新能源汽車動力電池性能檢測技術研究

邱心濤 徐小林 趙龍濤 萬艷 虞翔

摘 要：隨著全球對環(huán)境問題的關注和對可持續(xù)發(fā)展的追求，新能源汽車成為推動綠色出行的重要力量。在新能源汽車 中，動力電池是關鍵組件，對車輛性能和續(xù)航能力至關重要。本文旨在深入研究動力電池性能檢測技術，提供有效的方法 和建議，以確保電池滿足設計要求。通過定義關鍵性能指標、選擇合適的測試方法和設備，并進行綜合性能測試和數據分 析，得出了動力電池的性能評估結果，并總結了技術的優(yōu)缺點。這項研究將為新能源汽車動力電池的性能提升和可持續(xù)發(fā)展 提供參考和指導。

關鍵詞：新能源汽車，動力電池，性能檢測，性能指標

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.03.039

0 引 言

隨著全球對環(huán)境問題的關注和對可再生能源 的推廣，新能源汽車成為了解決傳統(tǒng)燃油車尾氣排 放和資源消耗的重要方向之一[1]。而在新能源汽車 中，動力電池是其核心組件之一，對電動汽車的性 能和續(xù)航能力起著至關重要的作用。動力電池作為 新能源汽車的能量存儲單元，其性能和可靠性直接 影響著整車的安全性、性能穩(wěn)定性以及用戶體驗。 為了確保動力電池的可靠運行和延長使用壽命，需 要開展精確的性能檢測，并通過評估和分析提供有 效的改進和優(yōu)化建議。因此，新能源汽車動力電池 性能檢測技術的研究變得至關重要。通過對動力 電池進行全面、準確和可靠的性能測試和評估，可以獲得關鍵的性能指標如容量、電壓、溫度等，并 進一步了解電池的充放電特性、循環(huán)壽命和安全性 能。這些信息對于改進電池設計、提高電池性能和 延長電池壽命都具有重要指導意義[2]。然而，由于 動力電池的復雜性和多變性，其性能檢測技術研究 面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，需要開發(fā)適用于不同類型 和規(guī)格的電池的測試裝置和儀器；需要確保測試數 據的準確性和可靠性；需要建立統(tǒng)一的性能評估方 法等。因此，對新能源汽車動力電池性能檢測技術 的研究具有重要的實踐和應用價值。

1 相關技術綜述

1.1 新能源性能監(jiān)測目標

動力電池是新能源汽車的核心組件之一，用于 儲存和釋放電能以供電動驅動系統(tǒng)使用。常見的動 力電池種類包括鋰離子電池、鎳氫電池等。其基本 原理是通過正負極之間的電化學反應來實現電能 轉化[3-4]。在動力電池性能檢測中，需要關注多個目 標和參數。其中包括電池容量、電壓、內阻、循環(huán)壽 命、溫度等重要指標[5]。具體如表1所示。

1.2 已有檢測技術和方法

（1）靜態(tài)特性測試技術

靜態(tài)特性測試旨在評估電池的靜態(tài)性能，并測 量相關指標如容量和內阻。常見的方法包括恒流放 電、恒流充電和靜態(tài)電壓測試等。

（2）動態(tài)特性測試技術

動態(tài)特性測試用于評估電池在不同工況下的 響應和性能，如快速充放電、功率輸出等。動態(tài)特 性測試方法主要包括脈沖充放電、剖面測試和恒功 率測試等。

（3）溫度特性測試技術

溫度特性測試旨在研究電池在不同溫度下的 性能表現和安全特性。常見的方法包括低溫測試、 高溫測試和溫度循環(huán)測試等。

（4）循環(huán)壽命測試技術

循環(huán)壽命測試用于評估電池在多次充放電循 環(huán)后的性能衰減情況，通常通過不同的循環(huán)模式進 行測試，如深度循環(huán)和淺度循環(huán)等。

1.3 技術優(yōu)缺點分析

當談到新能源汽車動力電池性能檢測技術時， 不同的檢測方法和技術的優(yōu)點和限制是一個重要 的議題。

靜態(tài)特性測試方法是一種簡單且易于操作的 方法，它通常通過靜態(tài)放電和充電過程來評估電池 的性能。這種方法成本低，可快速獲得測試結果。 然而，靜態(tài)特性測試無法真實模擬電池在復雜的工 況下的表現，不能全面評估電池的動態(tài)性能。相比 之下，動態(tài)特性測試方法能夠更真實地模擬電池在 實際使用過程中的性能。這些方法通常在特定的負 載和工況下對電池進行充放電循環(huán)，并記錄其動態(tài) 響應。通過動態(tài)特性測試，可以評估電池的功率輸 出和能量密度等關鍵參數。然而，動態(tài)特性測試過 程相對復雜，需要較高級別的設備和技術支持。另 一方面，溫度特性測試是評估電池在不同溫度條件 下性能的重要手段。通過控制和調節(jié)溫度，可以模 擬電池在極端或變化的溫度環(huán)境中的工作情況。然 而，溫度特性測試中的條件控制相對困難，需要精 確的儀器和控制系統(tǒng)來確保測試結果的準確性和 可靠性。循環(huán)壽命測試方法是評估電池衰減和壽命 的關鍵手段。通過對電池進行連續(xù)的充放電循環(huán)， 可以模擬電池在長期使用中的性能變化。這種方法 能夠全面評估電池的衰減情況，但測試周期較長， 需要耗費大量時間和資源。

綜上所述，每種檢測技術和方法都有其優(yōu)點 和限制。綜合運用不同的測試方法和技術，可以更全面地評估新能源汽車動力電池的性能，為電池的 設計和改進提供有價值的數據和信息。同時，不斷 研究和發(fā)展新的檢測技術，以提高測試效率和準確 性，是未來研究的一個重要方向。

2 測試裝置和儀器設計

2.1 測試裝置設計原則和要求

設計測試裝置時，除了考慮動力電池的安全、 穩(wěn)定和可靠性外，還有一些重要的原則和要求需要 考慮。

首先，測試裝置應具備高度的安全性。動力電 池作為高能量密度設備，使用過程中存在一定的安 全風險。因此，測試裝置應采取必要的安全措施， 例如防火、防爆、電氣隔離等，以確保操作人員和設 備的安全。其次，測試裝置的穩(wěn)定性也非常重要。 由于動力電池的性能受溫度、電流、電壓等因素影 響較大，測試裝置應能夠提供穩(wěn)定且可控制的工作 條件。這包括精確控制溫度、電流和電壓等參數， 并保持其在所需范圍內的穩(wěn)定性，以獲得準確且可 重復的測試結果。

設計測試裝置時，還應參考相關的標準和規(guī) 范，以確保測試裝置的設計符合國家和行業(yè)的要 求。這些標準和規(guī)范通常包括測試方法、測試環(huán) 境、測試參數等方面的詳細要求，旨在保證測試結 果的可比性和精確性。同時，測試裝置的便利性也 是一個重要考慮因素。測試裝置應設計為易于操作 和維護的，使操作人員能夠快速上手并正確操作。 此外，測試裝置的維護和維修應盡可能簡便，以減 少因設備故障導致的停機時間，并提高測試效率和 可持續(xù)使用性。

綜上所述，設計測試裝置時應考慮安全性、穩(wěn) 定性、符合標準和規(guī)范，以及便利操作和維護的原 則和要求。通過充分滿足這些要求，可以提高測試 裝置的可靠性和有效性，確保獲得準確且可靠的測 試結果。

2.2 測試儀器選擇和校準

在進行動力電池性能測試時，選擇合適的測試 儀器至關重要。首先，需要選擇滿足測試要求的儀 器類型和規(guī)格，容量測試儀、電阻測試儀、溫度控 制設備等。其次，測試儀器應具備高精度、高穩(wěn)定 性和可靠性，并能提供準確的測試數據。最后，為 確保測試結果的可信度，測試儀器在使用前應經過 校準和驗證，以保證其準確性和一致性。具體的測 試儀器參數表格如表2所示。

2.3 測試控制與數據采集系統(tǒng)

在動力電池性能測試過程中，測試控制和數據 采集系統(tǒng)起著重要的作用。測試控制系統(tǒng)能夠實現 對測試過程參數的準確控制和監(jiān)測，以確保測試的 一致性和可靠性。數據采集系統(tǒng)則負責實時采集和 記錄測試過程中所獲取的數據，并提供相應的數據 處理和分析功能，以便于后續(xù)的結果評估和解釋。 為了確保測試控制與數據采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準 確性，需要選擇合適的設備和軟件，并進行必要的 校準和驗證。具體的設備及軟件參數如表3所示。

3 實 驗

3.1 實驗方法

靜態(tài)特性測試方法用于評估動力電池在不同 工況下的靜態(tài)性能。常見的靜態(tài)特性測試包括容量 測試、電壓測試、內阻測試等。容量測試用于確定 動力電池的電荷存儲能力，電壓測試用于評估動力 電池的電壓輸出穩(wěn)定性，內阻測試則可幫助判斷動力電池的功率輸出能力。這些測試方法通常需要使 用合適的測試裝置和儀器，進行準確的數據采集和 分析。

動態(tài)特性測試方法用于評估動力電池在不同 負載和工況下的動態(tài)性能。常見的動態(tài)特性測試 包括放電特性測試、充電特性測試、功率輸出測試 等。這些測試方法旨在模擬實際使用場景，評估動 力電池的響應速度、功率傳遞能力和能量效率等 指標。

溫度特性測試方法用于評估動力電池在不同 溫度條件下的性能表現。常見的溫度特性測試包 括溫度循環(huán)測試、溫度恒定測試和溫度極限測試 等。這些測試方法可以幫助評估動力電池的溫度特 性、熱穩(wěn)定性和熱管理能力。測試中需使用合適的 溫度控制設備，并記錄溫度變化對動力電池性能的 影響。

循環(huán)壽命測試方法用于評估動力電池在多次 充放電循環(huán)過程中的性能衰減情況。通過模擬實際 使用場景中的充放電循環(huán)，可以評估動力電池的循 環(huán)壽命和年限。測試過程中需要有效控制充放電條 件，并記錄測試周期數、容量衰減等參數進行評估 分析。

3.2 實驗結果分析

在性能測試過程中產生的數據需要進行處理 與分析，以獲取有關動力電池的性能指標和特性的 量化結果。通過合理選擇和執(zhí)行靜態(tài)特性、動態(tài)特 性、溫度特性和循環(huán)壽命測試方法，并進行適當的 數據處理與分析，可以全面評估動力電池的性能與 特性，并為其封裝和應用提供科學的參考依據。

為了驗證本文方法的可靠性，分別使用本文方 法，傳統(tǒng)方法1及傳統(tǒng)方法2進行電池性能檢測。以 檢測精度為指標驗證本文方法的可靠性，具體對比 結果如圖1所示。

通過對圖1的詳細分析，可以觀察到本文所提 出的方法在動力電池的準確檢測方面表現出了顯著 的優(yōu)勢。本文方法的檢測準確率始終保持在95%以 上的高水平。與其他兩種方法相比，本文方法能夠 更精確地判斷動力電池的性能，并提供可靠的測量 結果。這意味著使用本文方法進行動力電池的性能 檢測，可以大大降低錯誤率，提高測試的可靠性和 準確性。其他兩種方法的檢測準確率都低于75%。 這意味著這些方法在檢測動力電池性能方面存在 一定的不足和局限性?？赡苁怯捎跍y試方法的設計 或參數設置不合理，或者測試過程中存在干擾因素 導致的結果不準確。與之相比，本文通過充分考慮 關鍵因素和采用合理的測試方法，能夠更精確地評 估電池的性能，提高檢測準確率。

4 結 語

通過深入研究動力電池性能檢測技術，我們能 夠更好地評估和優(yōu)化動力電池的性能，推動新能源 汽車領域的綠色出行和可持續(xù)發(fā)展。未來的研究 工作可以進一步改進測試方法和設備，提高測試效 率和準確性，以滿足不斷發(fā)展的電池技術和應用需 求，推動動力電池的進一步創(chuàng)新和發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介

邱心濤，高級工程師， 研究方向為新能源電池及軌道交通 產品的檢驗檢測方法。

（責任編輯：袁文靜）