纯电动汽车的主要能量来源为动力电池系统，其性能直接影响整车的经济性、动力性和可靠性。电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动，而作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，电池管理系统(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能够有效提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，并且延长电池的使用寿命，监控电池组及各电池单芯的运行状态，有效预防电池组自燃，实现突发事件预警，为保障安全赢得时间。
笔者在梳理电池管理系统开发过程中的关键技术，为动力电池管理系统设计，测试生产提供理论基础。计划分为5个篇章（如下）来整理电池管理系统的开发中关键技术，今天首先聊一下第一篇章：动力电池试验研究。
首先需要明确的，电池管理系统的对象是电池，电池的最小组单元是电芯。电芯是由复杂的化学物质构成，在电芯充放电过程中会发生电化学反应。管理电池最底层基础是建立准确的锂离子动力电池模型并准确估计其状态，要获取以上信息，需要开展相关电池测试试验研究来获取大量有用的测试数据。
（1）动力电池的工作原理
锂离子电池（Lithium-ion battery）是一种可循环充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有：锂钴氧化物（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）及磷酸锂铁（LiFePO4）
▲图1-锂电池六大要素
（2）动力电池关键指标分析
动力电池核心指标包含电池电动势，电池端电压，电池内阻，电池的容量，电池状态估计。
1）电池电动势是指理论计算值，往往大于电池端电压。
2）电池内阻对电池影响非常大，电池内阻包含欧姆内阻和极化内阻。极化内阻包含电化学极化和浓差极化。电化学极化由电极表面电化学反应的迟缓性造成，随着电流变小而显著降低。浓差极化：在电池充放电过程中，由于电解液中离子扩散的迟缓性使得电极表面与电解液本体产生浓度差而造成。这种极化随着电流下降，浓差极化内阻也随之下降，但持续时间在几秒到几十秒。
3）电池容量表示在一定的放电倍率、环境温度、终止电压等条件下从电池获得的电量，即电池的容量，
4）电池状态，荷电状态（SOC）目前使用最为广泛的 SOC 定义是由美国先进电池联合会（USABC）提出的，即电池在一定的放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。
（3）搭建动力电池测试系统
为获取底层电芯的数据，需要搭建相关测试系统，通常包括如下
▲图2-电池测试平台设备布置图
获取锂电池的基础数据需要开展锂电池的恒流、恒压、恒功率充放电、脉冲充放电及各种城市道路循环工况试验研究，为保证试验的安全和电池安全，需要提取设置重要参数包括
最大电流、最小电流、充放电截止电压、最大容量、温度范围等。尤其是电池温度，对电池性能影响较大，因此高低温试验箱是电池测试系统最重要的设备。
（4）开展动力电池性能测试与研究
为了对锂离子动力电池产生足够丰富的激励地，通常需要设计一套综合
的测试程序。如图3 整个测试由7个实验子程序组成。
▲图3-电池性能测试的7个子测试
针对新的电池测试首先要完成一次电池激活过程，一般设定温度 25℃，完成 2-3 次标准充放电过程。
（5） 动力电池实际容量的影响因素
复杂、多变、非线性是锂离子电池的实际容量的特点，其受使用过程中放电倍率、温度、终止电压、循环次数等因素的影响。对于多次循环充放电使用后的电池，其实际容量要小于额定容量。
▲图4-动力电池实际容量影响因素
总结：
根据目前行业发展，锂离子电池与其他类型电池相比的优势明显。
构建了电池单体及电池组的测试平台，基于不同的测试对电池进行特性试验，通过分析充放电倍率对电池极化特性的影响，对于改进的电池复合脉冲实验及动态工况获取方法，为后期的电池模型参数辨识及验证提供重要支撑。同时在实际容量评估中需要分析电池容量与充放电倍率、温度、循环次数和老化的关系，开展以上基础性研究对于电池管理系统的设计开发至关重要。
作者介绍：坚果
豪华车企的高级工程师，从发动机测试转入电池测试。
目前专注于电池测试技术研究，
希望与大家一起“电动化，向未来”！