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能力模块一新能源汽车动力电池及管理系统认知

任务一调研分析新能源汽车动力电池

学习目标

• 了解动力电池的行业术语。

• 掌握动力电池的分类及使用情况。

• 了解动力电池的型号编码规则。

• 具备辨识秦EV车型动力电池主要部件的能力。

• 具备辨识单体电池种类的能力。

• 了解我国动力电池产业的发展历程，感受国内新能源汽车企业攻坚克难的探索精神。

• 探索我国动力电池产业的发展历程，了解其重要性，树立职业自豪感。

知识索引

情境导入

某品牌车企计划研发一款紧凑型纯电动轿车，车辆设计最高车速不超过130km/h，要求其在NEDC工况下的续驶里程达400km。作为一名助理工程师，主管要求你为该款车型匹配动力电池，并拆解市面上某款竞品纯电动轿车的动力电池，给出分析报告。

获取信息

引导问题1

在新能源汽车动力电池领域，存在着许多专业术语，了解这些专业术语的含义是初学者入门的第一步，请查阅相关资料，写出倍率、容量、循环这三个术语的含义。

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竞赛指南

2022年全国职业院校技能大赛——汽车技术赛项里的纯电动汽车技术模块就是围绕纯电动汽车“三电”系统的“低压上电异常”“高压上电异常”“车辆无法正常行驶”“车辆无法（交流）充电”现象设置故障来对参赛选手进行综合考察的。

若想要在竞赛中取得优异的成绩，对新能源汽车的动力电池及管理系统的深入学习就是必不可少的。

动力电池行业术语

（一）电池管理系统

电池管理系统（Battery Management System，BMS）是电池组内部的控制系统，一般由一个或多个电子控制器组成。BMS具有充/放电管理、电池热管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、荷电状态（SOC）/健康状态（SOH）计算、自检以及通信等功能。在BMS中还有电池信息采集器，其主要作用是电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。

（二）电池热管理系统

电池热管理系统（Battery Thermal Management System，BTMS）的功能是维持动力电池在适宜的环境温度中工作，最大限度地发挥动力电池的潜力。电池的表现和作业环境温度密切相关，要避免电池在极端情况下工作，或者在极端情况下能最大程度地保障系统的安全，防止或者降低电池因热失控带来的电池起火或爆炸。

（三）倍率

倍率（C-rate）是指电池在规定的时间充/放出其额定容量时所需要的电流值，也是衡量充/放电快慢的一种量度。例如：1C充放电即1h内可以将电池包充满/放完电；2C充放电即30min内将电池包充满/放完电。

（四）标称电压

标称电压（Nominal Voltage）是物理学的专业术语，是指稳压热敏电阻器在+25℃时，标称工作电流所对应的电压值。动力电池的标称电压指的是其在0.2C放电时全过程的平均电压，是一个近似数值。磷酸铁锂电池的标称电压为3.3V，NCM三元锂电池的标称电压为3.7V，镍氢电池的标称电压则为1.2V。

（五）中值电压

中值电压（Mean Voltage）是指电池放到50%容量时的电压。中值电压是衡量大电流放电能力与电池高倍率放电能力的重要指标。

（六）峰值电压

峰值电压（Peak Voltage）是指电池充电截止电压，如LFP磷酸铁锂电池峰值电压为3.65V、NCM三元锂电池峰值电压为4.2V等。

（七）终止电压

终止电压（Final Voltage）是指电池放电截止电压，如LFP磷酸铁锂电池终止电压为2.5V、NCM三元锂电池终止电压为2.75V等。

（八）放电平台

放电平台（Discharge Curve）是电池放电曲线的一个直接的表征，即电池完全充满电后，以一定速率的电流放电时，电压下降相对缓慢的那段时间。如三元锂电池NCM622通常以1C放电至3.6V的时间表示放电平台。

（九）自放电

自放电（Self Discharge）是指电池在没有对外做功的情况下，其自身内部物质发生化学反应而致使电池能量（容量）损失的现象，如图1-1-1所示。自放电较严重的电池往往表现为贮存一段时间后出现低电压或零电压的现象，一般来说，锂电池的电量保持性能较好，自放电较少。

图1-1-1 自放电

（十）容量

容量（Capacity）是指动力电池所能储存的电量，其单位是安培·小时（A·h）。它是一个与系统能量大小有关的单位。假设将电比作水，将电池比作水池，那么水池越大，装的水就越多，说明容量也就越大。

额定容量：额定容量是指电池在工作时，以1C的倍率完全充满电后，以1C的倍率恒流放电至下限终止电压时放出的电量。

实际容量：实际容量是指电池在工作时，放电至终止电压时所放出的电量。实际容量数值上等于放电电流与放电时间的乘积。

式中，i为放电电流；t为放电至下限终止电压的时间。

（十一）循环

电池完成一个充电-放电的过程称为一个循环（Cycle）。电池可以在不同功率、电压或者恒定倍率下进行充/放电。充放电循环与电池寿命密切相关，一般来说，电池寿命以充放电循环次数进行评估。

（十二）放电深度

放电深度（Depth of Discharge，DOD）是指电池使用过程中，电芯或电池组已经利用的电量占额定容量的比例，如图1-1-2所示。

（十三）荷电状态

荷电状态（State of Charge，SOC）是指电池剩余的电量占电池完全充电状态容量的比例，范围为0～100%，如图1-1-3所示。

图1-1-2 放电深度

图1-1-3 荷电状态

（十四）健康状态

健康状态（State of Health，SOH）是指与电池寿命起始状态相比较的当前电池状态，即电池衰减率。

（十五）高压

根据GB 18384—2020《电动汽车安全要求》规定，高压（High Voltage，HV）是指直流超过60V、交流超过30V的电压。高压系统必须要装配合适的安全保护设施，例如高压互锁回路和手动维修开关（MSD）（图1-1-4），并使用橙色线束或波纹管区分高、低压系统。

图1-1-4 手动维修开关

（十六）内阻

内阻（Internal Resistance）指的是电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。内阻由电极材料、电解液、隔膜的电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。电池内阻增大会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短，对电池的性能和循环寿命等造成严重影响。

（十七）串联

串联（Series）是通过正极与负极逐个首尾相连接而形成的结构，如图1-1-5所示。串联是为了增加电池包的电压。

（十八）并联

并联（Parallel）是电池平行连接，即正极接正极、负极接负极形成的结构，如图1-1-6所示。并联是为了增加电池包的容量。

图1-1-5 串联结构

图1-1-6 并联结构

引导问题2

请查阅相关资料，列举几种常见的动力电池并说明它们的类型。

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动力电池的分类

按照动力电池的能量来源，可以将动力电池分为化学电池、物理电池、生物电池三大类，如图1-1-7所示。其中，化学电池是利用物质的化学反应发电的电池，物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，生物电池是利用生物化学反应发电的电池。

常见的动力电池可分为磷酸铁锂（LFP）电池、三元锂（NCM）电池以及钛酸锂（LTO）电池三种类型。它们都属于二次电池，二次电池也称蓄电池，电池放电后可用充电方法使活性物质恢复到放电前的状态，从而能够再次放电，充放电过程能重复。

图1-1-7 动力电池分类

引导问题3

请查阅相关资料，了解磷酸铁锂电池的内部结构和工作原理，并说明磷酸铁锂电池的正负极材料。

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引导问题4

请查阅相关资料，了解并简述磷酸铁锂电池的特点。

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引导问题5

磷酸铁锂电池有着广泛的应用范围，请查阅相关资料，了解并简述磷酸铁锂电池的几个应用场景。

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磷酸铁锂电池的基本知识

（一）磷酸铁锂电池的内部结构与工作原理

磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂（LiFePO₄）作为正极材料，以碳作为负极材料的锂离子电池，单体电池标称电压为3.2V，充电截止电压为3.6～3.65V，放电截止电压为2.5V，最大持续放电倍率为3C。磷酸铁锂电池内部结构如图1-1-8所示。

图1-1-8 磷酸铁锂电池内部结构

此处选用的磷酸铁锂电池正极由橄榄石结构的LiFePO₄组成，负极由石墨组成，中间是聚烯烃PP/PE/PP隔膜，用于隔离正负极、阻止电子而允许锂离子通过。在充放电的过程中，磷酸铁锂电池正极的离子、电子得失如下：

充电：LiFePO₄-xLi+-xe-xFePO₄+（1-x）LiFePO₄

放电：FePO₄+xLi++xe-xLiFePO₄+（1-x）FePO₄

充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解质进入负极，同时电子从外电路由正极向负极移动，以保证正负极的电荷平衡；而放电时，锂离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。

充电过程中，磷酸铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，嵌入负极石墨材料；同时从正极释放出电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡。放电过程中，锂离子自负极脱嵌，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界提供能量。

（二）磷酸铁锂电池的特点

磷酸铁锂电池相较于铅酸动力电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应以及环保无污染等优点。

磷酸铁锂电池也存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致磷酸铁锂电池的能量密度较低。其低温性能较差，导致寒冷天气对使用磷酸铁锂电池的新能源汽车的续驶里程影响非常大，这也是制约新能源汽车在极寒地区推广的原因。目前搭载刀片电池的车型使用最新的热泵技术对电池进行保温，热泵技术有助于提升电池在低温下的放电性能。

磷酸铁锂电池的一致性差，因此在新能源汽车使用一段时间后，动力电池会出现电池压差过大的故障。目前主机厂会在电池管理系统中增加主动均衡功能，尽量让单体电池之间的电压保持在30mV内。4S店同样要求消费者尽量多充电，即触发电池管理系统中的被动均衡系统，保证单体电池之间的电压一致性。

（三）磷酸铁锂电池的应用

磷酸铁锂电池由于其安全性高、成本低等优点，在2013年开始大量装车运用于新能源乘用车、商用车、物流车等领域。

以深圳为例，从2010年开始，公共交通逐步更新为新能源汽车，而所有的车型都搭载了磷酸铁锂电池。直到2016年底，消费者渴望长续驶里程的新能源汽车，同时国家补贴开始对续驶里程、能量密度等参数做考核，因此比磷酸铁锂电池能量密度更高的三元锂电池开始占据新能源市场。

2017—2020年，市场所销售的新能源车型搭载的动力电池基本以三元锂电池为主，但搭载三元锂电池的新能源汽车不断发生自燃现象，因此在2020年3月29日，比亚迪发布“刀片电池”（图1-1-9）。该电池技术以磷酸铁锂电池为蓝本，通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上，即续驶里程理论上可提升50%以上，达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。从2021年4月开始，所有比亚迪新能源汽车电池都更新换代为“刀片电池”，从此之后，自燃从比亚迪新能源汽车上消失。首款搭载刀片电池的车型为比亚迪汉EV（图1-1-10）。

图1-1-9 比亚迪“刀片电池”

图1-1-10 比亚迪汉EV

比亚迪2016/2017款E5车型、汉EV车型等启动用蓄电池同样也使用磷酸铁锂电池。启动型磷酸铁锂电池具备瞬间大功率输出能力，用能量小于一度电的功率型锂电池代替传统的铅酸电池，用BSG电机代替传统的起动电机和发电机，不但具有怠速起停功能，还具有发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能，这就是目前很多车型上都搭载的48V轻混系统。

磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等一系列独特优点，并且支持无级扩展，适合于大规模电能储存，在可再生能源发电站发电安全并网、电网调峰、分布式电站、UPS电源、应急电源系统等领域有着良好的应用前景。例如，深圳城中村在夏天时，为了降低配电端用户能量负载峰值，深圳东部公交集团的公交车充满电后通过AC 380V的交流充电桩，将动力电池中的直流电通过交流充电桩并入电网，起到削峰填谷的作用，减少夏天高峰期用电跳闸的现象。

大型电网由于其自身的缺陷，难以保障电力供应的质量、效率、安全可靠性要求。对于重要单位和企业，往往需要双电源甚至多电源作为备份和保障。运用磷酸铁锂电池储能系统做成的分布式电站可以减少或避免电网故障和各种意外事件造成的断电，在保证医院、银行、指挥控制中心、数据处理中心、化学材料工业企业和精密制造工业企业等地的安全可靠供电方面发挥重要作用。

当前，5G通信基站已成为最热门的“新基建”之一，各大运营商都在进行5G通信基站建设。截至2022年5月，我国已累计建成开通5G基站155.9万个，5G网络已覆盖全国所有地级市和县城城区。但5G基站的运营也面临一个巨大的挑战，5G基站的功耗远大于4G基站，需对电源系统扩容，也就意味着所有5G基站的开关电源、蓄电池、电源线等必须更新，才能确保5G基站的电力供给，磷酸铁锂电池是目前最优的选择。目前，运营商的招标也以磷酸铁锂电池为主，2019年磷酸铁锂电池产品在5G通信领域出货量约11.6GW·h，预计2019—2025年5G通信基站对磷酸铁锂电池总需求量在155.4GW·h左右。

电动船舶相较于传统船舶有不存在空气污染和水域污染的优势，在电动化的浪潮下，电动船舶的发展也在加速进行。电动船舶对电池性能要求的侧重点与电动汽车不同，电动船舶对电池性能要求高于新能源汽车电池，因为电动船舶带电量大，一旦发生起火爆炸，乘客将更加难以逃生。所有电动船舶动力电池都必须经过中国船级社（CCS）认证，目前，通过CCS认证的船舶动力电池只有方形磷酸铁锂电池，这是因为磷酸铁锂电池具有高安全性、低成本等优势，特别是随着磷酸铁锂动力电池管理系统（BMS）的进步和成熟，其充放电倍率大幅提升，使电动船舶的加速性能和操控性更好，磷酸铁锂电池具备了在电动船舶上推广应用的技术条件。随着国家对环保的逐渐重视和磷酸铁锂电池产品技术不断进步，相信未来电动船舶将进入高速发展阶段。

引导问题6

请查阅资料，简述三元锂电池的特点。

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三元锂电池的基本知识

（一）三元锂电池的定义

常用的三元锂电池有镍钴锰（LiNi_xCo_yMn_zO₂，NCM）三元锂电池和镍钴铝（LiNi_xCo_yAl_zO₂，NCA）三元锂电池。其中，镍元素起到提升电池能量密度的作用；钴元素能提高材料的放电容量，且能稳定电池材料结构。NCA电池中的铝元素能帮助提高电池的稳定性，还可以帮助提升镍含量，使电池具有更高的能量密度。然而，NCA电池的晶体结构不稳定，容易在较高温度下发生崩塌导致热失控。NCM电池中的锰元素能帮助提高充放电过程中电池的稳定性。相较而言，NCM三元锂电池的续驶能力虽比不上NCA电池，但是它更为稳定和安全。考虑到电池的安全性和稳定性，大多数电池厂商采用NCM电池。

由于如上原因，通常情况下我们说的三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（LiNi_xCo_yMn_zO₂）三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料作为正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高。三元锂电池在低温条件下表现更好，不容易出现降低续驶里程的情况，而且能量密度比磷酸铁锂电池更高，在同样的体积下电容更大。三元锂单体电池标称电压为3.6V，充电截止电压为4.20～4.25V，放电截止电压为2.75V，最大持续放电倍率为1C。

（二）三元锂电池的内部结构与工作原理

镍钴锰三元锂电池的充放电原理如图1-1-11所示，其工作原理是依赖于Li+的浓度差，在这一过程中，由于隔膜本身是不导电的，阻碍了正负极电子之间的传输，导致电子只能通过外电路进行流动，而锂离子却可以通过隔膜和电解液在正负极材料之间不断地嵌入和脱嵌，从而实现能量的转移。在外部电源进行充电过程时，从正极材料脱嵌的Li+跳入电解质中，在充电电源附加的外电场作用下，通过电解质爬过隔膜运动到负极，与早就通过外部电路跑到负极的电子相结合，正极材料脱嵌的Li+越多，充电容量就越高；放电过程与之相反，正负极一直交替处于富锂态和贫锂态。因此，在充放电过程中，由于锂离子在正负极材料中的往复运动，锂电池也被称为“摇椅电池”。其化学表达式如下所示：

图1-1-11 三元锂蓄电池充放电原理

放电时：

正极反应：Li₁_-xMO_m+xLi++xe-—→LiMO_m

负极反应：Li_xC_n—→xLi++xe-+C_n

充电时：

正极反应：LiMO_m—→Li₁_-xMO_m+xLi++xe-

负极反应：xLi++xe-+C_n—→Li_xC_n

总反应：

电池放电反应：Li₁_-xMO_m+Li_xC_n—→LiMO_m+C_n

电池充电反应：LiMO_m+C_n—→Li₁_-xMO_m+Li_xC_n

以上公式中，M为Co、Ni、Mn。

（三）三元锂电池的特点

三元锂电池具有电压平台高、能量密度高、低温性能好等优点。单体能量密度超过250W·h/kg。电压平台是能量密度的重要指标，决定动力电池的基本效能和成本，因此电压平台的选用有重要的意义。电压平台越高，比容量越大，与同样体积、重量甚至同样容量的磷酸铁锂电池相比，三元锂电池的续驶里程会更长。

三元锂电池的活性锂与电解液发生化学反应，释放热量，因此三元锂电池的低温性能比磷酸铁锂电池好。

虽然三元锂电池比磷酸铁锂电池有更高的能量密度，但三元锂电池的缺点也是非常明显的。例如，电池成组成PACK后，整体输出的效率较低，最大持续输出1C放电倍率；容量衰减较快，充电SOC经过0～100%循环900次后，衰减到55%左右，若SOC经过30%～80%循环充电3000次后，也会衰减到70%，因此搭载三元锂电池的车辆不建议SOC充满至100%，安全性差。三元锂电池的温度达到170℃时，电池会分解，并释放氧气，加剧燃烧，因此国家标准化管理委员会在2020年重新修订了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB 38031—2020），增加了多项电池包安全试验。其中就包括了电池在热失控的情况下，电池5min内不允许冒烟、起火、爆炸。

（四）三元锂电池的应用

常见的三元锂电池有NCM523、NCM622和NCM811三种类型。随着国家补贴的退坡，消费者对长续驶里程需求越来越大，主机厂对电池成本的控制越发严格，衡量三方利益后，2017年由宁德时代发布的NCM811三元锂电池得到各大主机厂的应用。NCM811电池指的是三元锂电池的正极材料镍、钴、锰三种金属比例为8∶1∶1的电池，与常见的NCM523和NCM622电池相比，提高了镍的含量同时降低钴和锰的含量。镍的比例增高，能够增加能量密度，但也带来了更加激烈的电化学反应，影响电池的安全性能。不过，由于减少了钴的用量，NCM811电池也将大幅降低电池的价格，对于车企来说，这样的电池极具吸引力。动力电池必须匹配提升电池管理系统的安全管控，留出更多的冗余，来保障整个动力电池系统的安全。

比亚迪汉DM插电式混合动力汽车的动力电池就是NCM三元锂电池，即镍钴锰三元锂电池（图1-1-12、图1-1-13）。

图1-1-12 比亚迪汉DM插电式混合动力汽车

图1-1-13 镍钴锰三元锂电池

引导问题7

请查阅资料，简述钛酸锂电池的特点。

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引导问题8

请查阅资料，简述钛酸锂电池的应用场景。

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钛酸锂电池的基本知识

（一）钛酸锂电池的定义与特点

钛酸锂电池是一种用钛酸锂作为锂离子电池负极材料，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还可以用钛酸锂作为正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂离子二次电池。由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，钛酸锂成为新一代锂离子电池的负极材料而被广泛应用在新能源汽车要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域。钛酸锂电池工作电压为2.4V，最高电压为3.0V，持续充电倍率大于2C。

钛酸锂（LTO）材料在电池中作为负极材料使用，材料与电解液之间容易发生相互作用并在充放电循环反应过程中产生气体析出，因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气，导致电芯鼓包，电性能也会大幅下降，极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。因此常见的钛酸锂电池都会做成软包的形式。测试数据表明，普通的钛酸锂电池在经过1500～2000次的循环就会发生胀气的现象，导致无法正常使用，这也是制约钛酸锂电池大规模应用的一个重要原因。

（二）钛酸锂电池的应用

钛酸锂（LTO）电池性能改进是单个材料的性能的提升以及各关键材料的有机整合的综合体现。针对快速充电与长使用寿命的要求，除负极材料以外，还要改进锂离子电池的其他关键原材料（包括正极材料、隔膜以及电解液），同时结合特殊的工程化工艺经验，最终形成了“不胀气”的钛酸锂（LTO）电池产品，并首先实现了在电动客车上的批量应用。测试数据表明，在6C充电倍率、6C放电倍率、100%DOD的条件下，钛酸锂（LTO）单体电池的循环寿命超过25000次，剩余容量超过80%，同时电芯产生的胀气现象不明显，不影响其寿命（图1-1-14）。因此珠海的银隆公交车、北京的双层观光巴士都搭载了银隆钛酸锂电池。

图1-1-14 工作人员对退役钛酸锂电池进行检测

引导问题9

作为一名助理工程师，你要为情境导入中的目标车型匹配哪种电池？为什么？

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匹配动力电池的方法

上文提到的三种锂电池都是能满足某新能源企业开发的紧凑型纯电动轿车所要求的NEDC续驶里程400km的动力电池。选用磷酸铁锂电池较为安全，特别是刀片电池，可以通过严苛的针刺试验。选用三元锂电池，同样的体积、容量，更能满足消费者所渴望的长续驶里程的需求。选用钛酸锂电池可以快速充电，充电效率高。

引导问题10

动力电池的型号常由英文字母和数字叠加表示，这串字符就是动力电池的编码，请查阅相关资料了解动力电池的编码规则，并思考从18650这个电池编码上，我们能得出什么相关信息？

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动力电池的编码规则

电池由英文字母、数字叠加表示，代表电池的类别及外部尺寸。如圆柱形电池18650B电池（图1-1-15）：18代表电池的直径、65代表电池的高度、0代表圆柱形电池、B代表B品电池。常见的圆柱形电池型号有：18650、21700、26650、32650、38650、46800。

图1-1-15 18650B电池

方形铝壳锂电池由英文字母、数字叠加来表示，分别代表电池的材料类型及电池外部尺寸。比如，国轩高科电池IF P27175200A-105Ah，其中IF代表电池的正极材料为磷酸铁锂，P代表方形电池，271代表电池的厚度为271mm，75代表电池的宽度为75mm，200代表电池的高度为200mm，A代表电池外壳为铝壳，105Ah代表电池的容量（图1-1-16）。

图1-1-16 IF P27175200A-105Ah电池

引导问题11

动力电池是由多个单体电池组成的，存在相应的简称标明其组成方式，例如165S2P或者3P5S，这两种简称的含义是什么？

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动力电池的结构

单体锂电池的电压并不足以支持整车的高压部件工作，因此有必要将多个单体串联，组成一个高电压的电池包（PACK），如图1-1-17所示。而车辆有一定的续驶要求，电池包也要达到一定的容量才能满足需求，因此需要对单体电池进行并联扩容。

动力电池包有3种组成方式：串联、先串联后并联或先并联后串联。

2020款比亚迪秦EV就是通过112个130A·h的三元锂单体电池串联组成电池包，此电池包是由12个电池模组串联组成的，此类成组方式是1P112S，即“1并112串”。

比亚迪的K8电动公交（直流版）就是将165个磷酸铁锂单体电池串联成组成1个电池包后，再由2个电池包并联组成电池包，简称为165S2P。图1-1-18所示的电池模组是由3个IF P27175200A-105A·h的单体电池并联组成“电池砖”后再由5个“电池砖”串联组成电池模组。此类成组方式是3P5S，行业内称为“3并5串”。

图1-1-17 动力电池的结构类型

图1-1-18 电池砖

引导问题12

以比亚迪秦EV为例，该车型使用了哪种动力电池？其动力电池的结构是怎样的？请查阅相关资料并简述。

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职业认证

智能新能源汽车职业技能等级要求（初级）中的动力电池包检查保养任务就要求报考人员能检查和记录动力电池包铭牌信息，并核对是否与原厂规格一致。报考人员通过智能新能源汽车职业技能等级（初级）考核可获得教育部1+X证书中的《智能新能源汽车职业技能等级证书（初级）》。

秦EV动力电池介绍

秦EV的动力电池安装在车辆底部，动力电池系统是纯电动车辆的动力来源，它为整车驱动和其他用电器提供电能。秦EV动力电池系统有300km和405km 2种续驶版本。电池系统由动力电池模组、电池信息采集器、串联线、托盘、密封罩、电池采样线组成。电池包内有一个高压配电箱，配电箱内包含正/负极接触器、霍尔电流传感器、熔断器。电芯采用三元锂电池NCM622。

300km续驶版本电池系统由10个电池模组和10个电池信息采集器组成，电池包额定容量为105A·h，单体电芯的标称电压为3.6V，电池包的标称电压为386.9V，电池容量为40.62kW·h，300km续驶版本电池系统由106个单体电芯串联。

405km续驶版本电池系统由10个电池模组和12个电池信息采集器组成，电池包额定容量为130A·h，单体电芯的标称电压为3.6V，电池包的标称电压为408.8V，电池容量53.13kW·h，400km续驶版本电池系统由112个单体电芯串联。

图1-1-19所示为秦EV的动力电池铭牌位置。

图1-1-19 秦EV动力电池铭牌

秦EV的动力电池存放标准见表1-1-1。

表1-1-1 秦EV的动力电池存放标准

引导问题13

新能源汽车的发展是否与国家补贴政策有关？请简要叙述为何2017年是三元锂电池的崛起之年。

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新能源乘用车的补贴

如今，新能源车的发展已进入市场化发展阶段，国家补贴政策起到了至关重要的引导作用。而磷酸铁锂电池的沉寂与三元锂电池的崛起就与国家对新能源汽车的购买补贴政策有着紧密的联系。

2017年，国家出台的新能源汽车购买补贴政策中规定，电池的能量密度达到150W·h/kg和续驶里程≥400km时方可获得1.2倍的国家补贴。磷酸铁锂受制于当时的技术，能量密度和续驶里程都难以达到补贴标准，因此2017年是三元锂电池的崛起之年。表1-1-2为2022年非公共领域新能源乘用车补贴标准。

表1-1-2 新能源乘用车补贴标准（非公共领域）

注：1.纯电动乘用车单车补贴金额=Min{里程补贴标准，车辆带电量×280元}×电池系统能量密度调整系数×车辆能耗调整系数。

2.对于非私人购买或用于营运的新能源乘用车，按照相应补贴金额的0.7倍给予补贴。

3.补贴前售价应在30万元以下（以机动车销售统一发票、企业官方指导价等为参考依据，“换电模式”除外）。

引导问题14

请查阅相关资料，简述动力电池拆卸过程中叉车的作用。

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竞赛指南

2022年全国职业院校技能大赛——汽车技术赛项里的纯电动汽车技术模块要求参赛选手在规定时间内对纯电动汽车系统进行故障诊断与排除，依据故障树诊断逻辑完整展示作业过程，完整准确填写《纯电动汽车技术选手报告单》，在作业过程中熟练查阅维修资料，规范使用工量具和仪器设备，准确测量技术参数和判断故障点，做到安全文明作业。

人员防护用品及操作工具

（续）

拓展阅读

与传统汽车不同，新能源汽车最核心的技术在于“三电”，即电池、电机和电控。其中，电池可谓是新能源汽车的“心脏”，在整车制造成本中占比达40%。在全球新能源汽车爆发式增长的当下，业内人士直称“得电池者得天下”。

2022年的第一季度，全球动力电池装车量前10名的企业，其总市场占有率高达91.8%，其中6家我国企业合计市场占有率为55.7%。由于我国竞争对手的强劲增长，韩国主要电池制造商LG化学、SKOn、三星SDI第一季度的市场份额同比下降6.9%。

回顾2010年，当时即使是我国动力电池技术最为成熟的公司，其成品率也只有60%，而日韩动力电池企业的成品率早已达到90%。该时期，韩国LG化学一口气拿下了上汽、一汽以及长安的订单，这三大国企占了当年国内销量的60%。不仅生产效率上悬殊，相比国内主流的磷酸铁锂，日韩主推的三元锂电池路线，能量密度优势明显，而我国在这方面的技术积累几乎为零。

但我国企业从未放弃，以比亚迪为例，自2005年涉足了汽车界之后，比亚迪就开始着手研究磷酸铁锂电池。那时日韩企业已经掌握了锰酸锂和三元锂的核心技术。尤其是三元锂，无论是技术、工艺还是设备，日韩行业龙头都已达到非常成熟稳定的阶段。特斯拉、宝马这些国际巨头在开发新能源汽车的时候也会选择日本松下、韩国三星这些电池厂商巨头的产品。因此，比亚迪选择了研究磷酸铁锂电池。

2006年，比亚迪第一款搭载磷酸铁电池的F3e电动车研发成功。F3e的电机、减速器、电池组件以及控制系统全部由比亚迪自行研发、自行生产，其续驶里程达到300km。随着进一步的投入研究，2008年，比亚迪推出了全球首款量产的插电式混合动力车型。2020年3月29日，比亚迪正式发布刀片电池，其体积利用率更高，能容纳更多的电芯，体积能量密度提升，续驶里程也随之得到很大提升，已经达到了与三元锂电池同等能量水平，同时还保留了磷酸铁锂电池耐高温的优势，具有很高的安全性。

从2010—2022年，正是攻坚克难的探索精神支撑起了我国的新能源汽车产业。时至今日，不仅是动力电池产业，大量“汽车之外”的技术（如新一代信息技术、人工智能、5G、物联网等）也应用于新能源汽车，新能源汽车产业已成为我国牵引其他产业加速创新的重要力量。

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