使用DFCF1624智能充放電機對鋰離子動力電池進行了充放電試驗測試

電動車存在的主要問題與電源密切相關。動力電池技術(shù)的發(fā)展一直沿著兩條線路進行： ①對原來電池的不斷改進； ②對新型電池的不斷研制，電動車輛和混合動力車輛用鋰離子動力電池已列入"十五"863 高科技計劃。

為了進一步了解鋰離子動力電池的充放電特性，評價其在電動車輛上的使用性能，對國內(nèi)生產(chǎn)的一種鋰離子動力電池（高：4135mm ,直徑： 73mm ,體積： 1182cm3 ,質(zhì)量319kg ,額定容量150Ah ,電壓為316 V） 使用DFCF1624 智能充放電機進行了一系列試驗。

1 試驗設計

兩只鋰電池串聯(lián)，并分別編號為A、B ,在試驗進程中測量各個單體電池的端電壓以及A 電池溫度。

1. 1 電池充電試驗設計

鋰離子動力電池充電按照技術(shù)要求，采用智能充電模式，并控制單體電池最高端電壓為4. 25 V ,最大充電電流限制為< 0. 3 C ;當充電電流< 3 A時，停止充電。

1. 2 電池放電試驗設計

根據(jù)電動車的實際使用要求，采用C/ 3 和C/ 5 的恒流放電，當電池的端電壓達到3 V時（電池的技術(shù)要求） ,停止放電。

2 試驗結(jié)果

2. 1 鋰離子動力電池充電特性

鋰離子動力電池的充電試驗測試結(jié)果見圖1 .

圖1 鋰離子動力電池充電特性

在圖1a 中電池端電壓在充電初始時刻有比較大的上升率，而隨著充電過程的不斷進行，電池端電壓逐漸趨于平穩(wěn)。由圖1b 可以看出，鋰離子動力電池在智能模式充電方式下，充電電流在開始時迅速達到比較大的值， 而后幾乎線性下降， 在420 min時，電池基本已經(jīng)到達滿充狀態(tài)。電池在充電始末溫升在3 ℃之內(nèi)（環(huán)境溫度為15 ℃） ,說明在智能模式充電的方式下鋰離子動力電池的電流接受能力良好，充電效率較高。

2. 2 鋰離子動力電池放電特性

鋰離子動力電池的放電試驗測試結(jié)果見圖2 .

圖2 鋰離子動力電池放電特性

由圖2a 和圖2b 可以看出，鋰離子動力電池恒流放電情況下的工作電壓變化分3 段：在放電初始階段，電池工作電壓下降迅速，最大可達1. 5 V/ h以上；而后進入線形下降區(qū)，也就是鋰離子電池動力電池的工作階段，持續(xù)工作時間隨放電率的不同而有所不同，電壓下降速率也會因為放電率的不同而變化；在放電接近終止時，電池工作電壓又開始急劇下降，下降速率迅速上升，如果沒有很好的防護措施，有可能損壞電池。

由圖2b 可知，鋰離子動力電池的工作電壓變化與放電深度存在著密切關系，在放電深度20 % ≤DOD ≤85 %內(nèi)存在近似的線形關系，由此通過檢測電池電壓特性可以準確預測電池電量狀態(tài)。同時，由圖2c 可知，電池釋放的能量與放電深度之間也是成正比例關系，而且?guī)缀跖c電池放電率沒有關系，所以，在使用過程中，借助電池的放電深度就可以準確計算電池剩余能量，從而計算出車輛的剩余續(xù)駛里程。

第1 次放電采用30 A 恒流放電，放電電量171 Ah ,放電能量649. 762 Wh , 體積比能量377. 82 Wh/ L .第2 次放電采用50 A恒流放電，放電電量173. 16 Ah ,放電能量647. 385 Wh ,體積比能量376. 53 Wh/ L .30 A放電在80 %的放電深度時，電池釋放能量為463 Wh ,質(zhì)量比能量為118. 72 Wh/ kg ;50 A放電在放電深度達到80 %時，電池釋放能量為460 Wh ,質(zhì)量比能量為117. 95 Wh/ kg ,鋰離子動力電池比較高的體積比能量和質(zhì)量比能量能夠降低動力電池質(zhì)量占電動車整車質(zhì)量的百分比，從而提高電動車的續(xù)駛能力，并解決動力電池在電動車上的布置問題。

由于鋰離子動力電池對的溫度變化比較敏感，在試驗過程中，對鋰離子電池表面的溫升進行檢測，結(jié)果如圖2d 所示。在恒流放電模式下，鋰離子動力電池表面溫度以線形關系上升。

在環(huán)境溫度為15 ℃的條件下，30 A放電的溫升速率為2. 5 ℃/ h左右，50 A放電的溫升速率為4. 9 ℃/ h左右。為了保證鋰離子動力電池在電動車上的安全使用，應該注意設置電池的溫度監(jiān)測功能，并注意電池箱的通風散熱設計。

2. 3 鋰離子動力電池的一致性評價

由于電動車輛要使用多塊電池以串聯(lián)或并聯(lián)形式組合做動力源，電池的一致性對動力電池在電動車上的使用十分關鍵。

任選兩塊鋰離子動力電池單體串聯(lián)組成電池組并分別以30 A 和50 A 放電，電池單體的充放電端電壓變化如圖3 所示。

圖3 鋰離子動力電池充放電一致性分析

由圖3a 可以看出，兩塊電池單體在整個的充電過程中，電池端電壓變化幅度都比較小，表現(xiàn)出良好的一致性。由圖3b 可知，直到放電到15 %的荷電狀態(tài)，不同放電率下的電池單體端電壓變化幅度都比較小，說明電池的一致性比較好，但當電池達到低的荷電狀態(tài)時，電池一致性能就會迅速變壞，說明鋰離子動力電池單體間在深放電的情況下一致性變差，這一點在使用過程中應該加以注意。

3 結(jié) 論

a. 智能充電能夠提高鋰離子動力電池充電效率；

b. 鋰離子動力電池的工作電壓變化與電池的放電深度在0. 20 ≤DOD ≤0. 85 范圍內(nèi)存在線形關系，可通過檢測電池電壓特性來準確預測電池電量狀態(tài)；

c. 鋰離子動力電池的存儲能量（剩余能量） 與電池的放電深度成正比關系，可以通過DOD 來預測電動車續(xù)駛里程；

d. 智能充電模式下，鋰離子動力電池表面溫升不大；在恒流放電模式下，電池表面溫度線形上升；

e. 鋰離子動力電池單體間在荷電狀態(tài)SOC ≤15 %時，電池一致性比較差。