新能源動力電池性能測試誤差分析及改善對策

文/趙龍濤 王 青 萬 艷

隨著新能源汽車的發展與普及，新能源汽車的性能與安全問題已成為消費者重點關注的項目。動力電池作為新能源汽車的能量儲存裝置，其性能的優劣直接影響電動汽車的應用，如安全性、壽命以及成本等。早在2015年，國家針對電動汽車用動力蓄電池就制定了一系列的標準，性能方面有GB/T 31484—2015，GB/T 31486—2015，GB/T 31467.1—2015，GB/T 31467.2—2015；安全方面有GB/T 31485—2015，GB/T 31467.3—2015。2020年，針對安全方面國家又發布強制性標準GB 38031—2020來代替推薦性標準GB/T 31485—2015，GB/T 31467.3—2015。可見國家對于電動汽車用動力蓄電池的重視程度。

電動汽車用動力蓄電池電性能方面上的主要測試項目有：室溫放電容量、室溫倍率放電容量、室溫倍率充電性能、低溫放電容量、高溫放電容量、荷電保持與容量恢復能力、標準循環壽命、工況循環壽命等。其中，放電容量決定了新能源汽車的續航里程，循環壽命決定了新能源汽車動力電池的使用年限。各性能測試項目，均是基于動力蓄電池的充放電測試為基礎的。鑒于此，本文針對動力蓄電池的充放電測試中可能引入誤差進行一定的分析。常見的測試誤差主要由以下方面導致。

1 設備之間的差異

目前，國內外充放電設備生產廠家主要有必測、AVL、迪卡龍、阿賓、星云、美凱麟、德普、盛弘、訊湃等。各廠家的設備均有優劣。總體上，國外設備的穩定性會略優于國內設備；在高性能設備方面，電壓、電流的精度基本上都可以達到±0.1%FS，±0.05%FS，均能滿足國標中不低于0.5級的要求。設備之間的差異引起的誤差主要體現在充放電設備的生產廠家不同、相同生產廠家的設備批次不同以及同一設備的不同充放電通道。為減小該誤差，測試中盡量選擇精度較高的設備；在設備滿足精度要求的情況下，嚴格遵循計量校準的要求；制定充放電設備的各測試通道的不確定度分析，提高測試精度；按期對設備進行保養維護，提高設備的穩定度。

2 設備量程的選擇不同

充放電設備出廠后，各充放電測試量程基本上是定型的，常見的單體充放電設備主要有5V50A，5V100A，5V200A等。電性能測試時應根據電池容量的大小選擇較近的設備檔位進行試驗，不能跨度太大，避免引入較大的誤差。比如一塊容量為30Ah的動力電池單體，優選5V50A的設備，以減小誤差；同時，針對大容量的電池應盡量選用單通道測試，避免選用多通道并機的情況。

3 測試環境影響

標準中，要求測試環境的溫度為25 ℃±5 ℃，而有些實驗室可能無法滿足該試驗條件，從而導致一些測試誤差。 動力蓄電池充放電設備一般會在某一個溫度下進行標定計量，由于壽命循環測試周期較長，有些實驗室可能無法保證充放電設備所在場地的試驗溫度一直穩定在25 ℃±5 ℃范圍內，會造成由于充放電設備所在的環境與設備計量時溫差較大，充放電設備本身的精度偏離的現象。因此，要保證實驗室的環境溫度應滿足標準中規定的測試溫度的要求，可構建合適的恒溫室以保證溫度的穩定。

4 充放電線纜的選擇

在進行充放電測試時，常出現一些需要大電流的試驗，測試中由于選擇的充放電線纜過細，線纜發熱嚴重，線纜內阻隨溫度升高增加，導致電池容量測試中衰減較快，誤差較大。針對這種情況，可選擇與測試電流相匹配的線材，并適當保有余量，減少測試過程由于線纜溫升導致的發熱現象，進而提高測試精度。

5 充放電線接觸端子與電池極耳之間連接

通常情況下，充放電線接觸端子和電池極耳之間采用螺絲壓合進行連接，螺絲的扭矩、充放電線纜端子的大小、極耳的大小、材質，都會導致兩者接觸面、接觸力的不同，致使測試精度的不同，特別是針對HPPC測試影響更大。為減少該誤差，應根據電池廠或整機廠的要求選擇原裝的組件或合適的端子、采用廠家要求的測試扭矩進行連接。

其他一些因素：（1）車用動力蓄電池處在溫箱的位置，是否會被溫箱出風口直吹，也是影響電池性能測試的一個因素。測試過程中，應盡量減少測試樣品被直吹的情況，可調節溫箱出風口的方向或適當添加擋板進行遮擋。（2）溫箱中車用動力蓄電池的數量，測試過程中由于車用動力蓄電池數量較多且發熱較大，從而影響彼此間的散熱以及溫箱內部溫度均勻度的變化。應合理安排溫箱中車用動力蓄電池的數量，避免由于樣品數量太多造成溫箱整體升溫的現象，并選用溫度均勻度較好的溫箱。

綜上所述，本文對電動汽車用動力蓄電池電性能測試中常見的誤差進行了分析與研究，并提出了一些對應的改善方法，對于提高電性能測試精度具有一定的意義。因此，在車用動力電池檢測過程中，應關注測試設備的選擇、測試環境的穩定、測試設備與測試樣品的連接，從而提高車用動力電池的測試的精度與準度。