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如何对蓄电池测试

电源技术 | 发布时间:2019-02-27 | 人气: | #评论# | 本文关键字:蓄电池
摘要:目前电池毫无疑问是电动汽车中最为核心和关键的部件,电池不仅决定着车辆的性能和续航表现,更影响着寿命和安全。因此无论是整车厂还是电池厂都需要对电池进行全面的测试,从而真正

目前电池毫无疑问是电动汽车中最为核心和关键的部件,电池不仅决定着车辆的性能和续航表现,更影响着寿命和安全。因此无论是整车厂还是电池厂都需要对电池进行全面的测试,从而真正的了解电池,用好电池。作为刚接触电池测试的同学来说可能会混淆各种测试术语、测试标准、测试方法。所以我们先从分析电池测试的目的开始,来逐步了解电池测试究竟是如何开展的。

一、电池测试目的

电池测试的目的总的来说就是出于两个方面的原因:

1、了解电池的特性(从电池本身出发):我们需要通过测试来了解电池的容量、内阻、电压特性、倍率特性、温度特性、循环寿命、能量密度等等重要的参数,既需要这些参数来论证被测电池是否达到了当初的设计目标,也需要通过这些参数在使用电池的过程中实现更好的管理和控制。

2、评估电池满足需求的能力(从应用场景出发):这类测试可以理解为从应用的需求出发,倒推出电池应该满足的特性,并经过测试来验证被测电池是否达标。例如整车厂会根据低温下驾驶的场景设计电池冷启动测试,根据功耗指标设计能量效率测试,根据车辆爬坡或加速场景设计功率性能测试等。另外还会从车辆安全的角度出发设计过充过放、短路、过温、挤压穿刺等试验。

所以当我们接触到一个新的测试项目的时候,我们可以思考一下,这个测试究竟是出于了解电池还是用于评估满足应用场景的能力。有了这个程度的认识就能进一步理解测试的内容。

二、电池测试方法

下面主要介绍几种用于了解电池特性的测试内容:

1、容量测试

容量测试需要利用静态容量测试方法(SCT)在不同坏境温度下测得电池可用容量(包含能量)。不同的企业和标准有在SCT测试方法存在区别,但总体思路是类似的。例:在常温(25℃)环境下采用电池厂商规定方式满充,再在被测环境下充分搁置后采用1C倍率放电至截止电压(2.5V),记录释放的容量(能量)。实际实验中可连续重复测试3次取均值以提高准确性。

容量测试Output:温度与容量(能量)关系表。

以容量C为X轴,以电压V为Y轴。不同温度下1C放电截止在X轴上的点为容量与温度的关系。而各个放电曲线与X、Y轴形成的面积之比就是不同温度下的可用能量之比。如下图所示:-20℃时的电池可用能量(Wh) = 阴影部分的面积S。由此可见,SOE比SOC能更加准确的表示出剩余的能量,从而更准确的评估剩余里程。

2、混合脉冲功率性能测试(HPPC)

HPPC测试可测得电池的功率性能、开路电压、直流内阻等重要特性。HPPC测试制度是在某特定SOC目标进行10s脉冲放电,静置40s,再10s脉冲充电。由此可测得该SOC点充电和放电方向的DCIR。需要注意的是在不同的测试方法下计算的DCIR会存在一定的差异。

比如可以以脉冲1s时刻为基准:

Rd = (V1dd – V0dd) / Id

Rc = (V1cd – V0cd) / Ic

也可以以脉冲10s时刻为基准:

Rd = (V10dd – V0dd) / Id

Rc = (V10cd – V0cd) / Ic

一般情况下电池企业采用10s基准法计算。若整车项目SOR文件中提及了瞬间功率特性要求时可以按所需要求计算。

测试方案举例:

第一步:先执行一次SCT测试用以测定电池容量,再将电池满充。

第二步:将电池以1C倍率进行放电,容量减少10%时停止,并搁置1小时。

第三步:执行一次HPPC测试制度。采用5C倍率放电,3C倍率充电。

重复第二步和第三步,从而可测得90%至10%SOC共9个点的功率特性。在实际试验中脉冲电流一般根据被测电池特性决定(一般采用电池厂商提供的最大充放电倍率),SOC目标点可以根据具体需要调整。

HPPC测试Output:开路电压及直流内阻表和功率特性表。

开路电压及直流内阻表(OCV&DCIR)

开路电压及直流内阻表(OCV&DCIR)

脉冲功率特性表:

根据OCV&DCIR数据可以计算得出不同DOD状态下的充放电可用电流及功率。

Discharge Power = Vmin *(OCV - Vmin)/ Rd (注释:Vmin指的是放电最低截止电压)

Charge Power = Vmax *(Vmax - OCV)/ Rc (注释:Vmax指的是充电最高截止电压)

3、倍率性能测试

倍率性能测试需根据电池功率特性(能量型/功率型)设定不同的充放电倍率。例如下案例所示,采用0.5C恒流降流充电,选取0.2C、0.5C、1C、2C四种倍率进行放电;从而获取电池不同倍率下放电曲线、以及恒流降流充电曲线。

4、自放电测试

自放电测试能确定电池经过预定搁置时间之后的容量损失。具体的测试方法有很多类型。例如在GBT 31486中提到的容量恢复能力capacity recovery其实就是测试自放电的方法之一。该测试将满充后的电池在常温下搁置28天,然后在放空并记录保持容量Cr,最后再进行一次常温SCT测得当前实际容量Ct。

计算容量保持率(Cr/Ct)以求得自放电特性。在实际情况中为了压缩自放电测试周期,可以采用高温加速和OCV判定的方法。比如将电池搁置与55℃环境搁置7天,通过OCV电压的变化估算自放电率。


责任编辑:蓄电池

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