新能源汽车动力电池性能检测技术研究

邱心涛 徐小林 赵龙涛 万艳 虞翔

摘 要：随着全球对环境问题的关注和對可持续发展的追求，新能源汽车成为推动绿色出行的重要力量。在新能源汽车 中，动力电池是关键组件，对车辆性能和续航能力至关重要。本文旨在深入研究动力电池性能检测技术，提供有效的方法 和建议，以确保电池满足设计要求。通过定义关键性能指标、选择合适的测试方法和设备，并进行综合性能测试和数据分 析，得出了动力电池的性能评估结果，并总结了技术的优缺点。这项研究将为新能源汽车动力电池的性能提升和可持续发展 提供参考和指导。

关键词：新能源汽车，动力电池，性能检测，性能指标

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.03.039

0 引 言

随着全球对环境问题的关注和对可再生能源 的推广，新能源汽车成为了解决传统燃油车尾气排 放和资源消耗的重要方向之一[1]。而在新能源汽车 中，动力电池是其核心组件之一，对电动汽车的性 能和续航能力起着至关重要的作用。动力电池作为 新能源汽车的能量存储单元，其性能和可靠性直接 影响着整车的安全性、性能稳定性以及用户体验。 为了确保动力电池的可靠运行和延长使用寿命，需 要开展精确的性能检测，并通过评估和分析提供有 效的改进和优化建议。因此，新能源汽车动力电池 性能检测技术的研究变得至关重要。通过对动力 电池进行全面、准确和可靠的性能测试和评估，可以获得关键的性能指标如容量、电压、温度等，并 进一步了解电池的充放电特性、循环寿命和安全性 能。这些信息对于改进电池设计、提高电池性能和 延长电池寿命都具有重要指导意义[2]。然而，由于 动力电池的复杂性和多变性，其性能检测技术研究 面临着一些挑战。例如，需要开发适用于不同类型 和规格的电池的测试装置和仪器；需要确保测试数 据的准确性和可靠性；需要建立统一的性能评估方 法等。因此，对新能源汽车动力电池性能检测技术 的研究具有重要的实践和应用价值。

1 相关技术综述

1.1 新能源性能监测目标

动力电池是新能源汽车的核心组件之一，用于 储存和释放电能以供电动驱动系统使用。常见的动 力电池种类包括锂离子电池、镍氢电池等。其基本 原理是通过正负极之间的电化学反应来实现电能 转化[3-4]。在动力电池性能检测中，需要关注多个目 标和参数。其中包括电池容量、电压、内阻、循环寿 命、温度等重要指标[5]。具体如表1所示。

1.2 已有检测技术和方法

（1）静态特性测试技术

静态特性测试旨在评估电池的静态性能，并测 量相关指标如容量和内阻。常见的方法包括恒流放 电、恒流充电和静态电压测试等。

（2）动态特性测试技术

动态特性测试用于评估电池在不同工况下的 响应和性能，如快速充放电、功率输出等。动态特 性测试方法主要包括脉冲充放电、剖面测试和恒功 率测试等。

（3）温度特性测试技术

温度特性测试旨在研究电池在不同温度下的 性能表现和安全特性。常见的方法包括低温测试、 高温测试和温度循环测试等。

（4）循环寿命测试技术

循环寿命测试用于评估电池在多次充放电循 环后的性能衰减情况，通常通过不同的循环模式进 行测试，如深度循环和浅度循环等。

1.3 技术优缺点分析

当谈到新能源汽车动力电池性能检测技术时， 不同的检测方法和技术的优点和限制是一个重要 的议题。

静态特性测试方法是一种简单且易于操作的 方法，它通常通过静态放电和充电过程来评估电池 的性能。这种方法成本低，可快速获得测试结果。 然而，静态特性测试无法真实模拟电池在复杂的工 况下的表现，不能全面评估电池的动态性能。相比 之下，动态特性测试方法能够更真实地模拟电池在 实际使用过程中的性能。这些方法通常在特定的负 载和工况下对电池进行充放电循环，并记录其动态 响应。通过动态特性测试，可以评估电池的功率输 出和能量密度等关键参数。然而，动态特性测试过 程相对复杂，需要较高级别的设备和技术支持。另 一方面，温度特性测试是评估电池在不同温度条件 下性能的重要手段。通过控制和调节温度，可以模 拟电池在极端或变化的温度环境中的工作情况。然 而，温度特性测试中的条件控制相对困难，需要精 确的仪器和控制系统来确保测试结果的准确性和 可靠性。循环寿命测试方法是评估电池衰减和寿命 的关键手段。通过对电池进行连续的充放电循环， 可以模拟电池在长期使用中的性能变化。这种方法 能够全面评估电池的衰减情况，但测试周期较长， 需要耗费大量时间和资源。

综上所述，每种检测技术和方法都有其优点 和限制。综合运用不同的测试方法和技术，可以更全面地评估新能源汽车动力电池的性能，为电池的 设计和改进提供有价值的数据和信息。同时，不断 研究和发展新的检测技术，以提高测试效率和准确 性，是未来研究的一个重要方向。

2 测试装置和仪器设计

2.1 测试装置设计原则和要求

设计测试装置时，除了考虑动力电池的安全、 稳定和可靠性外，还有一些重要的原则和要求需要 考虑。

首先，测试装置应具备高度的安全性。动力电 池作为高能量密度设备，使用过程中存在一定的安 全风险。因此，测试装置应采取必要的安全措施， 例如防火、防爆、电气隔离等，以确保操作人员和设 备的安全。其次，测试装置的稳定性也非常重要。 由于动力电池的性能受温度、电流、电压等因素影 响较大，测试装置应能够提供稳定且可控制的工作 条件。这包括精确控制温度、电流和电压等参数， 并保持其在所需范围内的稳定性，以获得准确且可 重复的测试结果。

设计测试装置时，还应参考相关的标准和规 范，以确保测试装置的设计符合国家和行业的要 求。这些标准和规范通常包括测试方法、测试环 境、测试参数等方面的详细要求，旨在保证测试结 果的可比性和精确性。同时，测试装置的便利性也 是一个重要考虑因素。测试装置应设计为易于操作 和维护的，使操作人员能够快速上手并正确操作。 此外，测试装置的维护和维修应尽可能简便，以减 少因设备故障导致的停机时间，并提高测试效率和 可持续使用性。

综上所述，设计测试装置时应考虑安全性、稳 定性、符合标准和规范，以及便利操作和维护的原 则和要求。通过充分满足这些要求，可以提高测试 装置的可靠性和有效性，确保获得准确且可靠的测 试结果。

2.2 测试仪器选择和校准

在进行动力电池性能测试时，选择合适的测试 仪器至关重要。首先，需要选择满足测试要求的仪 器类型和规格，容量测试仪、电阻测试仪、温度控 制设备等。其次，测试仪器应具备高精度、高稳定 性和可靠性，并能提供准确的测试数据。最后，为 确保测试结果的可信度，测试仪器在使用前应经过 校准和验证，以保证其准确性和一致性。具体的测 试仪器参数表格如表2所示。

2.3 测试控制与数据采集系统

在动力电池性能测试过程中，测试控制和数据 采集系统起着重要的作用。测试控制系统能够实现 对测试过程参数的准确控制和监测，以确保测试的 一致性和可靠性。数据采集系统则负责实时采集和 记录测试过程中所获取的数据，并提供相应的数据 处理和分析功能，以便于后续的结果评估和解释。 为了确保测试控制与数据采集系统的稳定性和准 确性，需要选择合适的设备和软件，并进行必要的 校准和验证。具体的设备及软件参数如表3所示。

3 实 验

3.1 实验方法

静态特性测试方法用于评估动力电池在不同 工况下的静态性能。常见的静态特性测试包括容量 测试、电压测试、内阻测试等。容量测试用于确定 动力电池的电荷存储能力，电压测试用于评估动力 电池的电压输出稳定性，内阻测试则可帮助判断动力电池的功率输出能力。这些测试方法通常需要使 用合适的测试装置和仪器，进行准确的数据采集和 分析。

动态特性测试方法用于评估动力电池在不同 负载和工况下的动态性能。常见的动态特性测试 包括放电特性测试、充电特性测试、功率输出测试 等。这些测试方法旨在模拟实际使用场景，评估动 力电池的响应速度、功率传递能力和能量效率等 指標。

温度特性测试方法用于评估动力电池在不同 温度条件下的性能表现。常见的温度特性测试包 括温度循环测试、温度恒定测试和温度极限测试 等。这些测试方法可以帮助评估动力电池的温度特 性、热稳定性和热管理能力。测试中需使用合适的 温度控制设备，并记录温度变化对动力电池性能的 影响。

循环寿命测试方法用于评估动力电池在多次 充放电循环过程中的性能衰减情况。通过模拟实际 使用场景中的充放电循环，可以评估动力电池的循 环寿命和年限。测试过程中需要有效控制充放电条 件，并记录测试周期数、容量衰减等参数进行评估 分析。

3.2 实验结果分析

在性能测试过程中产生的数据需要进行处理 与分析，以获取有关动力电池的性能指标和特性的 量化结果。通过合理选择和执行静态特性、动态特 性、温度特性和循环寿命测试方法，并进行适当的 数据处理与分析，可以全面评估动力电池的性能与 特性，并为其封装和应用提供科学的参考依据。

为了验证本文方法的可靠性，分别使用本文方 法，传统方法1及传统方法2进行电池性能检测。以 检测精度为指标验证本文方法的可靠性，具体对比 结果如图1所示。

通过对图1的详细分析，可以观察到本文所提 出的方法在动力电池的准确检测方面表现出了显著 的优势。本文方法的检测准确率始终保持在95%以 上的高水平。与其他两种方法相比，本文方法能够 更精确地判断动力电池的性能，并提供可靠的测量 结果。这意味着使用本文方法进行动力电池的性能 检测，可以大大降低错误率，提高测试的可靠性和 准确性。其他两种方法的检测准确率都低于75%。 这意味着这些方法在检测动力电池性能方面存在 一定的不足和局限性。可能是由于测试方法的设计 或参数设置不合理，或者测试过程中存在干扰因素 导致的结果不准确。与之相比，本文通过充分考虑 关键因素和采用合理的测试方法，能够更精确地评 估电池的性能，提高检测准确率。

4 结 语

通过深入研究动力电池性能检测技术，我们能 够更好地评估和优化动力电池的性能，推动新能源 汽车领域的绿色出行和可持续发展。未来的研究 工作可以进一步改进测试方法和设备，提高测试效 率和准确性，以满足不断发展的电池技术和应用需 求，推动动力电池的进一步创新和发展。

参考文献

陈益庆，查文珂，张希，等.新能源汽车动力电池回收利用的 现状及建议[J/OL].电池：1-4[2023-10-24].http：//kns.cnki. net/kcms/detail/43.1129.TM.20231007.1301.002.html.

卢欣欣，曹莹，贾鹏飞，等.新能源汽车动力电池的研究与分析[J].时代汽车，2023（20）：114-116.

黄斌，周秋月.新能源汽车动力电池的维护与保养对策 探析[J].内燃机与配件，2023（19）：58-60.

新能源汽车产销持续高增长 动力电池企业加速拓展全 球市场[N]. 现代物流报，2023-09-25（B01）.

季晓莉. 中国电动汽车“出海”快 欧盟欲“动手”[N]. 中 国经济导报，2023-09-21（005）.

作者简介

邱心涛，高级工程师， 研究方向为新能源电池及轨道交通 产品的检验检测方法。

（责任编辑：袁文静）