劉玉振

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034）

引言

隨著全球能源危機(jī)的影響，新能源汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)將會(huì)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油車(chē)。雖然目前電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展仍有許多的限制性因素，但相比過(guò)去而言，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展日新月異，性能不斷提高。電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的重要組成部分，其主要由電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及控制器等組成，且該系統(tǒng)的科學(xué)合理檢測(cè)對(duì)提升電動(dòng)車(chē)安全性具有重大意義。

1 電源系統(tǒng)的檢測(cè)方法

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源，是能量的存儲(chǔ)裝置，也是電源系統(tǒng)的重要部件。了解動(dòng)力電池的多種性能對(duì)于在電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)制造和使用中的選用具有重要幫助。動(dòng)力電池的檢測(cè)內(nèi)容主要有充放電性能測(cè)試、電池容量的測(cè)定、電池循環(huán)次數(shù)的測(cè)試、電池內(nèi)阻測(cè)定及安全性測(cè)試等多項(xiàng)內(nèi)容。

1.1 電池充放電性能測(cè)試

電池充電過(guò)程中的主要參數(shù)，包括充電接受能力及充電的最高電壓，電池充電測(cè)試的基本電路由電源、電流電壓檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備及技術(shù)設(shè)備等組成，也可以利用電池的性能測(cè)試儀進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

充電接受能力一般用充電效率表示，充電效率是指在充電時(shí)充入電池的電能和所消耗總電能的比例 ，通常來(lái)說(shuō)充電初期效率高，充電后期因?yàn)殡姌O極化的因素，充電效率低。充電的最高電壓較低時(shí)，則表明電池在充電時(shí)極化較小，充電效率高，使用壽命更長(zhǎng)，電壓較高時(shí)則相反。

電池的放電性能測(cè)試方式主要包括恒流放電、恒阻放電、恒壓放電、定電壓放電、連續(xù)放電和間歇放電等， 最常用的放電性能測(cè)試方式是恒流放電與恒阻放電。

恒流放電系統(tǒng)由恒流源、電流和電壓檢測(cè)記錄裝置組成。放電過(guò)程可以采用人工記錄、自動(dòng)記錄或通過(guò)數(shù)據(jù)采集用計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)記錄。如Ni-MH電池1C放電時(shí)，中點(diǎn)電壓即指放電30min后所測(cè)電池電壓。放電時(shí)間率是一般是指電池放電至電壓值的放電時(shí)間占總放電時(shí)間的比值。如Ni-Cd電池以1C放電到1.0V的放電時(shí)間為70min，其標(biāo)稱電壓為1.2V，電池放電到1.2V的時(shí)間為49min，那么計(jì)算放電到1.2V的時(shí)間與總放電時(shí)間的比率為70%（即49/70）。較高的放電時(shí)間率，可以使用電設(shè)備工作電壓在正常范圍內(nèi)，有利于實(shí)際應(yīng)用中電池容量的發(fā)揮。

恒阻放電是指放電過(guò)程中保持負(fù)荷電阻為一定值，放電到終止電壓的放電方法，用放電過(guò)程中電壓隨時(shí)間的變化表示放電特性，恒阻放電有連續(xù)放電、間隔放電及交替放電三種方式。在測(cè)量時(shí)一般每隔一定時(shí)間測(cè)量一次電池電壓，直到電壓第一次低于規(guī)定終止電壓，對(duì)于放電時(shí)間，則按電池開(kāi)始放電至電壓降到終止電壓時(shí)的累計(jì)時(shí)間計(jì)算，若最后兩次測(cè)得的電壓值，一次高于終止電壓，另一次低于終止電壓時(shí)，則放電時(shí)間可用線性插值法取得。

1.2 電池容量測(cè)定

電池容量的測(cè)定方法和電池放電性能測(cè)定方法基本相同，包括恒流放電法、恒阻放電法、恒壓放電法、定電流放電法、定電壓放電法、間歇放電法和連續(xù)放電法等。采用恒流放電的方法時(shí)，其基本表達(dá)式為：

由表達(dá)式我們不難看出，放電的容量與放電的電流有很大的關(guān)系，除此之外，其還與放電溫度、充電要求、擱置時(shí)間有一定的聯(lián)系。

采用恒阻放電時(shí)，其基本表達(dá)式為：

U—電池剛放電時(shí)的初始工作電壓與終止電壓的平均值

R—放電電阻

t—放電時(shí)間

恒阻放電法中，放電電流不是定值。放電開(kāi)始時(shí)電流較大，隨后逐漸減小。放電電阻越大，放電電流越小，放電曲線越平緩，電容量也越大。

1.3 電池循環(huán)次數(shù)測(cè)試

電池的循環(huán)壽命一般是指在一定的充放電條件下，電池容量降到某一定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)。我國(guó)電動(dòng)道路車(chē)輛用蓄電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，其循環(huán)壽命≥400次。

對(duì)于不同類(lèi)型的電池循環(huán)壽命的測(cè)試規(guī)定是不同的?？梢圆捎每焖贆z測(cè)方法，以Ni-MH電池為例，一個(gè)單體Ni-MH電池，標(biāo)稱容量為1200mA·h，進(jìn)行快速循環(huán)壽命測(cè)試的循環(huán)條件為 1200mA充電 75min，充電結(jié)束條件為電壓降為10mv、擱置10min后，再以1200mA放電到1. 0V，擱置10min，這樣反復(fù)循環(huán)，直到容量衰減至其標(biāo)稱容量的80%，同時(shí)記錄其第30min的放電電壓值。

1.4 電池內(nèi)阻的測(cè)定

電池內(nèi)阻是指電流通過(guò)電池時(shí)所受到的阻力。對(duì)于同類(lèi)型的電池來(lái)說(shuō)，內(nèi)阻小則電池的電壓特性好。電池內(nèi)阻大小隨著電池類(lèi)型不同而不同，如 Ni-MH電池的內(nèi)阻通常為15～50mΩ，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻為10mΩ。對(duì)于電池內(nèi)阻來(lái)說(shuō)，它與普通元件的電阻是不同的，電池是有源元件，在實(shí)際的檢測(cè)中多用專(zhuān)門(mén)內(nèi)阻儀進(jìn)行阻值的檢測(cè)，常見(jiàn)的內(nèi)阻檢測(cè)儀的原理是采用交流法。其把電池等效于一個(gè)有源電阻，給被測(cè)電池通以恒定交流電流（通常為1000Hz、50mA），然后對(duì)其進(jìn)行電壓采樣、整流濾波等一系列處理，從而測(cè)得比較精確的內(nèi)阻。

四是上調(diào)2019年赤字率，通過(guò)削減支出提高效率。減稅降費(fèi)政策設(shè)計(jì)除了給企業(yè)等社會(huì)主體減負(fù)之外，還要考慮財(cái)政可承受能力。而且政府減稅降費(fèi)的同時(shí)，也應(yīng)提高支出效率，削減不必要的支出。

1.5 安全性測(cè)試

根據(jù)國(guó)家技術(shù)安全法規(guī)定，電池的安全性能測(cè)試內(nèi)容包括耐過(guò)充、過(guò)放能力、短路、耐高溫、鉆孔試驗(yàn)、力學(xué)性能等測(cè)試。

（1）耐過(guò)充、過(guò)放能力的測(cè)試在過(guò)充、過(guò)放情況下，密封的電池內(nèi)氣體過(guò)度累積，內(nèi)壓升高，如果超過(guò)設(shè)計(jì)極限，會(huì)發(fā)生爆裂，危及人身安全，這是不允許的。在電池設(shè)計(jì)中，通常采用負(fù)極過(guò)量的方式來(lái)避免氣體在電池內(nèi)部過(guò)度累積，在正極中加入反極物質(zhì)，進(jìn)行反極保護(hù)。

測(cè)試電池的過(guò)充、過(guò)放能力，通常采用過(guò)放電和過(guò)充電法。過(guò)放電和過(guò)充電法試驗(yàn)環(huán)境溫度為（25±5)℃，先以I1（A）電流進(jìn)行放電，當(dāng)某一電池達(dá)到放電終止電壓（2.52V）時(shí)，應(yīng)該使用電池廠家提供的專(zhuān)用充電器，充電至充電終止電壓（4.2V）；再以I1（A）電流放電90min，觀察1h；最后，電池用 I1（A）電流恒流充電至電壓達(dá)到企業(yè)技術(shù)條件中規(guī)定的充電終止電壓的1.5倍，并觀察1h。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定經(jīng)過(guò)以上兩種試驗(yàn)后電池不得出現(xiàn)漏液、放氣、爆炸、起火和產(chǎn)生明顯形變等異?，F(xiàn)象[1]。

（2）短路測(cè)試在短路測(cè)試時(shí)，電路可能會(huì)出現(xiàn)噴濺、泄漏等情況。一般應(yīng)有較好的防護(hù)措施。常見(jiàn)的測(cè)試條件是將電池充足電，在室溫下將電池兩極短接1h，允許有泄漏發(fā)生，但電池不能起火或爆炸。

（3）耐高溫測(cè)試通常耐高溫測(cè)試溫度分為高溫、低溫兩個(gè)階段，高溫區(qū)測(cè)試即投入火中進(jìn)行測(cè)試。低溫區(qū)包括兩種方法：一是將要測(cè)試的電池充滿電后投入沸水中并保持2h，電池必須無(wú)爆炸和泄漏；二是將充滿電的電池放人 150℃的恒溫箱中保持10min，電池必須無(wú)爆炸和泄漏。

（4）鉆孔試驗(yàn)在受到外界尖銳物體的沖擊時(shí)，電池可能會(huì)被刺破外殼，如果刺入物是金屬，則正負(fù)極會(huì)短路，帶來(lái)一定的危險(xiǎn)。應(yīng)進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)，鉆頭通常為導(dǎo)電性的。測(cè)試條件：鉆頭直徑為1.0mm，徑向鉆穿，允許電池有漏液發(fā)熱，但不允許爆炸。由于此試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，要有安全措施和設(shè)備，保證安全。

2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)檢測(cè)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的檢測(cè)內(nèi)容主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)霍爾檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)相位角檢測(cè)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)相序檢測(cè)等，一般可借助霍爾檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，如圖1所示儀器。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組檢測(cè)：將檢測(cè)儀上的電機(jī)線圈端的三個(gè)線夾分別接在電機(jī)的三根相線上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，三個(gè)信號(hào)燈輪流閃爍即為正常，若出現(xiàn)不亮的則此繞組即為有故障。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)霍爾檢測(cè)：將檢測(cè)儀上的電機(jī)霍爾線端接到電機(jī)的霍爾線上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，三個(gè)信號(hào)燈應(yīng)有亮滅變化，若出現(xiàn)常亮或者某一個(gè)不亮則表明有故障。

電機(jī)的相位角檢測(cè)：一般通過(guò)儀器上的60°和 120°燈進(jìn)行判別區(qū)分。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)相序檢測(cè)：以 60°電動(dòng)機(jī)相序檢測(cè)為例，用霍爾檢測(cè)儀的六芯插頭連接好電動(dòng)機(jī)的六芯插件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的5線為紅、黑、藍(lán)、綠、黃五種顏色，除了紅、黑引線必須正確連接之外，其他引線可以隨意連接。然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，當(dāng)看到檢測(cè)儀的第二排二個(gè)指示燈交替發(fā)光，從左到右 HA、HB、HC三個(gè)指示燈的狀態(tài)變化在 100-110-111-011-001-00六個(gè)狀態(tài)循環(huán)。若狀態(tài)變化順序相反，則隨意換掉藍(lán)、綠、黃中的任意兩根引線，這時(shí)再進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可看到從左到右 HA、HB、HC三個(gè)指示燈的狀態(tài)變化為正確狀態(tài)。這時(shí)檢測(cè)儀的藍(lán)、綠、黃三根細(xì)線的正確順序狀態(tài)對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三根細(xì)線的顏色順序，此顏色順序即為霍爾HA、HB、HC的相序[2]。

圖1 霍爾檢測(cè)儀

3 結(jié)論

本文對(duì)當(dāng)下電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)中動(dòng)力電池及驅(qū)動(dòng)電機(jī)檢測(cè)方法進(jìn)行了總結(jié)和分析，重點(diǎn)對(duì)動(dòng)力電池的檢測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。隨著電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)發(fā)展，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的檢測(cè)方法將會(huì)越來(lái)越簡(jiǎn)單化、合理化、智能化。