動力電池測試項目詳析

1、動力電池PACK測試項目詳析2012-06-13動力電池PACK一般是指帶有BMS（電池保護板，電池管理系統(tǒng)），由2節(jié)以上電池芯組成的電池包。費思動力電池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，這個是電池芯的老化設(shè)備，是測量PACK之前的測試工序。動力電池pack測試系統(tǒng)：費思線性源（充電），費思充放電控制盒，費思電子負(fù)載（控制電池動態(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使用只有總體保護的BMS時更加重要，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，可以選取較簡單的測試方法，即直接根據(jù)放電內(nèi)阻進行

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，要進行跟第一項測試差不多的測試。主要采用簡單測試法（因為容量，和充放電過參數(shù)在第一項已經(jīng)測試）。本項測試主要測試偏重于對上次測試的驗證和測試組裝時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電池保護板測試：因為動力電池的昂貴，所以一般對保護板進行全檢。初次檢測不要連電池進行檢測（如果BMS損壞，使用電池危險）。一般使用2個電源和一臺電子負(fù)載進行測試。分成兩個測試步驟：充電保護和放電保護。充電保護：使用一個電源模擬充電器，使用負(fù)載加一個小電流電源（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，通過調(diào)整負(fù)載的電流來測試電流保護，及BMS的保護動作時間放電保護：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，電流保護，及BMS的保護動作時間。容量指示測試：如果BMS有電池容量指示燈需要進行測試，請在充放電保護測試中順便測試，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：分別測試電池各個容量點（例如100%、80%、30%、0%SOC）的最大輸出能力及持續(xù)能力。溫升實驗：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。回彈電壓曲線：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)對靜置時的電池的電壓和時間的關(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 是否有動作，多次重復(fù)試驗，測試BMS動作穩(wěn)定性（是否全部動作，動作值是否一致）BMS時間測試：測試BMS各種動作的時間及多次狀態(tài)下的時間離散性（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)。錯誤的測試方法：使用內(nèi)阻測試儀對動力電池內(nèi)阻進行測試：因為內(nèi)阻測試儀采用交流法進行測試，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，手機等實際電流較小的環(huán)境。但是動力電池是高倍率放電（普通鋰電池1/10C，動力電池往往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)阻進行評估（日本的DCR,美國的HPPC，中國的MCCF），費思科技采用國標(biāo)的測試方法，如果想采用其他方法測試，請使用費思電子負(fù)載配置的軟件進行測試。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驗。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，鉛酸電池時一次公式，鋰離子電池時2次公式，鐵鋰是一個4次公式，而一個4次公式對保護板的芯片來說，計算量太復(fù)雜，不能實現(xiàn)。所以現(xiàn)在鋰離子評估如果采用電壓表示容量（手機，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（比如進行容量測試時，不進行完整循環(huán)，通過較短的放電時間，來推算總體容量）。這個方法跟上一個測試一樣，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，就是完成一個完整的充放電循環(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，自行帶入費思提供的相應(yīng)容量表達(dá)公式。但是費思不保證測試結(jié)果的確定性（公式是經(jīng)驗值公式）。采用單節(jié)電壓保護點乘以系數(shù)即為總體的電壓保護值。因為不同規(guī)格，不同串?dāng)?shù)，不同應(yīng)用環(huán)境時，動力電池要充分考慮充放