新能源車的電池，應該這樣測！
2024-7-3 12:03:05??????點擊：
作為新能源汽車的核心部件，電池的性能和安全性直接影響整車的效率、續航能力以及用戶體驗。因此，科學而系統的電池測試方法顯得尤為重要。通過精確的測試方法，可以全面評估電池的充放電性能、循環壽命、熱管理特性等關鍵參數，確保電池在實際使用中的穩定性和安全性。有效的電池測試不僅有助于提升新能源汽車的整體性能，還能預防潛在的安全隱患，推動整個新能源汽車產業的健康發展。因此，深入了解并應用新能源電池的測試方法，對于新能源汽車技術的發展和應用具有重要意義。
從測試說起
測試是一門跨多個專業的科學，工程師需要了解軟件、硬件、材料、數學、統計學、產品的開發流程與業務知識及各種設備的使用方法。
一般而言，電子電氣系統測試可分為3個層級：
部件級測試：對單個部件進行功能和性能的驗證與確認；
系統級測試：對由多個部件所組成的系統進行功能和性能的驗證與確認；
整車級測試：對整車級功能和性能進行驗證與確認。
述測試活動可以按照測試的重點或目的分為以下類型：
功能測試；
性能測試；
可靠性測試與EMC測試；
臺架測試與整車測試；
模型在環測試、軟件在環測試與硬件在環測試；
手動測試與自動測試；
研發測試與生產下線測試等。
而在新能源汽車三電電池包、電驅、電控中，主要有以下主要測試項目：
電芯（cell）、模組（Mould）、電池包（pack）常見測試項目
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作為新能源汽車的核心部件，電池的性能和安全性直接影響整車的效率、續航能力以及用戶體驗。因此，科學而系統的電池測試方法顯得尤為重要。通過精確的測試方法，可以全面評估電池的充放電性能、循環壽命、熱管理特性等關鍵參數，確保電池在實際使用中的穩定性和安全性。有效的電池測試不僅有助于提升新能源汽車的整體性能，還能預防潛在的安全隱患，推動整個新能源汽車產業的健康發展。因此，深入了解并應用新能源電池的測試方法，對于新能源汽車技術的發展和應用具有重要意義。
從測試說起
測試是一門跨多個專業的科學，工程師需要了解軟件、硬件、材料、數學、統計學、產品的開發流程與業務知識及各種設備的使用方法。
一般而言，電子電氣系統測試可分為3個層級：
部件級測試：對單個部件進行功能和性能的驗證與確認；
系統級測試：對由多個部件所組成的系統進行功能和性能的驗證與確認；
整車級測試：對整車級功能和性能進行驗證與確認。
述測試活動可以按照測試的重點或目的分為以下類型：
功能測試；
性能測試；
可靠性測試與EMC測試；
臺架測試與整車測試；
模型在環測試、軟件在環測試與硬件在環測試；
手動測試與自動測試；
研發測試與生產下線測試等。
而在新能源汽車三電電池包、電驅、電控中，主要有以下主要測試項目：
電芯（cell）、模組（Mould）、電池包（pack）常見測試項目
電池：從手動測試到自動化測試
電池測試項目主要包括：
物理性能的測試：如尺寸、重量、密度、外觀、氣密等；
電化學性能測試：如充放電、耐壓、內阻等；
環境適應性測試：如高低溫、溫度循環、溫度沖擊、濕度、鹽霧、機械沖擊、振動等；
安全性測試：針刺、火燒、過充、過放等。
縱觀近幾年，眾多電池企業紛紛為新品賦予非常“引人注目”的名字，如“4680”、“頂流”、“M3P”、“短刀”“凝聚態”，從而讓主機廠至終端用戶均能迅速識別品牌標識。
要實現電池產品的差異化創新，不僅僅依賴于基礎研發人員對材料特性的深入研究和創新思維的發揮，更離不開更高效有力的檢測。
除了安全之外，還有一個由時間、數據準確性和資源組成的巨大金錢三角，它產生了電動汽車電池測試的三大挑戰：
如果電池測試能力和專業知識不足，測試需要很長時間才能完成。這會延長生產周期并影響產量；
測試過程會生成大量數據，尤其是在集成不同站點的生產環境中，測量和數據可能不準確；
電動汽車電池測試是應用驅動的，因為鋰離子電池、電池和模塊需要以電動汽車的使用方式進行測試。因此需要重新配置電池測試設備，以模擬不同應用并適應電池產品的變化。這意味著需要進行大量資本投資，既要投資正在使用的電動汽車電池測試設備，也要投資不同測試夾具的集成，以適應這些變化。
關乎電池質量主要包括以下幾個關鍵測試：
一、開路電壓 (OCV) 測量
電池通過儲存能量，在正負極端子之間形成電壓電勢，這種能量在電路中得以應用。當電池未接入任何電路時，該電勢被稱為開路電壓（OCV），這一數值直接體現了電池的充電狀態，是量化電池所含能量的重要指標。
在電池的充電與放電過程中，OCV 會產生變化。為了確保電池在使用過程中既不過度充電也不過度放電，我們需要在這一過程中對電池狀態進行監控。電池在制造過程中，需要經過多次的充放電循環，其中OCV的監測是驗證過程及最終應用的關鍵環節。對于由大量電芯組成的電池組，通常會配備管理芯片，用于追蹤電芯及模塊的OCV，從而報告其狀態。
當電池與負載斷開連接時，其內部仍會有微量的電流流動，這種現象被稱為自放電電流。電池電芯的OCV在一般情況下保持相對穩定，但在數周的時間內，可能會出現數十至數百微伏的細微變化。對于質量欠佳的電池，這一變化可能會更為明顯。通過OCV測量，我們可以檢測電池的自放電情況，并識別出有缺陷的電芯。
OCV的測量方法相對簡單，如下圖所示，只需將數字萬用表（DMM）直接連接到電池上，即可測量其直流電壓。
對于只需要確認 OCV 的應用，任何 6位半 DMM 都可以勝任這項工作。對于自放電測試之類的應用，需要檢測電壓的微小變化，將需要一個精度更高的（7位半）DMM。
例如，對于質量良好的電芯，在四周內自放電引起的電荷損失通常較小，一般在幾毫伏到幾十毫伏的范圍內。然而，對于失效或有缺陷的電芯，這種損失可能達到幾百毫伏。每天就可能損失幾微伏。對 3.7 V 電芯執行 OCV測量，一臺典型的 6位半 DMM 在 1 年校準中存在 142 μV 的誤差。然而，7位半 DMM 在同等條件下存在 63.8 μV 的誤差。
二、內阻和負載電阻
電池可被視為一個蘊含能量的容器。在能量需求時，通過連接電路使能量得以釋放。然而，此比喻未涵蓋電池內阻這一關鍵因素。更為恰當的比喻是，電池如同一個裝滿水的水瓶。當水瓶倒置時，水流受到瓶口或瓶頸的限制而無法自由流動。類似地，電池內阻由于老化、材料質量或結構缺陷等因素，會阻礙能量的順暢傳遞。這種內阻既包含電阻成分，也涉及電容成分，因此測量起來較為復雜。
與開路電壓（OCV）類似，內阻是電池質量和其性能隨時間變化的重要指標。內阻較高的電池效率較低，且更容易失效。過高的內阻在電池工作過程中還會產生過多熱量，若發生熱失控，將帶來極大的安全隱患。因此，在使用前對內阻進行測量，有助于識別可能存在失效風險的電芯。以鋰離子電池為例，質量良好的電芯內阻可低至100 m?，而質量不佳或已失效的電芯內阻可能高達數百毫歐。評估內阻的方法多種多樣，旨在全面評估電池性能的不同方面。
三、電化學阻抗譜 (EIS)
在這個測試方法中，在一個寬頻譜（0.5 Hz 到超過 100 kHz）對電池施加交流信號（通常是幾百毫安，但在某些情況下可能是幾安）并測量電池的響應。這個測試可能需要幾分鐘到幾小時（頻率越低，測試時間越長），但可以得出電池內阻抗行為的全方位數據。
四、交流內阻 (ACIR)
ACIR 是 EIS 過程的一個子集，在單一頻率（通常為 1 kHz）下進行測量。該測試表征了小信號性能，可以完美指示電池質量，比完整的 EIS 過程速度更快。占用時間短使其成為生產中的熱門測試方法，每個電池都必須通過該測試。
五、直流內阻 (DCIR)
DCIR 方法（幾安培）中使用的電流通常比 ACIR 方法 (100 mA) 大得多，更接近實際的應用場景，因為電池經常承受突然的高電流。電池的內阻是電池輸出大電流能力的最大限制因素。因此，識別不能在高電流下工作的電池非常重要。
從測試說起
測試是一門跨多個專業的科學，工程師需要了解軟件、硬件、材料、數學、統計學、產品的開發流程與業務知識及各種設備的使用方法。
一般而言，電子電氣系統測試可分為3個層級：
部件級測試：對單個部件進行功能和性能的驗證與確認；
系統級測試：對由多個部件所組成的系統進行功能和性能的驗證與確認；
整車級測試：對整車級功能和性能進行驗證與確認。
述測試活動可以按照測試的重點或目的分為以下類型：
功能測試；
性能測試；
可靠性測試與EMC測試；
臺架測試與整車測試；
模型在環測試、軟件在環測試與硬件在環測試；
手動測試與自動測試；
研發測試與生產下線測試等。
而在新能源汽車三電電池包、電驅、電控中，主要有以下主要測試項目：
電芯（cell）、模組（Mould）、電池包（pack）常見測試項目
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作為新能源汽車的核心部件，電池的性能和安全性直接影響整車的效率、續航能力以及用戶體驗。因此，科學而系統的電池測試方法顯得尤為重要。通過精確的測試方法，可以全面評估電池的充放電性能、循環壽命、熱管理特性等關鍵參數，確保電池在實際使用中的穩定性和安全性。有效的電池測試不僅有助于提升新能源汽車的整體性能，還能預防潛在的安全隱患，推動整個新能源汽車產業的健康發展。因此，深入了解并應用新能源電池的測試方法，對于新能源汽車技術的發展和應用具有重要意義。
從測試說起
測試是一門跨多個專業的科學，工程師需要了解軟件、硬件、材料、數學、統計學、產品的開發流程與業務知識及各種設備的使用方法。
一般而言，電子電氣系統測試可分為3個層級：
部件級測試：對單個部件進行功能和性能的驗證與確認；
系統級測試：對由多個部件所組成的系統進行功能和性能的驗證與確認；
整車級測試：對整車級功能和性能進行驗證與確認。
述測試活動可以按照測試的重點或目的分為以下類型：
功能測試；
性能測試；
可靠性測試與EMC測試；
臺架測試與整車測試；
模型在環測試、軟件在環測試與硬件在環測試；
手動測試與自動測試；
研發測試與生產下線測試等。
而在新能源汽車三電電池包、電驅、電控中，主要有以下主要測試項目：
電芯（cell）、模組（Mould）、電池包（pack）常見測試項目
電池：從手動測試到自動化測試
電池測試項目主要包括：
物理性能的測試：如尺寸、重量、密度、外觀、氣密等；
電化學性能測試：如充放電、耐壓、內阻等；
環境適應性測試：如高低溫、溫度循環、溫度沖擊、濕度、鹽霧、機械沖擊、振動等；
安全性測試：針刺、火燒、過充、過放等。
縱觀近幾年，眾多電池企業紛紛為新品賦予非常“引人注目”的名字，如“4680”、“頂流”、“M3P”、“短刀”“凝聚態”，從而讓主機廠至終端用戶均能迅速識別品牌標識。
要實現電池產品的差異化創新，不僅僅依賴于基礎研發人員對材料特性的深入研究和創新思維的發揮，更離不開更高效有力的檢測。
除了安全之外，還有一個由時間、數據準確性和資源組成的巨大金錢三角，它產生了電動汽車電池測試的三大挑戰：
如果電池測試能力和專業知識不足，測試需要很長時間才能完成。這會延長生產周期并影響產量；
測試過程會生成大量數據，尤其是在集成不同站點的生產環境中，測量和數據可能不準確；
電動汽車電池測試是應用驅動的，因為鋰離子電池、電池和模塊需要以電動汽車的使用方式進行測試。因此需要重新配置電池測試設備，以模擬不同應用并適應電池產品的變化。這意味著需要進行大量資本投資，既要投資正在使用的電動汽車電池測試設備，也要投資不同測試夾具的集成，以適應這些變化。
關乎電池質量主要包括以下幾個關鍵測試：
一、開路電壓 (OCV) 測量
電池通過儲存能量，在正負極端子之間形成電壓電勢，這種能量在電路中得以應用。當電池未接入任何電路時，該電勢被稱為開路電壓（OCV），這一數值直接體現了電池的充電狀態，是量化電池所含能量的重要指標。
在電池的充電與放電過程中，OCV 會產生變化。為了確保電池在使用過程中既不過度充電也不過度放電，我們需要在這一過程中對電池狀態進行監控。電池在制造過程中，需要經過多次的充放電循環，其中OCV的監測是驗證過程及最終應用的關鍵環節。對于由大量電芯組成的電池組，通常會配備管理芯片，用于追蹤電芯及模塊的OCV，從而報告其狀態。
當電池與負載斷開連接時，其內部仍會有微量的電流流動，這種現象被稱為自放電電流。電池電芯的OCV在一般情況下保持相對穩定，但在數周的時間內，可能會出現數十至數百微伏的細微變化。對于質量欠佳的電池，這一變化可能會更為明顯。通過OCV測量，我們可以檢測電池的自放電情況，并識別出有缺陷的電芯。
OCV的測量方法相對簡單，如下圖所示，只需將數字萬用表（DMM）直接連接到電池上，即可測量其直流電壓。
對于只需要確認 OCV 的應用，任何 6位半 DMM 都可以勝任這項工作。對于自放電測試之類的應用，需要檢測電壓的微小變化，將需要一個精度更高的（7位半）DMM。
例如，對于質量良好的電芯，在四周內自放電引起的電荷損失通常較小，一般在幾毫伏到幾十毫伏的范圍內。然而，對于失效或有缺陷的電芯，這種損失可能達到幾百毫伏。每天就可能損失幾微伏。對 3.7 V 電芯執行 OCV測量，一臺典型的 6位半 DMM 在 1 年校準中存在 142 μV 的誤差。然而，7位半 DMM 在同等條件下存在 63.8 μV 的誤差。
二、內阻和負載電阻
電池可被視為一個蘊含能量的容器。在能量需求時，通過連接電路使能量得以釋放。然而，此比喻未涵蓋電池內阻這一關鍵因素。更為恰當的比喻是，電池如同一個裝滿水的水瓶。當水瓶倒置時，水流受到瓶口或瓶頸的限制而無法自由流動。類似地，電池內阻由于老化、材料質量或結構缺陷等因素，會阻礙能量的順暢傳遞。這種內阻既包含電阻成分，也涉及電容成分，因此測量起來較為復雜。
與開路電壓（OCV）類似，內阻是電池質量和其性能隨時間變化的重要指標。內阻較高的電池效率較低，且更容易失效。過高的內阻在電池工作過程中還會產生過多熱量，若發生熱失控，將帶來極大的安全隱患。因此，在使用前對內阻進行測量，有助于識別可能存在失效風險的電芯。以鋰離子電池為例，質量良好的電芯內阻可低至100 m?，而質量不佳或已失效的電芯內阻可能高達數百毫歐。評估內阻的方法多種多樣，旨在全面評估電池性能的不同方面。
三、電化學阻抗譜 (EIS)
在這個測試方法中，在一個寬頻譜（0.5 Hz 到超過 100 kHz）對電池施加交流信號（通常是幾百毫安，但在某些情況下可能是幾安）并測量電池的響應。這個測試可能需要幾分鐘到幾小時（頻率越低，測試時間越長），但可以得出電池內阻抗行為的全方位數據。
四、交流內阻 (ACIR)
ACIR 是 EIS 過程的一個子集，在單一頻率（通常為 1 kHz）下進行測量。該測試表征了小信號性能，可以完美指示電池質量，比完整的 EIS 過程速度更快。占用時間短使其成為生產中的熱門測試方法，每個電池都必須通過該測試。
五、直流內阻 (DCIR)
直流內阻 (DCIR)，也稱為脈沖表征。在這種方法中，只測量電阻成分，因為我們假設電池由理想的開路電壓和串聯電阻表示，如下圖所示。
DCIR 方法（幾安培）中使用的電流通常比 ACIR 方法 (100 mA) 大得多，更接近實際的應用場景，因為電池經常承受突然的高電流。電池的內阻是電池輸出大電流能力的最大限制因素。因此，識別不能在高電流下工作的電池非常重要。
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