一、電池包測(cè)試的必要性

近些年電動(dòng)汽車(chē)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，消費(fèi)者購(gòu)置純電動(dòng)汽車(chē)的意向也越來(lái)越強(qiáng)。相比于傳統(tǒng)汽車(chē)的三大件，純電動(dòng)汽車(chē)的新三大件變?yōu)椋簞?dòng)力電池、電控系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)。

其中動(dòng)力電池被稱(chēng)為新能源汽車(chē)的心臟，也是各汽車(chē)品牌形成差異化的關(guān)鍵因素。這顆“心臟”要驅(qū)動(dòng)汽車(chē)這樣的龐然大物，其能量是如何得到的呢？

以85D版ModelS電池包為例，該電池包有16個(gè)模組，每組有444節(jié)圓柱形電芯。

將這些電芯串聯(lián)起來(lái)，就可以得到一個(gè)高電壓、大容量的強(qiáng)力“心臟”了。當(dāng)然這只是一種很簡(jiǎn)單的說(shuō)法，真正的電池系統(tǒng)要復(fù)雜很多。

現(xiàn)在我們知道了電芯是動(dòng)力電池的基礎(chǔ)單元，那么對(duì)它的實(shí)時(shí)監(jiān)控就顯得非常必要。但在監(jiān)測(cè)過(guò)程中我們會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，那就是串聯(lián)電池組會(huì)產(chǎn)生較大的共模電壓。所謂共模電壓就是每一導(dǎo)體和所規(guī)定的參照點(diǎn)之間出現(xiàn)的向量電壓的平均值。

以實(shí)驗(yàn)中的十節(jié)串聯(lián)電池組為例，假設(shè)每節(jié)電池的電壓均為3.6V，那么第十節(jié)電池的最高節(jié)點(diǎn)處的電壓就是36V，十節(jié)與九節(jié)電池之間的電壓值為32.4V，這樣兩節(jié)電池間就產(chǎn)生了34.2V（（36+32.4）/2=34.2）的共模電壓。

這么大的共模電壓輸入到設(shè)備中很可能會(huì)影響它的運(yùn)行，甚至損壞元器件。如何解決這種負(fù)面影響呢？最好的辦法就是隔離。而本次實(shí)驗(yàn)所采用的PS2024V采集卡，它的每個(gè)通道都是隔離型的，可以很好的防止共模電壓的影響。

二、電池包測(cè)試實(shí)驗(yàn)

2.1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

接下來(lái)我們將使用PS2024V完成一個(gè)關(guān)于串聯(lián)電池組充放電測(cè)試的實(shí)驗(yàn)。

電池組是由10節(jié)鋰電池串聯(lián)在一起組成的，每節(jié)鋰電池的平均電壓在4.1V左右。而且我們會(huì)從整個(gè)電池組的正負(fù)極引出兩根導(dǎo)線(xiàn)，用來(lái)測(cè)量它們?cè)诔浞烹姇r(shí)的電壓變化情況。同時(shí)將電流傳感器串聯(lián)到回路上，以觀察電池組在充放電時(shí)的電流變化。PS2024V型采集卡共有24組差分通道，按照每節(jié)電池的正負(fù)極將引線(xiàn)連接到采集卡上。最后通過(guò)USB線(xiàn)纜將電腦與采集卡相連。

2.2、放電實(shí)驗(yàn)

當(dāng)電池組放電時(shí)，將水泥電阻串聯(lián)至整個(gè)回路中，電阻的參數(shù)是30?100W。這里要注意的是，鋰電池不能過(guò)度放電，也就是電壓不能低于最低放電電壓2.5V-2.75V。

打開(kāi)趨勢(shì)圖，我們可以看到電池組的放電曲線(xiàn)，放電電流沒(méi)有明顯的變化。

但在放電過(guò)程中，有三節(jié)電池發(fā)生過(guò)放現(xiàn)象，它們的電壓大小快速下降。

停止放電后，我們來(lái)計(jì)算一下電池組的放電量，打開(kāi)數(shù)據(jù)記錄表格，其有效數(shù)據(jù)是從第4行到第1312行，每次循環(huán)測(cè)量所用的時(shí)間是6s，所以用電流值乘以每次循環(huán)的測(cè)量時(shí)間，就可以計(jì)算出本次循環(huán)的放電量。但電流是隨時(shí)間不斷變化的，那么就要以電流對(duì)時(shí)間的積分計(jì)算出真實(shí)的放電量。而電流與時(shí)間的對(duì)應(yīng)函數(shù)我們并不知道，所以本次實(shí)驗(yàn)使用“梯形估算法”來(lái)計(jì)算具體的放電量。由于接線(xiàn)問(wèn)題，起始時(shí)刻的電流值大小無(wú)法得知，首次循環(huán)的放電量只能以恒定電流值乘以時(shí)間來(lái)計(jì)算，而其余循環(huán)則使用梯形估計(jì)法。在Excel表格中輸入相應(yīng)公式。要注意，此時(shí)的放電量單位是As，需要對(duì)這些值求和并轉(zhuǎn)換為mAh。最終計(jì)算出總的放電量是2609.41mAh。

2.3、充電實(shí)驗(yàn)

接下來(lái)開(kāi)始電池組的充電實(shí)驗(yàn)，使用的充電電源是恒流恒壓電源，因?yàn)槊抗?jié)電池電壓均在截止電壓（2.5V～2.75V）之上，所以采用較大電流（1A）充電。在實(shí)際使用過(guò)程中，應(yīng)該選用適配的充電器對(duì)電池充電。

打開(kāi)趨勢(shì)圖，可以明顯看到電池組的充電曲線(xiàn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定電壓后，充電電流明顯減弱。

還是以同樣的方法，我們計(jì)算出電池組的充電量為2641.28mAh。

以上就是本篇文章的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)您有所幫助。如果您有任何問(wèn)題都可通過(guò)評(píng)論指出，或是通過(guò)我們的微信公眾號(hào)“思邁科華Smacq”直接聯(lián)系我們，也可以訪(fǎng)問(wèn)官網(wǎng)smacq.cn。文章的視頻內(nèi)容可以點(diǎn)擊如下連接跳轉(zhuǎn)觀看：串聯(lián)電池組充放電測(cè)試中的數(shù)據(jù)采集及電池容量計(jì)算。

再見(jiàn)。

審核編輯 黃宇