邱心濤 徐小林 趙龍濤 萬艷 虞翔

摘 要：隨著全球?qū)Νh(huán)境問題的關(guān)注和對(duì)可持續(xù)發(fā)展的追求，新能源汽車成為推動(dòng)綠色出行的重要力量。在新能源汽車 中，動(dòng)力電池是關(guān)鍵組件，對(duì)車輛性能和續(xù)航能力至關(guān)重要。本文旨在深入研究動(dòng)力電池性能檢測(cè)技術(shù)，提供有效的方法 和建議，以確保電池滿足設(shè)計(jì)要求。通過定義關(guān)鍵性能指標(biāo)、選擇合適的測(cè)試方法和設(shè)備，并進(jìn)行綜合性能測(cè)試和數(shù)據(jù)分 析，得出了動(dòng)力電池的性能評(píng)估結(jié)果，并總結(jié)了技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。這項(xiàng)研究將為新能源汽車動(dòng)力電池的性能提升和可持續(xù)發(fā)展 提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車，動(dòng)力電池，性能檢測(cè)，性能指標(biāo)

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

0 引 言

隨著全球?qū)Νh(huán)境問題的關(guān)注和對(duì)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(dòng)力電池是其核心組件之一，對(duì)電動(dòng)汽車的性 能和續(xù)航能力起著至關(guān)重要的作用。動(dòng)力電池作為 新能源汽車的能量存儲(chǔ)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(yàn)。 為了確保動(dòng)力電池的可靠運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命，需 要開展精確的性能檢測(cè)，并通過評(píng)估和分析提供有 效的改進(jìn)和優(yōu)化建議。因此，新能源汽車動(dòng)力電池 性能檢測(cè)技術(shù)的研究變得至關(guān)重要。通過對(duì)動(dòng)力 電池進(jìn)行全面、準(zhǔn)確和可靠的性能測(cè)試和評(píng)估，可以獲得關(guān)鍵的性能指標(biāo)如容量、電壓、溫度等，并 進(jìn)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(duì)于改進(jìn)電池設(shè)計(jì)、提高電池性能和 延長(zhǎng)電池壽命都具有重要指導(dǎo)意義[2]。然而，由于 動(dòng)力電池的復(fù)雜性和多變性，其性能檢測(cè)技術(shù)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(cè)試裝置和儀器；需要確保測(cè)試數(shù) 據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；需要建立統(tǒng)一的性能評(píng)估方 法等。因此，對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池性能檢測(cè)技術(shù) 的研究具有重要的實(shí)踐和應(yīng)用價(jià)值。

1 相關(guān)技術(shù)綜述

1.1 新能源性能監(jiān)測(cè)目標(biāo)

動(dòng)力電池是新能源汽車的核心組件之一，用于 儲(chǔ)存和釋放電能以供電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用。常見的動(dòng) 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(fù)極之間的電化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電能 轉(zhuǎn)化[3-4]。在動(dòng)力電池性能檢測(cè)中，需要關(guān)注多個(gè)目 標(biāo)和參數(shù)。其中包括電池容量、電壓、內(nèi)阻、循環(huán)壽 命、溫度等重要指標(biāo)[5]。具體如表1所示。

1.2 已有檢測(cè)技術(shù)和方法

（1）靜態(tài)特性測(cè)試技術(shù)

靜態(tài)特性測(cè)試旨在評(píng)估電池的靜態(tài)性能，并測(cè) 量相關(guān)指標(biāo)如容量和內(nèi)阻。常見的方法包括恒流放 電、恒流充電和靜態(tài)電壓測(cè)試等。

（2）動(dòng)態(tài)特性測(cè)試技術(shù)

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

（3）溫度特性測(cè)試技術(shù)

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

（4）循環(huán)壽命測(cè)試技術(shù)

循環(huán)壽命測(cè)試用于評(píng)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(jìn) 行測(cè)試，如深度循環(huán)和淺度循環(huán)等。

1.3 技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析

當(dāng)談到新能源汽車動(dòng)力電池性能檢測(cè)技術(shù)時(shí)， 不同的檢測(cè)方法和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和限制是一個(gè)重要 的議題。

靜態(tài)特性測(cè)試方法是一種簡(jiǎn)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(píng)估電池 的性能。這種方法成本低，可快速獲得測(cè)試結(jié)果。 然而，靜態(tài)特性測(cè)試無法真實(shí)模擬電池在復(fù)雜的工 況下的表現(xiàn)，不能全面評(píng)估電池的動(dòng)態(tài)性能。相比 之下，動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法能夠更真實(shí)地模擬電池在 實(shí)際使用過程中的性能。這些方法通常在特定的負(fù) 載和工況下對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，并記錄其動(dòng)態(tài) 響應(yīng)。通過動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，可以評(píng)估電池的功率輸 出和能量密度等關(guān)鍵參數(shù)。然而，動(dòng)態(tài)特性測(cè)試過 程相對(duì)復(fù)雜，需要較高級(jí)別的設(shè)備和技術(shù)支持。另 一方面，溫度特性測(cè)試是評(píng)估電池在不同溫度條件 下性能的重要手段。通過控制和調(diào)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(cè)試中的條件控制相對(duì)困難，需要精 確的儀器和控制系統(tǒng)來確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和 可靠性。循環(huán)壽命測(cè)試方法是評(píng)估電池衰減和壽命 的關(guān)鍵手段。通過對(duì)電池進(jìn)行連續(xù)的充放電循環(huán)， 可以模擬電池在長(zhǎng)期使用中的性能變化。這種方法 能夠全面評(píng)估電池的衰減情況，但測(cè)試周期較長(zhǎng)， 需要耗費(fèi)大量時(shí)間和資源。

綜上所述，每種檢測(cè)技術(shù)和方法都有其優(yōu)點(diǎn) 和限制。綜合運(yùn)用不同的測(cè)試方法和技術(shù)，可以更全面地評(píng)估新能源汽車動(dòng)力電池的性能，為電池的 設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)和信息。同時(shí)，不斷 研究和發(fā)展新的檢測(cè)技術(shù)，以提高測(cè)試效率和準(zhǔn)確 性，是未來研究的一個(gè)重要方向。

2 測(cè)試裝置和儀器設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)試裝置設(shè)計(jì)原則和要求

設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)，除了考慮動(dòng)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(cè)試裝置應(yīng)具備高度的安全性。動(dòng)力電 池作為高能量密度設(shè)備，使用過程中存在一定的安 全風(fēng)險(xiǎn)。因此，測(cè)試裝置應(yīng)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(shè) 備的安全。其次，測(cè)試裝置的穩(wěn)定性也非常重要。 由于動(dòng)力電池的性能受溫度、電流、電壓等因素影 響較大，測(cè)試裝置應(yīng)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(shù)， 并保持其在所需范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，以獲得準(zhǔn)確且可 重復(fù)的測(cè)試結(jié)果。

設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)，還應(yīng)參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī) 范，以確保測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)符合國(guó)家和行業(yè)的要 求。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范通常包括測(cè)試方法、測(cè)試環(huán) 境、測(cè)試參數(shù)等方面的詳細(xì)要求，旨在保證測(cè)試結(jié) 果的可比性和精確性。同時(shí)，測(cè)試裝置的便利性也 是一個(gè)重要考慮因素。測(cè)試裝置應(yīng)設(shè)計(jì)為易于操作 和維護(hù)的，使操作人員能夠快速上手并正確操作。 此外，測(cè)試裝置的維護(hù)和維修應(yīng)盡可能簡(jiǎn)便，以減 少因設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，并提高測(cè)試效率和 可持續(xù)使用性。

綜上所述，設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)應(yīng)考慮安全性、穩(wěn) 定性、符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以及便利操作和維護(hù)的原 則和要求。通過充分滿足這些要求，可以提高測(cè)試 裝置的可靠性和有效性，確保獲得準(zhǔn)確且可靠的測(cè) 試結(jié)果。

2.2 測(cè)試儀器選擇和校準(zhǔn)

在進(jìn)行動(dòng)力電池性能測(cè)試時(shí)，選擇合適的測(cè)試 儀器至關(guān)重要。首先，需要選擇滿足測(cè)試要求的儀 器類型和規(guī)格，容量測(cè)試儀、電阻測(cè)試儀、溫度控 制設(shè)備等。其次，測(cè)試儀器應(yīng)具備高精度、高穩(wěn)定 性和可靠性，并能提供準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。最后，為 確保測(cè)試結(jié)果的可信度，測(cè)試儀器在使用前應(yīng)經(jīng)過 校準(zhǔn)和驗(yàn)證，以保證其準(zhǔn)確性和一致性。具體的測(cè) 試儀器參數(shù)表格如表2所示。

2.3 測(cè)試控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在動(dòng)力電池性能測(cè)試過程中，測(cè)試控制和數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)起著重要的作用。測(cè)試控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn) 對(duì)測(cè)試過程參數(shù)的準(zhǔn)確控制和監(jiān)測(cè)，以確保測(cè)試的 一致性和可靠性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集和 記錄測(cè)試過程中所獲取的數(shù)據(jù)，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù) 處理和分析功能，以便于后續(xù)的結(jié)果評(píng)估和解釋。 為了確保測(cè)試控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn) 確性，需要選擇合適的設(shè)備和軟件，并進(jìn)行必要的 校準(zhǔn)和驗(yàn)證。具體的設(shè)備及軟件參數(shù)如表3所示。

3 實(shí) 驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

靜態(tài)特性測(cè)試方法用于評(píng)估動(dòng)力電池在不同 工況下的靜態(tài)性能。常見的靜態(tài)特性測(cè)試包括容量 測(cè)試、電壓測(cè)試、內(nèi)阻測(cè)試等。容量測(cè)試用于確定 動(dòng)力電池的電荷存儲(chǔ)能力，電壓測(cè)試用于評(píng)估動(dòng)力 電池的電壓輸出穩(wěn)定性，內(nèi)阻測(cè)試則可幫助判斷動(dòng)力電池的功率輸出能力。這些測(cè)試方法通常需要使 用合適的測(cè)試裝置和儀器，進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集和 分析。

動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法用于評(píng)估動(dòng)力電池在不同 負(fù)載和工況下的動(dòng)態(tài)性能。常見的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試 包括放電特性測(cè)試、充電特性測(cè)試、功率輸出測(cè)試 等。這些測(cè)試方法旨在模擬實(shí)際使用場(chǎng)景，評(píng)估動(dòng) 力電池的響應(yīng)速度、功率傳遞能力和能量效率等 指標(biāo)。

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

循環(huán)壽命測(cè)試方法用于評(píng)估動(dòng)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(shí)際 使用場(chǎng)景中的充放電循環(huán)，可以評(píng)估動(dòng)力電池的循 環(huán)壽命和年限。測(cè)試過程中需要有效控制充放電條 件，并記錄測(cè)試周期數(shù)、容量衰減等參數(shù)進(jìn)行評(píng)估 分析。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在性能測(cè)試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理 與分析，以獲取有關(guān)動(dòng)力電池的性能指標(biāo)和特性的 量化結(jié)果。通過合理選擇和執(zhí)行靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特 性、溫度特性和循環(huán)壽命測(cè)試方法，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)?數(shù)據(jù)處理與分析，可以全面評(píng)估動(dòng)力電池的性能與 特性，并為其封裝和應(yīng)用提供科學(xué)的參考依據(jù)。

為了驗(yàn)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(jìn)行電池性能檢測(cè)。以 檢測(cè)精度為指標(biāo)驗(yàn)證本文方法的可靠性，具體對(duì)比 結(jié)果如圖1所示。

通過對(duì)圖1的詳細(xì)分析，可以觀察到本文所提 出的方法在動(dòng)力電池的準(zhǔn)確檢測(cè)方面表現(xiàn)出了顯著 的優(yōu)勢(shì)。本文方法的檢測(cè)準(zhǔn)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(dòng)力電池的性能，并提供可靠的測(cè)量 結(jié)果。這意味著使用本文方法進(jìn)行動(dòng)力電池的性能 檢測(cè)，可以大大降低錯(cuò)誤率，提高測(cè)試的可靠性和 準(zhǔn)確性。其他兩種方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率都低于75%。 這意味著這些方法在檢測(cè)動(dòng)力電池性能方面存在 一定的不足和局限性?？赡苁怯捎跍y(cè)試方法的設(shè)計(jì) 或參數(shù)設(shè)置不合理，或者測(cè)試過程中存在干擾因素 導(dǎo)致的結(jié)果不準(zhǔn)確。與之相比，本文通過充分考慮 關(guān)鍵因素和采用合理的測(cè)試方法，能夠更精確地評(píng) 估電池的性能，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過深入研究動(dòng)力電池性能檢測(cè)技術(shù)，我們能 夠更好地評(píng)估和優(yōu)化動(dòng)力電池的性能，推動(dòng)新能源 汽車領(lǐng)域的綠色出行和可持續(xù)發(fā)展。未來的研究 工作可以進(jìn)一步改進(jìn)測(cè)試方法和設(shè)備，提高測(cè)試效 率和準(zhǔn)確性，以滿足不斷發(fā)展的電池技術(shù)和應(yīng)用需 求，推動(dòng)動(dòng)力電池的進(jìn)一步創(chuàng)新和發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

邱心濤，高級(jí)工程師， 研究方向?yàn)樾履茉措姵丶败壍澜煌?產(chǎn)品的檢驗(yàn)檢測(cè)方法。

（責(zé)任編輯：袁文靜）