動(dòng)力電池測試項(xiàng)目詳析

1、動(dòng)力電池PACK測試項(xiàng)目詳析2012-06-13動(dòng)力電池PACK一般是指帶有BMS（電池保護(hù)板，電池管理系統(tǒng)），由2節(jié)以上電池芯組成的電池包。費(fèi)思動(dòng)力電池PACK測試系統(tǒng)的所有測試參數(shù)是根據(jù)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。首先電池芯本身的參數(shù)測試（充放電，內(nèi)阻，壽命等）的測試設(shè)備是分容柜，這個(gè)是電池芯的老化設(shè)備，是測量PACK之前的測試工序。動(dòng)力電池pack測試系統(tǒng)：費(fèi)思線性源（充電），費(fèi)思充放電控制盒，費(fèi)思電子負(fù)載（控制電池動(dòng)態(tài)充電和放電模擬），本文檔以鐵鋰電池為例。生產(chǎn)性測試：電池芯在組成PACK之前要對電池芯進(jìn)行篩選。影響電池pack壽命的最大影響是電池芯的一致性。受限于電池芯生產(chǎn)工藝，電池芯的容量一般

2、是合格的，但是電池芯的一致性和壽命是動(dòng)力電池行業(yè)的短板。電池篩選：分為兩部分：充放電電壓曲線一致性，充放電內(nèi)阻一致性。完全測試方法：用工裝把被測試的電池芯串聯(lián)連接，測試系統(tǒng)對電池充放電一次，啟用內(nèi)阻功能，對測試結(jié)果進(jìn)行分析，分別使用充電狀態(tài)和放電狀態(tài)的100%/80%/30%/0%SOC的電壓值、內(nèi)阻值和溫升。分別對結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋姵匦局虚g的同一階段）和縱向?qū)Ρ龋姵匦颈旧聿煌A段）篩選出偏差值超過定義范圍的電池芯。（本測試特別對PACK使用只有總體保護(hù)的BMS時(shí)更加重要，對電池PACK的使用壽命影響很大。）簡易測試方法：如果測試已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)，可以選取較簡單的測試方法，即直接根據(jù)放電內(nèi)阻進(jìn)行

3、篩選。使用測試系統(tǒng)的內(nèi)阻功能，直接測試，3到5秒可得出結(jié)論。測試依據(jù)如下：組裝測試：電池芯篩選組裝以后，要進(jìn)行跟第一項(xiàng)測試差不多的測試。主要采用簡單測試法（因?yàn)槿萘?，和充放電過參數(shù)在第一項(xiàng)已經(jīng)測試）。本項(xiàng)測試主要測試偏重于對上次測試的驗(yàn)證和測試組裝時(shí)電池芯中間的連接優(yōu)良度?？梢詸z測出，電芯連接好以后電芯表現(xiàn)一致性。BMS電池保護(hù)板測試：因?yàn)閯?dòng)力電池的昂貴，所以一般對保護(hù)板進(jìn)行全檢。初次檢測不要連電池進(jìn)行檢測（如果BMS損壞，使用電池危險(xiǎn)）。一般使用2個(gè)電源和一臺電子負(fù)載進(jìn)行測試。分成兩個(gè)測試步驟：充電保護(hù)和放電保護(hù)。充電保護(hù)：使用一個(gè)電源模擬充電器，使用負(fù)載加一個(gè)小電流電源（提供電壓信號）模擬

4、電池。通過調(diào)整電子負(fù)載的恒壓來測試BMS的電壓保護(hù)，通過調(diào)整負(fù)載的電流來測試電流保護(hù)，及BMS的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間放電保護(hù)：使用電源來模擬電池，負(fù)載模擬用電環(huán)境。來測試BMS的放電電壓保護(hù)，電流保護(hù)，及BMS的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。容量指示測試：如果BMS有電池容量指示燈需要進(jìn)行測試，請?jiān)诔浞烹姳Ｗo(hù)測試中順便測試，但是轉(zhuǎn)燈要人為觀察（BMS可通訊的除外）。研發(fā)性測試。輸出能力：分別測試電池各個(gè)容量點(diǎn)（例如100%、80%、30%、0%SOC）的最大輸出能力及持續(xù)能力。溫升實(shí)驗(yàn)：不同環(huán)境溫度，不同充放電倍率下，電池本身溫度和環(huán)境溫度的差異。放電容量：研究不同放電倍率下，容量的變化特性及電壓、內(nèi)阻特性。充電容量

5、：研究不同充電過程下，比如恒壓轉(zhuǎn)恒流，快速充電，脈沖式充電涓充等充電方式對電池容量，內(nèi)阻，發(fā)熱，電壓曲線等影響。放電倍率特征：研究電池在不同倍率放電情況下的，內(nèi)阻、容量、溫度等特征。充放電過程中平衡電勢：多次相同測試環(huán)境中電池的電壓特征分布曲線范圍。充放電過程中平衡內(nèi)阻：多次相同測試環(huán)境中電池的內(nèi)阻特征分布曲線范圍。模擬工況：跟據(jù)電池實(shí)際使用中電池工作狀態(tài)，來多次模擬工作狀態(tài)，考察電池在過程中的變化特性?；貜楇妷呵€：不同的充放電標(biāo)準(zhǔn)下，以一定的程序（放電，靜置），來研究充放電狀態(tài)對靜置時(shí)的電池的電壓和時(shí)間的關(guān)系（高速采樣）。BMS參數(shù)測試：使用負(fù)載來模擬總體的或者總體中某單節(jié)電芯的異常，測試

6、BMS 是否有動(dòng)作，多次重復(fù)試驗(yàn)，測試BMS動(dòng)作穩(wěn)定性（是否全部動(dòng)作，動(dòng)作值是否一致）BMS時(shí)間測試：測試BMS各種動(dòng)作的時(shí)間及多次狀態(tài)下的時(shí)間離散性（10000次）BMS的影響：測試BMS對電池內(nèi)阻、電壓、溫升、輸出能力等參數(shù)的影響壽命分析：電池容量壽命分析：以標(biāo)準(zhǔn)充放電進(jìn)行300次、600次，或者充放電到標(biāo)稱75%容量是的次數(shù)，研究電池容量和次數(shù)、電壓曲線和次數(shù)、內(nèi)阻和次數(shù)、容量和電壓、容量和內(nèi)阻的曲線和分布區(qū)域。電池續(xù)航能力分析：次數(shù)過程同上，但是充放電標(biāo)準(zhǔn)是以模擬工況的形式出現(xiàn)。錯(cuò)誤的測試方法：使用內(nèi)阻測試儀對動(dòng)力電池內(nèi)阻進(jìn)行測試：因?yàn)閮?nèi)阻測試儀采用交流法進(jìn)行測試，使用1kHz 5mA

7、的電流測試引起的電壓降。此法測量出來的是交流內(nèi)阻，適用于電池小電流輸出環(huán)境，比如數(shù)碼電子，手機(jī)等實(shí)際電流較小的環(huán)境。但是動(dòng)力電池是高倍率放電（普通鋰電池1/10C，動(dòng)力電池往往1C,2C甚至4C），而大電流放電引起的極化反應(yīng)和極化內(nèi)阻往往大于交流內(nèi)阻，交流法的結(jié)果比實(shí)際值小一半以上，無法判斷因噴涂工藝和生產(chǎn)工藝引起的效果。所以美國、日本和中國都是通過直流放電法來對內(nèi)阻進(jìn)行評估（日本的DCR,美國的HPPC，中國的MCCF），費(fèi)思科技采用國標(biāo)的測試方法，如果想采用其他方法測試，請使用費(fèi)思電子負(fù)載配置的軟件進(jìn)行測試。以電壓值來評估電池剩余容量：采用電壓值來評估電池剩余容量，是鉛酸電池原先采取的測試

8、方法，但是這個(gè)方法不適用于鋰離子電池，更不適合鐵鋰電池。鉛酸電池采用電壓來表示電量的原因是，其SOCV曲線接近一條直線，并且鉛酸電池壽命較短（100300次）不可能出廠前做多次充放電實(shí)驗(yàn)。而鋰離子電池和鐵鋰電池的SOCV曲線與直線偏差較遠(yuǎn)，不適合，如果非要用電壓的公式來表示的話，鉛酸電池時(shí)一次公式，鋰離子電池時(shí)2次公式，鐵鋰是一個(gè)4次公式，而一個(gè)4次公式對保護(hù)板的芯片來說，計(jì)算量太復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)。所以現(xiàn)在鋰離子評估如果采用電壓表示容量（手機(jī)，電腦），會發(fā)現(xiàn)，開始電用的慢，后部分不經(jīng)用的情況出現(xiàn)（容量評估偏差太大。），鉛酸可以達(dá)到10%以內(nèi)的精確度，鋰離子誤差達(dá)到30%，鐵鋰則無法評判（誤差超過50%）。充放電容量測試，以部分測試代替總體測試（比如進(jìn)行容量測試時(shí)，不進(jìn)行完整循環(huán)，通過較短的放電時(shí)間，來推算總體容量）。這個(gè)方法跟上一個(gè)測試一樣，盛行于鉛酸電池測試，但是無法應(yīng)用于鋰電池和鐵鋰電池。容量測試方法只有一個(gè)，就是完成一個(gè)完整的充放電循環(huán)。如果不太考慮結(jié)果精確度的話，請采用精確度高于0.05%的儀器，自行帶入費(fèi)思提供的相應(yīng)容量表達(dá)公式。但是費(fèi)思不保證測試結(jié)果的確定性（公式是經(jīng)驗(yàn)值公式）。采用單節(jié)電壓保護(hù)點(diǎn)乘以系數(shù)即為總體的電壓保護(hù)值。因?yàn)椴煌?guī)格，不同串?dāng)?shù)，不同應(yīng)用環(huán)境時(shí)，動(dòng)力電池要充分考慮充放