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試驗(yàn)測試下商用鋰電池的控制

推廣電動汽車的主要制約因素在于其電池的性能不能滿足汽車功率需求，如鋰電池使用過程中電池容量降低、使用時間減少且鋰電池電壓值下降較快。為此，對汽車動力系統(tǒng)使用的商用鋰電池進(jìn)行分析。通過試驗(yàn)測試，研究鋰電池使用過程中額定容量的損失。對放電階段所需要的功率、高循環(huán)次數(shù)引起的老化、電池組管理不善引起的容量損失進(jìn)行了試驗(yàn)，通過試驗(yàn)給出修復(fù)鋰電池容量的方法。

首先對測試裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用創(chuàng)科集團(tuán)生產(chǎn)的QPX1200L型直流電源為測試電池提供充電操作，提供的最大輸出功率為1200W。鋰電池與可調(diào)功率電阻相連實(shí)現(xiàn)放電。基于FieldPoint模塊進(jìn)行測試，采用LabVIEW編制的虛擬設(shè)備對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理。編制的測試系統(tǒng)可以對單個電池、4個電池、7個電池、1個模塊和整個電池組進(jìn)行控制測試。制定的測試指標(biāo)包括：4個電壓指標(biāo)、1個電流指標(biāo)和5個溫度指示。同時，定義2個圖形窗口用來顯示電壓和溫度的變化趨勢。當(dāng)充電電壓超過最高限制電壓或放電電壓低于最低限制電壓時，產(chǎn)生聲音警報(bào)。文中選用的測試電池取自廢棄車輛，共70塊，裝在10個模塊中，每個模塊串聯(lián)連接7個電池。首先對所有電池進(jìn)行完全放電，之后進(jìn)行完全充電以確保各電池具有相同的荷電狀態(tài)。測試包括各種不同電流條件下的充放電循環(huán)測試和不同充放電速率下的電池容量測試，觀察電池容量的恢復(fù)狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，以C速率進(jìn)行放電時取得的最高溫度為43℃。放電速率對電池容量恢復(fù)的影響最大，以3C速率進(jìn)行放電，電池可恢復(fù)額定容量的30%～40%；以2C速率進(jìn)行放電，電池可恢復(fù)額定容量的67%；以C速率進(jìn)行放電，電池可恢復(fù)額定容量的90%；而以C/10的速率對單電池進(jìn)行充放電循環(huán)測試時，多循環(huán)次數(shù)的恢復(fù)較差，只有原循環(huán)次數(shù)的30%。

Alessandro Dell’Era et al. 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics, Istanbul June 01- 04, 2014.

編譯：王祥