一、電池包測試的必要性

近些年電動汽車有了長足的發(fā)展，消費(fèi)者購置純電動汽車的意向也越來越強(qiáng)。相比于傳統(tǒng)汽車的三大件，純電動汽車的新三大件變?yōu)椋簞恿﹄姵?、電控系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)。

其中動力電池被稱為新能源汽車的心臟，也是各汽車品牌形成差異化的關(guān)鍵因素。這顆“心臟”要驅(qū)動汽車這樣的龐然大物，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個模組，每組有444節(jié)圓柱形電芯。

將這些電芯串聯(lián)起來，就可以得到一個高電壓、大容量的強(qiáng)力“心臟”了。當(dāng)然這只是一種很簡單的說法，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力電池的基礎(chǔ)單元，那么對它的實時監(jiān)控就顯得非常必要。但在監(jiān)測過程中我們會遇到一個問題，那就是串聯(lián)電池組會產(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。

以實驗中的十節(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。而本次實驗所采用的PS2024V采集卡，它的每個通道都是隔離型的，可以很好的防止共模電壓的影響。

二、電池包測試實驗

2.1、實驗準(zhǔn)備

接下來我們將使用PS2024V完成一個關(guān)于串聯(lián)電池組充放電測試的實驗。

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。而且我們會從整個電池組的正負(fù)極引出兩根導(dǎo)線，用來測量它們在充放電時的電壓變化情況。同時將電流傳感器串聯(lián)到回路上，以觀察電池組在充放電時的電流變化。PS2024V型采集卡共有24組差分通道，按照每節(jié)電池的正負(fù)極將引線連接到采集卡上。最后通過USB線纜將電腦與采集卡相連。

2.2、放電實驗

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

打開趨勢圖，我們可以看到電池組的放電曲線，放電電流沒有明顯的變化。

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

停止放電后，我們來計算一下電池組的放電量，打開數(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)測量所用的時間是6s，所以用電流值乘以每次循環(huán)的測量時間，就可以計算出本次循環(huán)的放電量。但電流是隨時間不斷變化的，那么就要以電流對時間的積分計算出真實的放電量。而電流與時間的對應(yīng)函數(shù)我們并不知道，所以本次實驗使用“梯形估算法”來計算具體的放電量。由于接線問題，起始時刻的電流值大小無法得知，首次循環(huán)的放電量只能以恒定電流值乘以時間來計算，而其余循環(huán)則使用梯形估計法。在Excel表格中輸入相應(yīng)公式。要注意，此時的放電量單位是As，需要對這些值求和并轉(zhuǎn)換為mAh。最終計算出總的放電量是2609.41mAh。

2.3、充電實驗

接下來開始電池組的充電實驗，使用的充電電源是恒流恒壓電源，因為每節(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。在實際使用過程中，應(yīng)該選用適配的充電器對電池充電。

打開趨勢圖，可以明顯看到電池組的充電曲線，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，我們計算出電池組的充電量為2641.28mAh。

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再見。

審核編輯 黃宇