动力电池测试项目详析

1、动力电池PACK测试项目详析2012-06-13动力电池PACK一般是指带有BMS（电池保护板，电池管理系统），由2节以上电池芯组成的电池包。费思动力电池PACK测试系统的所有测试参数是根据上述结构设计的。首先电池芯本身的参数测试（充放电，内阻，寿命等）的测试设备是分容柜，这个是电池芯的老化设备，是测量PACK之前的测试工序。动力电池pack测试系统：费思线性源（充电），费思充放电控制盒，费思电子负载（控制电池动态充电和放电模拟），本文档以铁锂电池为例。生产性测试：电池芯在组成PACK之前要对电池芯进行筛选。影响电池pack寿命的最大影响是电池芯的一致性。受限于电池芯生产工艺，电池芯的容量一般

2、是合格的，但是电池芯的一致性和寿命是动力电池行业的短板。电池筛选：分为两部分：充放电电压曲线一致性，充放电内阻一致性。完全测试方法：用工装把被测试的电池芯串联连接，测试系统对电池充放电一次，启用内阻功能，对测试结果进行分析，分别使用充电状态和放电状态的100%/80%/30%/0%SOC的电压值、内阻值和温升。分别对结果进行横向对比（电池芯中间的同一阶段）和纵向对比（电池芯本身不同阶段）筛选出偏差值超过定义范围的电池芯。（本测试特别对PACK使用只有总体保护的BMS时更加重要，对电池PACK的使用寿命影响很大。）简易测试方法：如果测试已经有经验，可以选取较简单的测试方法，即直接根据放电内阻进行

3、筛选。使用测试系统的内阻功能，直接测试，3到5秒可得出结论。测试依据如下：组装测试：电池芯筛选组装以后，要进行跟第一项测试差不多的测试。主要采用简单测试法（因为容量，和充放电过参数在第一项已经测试）。本项测试主要测试偏重于对上次测试的验证和测试组装时电池芯中间的连接优良度。可以检测出，电芯连接好以后电芯表现一致性。BMS电池保护板测试：因为动力电池的昂贵，所以一般对保护板进行全检。初次检测不要连电池进行检测（如果BMS损坏，使用电池危险）。一般使用2个电源和一台电子负载进行测试。分成两个测试步骤：充电保护和放电保护。充电保护：使用一个电源模拟充电器，使用负载加一个小电流电源（提供电压信号）模拟

4、电池。通过调整电子负载的恒压来测试BMS的电压保护，通过调整负载的电流来测试电流保护，及BMS的保护动作时间放电保护：使用电源来模拟电池，负载模拟用电环境。来测试BMS的放电电压保护，电流保护，及BMS的保护动作时间。容量指示测试：如果BMS有电池容量指示灯需要进行测试，请在充放电保护测试中顺便测试，但是转灯要人为观察（BMS可通讯的除外）。研发性测试。输出能力：分别测试电池各个容量点（例如100%、80%、30%、0%SOC）的最大输出能力及持续能力。温升实验：不同环境温度，不同充放电倍率下，电池本身温度和环境温度的差异。放电容量：研究不同放电倍率下，容量的变化特性及电压、内阻特性。充电容量

5、：研究不同充电过程下，比如恒压转恒流，快速充电，脉冲式充电涓充等充电方式对电池容量，内阻，发热，电压曲线等影响。放电倍率特征：研究电池在不同倍率放电情况下的，内阻、容量、温度等特征。充放电过程中平衡电势：多次相同测试环境中电池的电压特征分布曲线范围。充放电过程中平衡内阻：多次相同测试环境中电池的内阻特征分布曲线范围。模拟工况：跟据电池实际使用中电池工作状态，来多次模拟工作状态，考察电池在过程中的变化特性。回弹电压曲线：不同的充放电标准下，以一定的程序（放电，静置），来研究充放电状态对静置时的电池的电压和时间的关系（高速采样）。BMS参数测试：使用负载来模拟总体的或者总体中某单节电芯的异常，测试

6、BMS 是否有动作，多次重复试验，测试BMS动作稳定性（是否全部动作，动作值是否一致）BMS时间测试：测试BMS各种动作的时间及多次状态下的时间离散性（10000次）BMS的影响：测试BMS对电池内阻、电压、温升、输出能力等参数的影响寿命分析：电池容量寿命分析：以标准充放电进行300次、600次，或者充放电到标称75%容量是的次数，研究电池容量和次数、电压曲线和次数、内阻和次数、容量和电压、容量和内阻的曲线和分布区域。电池续航能力分析：次数过程同上，但是充放电标准是以模拟工况的形式出现。错误的测试方法：使用内阻测试仪对动力电池内阻进行测试：因为内阻测试仪采用交流法进行测试，使用1kHz 5mA

7、的电流测试引起的电压降。此法测量出来的是交流内阻，适用于电池小电流输出环境，比如数码电子，手机等实际电流较小的环境。但是动力电池是高倍率放电（普通锂电池1/10C，动力电池往往1C,2C甚至4C），而大电流放电引起的极化反应和极化内阻往往大于交流内阻，交流法的结果比实际值小一半以上，无法判断因喷涂工艺和生产工艺引起的效果。所以美国、日本和中国都是通过直流放电法来对内阻进行评估（日本的DCR,美国的HPPC，中国的MCCF），费思科技采用国标的测试方法，如果想采用其他方法测试，请使用费思电子负载配置的软件进行测试。以电压值来评估电池剩余容量：采用电压值来评估电池剩余容量，是铅酸电池原先采取的测试

8、方法，但是这个方法不适用于锂离子电池，更不适合铁锂电池。铅酸电池采用电压来表示电量的原因是，其SOCV曲线接近一条直线，并且铅酸电池寿命较短（100300次）不可能出厂前做多次充放电实验。而锂离子电池和铁锂电池的SOCV曲线与直线偏差较远，不适合，如果非要用电压的公式来表示的话，铅酸电池时一次公式，锂离子电池时2次公式，铁锂是一个4次公式，而一个4次公式对保护板的芯片来说，计算量太复杂，不能实现。所以现在锂离子评估如果采用电压表示容量（手机，电脑），会发现，开始电用的慢，后部分不经用的情况出现（容量评估偏差太大。），铅酸可以达到10%以内的精确度，锂离子误差达到30%，铁锂则无法评判（误差超过50%）。充放电容量测试，以部分测试代替总体测试（比如进行容量测试时，不进行完整循环，通过较短的放电时间，来推算总体容量）。这个方法跟上一个测试一样，盛行于铅酸电池测试，但是无法应用于锂电池和铁锂电池。容量测试方法只有一个，就是完成一个完整的充放电循环。如果不太考虑结果精确度的话，请采用精确度高于0.05%的仪器，自行带入费思提供的相应容量表达公式。但是费思不保证测试结果的确定性（公式是经验值公式）。采用单节电压保护点乘以系数即为总体的电压保护值。因为不同规格，不同串数，不同应用环境时，动力电池要充分考虑充放