shì)獲取信息

引導(dǎo)問題３：查閱相關(guān)資料，對(duì)比一下磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池各有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。知識(shí)學(xué)習(xí)

新能源汽車最核心的技術(shù)即提供能量的動(dòng)力電池，續(xù)航能力和充電速度則是制約電池技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。鋰離子電池因?yàn)槟芰棵芏雀吆脱h(huán)壽命長(zhǎng)而得到廣泛應(yīng)用。２０２０年以來上市的新能源汽車搭載的動(dòng)力電池基本都是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，所以磷酸鐵鋰和三元鋰已然成為新能源汽車動(dòng)力電池兩大主流技術(shù)方向。磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的對(duì)比知識(shí)學(xué)習(xí)

部分搭載磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的車型見表１-１２。表１-１２部分搭載磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的車型知識(shí)學(xué)習(xí)

部分搭載磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的車型見表１-１２。表１-１２部分搭載磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的車型續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)

磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池特性指標(biāo)對(duì)比見表１-１３。表１-１３磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池特性指標(biāo)對(duì)比

１．能量密度

磷酸鐵鋰電池的能量密度較低，一般情況下只有１４０～１６０Ｗ·ｈ／ｋｇ，僅少數(shù)車型通過技術(shù)革新使得動(dòng)力電池能量密度達(dá)１８０Ｗ·ｈ／ｋｇ以上。

２．安全性

就動(dòng)力電池正極材料本身而言，磷酸鐵鋰化合物中Ｐ-Ｏ鍵化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以分解，從而杜絕氧氣的形成，避免后續(xù)安全問題連鎖效應(yīng)。知識(shí)學(xué)習(xí)磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)比如下。

３．溫度適應(yīng)性

磷酸鐵鋰電池在冬季－２０℃時(shí)容量衰減４０％～５０％，因?yàn)檎龢O材料（磷酸鐵鋰化合物）本身為絕緣體。

４．充電效率

三元鋰電池充電效率更高。鋰離子電池充電采用限流限壓法，即在第一階段做恒流充電，此時(shí)電流大、效率高。

５．循環(huán)壽命

循環(huán)壽命方面，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于三元鋰電池。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

（２）三元鋰電池對(duì)用車環(huán)境多樣，尤其是低溫地區(qū)的消費(fèi)者較為友好，且充電速度會(huì)更快，續(xù)航更長(zhǎng)，能量密度更高，適合經(jīng)常長(zhǎng)途自駕或?qū)O限性能有要求的消費(fèi)者。

（１）磷酸鐵鋰電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有更長(zhǎng)的充放電壽命，且價(jià)格更便宜，適合大部分對(duì)續(xù)航要求適中，但對(duì)電池循環(huán)壽命要求更高，以及對(duì)整車價(jià)格更敏感的消費(fèi)者。６．成本評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表１-１４中。表１-１４項(xiàng)目一任務(wù)二學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-１５中。表１-１５項(xiàng)目一任務(wù)二學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-１５中。表１-１５項(xiàng)目一任務(wù)二學(xué)生互評(píng)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表１-１６中。表１-１６項(xiàng)目一任務(wù)二教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表１-１７中。表１-１７項(xiàng)目一任務(wù)二學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)三電池單體測(cè)量任務(wù)導(dǎo)入

王先生一直沒有了解過動(dòng)力電池相關(guān)知識(shí)，他將自己的比亞迪秦ＥＶ的動(dòng)力電池包誤認(rèn)為是一塊大電池。直至發(fā)覺動(dòng)力電池性能下降，送至４Ｓ店維修時(shí)才發(fā)現(xiàn)自己的想法一直都是錯(cuò)誤的。實(shí)際上，純電動(dòng)汽車使用的鋰離子動(dòng)力電池包也跟普通鉛酸蓄電池一樣，由若干塊電池單體串聯(lián)、并聯(lián)后得到。

王先生想通過此次車輛的檢測(cè)和維修，對(duì)自己的愛車有更多了解。假設(shè)你是比亞迪４Ｓ店的維修技師，此時(shí)需要你為王先生提供關(guān)于純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池單體的相關(guān)專業(yè)信息。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題：通過前期的學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)資料，了解鋰離子電池單體的測(cè)量方法。

電池單體（ｃｅｌｌ）是組成電池模組（ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）和電池包（ＰＡＣＫ）的最基本的元素，一般鋰離子電池單體的額定電壓為３～４Ｖ。

電池模組是多個(gè)電池單體的集合，構(gòu)成一個(gè)單一的物理模塊，可以提供更高的電壓和容量。

電池包一般是由多個(gè)電池模組組合而成的，包括ＢＭＳ和電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)以及其他附屬結(jié)構(gòu)等。知識(shí)學(xué)習(xí)電池單體測(cè)量

動(dòng)力電池單體重要參數(shù)定義及測(cè)量計(jì)算方法如下。

１．電池荷電狀態(tài)

電池荷電狀態(tài)（ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）是用來反映電池剩余容量狀況的物理量，其數(shù)值定義為在環(huán)境溫度為２５℃的條件下電池剩余容量占電池容量的比值，即

ＳＯＣ＝Qc／GI式中，QC為電池剩余容量；GI為電池以恒定電流I放電時(shí)所具有的容量。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

國(guó)內(nèi)外對(duì)電池ＳＯＣ估算的方法.１．電池荷電狀態(tài)

１）安時(shí)法

安時(shí)法又稱電流積分法，也是計(jì)算電池ＳＯＣ的基礎(chǔ)。假設(shè)當(dāng)前電池ＳＯＣ初始值為ＳＯＣ０，在經(jīng)過時(shí)間t的充電或放電后ＳＯＣ為

式中，Ｑ０為額定容量。

ＳＯＣ定義為電池的荷電狀態(tài)，而電池荷電狀態(tài)就是電池電流的積分，所以理論上講安時(shí)法是最準(zhǔn)確的。

３）卡爾曼濾波算法

卡爾曼濾波算法是利用前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值和當(dāng)前時(shí)刻的觀測(cè)值來獲得動(dòng)態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)，包括預(yù)報(bào)和分析兩個(gè)步驟。

２）開路電壓法

鋰離子電池的電動(dòng)勢(shì)與電池的ＳＯＣ之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，由此可以通過對(duì)開路電壓進(jìn)行測(cè)量而得到電池的ＳＯＣ值。知識(shí)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外對(duì)電池ＳＯＣ估算的方法.

２．電池健康狀態(tài)

１）完全放電法

完全放電法需要對(duì)電池進(jìn)行一個(gè)完全的放電循環(huán)，然后將測(cè)出的放電容量與新電池的標(biāo)稱容量進(jìn)行比較。

２）內(nèi)阻法

通過建立內(nèi)阻與ＳＯＨ之間的關(guān)系來進(jìn)行ＳＯＨ估算。大量研究表明電池內(nèi)阻和ＳＯＨ之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。知識(shí)學(xué)習(xí)常見的ＳＯＨ估算方法。知識(shí)學(xué)習(xí)

３）電化學(xué)阻抗法

電化學(xué)阻抗法較為復(fù)雜，通過對(duì)電池施加多個(gè)不同頻率的正弦信號(hào)，然后根據(jù)模糊理論對(duì)已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而獲得此電池的特性，預(yù)測(cè)當(dāng)前電池的性能。常見的ＳＯＨ估算方法。

３．電池內(nèi)阻

內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下，內(nèi)阻小的電池的放電能力強(qiáng)，內(nèi)阻大的電池的放電能力弱。知識(shí)學(xué)習(xí)

１）直流測(cè)試法

測(cè)試設(shè)備讓電池在短時(shí)間內(nèi)通過一個(gè)較大的恒定直流電流（一般使用４０～８０Ａ的大電流），測(cè)量此時(shí)電池兩端的電壓變化，并按公式計(jì)算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。

（１）可以測(cè)量幾乎所有的電池，包括小容量電池，且對(duì)電池本身不會(huì)有太大損壞。

（２）精度可能受紋波／諧波電流干擾，對(duì)測(cè)量?jī)x器電路的抗干擾能力要求高。

（３）無(wú)法實(shí)時(shí)在線測(cè)量。知識(shí)學(xué)習(xí)２）交流測(cè)試法交流測(cè)試法有如下特點(diǎn)。

４．電池自放電率

電池的自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態(tài)下，電池存儲(chǔ)的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力（或內(nèi)部的自發(fā)反應(yīng)而引起的化學(xué)能損失）。一般來說，自放電主要受電池制造工藝、材料、儲(chǔ)存條件的影響。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

５．電池單體測(cè)量實(shí)操

１）電池單體外觀檢查

電池單體的外觀要正常，無(wú)破損、漏液、燒蝕等情況。進(jìn)行實(shí)操前，如發(fā)現(xiàn)電池存在彎曲、斷裂、滲漏、殼體脫落等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換。知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

可以使用優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)電池單體的電壓、內(nèi)阻。優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀外觀如圖１-１４所示。圖１-１４優(yōu)利德UT３５００B系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀外觀知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

（１）產(chǎn)品功能接口及按鍵。優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀功能接口及按鍵說明如圖１-１５所示。圖１-１５優(yōu)利德UT３５００B系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀功能接口及按鍵知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

（２）產(chǎn)品配件。優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀產(chǎn)品配件主要包括皇冠探頭測(cè)試棒、鱷魚夾測(cè)試線和開爾文測(cè)試線，如圖１-１６所示。圖１-１６優(yōu)利德UT３５００B系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀產(chǎn)品配件知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

（３）電池單體內(nèi)阻及電壓測(cè)量。

①皇冠探頭測(cè)試棒清零步驟。按照?qǐng)D１-１７所示位置放置測(cè)試棒，依次使中心探針和中心探針點(diǎn)接觸，中心探針與外圍探針點(diǎn)接觸，外圍探針和外圍探針點(diǎn)接觸，開始清零。圖１-１７皇冠探頭測(cè)試棒清零知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

（３）電池單體內(nèi)阻及電壓測(cè)量。

②鱷魚夾紅黑測(cè)試線清零步驟。紅黑鱷魚夾前端較大齒之間相互嚙合成直線狀態(tài)后開始清零，如圖１-１８所示。圖１-１８鱷魚夾紅黑測(cè)試線清零知識(shí)學(xué)習(xí)

２）優(yōu)利德ＵＴ３５００Ｂ系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀

（３）電池單體內(nèi)阻及電壓測(cè)量。

③開爾文測(cè)試線清零步驟。將開爾文測(cè)試線的測(cè)試夾尖嘴交叉疊放，開始清零，如圖１-１９所示。圖１-１９開爾文測(cè)試線清零評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表１-１８中。表１-１８項(xiàng)目一任務(wù)三學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-１９中。表１-１９項(xiàng)目一任務(wù)三學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-１９中。表１-１９項(xiàng)目一任務(wù)三學(xué)生互評(píng)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表１-２０中。表１-２０項(xiàng)目一任務(wù)三教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表１-２１中。表１-２１項(xiàng)目一任務(wù)三學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)四廢舊動(dòng)力電池處理任務(wù)導(dǎo)入

自電池發(fā)明和使用以來，它給我們的生活帶來了極大的便利，但是對(duì)于它的爭(zhēng)議卻從來沒有停止過。廢舊電池殘留的有害物質(zhì)嚴(yán)重地污染了自然環(huán)境，也違背了創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，所以對(duì)于廢舊電池進(jìn)行統(tǒng)一回收處理是十分有必要的。

電池種類繁多、應(yīng)用范圍廣，加之近年來新能源汽車市場(chǎng)持續(xù)火熱，動(dòng)力電池制造、檢修、更換以及報(bào)廢需求持續(xù)升溫。假設(shè)你是某動(dòng)力電池回收企業(yè)的技術(shù)人員，需要了解各類電池的材料、性能、污染性以及綠色環(huán)保的分類回收方法。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：查閱相關(guān)資料，了解我國(guó)現(xiàn)階段新能源汽車廢舊動(dòng)力電池回收狀況。

１．廢舊動(dòng)力電池處理現(xiàn)狀

新能源汽車是我國(guó)乃至全球的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其結(jié)構(gòu)的核心部件是動(dòng)力電池。新能源汽車動(dòng)力電池以鋰離子電池為主，鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低以及不含有毒重金屬等優(yōu)點(diǎn)，已成為新能源汽車行業(yè)聚焦的熱點(diǎn)。隨著各項(xiàng)助力政策的推出，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，動(dòng)力電池市場(chǎng)迎來巨大增幅，隨之而來的動(dòng)力電池回收再利用問題也越來越突出。知識(shí)學(xué)習(xí)廢舊動(dòng)力電池處理現(xiàn)狀和方法

（１）梯次利用。從電動(dòng)汽車上退役的鋰離子電池，在電池狀態(tài)良好的情況下，可用在發(fā)電站儲(chǔ)能、電網(wǎng)儲(chǔ)能等相關(guān)領(lǐng)域作為電能儲(chǔ)存載體，發(fā)揮剩余價(jià)值，可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。

（２）拆解回收。鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。用酸堿溶液浸出，再經(jīng)過多種化工程序，對(duì)金屬氧化物進(jìn)行萃取。知識(shí)學(xué)習(xí)２．廢舊動(dòng)力電池處理方法１）廢舊鋰離子電池的處理方法知識(shí)學(xué)習(xí)

２）磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)

（１）干法回收。

①拆解分選法。磷酸鐵鋰電池中貴重金屬比較少，因此小規(guī)模回收時(shí)主要先拆分電池單體得到正負(fù)電極，再破碎分選回收銅、鋁及其他材料。

磷酸鐵鋰電池回收拆解分選工藝流程如圖１-２０所示。圖１-２０磷酸鐵鋰電池回收拆解分選工藝流程知識(shí)學(xué)習(xí)

②破碎回收法。由于磷酸鐵鋰電池單體的正負(fù)極拆分較為困難，所以對(duì)整個(gè)電池單體采用破碎和物料分選工藝較為方便。磷酸鐵鋰電池破碎回收法工藝流程如圖１-２１所示。圖１-２１磷酸鐵鋰電池破碎回收法工藝流程

（２）濕法回收。濕法回收技術(shù)主要對(duì)從電池中拆解下來的正極進(jìn)行煅燒、酸浸、堿溶解等工藝處理，使磷酸鐵鋰電池中的金屬離子溶解，進(jìn)一步利用沉淀、吸附、離子交換等方式將溶解到溶液中的金屬離子以氧化物、鹽等形式提取出來，反應(yīng)過程中多使用硫酸、氫氧化鈉和雙氧水等作為試劑，可以有效回收廢舊電池中的鐵、鋁和鋰等金屬。知識(shí)學(xué)習(xí)

２）磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)

２）磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)

磷酸鐵鋰電池濕法回收工藝流程如圖１-２２所示。圖１-２２磷酸鐵鋰電池濕法回收工藝流程

①生物浸出回收技術(shù)。生物浸出回收技術(shù)主要利用微生物浸出原理實(shí)現(xiàn)回收。

②電極修復(fù)技術(shù)。電極修復(fù)技術(shù)是將廢舊電池中的電極材料處理分離出各有價(jià)金屬后，直接用于制作新電極。知識(shí)學(xué)習(xí)

２）磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)

（３）其他回收技術(shù)。獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，了解我國(guó)現(xiàn)階段新能源汽車三元鋰電池回收技術(shù)。

１．火法回收

火法回收是直接采用高溫處理的方法提取電極中的金屬或金屬氧化物，工藝簡(jiǎn)單，但回收材料純度低，廢舊電池中的電解液、黏結(jié)劑等有機(jī)物會(huì)由于高溫反應(yīng)產(chǎn)生有害氣體，需要安裝配套設(shè)施進(jìn)行二次廢氣處理。知識(shí)學(xué)習(xí)廢舊三元鋰電池回收方法知識(shí)學(xué)習(xí)

２．濕法回收

１）前處理

前處理是對(duì)廢舊三元鋰電池進(jìn)行物理放電和拆解。廢舊三元鋰電池荷電狀態(tài)參差不齊，會(huì)存在不同程度的電量殘留。

（２）機(jī)械分離法是利用組分的物理特征，如粒徑尺寸、磁性質(zhì)、密度等差異實(shí)現(xiàn)各組分的分離。

（４）堿溶法主要是利用強(qiáng)堿選擇性地把集流體溶解，而電極材料中的Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ和Ｍｎ等有價(jià)金屬基本不溶解，從而實(shí)現(xiàn)了集流體和活性物質(zhì)的分離。

（１）熱處理法是利用電極材料中每種物質(zhì)分解溫度的不同，通過高溫使得黏結(jié)劑分解失效，活性物質(zhì)從集流體上脫落。

（３）溶劑法是利用相似相溶的化學(xué)原理，采用與黏結(jié)劑具有相同極性的有機(jī)溶劑來溶解黏結(jié)劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)與集流體的分離。知識(shí)學(xué)習(xí)２．濕法回收２）預(yù)處理

（１）酸浸法可以將大部分固態(tài)粉末的金屬離子轉(zhuǎn)移到酸溶液中，并能有效地與部分導(dǎo)電炭、黏結(jié)劑等殘?jiān)煞址蛛x，為后續(xù)分離提純提供原料液。

（２）生物浸取法是利用微生物的特殊選擇性實(shí)現(xiàn)金屬的浸取和溶解的。生物浸取具有耗酸量少、金屬溶出率高、環(huán)境友好、操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于有價(jià)金屬的回收。知識(shí)學(xué)習(xí)２．濕法回收３）浸取有價(jià)金屬知識(shí)學(xué)習(xí)

４）分離提取有價(jià)金屬

（１）萃取法是選擇一種或幾種有機(jī)溶劑的混合物作為萃取劑，與目標(biāo)金屬離子形成配位絡(luò)合物，再將配位絡(luò)合物的金屬離子轉(zhuǎn)移到另一種有機(jī)溶劑中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同金屬離子分離提純。２．濕法回收知識(shí)學(xué)習(xí)

４）分離提取有價(jià)金屬

（２）沉淀法是向浸取液中加入合適的沉淀劑，使得金屬離子和沉淀劑形成難以溶解的化合物，從而實(shí)現(xiàn)金屬的分離。

廢舊三元鋰電池電極濕法回收工藝（沉淀法）流程如圖１-２３所示。圖１-２３廢舊三元鋰電池電極濕法回收工藝（沉淀法）流程２．濕法回收評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表１-２２中。表１-２２項(xiàng)目一任務(wù)四學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-２３中。表１-２３項(xiàng)目一任務(wù)四學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表１-２３中。表１-２３項(xiàng)目一任務(wù)四學(xué)生互評(píng)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表１-２４中。表１-２４項(xiàng)目一任務(wù)四教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表１-２５中。表１-２５項(xiàng)目一任務(wù)四學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表感謝觀看！NEWENERGYVEHICLE

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新能源汽車電池及管理系統(tǒng)檢修NEWENERGYVEHICLE

PPTTEMPLATEPARTTWO項(xiàng)目二動(dòng)力電池模組檢修目錄動(dòng)力電池模組成組方法任務(wù)一動(dòng)力電池拆裝及技能大賽功能模塊任務(wù)二動(dòng)力電池模組認(rèn)知及１＋X考證功能模塊任務(wù)三動(dòng)力電池模組一致性及模組均衡控制任務(wù)四任務(wù)一動(dòng)力電池模組成組方法任務(wù)導(dǎo)入

動(dòng)力電池模組是動(dòng)力電池包的“心臟”，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放能量，為新能源汽車提供動(dòng)力。

動(dòng)力電池應(yīng)滿足新能源汽車的續(xù)航里程需求，能保證新能源汽車行駛過程中的碰撞、振動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致電池包產(chǎn)生位移或變形，保證在遇到極端情況（如撞擊、漏液、高溫、短路等）時(shí)電池包不會(huì)發(fā)生危害人身安全的事故，還要在不同氣候條件下保證正常運(yùn)行。假設(shè)你是某新能源汽車４Ｓ店動(dòng)力組維修技師，需要了解動(dòng)力電池模組成組方法。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題：查閱相關(guān)資料，了解純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池模組成組相關(guān)知識(shí)。知識(shí)學(xué)習(xí)

動(dòng)力電池模組可以理解為電池單體經(jīng)由串、并聯(lián)方式組合成的多個(gè)電池模組。電池模組是單個(gè)組件，其制造工序分為加工、組裝、包裝三大部分。比亞迪秦ＰｒｏＥＶ動(dòng)力電池模組如圖２-１所示。圖２-１比亞迪秦ProEV動(dòng)力電池模組動(dòng)力電池模組成組方法知識(shí)學(xué)習(xí)

１．動(dòng)力電池包的主要構(gòu)成

１）動(dòng)力電池模組

（１）電池單體。電池單體有方形、圓柱形及軟包等結(jié)構(gòu)，如圖２-２所示。圖２-２方形、圓柱形和軟包電池單體結(jié)構(gòu)

（２）電池模組。電池模組由一個(gè)或多個(gè)電池單體并聯(lián)構(gòu)成，封裝在一個(gè)獨(dú)立的電池殼體內(nèi)，具有獨(dú)立的正極和負(fù)極輸出。

（３）電池單元。電池單元由數(shù)個(gè)電池單體或電池模組串聯(lián)在一起構(gòu)成。知識(shí)學(xué)習(xí)

１）動(dòng)力電池模組知識(shí)學(xué)習(xí)

３）電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由高壓線束、低壓線束和繼電器組成.

２）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池包上蓋、各種金屬支架、端板和螺栓組成。

動(dòng)力電池充放電的過程實(shí)際上就是化學(xué)反應(yīng)的過程，化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放大量的熱量，熱管理系統(tǒng)需要將熱量帶走，讓動(dòng)力電池處于一個(gè)合理的工作溫度范圍內(nèi)，以提高動(dòng)力電池的壽命和可靠性。知識(shí)學(xué)習(xí)４）熱管理系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)

５）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（ＢＭＳ）

純電動(dòng)汽車依靠電能驅(qū)動(dòng)車輛行駛，瞬時(shí)功率可能高達(dá)幾百千瓦，電壓范圍從幾十伏到幾百伏，電流也可以達(dá)到正負(fù)幾百安。大電流的充電和放電，以及高電壓的輸出，意味著動(dòng)力電池包有很高的電氣載荷要求。ＢＭＳ控制器外觀如圖２-３所示。圖２-３BMS控制器外觀知識(shí)學(xué)習(xí)

１）電池單體的組合方式

（１）電池單體串聯(lián)。電池單體串聯(lián)能實(shí)現(xiàn)輸出電壓最大化。如圖２-４所示，總電壓Uｃｃ＝U１＋U２＋U３。圖２-４電池單體串聯(lián)電壓２．動(dòng)力電池成組技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)

２．動(dòng)力電池成組技術(shù)

１）電池單體的組合方式

（２）電池單體并聯(lián)。電池單體并聯(lián)能實(shí)現(xiàn)輸出電流最大化。電池單體并聯(lián)可以提高電池模組的電容量，電池模組電壓則保持不變。電池模組的性能通常比電池單體性能差。如圖２-５所示，總電壓Uｃｃ＝U１＝U２＝U３。圖２-５電池單體并聯(lián)電壓

（１）提高能量密度。提高動(dòng)力電池包的能量密度，以滿足純電動(dòng)汽車行駛里程的要求。

（２）輕量化設(shè)計(jì)。相對(duì)于純電動(dòng)汽車的其他部件而言，動(dòng)力電池包箱體對(duì)防撞、防水、防火、防塵等方面的要求尤為嚴(yán)苛。知識(shí)學(xué)習(xí)２．動(dòng)力電池成組技術(shù)２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求

②制造工藝可控。無(wú)過焊、虛焊，確保電池單體１００％無(wú)損傷。

④動(dòng)力電池易拆分。動(dòng)力電池包易于維護(hù)、維修，成本低，電池可梯次利用性好。

①結(jié)構(gòu)可靠。提升動(dòng)力電池內(nèi)部空間利用率，結(jié)構(gòu)抗振動(dòng)、抗石擊、抗疲勞。

③成本低廉。電池包產(chǎn)線自動(dòng)化，成本低。知識(shí)學(xué)習(xí)２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求

（３）提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求如下。

⑤阻燃性能好。做到必要的熱傳遞隔離，避免熱失控過快蔓延。

⑥無(wú)積水結(jié)構(gòu)。動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)上方應(yīng)避免凹臺(tái)出現(xiàn)，否則易導(dǎo)致不必要的積水。

⑦輕量化設(shè)計(jì)?？紤]到車輛的綜合性能表現(xiàn)，動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量追求輕量化設(shè)計(jì)。知識(shí)學(xué)習(xí)

①通過系統(tǒng)化、最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，確保不發(fā)生事故。

②在事故發(fā)生前預(yù)警，給駕乘人員以反應(yīng)時(shí)間。

③發(fā)生故障后，能阻止事故過快蔓延，可以通過電池單體動(dòng)力電池模組設(shè)置的熔斷器，知識(shí)學(xué)習(xí)動(dòng)力電池包的安全設(shè)計(jì)原則有以下三點(diǎn)。（４）安全設(shè)計(jì)。２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求

（５）熱管理設(shè)計(jì)。動(dòng)力電池模組應(yīng)在不同天氣條件下均正常運(yùn)行，例如，在高溫時(shí)開啟制冷系統(tǒng)，降低動(dòng)力電池包溫度，低溫時(shí)開啟加熱系統(tǒng)，保證動(dòng)力電池包的正常充放電。知識(shí)學(xué)習(xí)２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求

（６）電氣設(shè)計(jì)。動(dòng)力電池模組的電氣設(shè)計(jì)包含低壓和高壓兩個(gè)部分。

①低壓設(shè)計(jì)。通過信號(hào)采集線束，將動(dòng)力電池電壓、溫度信息傳輸?shù)絼?dòng)力電池模組控制器，通過ＣＡＮ總線連接動(dòng)力電池模組控制器，將動(dòng)力電池模組信息傳遞出去。

②高壓設(shè)計(jì)。高壓設(shè)計(jì)主要是電池單體之間的串并聯(lián)，以及動(dòng)力電池模組之間的連接導(dǎo)電方式設(shè)計(jì)，一般模組之間只考慮串聯(lián)方式。知識(shí)學(xué)習(xí)２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求知識(shí)學(xué)習(xí)

（７）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。動(dòng)力電池行業(yè)尚未成熟，行業(yè)內(nèi)缺少標(biāo)準(zhǔn)，不同企業(yè)在動(dòng)力電池的選材、設(shè)計(jì)、連接方式等方面往往不能達(dá)成共識(shí)。

２）動(dòng)力電池成組技術(shù)要求知識(shí)學(xué)習(xí)

３．動(dòng)力電池模組連接方法

動(dòng)力電池模組是由多個(gè)電池單體串并聯(lián)組裝而成的，通過一定的制造工藝可將各電池單體結(jié)構(gòu)固定，協(xié)同發(fā)揮充電、放電、存儲(chǔ)的功能.動(dòng)力電池焊接、螺接、機(jī)械壓接成組如圖２-６所示。圖２-６動(dòng)力電池焊接、螺接、機(jī)械壓接成組

１）焊接

應(yīng)用于電池模組的焊接工藝主要有激光焊接、超聲波焊接和電阻焊接。

２）螺接

螺接連接方式多用于大型電池上，工藝上比較簡(jiǎn)單，導(dǎo)電能力更強(qiáng)，用防松螺釘固定電池單體與母排之間的連接。

３）機(jī)械壓接

機(jī)械壓接是指依靠狹縫式彈性導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，將電池接線柱直接夾持在模具組上。知識(shí)學(xué)習(xí)

３．動(dòng)力電池模組連接方法評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表２-１中。表２-１項(xiàng)目二任務(wù)一學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表２-２中。表２-２項(xiàng)目二任務(wù)一學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表２-３中。表２-３項(xiàng)目二任務(wù)一教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋表２-３項(xiàng)目二任務(wù)一教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表２-４中。表２-４項(xiàng)目二任務(wù)一學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)二動(dòng)力電池拆裝及技能大賽功能模塊任務(wù)導(dǎo)入

王先生的比亞迪秦ＥＶ３００使用一段時(shí)間后，電池模組容量降低，整車?yán)m(xù)航里程縮短。某４Ｓ店維修主管對(duì)該車進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)之后，判斷該車動(dòng)力電池存在故障，確定需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行拆裝。

假設(shè)你是該４Ｓ店的維修技師，此時(shí)需要你協(xié)助維修主管按照規(guī)范程序，從車上拆卸動(dòng)力電池。完成維修工作后，需要你對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行安裝，并確認(rèn)其工作狀態(tài)正常。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：查閱相關(guān)資料，了解動(dòng)力電池拆裝過程及要求。知識(shí)學(xué)習(xí)

１．任務(wù)準(zhǔn)備

動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件之一，是新能源汽車的能量來源，相當(dāng)于燃油汽車中的燃油箱。動(dòng)力電池的主要功能如圖２-７所示。圖２-７動(dòng)力電池的主要功能動(dòng)力電池拆裝評(píng)價(jià)反饋

相比傳統(tǒng)能源汽車的１２Ｖ蓄電池，新能源汽車動(dòng)力電池的工作電壓要高很多，可能會(huì)給維修技術(shù)人員帶來人身安全問題。所以安全是進(jìn)行新能源汽車動(dòng)力電池拆裝作業(yè)的重中之重。動(dòng)力電池拆裝任務(wù)準(zhǔn)備見表２-５。表２-５動(dòng)力電池拆裝任務(wù)準(zhǔn)備１．任務(wù)準(zhǔn)備

（１）新能源汽車維修操作人員。新能源汽車維修操作人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，并通過考核，具備中華人民共和國(guó)應(yīng)急管理部頒發(fā)的特種作業(yè)操作證（低壓電工證）。

（２）新能源汽車維修監(jiān)護(hù)人員。監(jiān)護(hù)人員的安全技術(shù)等級(jí)應(yīng)高于操作人員，具有豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)并熟悉現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備情況。知識(shí)學(xué)習(xí)１）新能源汽車維修人員要求１．任務(wù)準(zhǔn)備知識(shí)學(xué)習(xí)

２）高壓維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

（１）對(duì)于車輛維修過程中的高壓配件必須立即標(biāo)識(shí)明顯的高壓勿動(dòng)警示，并禁止將帶有高壓電的部件放置在無(wú)人看管的環(huán)境下。１．任務(wù)準(zhǔn)備

（３）嚴(yán)禁非專業(yè)人員或未經(jīng)高壓安全培訓(xùn)合格的維修人員對(duì)高壓部件進(jìn)行移除及安裝。

（５）維修前必須進(jìn)行高電壓切斷操作，維修完畢確認(rèn)車輛內(nèi)無(wú)人后再上電。

（２）高電壓維修過程中，維修人員禁止將手表、金屬筆等金屬物品帶在身上。

（４）車輛在充電過程中嚴(yán)禁對(duì)高壓部件進(jìn)行拆裝、維修等工作。知識(shí)學(xué)習(xí)２）高壓維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

（１）移。移除車輛上所有外部電源，包括１２Ｖ蓄電池充電器。

（２）拔。拔出充電槍（僅針對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車）。

（３）關(guān)。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，把鑰匙放到安全區(qū)域并鎖好。知識(shí)學(xué)習(xí)３）高壓禁用操作步驟

斷。斷開１２Ｖ蓄電池負(fù)極。（４）

取。取下手動(dòng)維修開關(guān)（ＭＳＤ），將其放到安全區(qū)域并鎖好。（５）

等。等待５ｍｉｎ，以保證高壓能量全部釋放。（６）

穿。穿戴個(gè)人安全防護(hù)裝備。（７）知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

４）高壓部件拆卸的注意事項(xiàng)

（１）信息收集。拆卸動(dòng)力電池之前，維修人員應(yīng)查看維修手冊(cè)里關(guān)于動(dòng)力電池拆卸和更換的相關(guān)內(nèi)容。

（２）工作區(qū)準(zhǔn)備。拆卸動(dòng)力電池時(shí)，操作人員必須準(zhǔn)備一個(gè)絕緣臺(tái)面用于放置拆下來的動(dòng)力電池模組。知識(shí)學(xué)習(xí)

２．任務(wù)實(shí)施

１）動(dòng)力電池拆卸步驟

動(dòng)力電池拆卸步驟見表２-６。表２-６動(dòng)力電池拆卸步驟知識(shí)學(xué)習(xí)表２-６動(dòng)力電池拆卸步驟續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)

２）動(dòng)力電池外觀檢查

動(dòng)力電池包密封蓋上粘貼有電池參數(shù)和電池編號(hào)的銘牌。密封蓋一般通過幾十個(gè)螺栓加密封膠以機(jī)械方式與托盤連接在一起，如圖２-８所示。圖２-８動(dòng)力電池密封蓋與托盤連接方式及電池銘牌知識(shí)學(xué)習(xí)

２．任務(wù)實(shí)施

２）動(dòng)力電池外觀檢查

動(dòng)力電池上帶有一個(gè)二芯高壓接口，通過該接口與高壓車載網(wǎng)絡(luò)連接。動(dòng)力電池電氣接口外觀如圖２-９所示。圖２-９動(dòng)力電池電氣接口外觀知識(shí)學(xué)習(xí)

２．任務(wù)實(shí)施

２）動(dòng)力電池外觀檢查

直流高壓電纜組件由兩根絕緣的高壓電纜組成，用來連接動(dòng)力電池模組和汽車高壓電控總成。動(dòng)力電池直流高壓電纜組件如圖２-１０所示。圖２-１０動(dòng)力電池直流高壓電纜組件獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，了解職業(yè)院校新能源汽車技術(shù)與服務(wù)賽項(xiàng)關(guān)于動(dòng)力電池的相關(guān)內(nèi)容。

１．賽項(xiàng)簡(jiǎn)介

賽項(xiàng)名稱：新能源汽車技術(shù)與服務(wù)。

賽項(xiàng)組別：高職組。

賽項(xiàng)歸屬產(chǎn)業(yè)：裝備制造大類／交通運(yùn)輸大類。

服務(wù)專業(yè)：新能源汽車技術(shù)、汽車檢測(cè)與維修技術(shù)、汽車電子技術(shù)、汽車營(yíng)銷與服務(wù)、汽車制造與試驗(yàn)技術(shù)、新能源汽車運(yùn)用與維修。

賽項(xiàng)目的：緊跟國(guó)家新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，服務(wù)新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)需求，引領(lǐng)職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)和課程建設(shè)，推進(jìn)以賽促教、以賽促改，推動(dòng)產(chǎn)教融合、校企合作，搭建高職院校新能源汽車技術(shù)及相關(guān)專業(yè)技能競(jìng)技平臺(tái)，促進(jìn)高職院校新能源汽車技術(shù)及相關(guān)專業(yè)緊貼新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展與需求，整體提升人才培養(yǎng)水平。新能源汽車技術(shù)與服務(wù)賽項(xiàng)知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

２．賽項(xiàng)內(nèi)容

新能源汽車技術(shù)與服務(wù)賽項(xiàng)一般包括三個(gè)競(jìng)賽模塊：動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)、能量供給系統(tǒng)檢測(cè)與診斷、新能源汽車整車綜合故障排除。

（２）規(guī)范進(jìn)行新能源汽車和維修人員安全防護(hù)及作業(yè)場(chǎng)地布置。

（４）正確拆裝動(dòng)力電池，做到安全文明作業(yè)。

（１）按照更換動(dòng)力電池模組總成的技術(shù)要求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)流程。

（３）規(guī)范操作高壓斷電程序，正確使用設(shè)備儀器和相關(guān)工具。知識(shí)學(xué)習(xí)

３．動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)要點(diǎn)

（１）《電動(dòng)汽車安全要求》（ＧＢ１８３８４—２０２０）。

（２）《純電動(dòng)乘用車技術(shù)條件》（

ＧＢ／Ｔ２８３８２—２０１２）。

（３）《電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法》（ＧＢ／Ｔ１８３８５—２００５）。知識(shí)學(xué)習(xí)

４．技術(shù)規(guī)范

新能源汽車技術(shù)與服務(wù)賽項(xiàng)一般參考以下國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（４）《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第１部分：通用要求》（ＧＢ／Ｔ１８４８７．１—２０１５）。

（５）《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第２部分：交流充電接口》（ＧＢ／Ｔ２０２３４．２—２０１５）。

（６）《電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)》（ＧＢ／Ｔ１９５９６—２０１７）。知識(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)學(xué)習(xí)

５．評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（參考）見表２-７。表２-７動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（參考）知識(shí)學(xué)習(xí)

６．評(píng)分細(xì)則

動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）見表２-８。表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）知識(shí)學(xué)習(xí)表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)表２-８動(dòng)力電池模組拆裝與檢測(cè)賽項(xiàng)評(píng)分細(xì)則（參考）續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表２-９中。表２-９項(xiàng)目二任務(wù)二學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表２-１０中。表２-１０項(xiàng)目二任務(wù)二學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表２-１０中。表２-１０項(xiàng)目二任務(wù)二學(xué)生互評(píng)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表２-１１中。表２-１１項(xiàng)目二任務(wù)二教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋

（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表２-１２中。表２-１２項(xiàng)目二任務(wù)二學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)三

動(dòng)力電池模組認(rèn)知及１＋X考證功能模塊任務(wù)導(dǎo)入

李先生的比亞迪秦ＥＶ３００偶發(fā)車輛滿電靜置一段時(shí)間后，某電池模組電壓明顯偏低的現(xiàn)象。某４Ｓ店維修主管對(duì)該車進(jìn)行檢測(cè)之后，判斷該車動(dòng)力電池模組異常，需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行拆解，并檢測(cè)電池模組性能。

假設(shè)你是該４Ｓ店的維修技師，此時(shí)需要你協(xié)助維修主管按照規(guī)范程序，完成動(dòng)力電池拆解并檢測(cè)其模組性能。完成維修工作后，需要你對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行安裝，并確認(rèn)其工作狀態(tài)正常。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：查閱相關(guān)資料，了解比亞迪秦ＥＶ３００純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。知識(shí)學(xué)習(xí)

比亞迪秦ＥＶ３００動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括電池模組、動(dòng)力連接片、電池信息采集器（ＢＩＣ）、采樣線束、電池模組固定壓條、密封條等，如圖２-１１所示。圖２-１１比亞迪秦EV３００動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)知識(shí)學(xué)習(xí)

１．動(dòng)力電池模組

比亞迪秦ＥＶ３００動(dòng)力電池由１３個(gè)模組串聯(lián)組成，總電壓為６３３．６Ｖ，容量為７５Ａ·ｈ。電池模組高壓接口在１號(hào)電池負(fù)極、１３號(hào)電池正極上。１３號(hào)模組在１號(hào)的上層，１２號(hào)模組在１１號(hào)的上層，６、７、８號(hào)模組分別在５、４、９號(hào)的上層，如圖２-１２所示。圖２-１２比亞迪秦EV３００動(dòng)力電池模組示意知識(shí)學(xué)習(xí)

２．BIC

比亞迪秦ＥＶ３００使用ＢＩＣ監(jiān)控電池模組傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)和電池性能。如果電池單體、電池模組或部分電路的電壓變得不平衡，部分帶充電系統(tǒng)的新能源汽車還可以用ＢＩＣ來幫助進(jìn)行電池電壓均衡。ＢＩＣ如圖２-１３所示。圖２-１３BIC獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，了解１＋Ｘ證書制度的相關(guān)規(guī)定、政策。知識(shí)學(xué)習(xí)

１．１＋X證書制度簡(jiǎn)介１＋Ｘ證書制度旨在把職業(yè)院校學(xué)歷證書與職業(yè)技能等級(jí)證書結(jié)合起來?！埃薄睘閷W(xué)歷證書，“Ｘ”為若干職業(yè)技能等級(jí)證書。探索實(shí)施“１＋Ｘ”證書制度，是《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》的重要改革部署和重大創(chuàng)新。其中“１”是基礎(chǔ)，“Ｘ”是“１”的補(bǔ)充、強(qiáng)化和拓展。１＋X考證功能模塊知識(shí)學(xué)習(xí)汽車類專業(yè)技能等級(jí)證書模塊見表２-１３。表２-１３汽車類專業(yè)技能等級(jí)證書模塊知識(shí)學(xué)習(xí)

２．１＋X證書考核項(xiàng)目簡(jiǎn)介

新能源汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)電池技術(shù)主要考核項(xiàng)目（參考）見表２-１４。表２-１４新能源汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)電池技術(shù)主要考核項(xiàng)目（參考）知識(shí)學(xué)習(xí)表２-１４新能源汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)電池技術(shù)主要考核項(xiàng)目（參考）續(xù)表知識(shí)學(xué)習(xí)

１．實(shí)訓(xùn)設(shè)備

實(shí)訓(xùn)設(shè)備見表２-１５。表２-１５實(shí)訓(xùn)設(shè)備電池系統(tǒng)功能檢測(cè)與維修考核基本步驟知識(shí)學(xué)習(xí)

２．考核基本步驟

考核基本步驟見表２-１６。表２-１６考核基本步驟知識(shí)學(xué)習(xí)表２-１６考核基本步驟續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（１）各組代表匯報(bào)展示成果，介紹任務(wù)的完成過程。（２）學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并將結(jié)果填入表２-１７中。表２-１７項(xiàng)目二任務(wù)三學(xué)生自評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（３）學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行互評(píng)，并將互評(píng)結(jié)果填入表２-１８中。表２-１８項(xiàng)目二任務(wù)三學(xué)生互評(píng)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表２-１９中。表２-１９項(xiàng)目二任務(wù)三教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表評(píng)價(jià)反饋（４）教師對(duì)學(xué)生工作過程與工作結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入表２-１９中。表２-１９項(xiàng)目二任務(wù)三教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)表續(xù)表評(píng)價(jià)反饋（５）通過學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，計(jì)算學(xué)生綜合評(píng)價(jià)得分并將結(jié)果填入表２-２０中。表２-２０項(xiàng)目二任務(wù)三學(xué)生綜合評(píng)價(jià)表任務(wù)四動(dòng)力電池模組一致性及模組均衡控制任務(wù)導(dǎo)入

某汽車４Ｓ店的服務(wù)顧問接待了一位客戶，報(bào)修原因是近日用車時(shí)動(dòng)力電池出現(xiàn)壓差過大警告，導(dǎo)致車輛無(wú)法充／放電。客戶報(bào)修車型為比亞迪秦ＥＶ，購(gòu)于２０２０年１１月。在問診過程中，客戶自述習(xí)慣于在電量低至３０％左右時(shí)進(jìn)行充電，充電至８０％左右即止，初步診斷為動(dòng)力電池出現(xiàn)故障。

假設(shè)你是該店維修車間的維修技師，車間主管安排你負(fù)責(zé)該車的故障診斷與維修。你需要完成以下工作：首先根據(jù)派工單上的報(bào)修信息核實(shí)車輛故障，并明確維修內(nèi)容；然后，按照派工單維修項(xiàng)領(lǐng)取備件；接著，在派工單上記錄故障原因、解決措施等維修內(nèi)容；最后，專業(yè)且高效地完成維修項(xiàng)目。情景引入任務(wù)分組獲取信息

引導(dǎo)問題１：查閱相關(guān)資料，了解２０２０年這款比亞迪秦ＥＶ使用的鋰離子電池類型，并簡(jiǎn)要說出這種鋰離子電池的性能特點(diǎn)。

（１）比容量高。

（２）安全無(wú)污染。

（３）使用壽命長(zhǎng)。知識(shí)學(xué)習(xí)１．磷酸鐵鋰電池的性能優(yōu)點(diǎn)磷酸鐵鋰電池的性能特點(diǎn)

２．磷酸鐵鋰電池的性能缺點(diǎn)

（１）導(dǎo)電性差。由于磷酸鐵鋰電池導(dǎo)電性差，所以沒有大范圍應(yīng)用，解決方案是添加碳或其他導(dǎo)電劑，可使其比容量達(dá)到１６０ｍＡ·ｈ／ｇ以上。

（２）振實(shí)密度較低。其振實(shí)密度一般只能達(dá)到１．３～１．５ｇ／ｍＬ，振實(shí)密度低被認(rèn)為是磷酸鐵鋰的最大缺點(diǎn)。知識(shí)學(xué)習(xí)獲取信息

引導(dǎo)問題２：查閱相關(guān)資料，進(jìn)一步了解比亞迪秦ＥＶ鋰離子電池模組及電池單體，并完善表２-２１中的技術(shù)參數(shù)。表２-２１比亞迪秦EV電池模組的技術(shù)參數(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)磷酸鐵鋰電池模組的基本信息

磷酸鐵鋰電池的電池單體標(biāo)稱電壓是３．２Ｖ，充電終止時(shí)的最高電壓為３．６Ｖ，最大放電電壓為２．０Ｖ。比亞迪秦ＥＶ電池模組如圖２-１４所示。圖２-１４比亞迪秦ev電池模組獲取信息

引導(dǎo)問題３：現(xiàn)場(chǎng)觀察比亞迪秦ＥＶ動(dòng)力電池模組，學(xué)會(huì)識(shí)別模組的編號(hào)和電池單體的編號(hào)，將電池單體數(shù)量填入表２-２２中。表２-２２電池單體數(shù)量知識(shí)學(xué)習(xí)比亞迪秦EV電池單體的分布

比亞迪秦ＥＶ動(dòng)力電池中的１９８?jìng)€(gè)電池單體的分布情況如圖２-１５所示。圖２-１５比亞迪秦EV動(dòng)力電池中的１９８?jìng)€(gè)電池單體的分布情況知識(shí)學(xué)習(xí)

根據(jù)電池模組中電池單體排列方式的不同，比亞迪秦ＥＶ電池模組有單列模式和雙列模式，分別如圖２-１６和圖２-１７所示。圖２-１６比亞迪秦EV單列電池模組知識(shí)學(xué)習(xí)圖２-１７比亞迪秦EV雙列電池模組獲取信息

引導(dǎo)問題４：了解鋰離子電池的充電方式，并結(jié)合圖２-１８描述電池充電的四個(gè)階段。知識(shí)學(xué)習(xí)鋰離子電池的充電方式

如圖２-１９所示，鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)充電過程可以分為四個(gè)階段：涓流充電（低壓預(yù)充）、恒流充電、恒壓充電和充電終止。圖２-１９鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)充電過程

（２）階段二：恒流充電。當(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值電壓以上時(shí)，提高充電電流進(jìn)行恒流充電。

（４）階段四：充電終止。有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時(shí)器（或兩者的結(jié)合）。

（１）階段一：涓流充電。涓流充電用來對(duì)完全放電的電池單元進(jìn)行預(yù)充電（恢復(fù)性充電）。

（３）階段三：恒壓充電。當(dāng)電池電壓上升到３．６Ｖ時(shí)，恒流充電結(jié)束，開始恒壓充電階段。知識(shí)學(xué)習(xí)

下面以磷酸鐵鋰電池為例對(duì)鋰離子電池充電的方式進(jìn)行介紹。知識(shí)學(xué)習(xí)鋰離子電池的設(shè)定電流

國(guó)標(biāo)規(guī)定鋰離子電池的充電電流為０．２～１Ｃ。

１００Ａ·ｈ的電池的充電電流可以是２０～１００Ａ。假設(shè)鋰離子電池的容量為１５００ｍＡ·ｈ，如果以０．２Ｃ充電，則充電電流為０．２×１５００＝３００ｍＡ，需充電５ｈ。

磷酸鐵鋰電池一般可以使用１Ｃ或更高（１５Ｃ）的充放電電流，故比較適合作為動(dòng)力電池。

充電電流越大，充電越快，同時(shí)電池產(chǎn)生的熱量也越多。鋰離子電池充電電流過大和過量充電會(huì)使活性物質(zhì)脫落，電池很難充滿。

鋰離子電池充電對(duì)電源適配器的基本要求（1）

在充放電過程中不過流，需設(shè)計(jì)有短路保護(hù)。（2）

達(dá)到終止放電電壓要禁止繼續(xù)放電，終止放電電壓精度控制在±３％。（3）知識(shí)學(xué)習(xí)鋰離子電池充電對(duì)電源適配器的基本要求知識(shí)學(xué)習(xí)

（５）為保證鋰離子電池工作的穩(wěn)定性和可靠性，防止瞬態(tài)電壓變化干擾，內(nèi)部應(yīng)設(shè)計(jì)有過充電、過放電、過流保護(hù)的延時(shí)電路，防止瞬態(tài)干擾造成不穩(wěn)定。

（４）對(duì)深度放電的電池（不低于終止放電電壓），在充電前以小電流方式預(yù)充電。獲取信息

引導(dǎo)問題５：觀察圖２-２０，查閱相關(guān)資料，寫出動(dòng)力電池模組中電池單體容量不一致的定義、原因以及所導(dǎo)致的危害。知識(shí)學(xué)習(xí)

鋰離子電池模組的不一致主要是指容量、內(nèi)阻、開路電壓的不一致。初始的不一致性隨著電池在使用過程中連續(xù)的充放電循環(huán)而累積，導(dǎo)致各電池單體狀態(tài)（ＳＯＣ、電壓等）產(chǎn)生更大的差異。１．定義鋰離子電池模組的不一致性

２．原因

在由電池作為儲(chǔ)能單元的系統(tǒng)中，由于電池單體往往容量比較低，不能滿足大容量系統(tǒng)的要求，因此需要將電池單體串聯(lián)，形成電池模組以提高供電電壓和存儲(chǔ)容量知識(shí)學(xué)習(xí)

（１）容量損失。電池單體組成鋰離子電池模組，容量符合“木桶原理”，容量最低的那個(gè)電池單體決定整個(gè)電池模組的能力。

（２）壽命損失。小容量電池單體，每次都是滿充滿放，有很大可能會(huì)最先到