新能源车的电池，应该这样测！

作为新能源汽车的核心部件，电池的性能和安全性直接影响整车的效率、续航能力以及用户体验。因此，科学而系统的电池测试方法显得尤为重要。通过精确的测试方法，可以全面评估电池的充放电性能、循环寿命、热管理特性等关键参数，确保电池在实际使用中的稳定性和安全性。有效的电池测试不仅有助于提升新能源汽车的整体性能，还能预防潜在的安全隐患，推动整个新能源汽车产业的健康发展。因此，深入了解并应用新能源电池的测试方法，对于新能源汽车技术的发展和应用具有重要意义。

从测试说起

测试是一门跨多个专业的科学，工程师需要了解软件、硬件、材料、数学、统计学、产品的开发流程与业务知识及各种设备的使用方法。

一般而言，电子电气系统测试可分为3个层级：

• 部件级测试：对单个部件进行功能和性能的验证与确认；
• 系统级测试：对由多个部件所组成的系统进行功能和性能的验证与确认；
• 整车级测试：对整车级功能和性能进行验证与确认。

述测试活动可以按照测试的重点或目的分为以下类型：

• 功能测试；
• 性能测试；
• 可靠性测试与EMC测试；
• 台架测试与整车测试；
• 模型在环测试、软件在环测试与硬件在环测试；
• 手动测试与自动测试；
• 研发测试与生产下线测试等。

而在新能源汽车三电电池包、电驱、电控中，主要有以下主要测试项目：

电芯（cell）、模组（Mould）、电池包（pack）常见测试项目

电池：从手动测试到自动化测试

电池测试项目主要包括：

• 物理性能的测试：如尺寸、重量、密度、外观、气密等；
• 电化学性能测试：如充放电、耐压、内阻等；
• 环境适应性测试：如高低温、温度循环、温度冲击、湿度、盐雾、机械冲击、振动等；
• 安全性测试：针刺、火烧、过充、过放等。

纵观近几年，众多电池企业纷纷为新品赋予非常“引人注目”的名字，如“4680”、“顶流”、“M3P”、“短刀”“凝聚态”，从而让主机厂至终端用户均能迅速识别品牌标识。

要实现电池产品的差异化创新，不仅仅依赖于基础研发人员对材料特性的深入研究和创新思维的发挥，更离不开更高效有力的检测。

除了安全之外，还有一个由时间、数据准确性和资源组成的巨大金钱三角，它产生了电动汽车电池测试的三大挑战：

• 如果电池测试能力和专业知识不足，测试需要很长时间才能完成。这会延长生产周期并影响产量；
• 测试过程会生成大量数据，尤其是在集成不同站点的生产环境中，测量和数据可能不准确；

l电动汽车电池测试是应用驱动的，因为锂离子电池、电池和模块需要以电动汽车的使用方式进行测试。因此需要重新配置电池测试设备，以模拟不同应用并适应电池产品的变化。这意味着需要进行大量资本投资，既要投资正在使用的电动汽车电池测试设备，也要投资不同测试夹具的集成，以适应这些变化。

关乎电池质量主要包括以下几个关键测试：

一、开路电压 (OCV)测量

电池通过储存能量，在正负极端子之间形成电压电势，这种能量在电路中得以应用。当电池未接入任何电路时，该电势被称为开路电压（OCV），这一数值直接体现了电池的充电状态，是量化电池所含能量的重要指标。

在电池的充电与放电过程中，OCV 会产生变化。为了确保电池在使用过程中既不过度充电也不过度放电，我们需要在这一过程中对电池状态进行监控。电池在制造过程中，需要经过多次的充放电循环，其中OCV的监测是验证过程及最终应用的关键环节。对于由大量电芯组成的电池组，通常会配备管理芯片，用于追踪电芯及模块的OCV，从而报告其状态。

当电池与负载断开连接时，其内部仍会有微量的电流流动，这种现象被称为自放电电流。电池电芯的OCV在一般情况下保持相对稳定，但在数周的时间内，可能会出现数十至数百微伏的细微变化。对于质量欠佳的电池，这一变化可能会更为明显。通过OCV测量，我们可以检测电池的自放电情况，并识别出有缺陷的电芯。

OCV的测量方法相对简单，如下图所示，只需将数字万用表（DMM）直接连接到电池上，即可测量其直流电压。

对电芯执行开路电压测量需要将万用表连接到电池的正负极端子

对于只需要确认 OCV 的应用，任何 6位半 DMM 都可以胜任这项工作。对于自放电测试之类的应用，需要检测电压的微小变化，将需要一个精度更高的（7位半）DMM。

例如，对于质量良好的电芯，在四周内自放电引起的电荷损失通常较小，一般在几毫伏到几十毫伏的范围内。然而，对于失效或有缺陷的电芯，这种损失可能达到几百毫伏。每天就可能损失几微伏。对 3.7 V 电芯执行 OCV测量，一台典型的 6位半 DMM 在 1 年校准中存在 142 µV 的误差。然而，7位半 DMM 在同等条件下存在 63.8 µV 的误差。

二、内阻和负载电阻

电池可被视为一个蕴含能量的容器。在能量需求时，通过连接电路使能量得以释放。然而，此比喻未涵盖电池内阻这一关键因素。更为恰当的比喻是，电池如同一个装满水的水瓶。当水瓶倒置时，水流受到瓶口或瓶颈的限制而无法自由流动。类似地，电池内阻由于老化、材料质量或结构缺陷等因素，会阻碍能量的顺畅传递。这种内阻既包含电阻成分，也涉及电容成分，因此测量起来较为复杂。

与开路电压（OCV）类似，内阻是电池质量和其性能随时间变化的重要指标。内阻较高的电池效率较低，且更容易失效。过高的内阻在电池工作过程中还会产生过多热量，若发生热失控，将带来极大的安全隐患。因此，在使用前对内阻进行测量，有助于识别可能存在失效风险的电芯。以锂离子电池为例，质量良好的电芯内阻可低至100 mΩ，而质量不佳或已失效的电芯内阻可能高达数百毫欧。评估内阻的方法多种多样，旨在全面评估电池性能的不同方面。

三、电化学阻抗谱 (EIS)

在这个测试方法中，在一个宽频谱（0.5 Hz 到超过 100 kHz）对电池施加交流信号（通常是几百毫安，但在某些情况下可能是几安）并测量电池的响应。这个测试可能需要几分钟到几小时（频率越低，测试时间越长），但可以得出电池内阻抗行为的全方位数据。

四、交流内阻 (ACIR)

ACIR 是 EIS 过程的一个子集，在单一频率（通常为 1 kHz）下进行测量。该测试表征了小信号性能，可以完美指示电池质量，比完整的 EIS 过程速度更快。占用时间短使其成为生产中的热门测试方法，每个电池都必须通过该测试。

五、直流内阻 (DCIR)

直流内阻 (DCIR)，也称为脉冲表征。在这种方法中，只测量电阻成分，因为我们假设电池由理想的开路电压和串联电阻表示，如下图所示。

DCIR 电池模型包括一个理想的电压源和一个内部电阻器

在一定的时间内对电池施加直流电流。测量电池电压的变化以计算电阻。图表对此进行了演示。

DCIR测量方法测量电池电芯的电阻成分

DCIR 方法（几安培）中使用的电流通常比 ACIR 方法 (100 mA) 大得多，更接近实际的应用场景，因为电池经常承受突然的高电流。电池的内阻是电池输出大电流能力的最大限制因素。因此，识别不能在高电流下工作的电池非常重要。来源：订阅号汽车开发圈