电动汽车动力系统检测方法分析＊

刘玉振

（山东华宇工学院，山东 德州 253034）

引言

随着全球能源危机的影响，新能源汽车特别是电动汽车将会逐步代替传统燃油车。虽然目前电动汽车发展仍有许多的限制性因素，但相比过去而言，电动汽车的发展日新月异，性能不断提高。电动汽车的动力系统作为电动汽车的重要组成部分，其主要由电源系统、驱动电机系统及控制器等组成，且该系统的科学合理检测对提升电动车安全性具有重大意义。

1 电源系统的检测方法

动力电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置，也是电源系统的重要部件。了解动力电池的多种性能对于在电动汽车设计制造和使用中的选用具有重要帮助。动力电池的检测内容主要有充放电性能测试、电池容量的测定、电池循环次数的测试、电池内阻测定及安全性测试等多项内容。

1.1 电池充放电性能测试

电池充电过程中的主要参数，包括充电接受能力及充电的最高电压，电池充电测试的基本电路由电源、电流电压检测设备、控制设备及技术设备等组成，也可以利用电池的性能测试仪进行自动检测。

充电接受能力一般用充电效率表示，充电效率是指在充电时充入电池的电能和所消耗总电能的比例 ，通常来说充电初期效率高，充电后期因为电极极化的因素，充电效率低。充电的最高电压较低时，则表明电池在充电时极化较小，充电效率高，使用寿命更长，电压较高时则相反。

电池的放电性能测试方式主要包括恒流放电、恒阻放电、恒压放电、定电压放电、连续放电和间歇放电等， 最常用的放电性能测试方式是恒流放电与恒阻放电。

恒流放电系统由恒流源、电流和电压检测记录装置组成。放电过程可以采用人工记录、自动记录或通过数据采集用计算机来自动记录。如Ni-MH电池1C放电时，中点电压即指放电30min后所测电池电压。放电时间率是一般是指电池放电至电压值的放电时间占总放电时间的比值。如Ni-Cd电池以1C放电到1.0V的放电时间为70min，其标称电压为1.2V，电池放电到1.2V的时间为49min，那么计算放电到1.2V的时间与总放电时间的比率为70%（即49/70）。较高的放电时间率，可以使用电设备工作电压在正常范围内，有利于实际应用中电池容量的发挥。

恒阻放电是指放电过程中保持负荷电阻为一定值，放电到终止电压的放电方法，用放电过程中电压随时间的变化表示放电特性，恒阻放电有连续放电、间隔放电及交替放电三种方式。在测量时一般每隔一定时间测量一次电池电压，直到电压第一次低于规定终止电压，对于放电时间，则按电池开始放电至电压降到终止电压时的累计时间计算，若最后两次测得的电压值，一次高于终止电压，另一次低于终止电压时，则放电时间可用线性插值法取得。

1.2 电池容量测定

电池容量的测定方法和电池放电性能测定方法基本相同，包括恒流放电法、恒阻放电法、恒压放电法、定电流放电法、定电压放电法、间歇放电法和连续放电法等。采用恒流放电的方法时，其基本表达式为：

由表达式我们不难看出，放电的容量与放电的电流有很大的关系，除此之外，其还与放电温度、充电要求、搁置时间有一定的联系。

采用恒阻放电时，其基本表达式为：

U—电池刚放电时的初始工作电压与终止电压的平均值

R—放电电阻

t—放电时间

恒阻放电法中，放电电流不是定值。放电开始时电流较大，随后逐渐减小。放电电阻越大，放电电流越小，放电曲线越平缓，电容量也越大。

1.3 电池循环次数测试

电池的循环寿命一般是指在一定的充放电条件下，电池容量降到某一定值之前，电池所能承受的循环次数。我国电动道路车辆用蓄电池标准规定，对于铅酸蓄电池来说，其循环寿命≥400次。

对于不同类型的电池循环寿命的测试规定是不同的。可以采用快速检测方法，以Ni-MH电池为例，一个单体Ni-MH电池，标称容量为1200mA·h，进行快速循环寿命测试的循环条件为 1200mA充电 75min，充电结束条件为电压降为10mv、搁置10min后，再以1200mA放电到1. 0V，搁置10min，这样反复循环，直到容量衰减至其标称容量的80%，同时记录其第30min的放电电压值。

1.4 电池内阻的测定

电池内阻是指电流通过电池时所受到的阻力。对于同类型的电池来说，内阻小则电池的电压特性好。电池内阻大小随着电池类型不同而不同，如 Ni-MH电池的内阻通常为15～50mΩ，铅酸蓄电池的内阻为10mΩ。对于电池内阻来说，它与普通元件的电阻是不同的，电池是有源元件，在实际的检测中多用专门内阻仪进行阻值的检测，常见的内阻检测仪的原理是采用交流法。其把电池等效于一个有源电阻，给被测电池通以恒定交流电流（通常为1000Hz、50mA），然后对其进行电压采样、整流滤波等一系列处理，从而测得比较精确的内阻。

四是上调2019年赤字率，通过削减支出提高效率。减税降费政策设计除了给企业等社会主体减负之外，还要考虑财政可承受能力。而且政府减税降费的同时，也应提高支出效率，削减不必要的支出。

1.5 安全性测试

根据国家技术安全法规定，电池的安全性能测试内容包括耐过充、过放能力、短路、耐高温、钻孔试验、力学性能等测试。

（1）耐过充、过放能力的测试在过充、过放情况下，密封的电池内气体过度累积，内压升高，如果超过设计极限，会发生爆裂，危及人身安全，这是不允许的。在电池设计中，通常采用负极过量的方式来避免气体在电池内部过度累积，在正极中加入反极物质，进行反极保护。

测试电池的过充、过放能力，通常采用过放电和过充电法。过放电和过充电法试验环境温度为（25±5)℃，先以I1（A）电流进行放电，当某一电池达到放电终止电压（2.52V）时，应该使用电池厂家提供的专用充电器，充电至充电终止电压（4.2V）；再以I1（A）电流放电90min，观察1h；最后，电池用 I1（A）电流恒流充电至电压达到企业技术条件中规定的充电终止电压的1.5倍，并观察1h。标准规定经过以上两种试验后电池不得出现漏液、放气、爆炸、起火和产生明显形变等异常现象[1]。

（2）短路测试在短路测试时，电路可能会出现喷溅、泄漏等情况。一般应有较好的防护措施。常见的测试条件是将电池充足电，在室温下将电池两极短接1h，允许有泄漏发生，但电池不能起火或爆炸。

（3）耐高温测试通常耐高温测试温度分为高温、低温两个阶段，高温区测试即投入火中进行测试。低温区包括两种方法：一是将要测试的电池充满电后投入沸水中并保持2h，电池必须无爆炸和泄漏；二是将充满电的电池放人 150℃的恒温箱中保持10min，电池必须无爆炸和泄漏。

（4）钻孔试验在受到外界尖锐物体的冲击时，电池可能会被刺破外壳，如果刺入物是金属，则正负极会短路，带来一定的危险。应进行钻孔试验，钻头通常为导电性的。测试条件：钻头直径为1.0mm，径向钻穿，允许电池有漏液发热，但不允许爆炸。由于此试验属于破坏性试验，要有安全措施和设备，保证安全。

2 驱动电机检测

驱动电机的检测内容主要是驱动电机绕组检测、驱动电机霍尔检测、驱动电机相位角检测及驱动电机相序检测等，一般可借助霍尔检测仪进行检测，如图1所示仪器。

驱动电机绕组检测：将检测仪上的电机线圈端的三个线夹分别接在电机的三根相线上，顺时针转动电机，三个信号灯轮流闪烁即为正常，若出现不亮的则此绕组即为有故障。

驱动电机霍尔检测：将检测仪上的电机霍尔线端接到电机的霍尔线上，顺时针转动电机，三个信号灯应有亮灭变化，若出现常亮或者某一个不亮则表明有故障。

电机的相位角检测：一般通过仪器上的60°和 120°灯进行判别区分。

驱动电机相序检测：以 60°电动机相序检测为例，用霍尔检测仪的六芯插头连接好电动机的六芯插件，驱动电机的5线为红、黑、蓝、绿、黄五种颜色，除了红、黑引线必须正确连接之外，其他引线可以随意连接。然后顺时针转动驱动电机，当看到检测仪的第二排二个指示灯交替发光，从左到右 HA、HB、HC三个指示灯的状态变化在 100-110-111-011-001-00六个状态循环。若状态变化顺序相反，则随意换掉蓝、绿、黄中的任意两根引线，这时再进行顺时针转动驱动电机，可看到从左到右 HA、HB、HC三个指示灯的状态变化为正确状态。这时检测仪的蓝、绿、黄三根细线的正确顺序状态对应电动机的三根细线的颜色顺序，此颜色顺序即为霍尔HA、HB、HC的相序[2]。

图1 霍尔检测仪

3 结论

本文对当下电动汽车动力系统中动力电池及驱动电机检测方法进行了总结和分析，重点对动力电池的检测方法进行了详细的说明。随着电动汽车的技术发展，对于电动汽车动力系统的检测方法将会越来越简单化、合理化、智能化。