筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章（如下）來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第一篇章：動力電池試驗研究。
首先需要明確的，電池管理系統的對象是電池，電池的最小組單元是電芯。電芯是由復雜的化學物質構成，在電芯充放電過程中會發生電化學反應。管理電池最底層基礎是建立準確的鋰離子動力電池模型并準確估計其狀態，要獲取以上信息，需要開展相關電池測試試驗研究來獲取大量有用的測試數據。
（1）動力電池的工作原理
▲圖1-鋰電池六大要素
（2）動力電池關鍵指標分析
1）電池電動勢是指理論計算值，往往大于電池端電壓。
2）電池內阻對電池影響非常大，電池內阻包含歐姆內阻和極化內阻。極化內阻包含電化學極化和濃差極化。電化學極化由電極表面電化學反應的遲緩性造成，隨著電流變小而顯著降低。濃差極化：在電池充放電過程中，由于電解液中離子擴散的遲緩性使得電極表面與電解液本體產生濃度差而造成。這種極化隨著電流下降，濃差極化內阻也隨之下降，但持續時間在幾秒到幾十秒。
3）電池容量表示在一定的放電倍率、環境溫度、終止電壓等條件下從電池獲得的電量，即電池的容量，
4）電池狀態，荷電狀態（SOC）目前使用最為廣泛的 SOC 定義是由美國先進電池聯合會（USABC）提出的，即電池在一定的放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。
（3）搭建動力電池測試系統
▲圖2-電池測試平臺設備布置圖
獲取鋰電池的基礎數據需要開展鋰電池的恒流、恒壓、恒功率充放電、脈沖充放電及各種城市道路循環工況試驗研究，為保證試驗的安全和電池安全，需要提取設置重要參數包括
最大電流、最小電流、充放電截止電壓、最大容量、溫度范圍等。尤其是電池溫度，對電池性能影響較大，因此高低溫試驗箱是電池測試系統最重要的設備。
（4）開展動力電池性能測試與研究
的測試程序。如圖3 整個測試由7個實驗子程序組成。
▲圖3-電池性能測試的7個子測試
針對新的電池測試首先要完成一次電池激活過程，一般設定溫度 25℃，完成 2-3 次標準充放電過程。
（5）?動力電池實際容量的影響因素
復雜、多變、非線性是鋰離子電池的實際容量的特點，其受使用過程中放電倍率、溫度、終止電壓、循環次數等因素的影響。對于多次循環充放電使用后的電池，其實際容量要小于額定容量。
▲圖4-動力電池實際容量影響因素
總結：
根據目前行業發展，鋰離子電池與其他類型電池相比的優勢明顯。
構建了電池單體及電池組的測試平臺，基于不同的測試對電池進行特性試驗，通過分析充放電倍率對電池極化特性的影響，對于改進的電池復合脈沖實驗及動態工況獲取方法，為后期的電池模型參數辨識及驗證提供重要支撐。同時在實際容量評估中需要分析電池容量與充放電倍率、溫度、循環次數和老化的關系，開展以上基礎性研究對于電池管理系統的設計開發至關重要。
作者介紹：堅果
微信號：Annie413190475
豪華車企的高級工程師，從發動機測試轉入電池測試。
目前專注于電池測試技術研究，
希望與大家一起“電動化，向未來”！
