一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，包括以下步驟：首先，用恒流對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行充放電來進(jìn)行預(yù)處理，將磷酸鐵鋰動力電池組調(diào)整到理想的狀態(tài)；然后，利用廠家規(guī)定的磷酸鐵鋰動力電池組峰值電流對電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并記錄充放電試驗(yàn)過程中的磷酸鐵鋰動力電池組的開路電壓；最后，通過計(jì)算磷酸鐵鋰動力電池組充放電的電壓降，來計(jì)算電池組的內(nèi)阻，從而判斷電池組峰值充放電的性能。本發(fā)明中采用的檢測方法評價(jià)準(zhǔn)確、生產(chǎn)可操作性強(qiáng)，有效提高了評價(jià)磷酸鐵鋰電池組的峰值電流充放電性能，具有顯著的實(shí)用意義。
【專利說明】一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化與汽車工業(yè)進(jìn)程的加快，大氣環(huán)境污染日益加劇與石油資源的日漸枯竭的矛盾越來越突出，新能源汽車被人們認(rèn)為是解決上述矛盾和實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的最佳選擇。而在新能源汽車能量來源中，鋰離子電池因其具有放電電壓高、能量或者功率密度高、循環(huán)壽命長、高低溫性能優(yōu)良、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)勢成為電動汽車發(fā)展中最為重要的儲能裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，需要將多個(gè)單體鋰離子電池進(jìn)行串/并聯(lián)，來獲得所需要的高電壓、高容量的電池組。其中電池組是否有瞬間輸出大功率的性能是非常重要的，一般是對其進(jìn)行峰值充放電來檢驗(yàn)這項(xiàng)性能。判斷此項(xiàng)功能的參數(shù)有:峰值電流、大電流、放電前后電壓，電池內(nèi)阻。
[0003]目前，錳酸鋰動力電池和磷酸鐵鋰動力電池是應(yīng)用于電動汽車上的主要類型。而磷酸鐵鋰電池因其電壓平臺穩(wěn)定、安全性高、和循環(huán)壽命長等優(yōu)異性能占據(jù)了電動汽車動力電池的主要市場。
[0004]磷酸鐵鋰電池的峰值充放電性能測試除了需要用廠家規(guī)定的峰值電流來檢測，還需要用一個(gè)比峰值電流稍微小的電流來進(jìn)行檢測。需要用一個(gè)小電流對電池進(jìn)行充電，以減少誤差。
[0005]總而言之，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題是:如何改變現(xiàn)有技術(shù)中磷酸鐵鋰峰值充放電方法的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，它具有以更真實(shí)的反應(yīng)電池組輸出大功率的能力的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，包括以下步驟:
[0009]首先，用恒流對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行充放電來進(jìn)行預(yù)處理，將磷酸鐵鋰動力電池組調(diào)整到最佳待檢測狀態(tài)；
[0010]然后，利用廠家規(guī)定的磷酸鐵鋰動力電池組峰值電流對電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并記錄充放電試驗(yàn)過程中的磷酸鐵鋰動力電池組的開路電壓；對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行恢復(fù)處理；
[0011]最后，通過計(jì)算磷酸鐵鋰動力電池組充放電的電壓降，來計(jì)算計(jì)算廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電中電池組的內(nèi)阻、計(jì)算大電流I放電中電池組的內(nèi)阻和計(jì)算廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電中電池組的內(nèi)阻，通過計(jì)算得到的內(nèi)阻來判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能。[0012]所述預(yù)處理步驟如下:在恒溫室中，將溫度調(diào)到所需的環(huán)境溫度T，
[0013]步驟(1-1):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)
3.65?3.75V，靜置I小時(shí)；
[0014]步驟(1-2):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.6?
2.7V，靜置半個(gè)小時(shí)；
[0015]步驟(1-3):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)
3.65?3.75V，靜置一個(gè)小時(shí)。
[0016]優(yōu)選的，所述預(yù)處理步驟如下:在恒溫室中，將溫度調(diào)到所需的環(huán)境溫度T，
[0017]步驟(1-1):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.7V(或根據(jù)廠家的規(guī)定)，靜置I小時(shí)；
[0018]步驟(1-2):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.65V,靜置半個(gè)小時(shí)；
[0019]步驟(1-3):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最低電壓出現(xiàn)3.65V，
靜置一個(gè)小時(shí)。
[0020]所述利用廠家規(guī)定的磷酸鐵鋰動力電池組峰值電流對電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并記錄充放電試驗(yàn)過程中的磷酸鐵鋰動力電池組的開路電壓步驟如下:
[0021]步驟(2):1C恒流放電到50%S0C，靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓OCVl ;以廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電5s,記錄此時(shí)電池組開路電壓的0CV2，靜置第二設(shè)定時(shí)間；
[0022]步驟(3):2A充電tl= (Ipd*5/2) s,靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV3，電池組熱平衡；以大電流I放電10s，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV4，靜置第二設(shè)定時(shí)間，電池組熱平衡；
[0023]步驟(4):2A充電t2= (1*10/2) s,靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV5，電池組熱平衡；以廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電10s，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV6，電池組熱平衡。
[0024]所述步驟(3)的大電流為I為廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd的80%。
[0025]所述對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行恢復(fù)處理的步驟與預(yù)處理的步驟一致。
[0026]所述計(jì)算廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電中電池組的內(nèi)阻Rpd的方法如下:
[0027]Rpd= (0CV1-0CV2)/Ipd；
[0028]所述計(jì)算大電流I放電中電池組的內(nèi)阻R1的方法如下:
[0029]R1= (0CV3-0CV4) /I ；
[0030]所述計(jì)算廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電中電池組的內(nèi)阻Rp。的方法如下:
[0031]Rpc= (0CV6-0CV5)/Ipc。
[0032]所述通過計(jì)算得到的內(nèi)阻來判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能的步驟為:
[0033]如果計(jì)算得到的內(nèi)阻大于等于300πιΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為不合格；
[0034]如果計(jì)算得到的內(nèi)阻大于等于250πιΩ且小于300mΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為合格；
[0035]如果計(jì)算得到的內(nèi)阻小于250πιΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為優(yōu)。
[0036]所述第一設(shè)定時(shí)間為30分鐘；所述第二設(shè)定時(shí)間為5分鐘。
[0037]本發(fā)明的有益效果
[0038]I)實(shí)驗(yàn)前利用恒流充電進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，可以保證確保實(shí)驗(yàn)前電池的電壓一致性良好，并能確保將電池充到一個(gè)比較合理的一個(gè)水平。
[0039]2)本發(fā)明中所采用的峰值電流充放電性能的檢測方法，每次放電試驗(yàn)完進(jìn)行充電的電流較小，既能有效的將電池容量增加到電前的水平，充電時(shí)間還比較合理。試驗(yàn)時(shí)間比較合理，不會影響企業(yè)的電池裝車進(jìn)度。
[0040]3)經(jīng)過兩個(gè)水平的大電流放電試驗(yàn)和峰值充電試驗(yàn)，可以有效的判斷電池的峰值功率輸出性能，根據(jù)電池內(nèi)阻就可以有效的判斷電池的性能。
[0041]4)本發(fā)明中采用的檢測方法評價(jià)準(zhǔn)確、可操作性強(qiáng)、試驗(yàn)時(shí)間較短，有效的提高了對電池峰值電流充放電性能的判斷，具有顯著的實(shí)用意義。
[0042]5)步驟I)和步驟5)都屬于是對電池的預(yù)處理，因?yàn)檫M(jìn)行做實(shí)驗(yàn)的電池所處的狀態(tài)可能不符合試驗(yàn)狀態(tài)，為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在試驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)處理，將電池調(diào)整到一個(gè)理想的狀態(tài)，同樣，試驗(yàn)結(jié)束后也需要對電池進(jìn)行預(yù)處理，來滿足下一次試驗(yàn)的要求。
[0043]6)①在對電池進(jìn)行預(yù)處理的步驟中，也就是步驟I)和步驟5)，選擇將將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.65?3.75V，IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.6?
2.7V。目的是為了在滿足試驗(yàn)準(zhǔn)確度的情況下，還可以不會對電池造成過充或過放的損害，一般電池組的有效運(yùn)行區(qū)間是在剩余電量30%?80%之間，2.6?2.7V和3.65?3.75V既在此有效區(qū)間內(nèi)，并能比較準(zhǔn)確的反映電池的實(shí)際性能。絕大多數(shù)客車企業(yè)是沒有自主生產(chǎn)電池的能力的，電池往往是購買而來，因此做實(shí)驗(yàn)既要滿足準(zhǔn)確性，又不可以對電池造成損害，因?yàn)榇穗姵赝€是要裝車使用的，也就是一個(gè)節(jié)約成本的理念。在試驗(yàn)條件上選擇以上兩個(gè)數(shù)值，即是出于這方面的考慮，既能滿足試驗(yàn)的要求，又可以繼續(xù)使用。
[0044]②最大放電電流Ipd放電5s后，選擇用2A充電tl= (Ipd*5/2)s。選擇2A的原因是在于這個(gè)數(shù)值相對來說不是特別小，不太會費(fèi)時(shí)間，同時(shí)不會造成很大的發(fā)熱量，避免溫升過大，造成充電過程中內(nèi)阻過大，對進(jìn)行第二個(gè)水平大電流放電試驗(yàn)造成干擾。選擇充電時(shí)間tl= (Ipd*5/2) s，是為了保證在理論上充進(jìn)去的容量和最大放電電流Ipd放電5s時(shí)放出來的容量是一致的。經(jīng)過大量的試驗(yàn)證明，此處兩個(gè)數(shù)值的選擇是非常合理有效的，OCVl與0CV3相差無幾，基本可以認(rèn)為最大放電電流放出來的容量與小電流充進(jìn)去的容量一致，可以保證進(jìn)行第二個(gè)水平大電流的試驗(yàn)條件與進(jìn)行最大放電電流的實(shí)驗(yàn)條件基本是一致的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0046]圖2為250A放電時(shí)間-電壓曲線示意圖；
[0047]圖3為200A放電時(shí)間-電壓曲線示意圖；
[0048]圖4為150A充電時(shí)間-電壓曲線。
【具體實(shí)施方式】[0049]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0050]如圖1所示，實(shí)例:對一 2并112串共224個(gè)單體電池的電池組進(jìn)行峰值充放電試驗(yàn)，容量為16Ah。在恒溫箱中，在溫度為T=0°C，20°C和40°C下分別按以下步驟進(jìn)行試驗(yàn):
[0051](I)在溫度下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.7V，靜置I小時(shí)。
[0052](2)在室溫下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.65V，靜置半個(gè)小時(shí)。
[0053](3)在室溫下，將電池組以IC電流充電至單體最低電壓出現(xiàn)3.65V，靜置一個(gè)小時(shí)。
[0054](4)1C恒流放電到50%S0C，靜置30min，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV1=367.6V。
[0055](5)以250A(廠家規(guī)定的峰值放電電流)放電5s，記錄此時(shí)的0CV2=307.5V，靜置5min。
[0056](6)2A充電625s，靜置30min，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV3=368.6，電池組熱平衡。
[0057](7)200放電10s，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV4=312.7，靜置5min，電池組熱平衡。
[0058](8)2A充電1000s，記錄此時(shí)電池組的開路電壓0CV5=368V，靜置30min，電池組熱平衡。
[0059](9)以150A (廠家規(guī)定的峰值充電電流)充電10s，記錄此時(shí)電池組的開路電壓0CV6=413.8V，電池組熱平衡。
[0060](10)在室溫下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.7V，靜置I小時(shí)。
[0061](11)在室溫下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.65V，靜置半個(gè)小時(shí)。
[0062](12)在室溫下，將電池組以IC電流充電至單體最低電壓出現(xiàn)3.65V，靜置一個(gè)小時(shí)。
[0063](13)計(jì)算 250A 放電中電池組的內(nèi)阻，Rpd= (0CV1-0CV2) /Ipd=0.24Ω=240ι?Ω
[0064](14)計(jì)算 200Α 放電中電池組的內(nèi)阻，R1= (0CV3-0CV4)/1=0.28 Ω =280mΩ
[0065](15)計(jì)算 150A 充電中電池組的內(nèi)阻，Rpc= (0CV6-0CV5)/Ipc=0.31 Ω =310mΩ
[0066](16)根據(jù)計(jì)算出的電池組內(nèi)阻來判斷電池組輸出大功率的性能。
[0067]根據(jù)表
[0068]
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，包括以下步驟: 首先，用恒流對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行充放電來進(jìn)行預(yù)處理，將磷酸鐵鋰動力電池組調(diào)整到最佳待檢測狀態(tài)； 然后，利用廠家規(guī)定的磷酸鐵鋰動力電池組峰值電流對電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并記錄充放電試驗(yàn)過程中的磷酸鐵鋰動力電池組的開路電壓；對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行恢復(fù)處理； 最后，通過計(jì)算磷酸鐵鋰動力電池組充放電的電壓降，來計(jì)算計(jì)算廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電中電池組的內(nèi)阻、計(jì)算大電流I放電中電池組的內(nèi)阻和計(jì)算廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電中電池組的內(nèi)阻，通過計(jì)算得到的內(nèi)阻來判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能。
2.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述預(yù)處理步驟如下:在恒溫室中，將溫度調(diào)到所需的環(huán)境溫度T， 步驟(1-1):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.65~3.75V，靜置I小時(shí)； 步驟(1-2):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.6~2.7V，靜置半個(gè)小時(shí)； 步驟(1-3):在環(huán)境溫 度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.65~3.75V，靜置一個(gè)小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，優(yōu)選的，所述預(yù)處理步驟如下:在恒溫室中，將溫度調(diào)到所需的環(huán)境溫度T， 步驟(1-1):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最高電壓出現(xiàn)3.7V，靜置I小時(shí)； 步驟(1-2):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流放電至單體最低電壓出現(xiàn)2.65V，靜置半個(gè)小時(shí)； 步驟(1-3):在環(huán)境溫度T下，將電池組以IC電流充電至單體最低電壓出現(xiàn)3.65V，靜置一個(gè)小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述利用廠家規(guī)定的磷酸鐵鋰動力電池組峰值電流對電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并記錄充放電試驗(yàn)過程中的磷酸鐵鋰動力電池組的開路電壓步驟如下: 步驟(2 ):1C恒流放電到50%S0C，靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓OCVl ;以廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電5s,記錄此時(shí)電池組開路電壓的0CV2，靜置第二設(shè)定時(shí)間； 步驟(3):2A充電tl= (Ipd*5/2)s，靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV3，電池組熱平衡；以大電流I放電10s，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV4，靜置第二設(shè)定時(shí)間，電池組熱平衡； 步驟(4):2A充電t2= (1*10/2) s，靜置第一設(shè)定時(shí)間，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV5，電池組熱平衡；以廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電10s，記錄此時(shí)的電池組開路電壓0CV6,電池組熱平衡。
5.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述步驟(3)的大電流為I為廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd的80%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述對磷酸鐵鋰動力電池組進(jìn)行恢復(fù)處理的步驟與預(yù)處理的步驟一致。
7.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述計(jì)算廠家規(guī)定的最大放電電流Ipd放電中電池組的內(nèi)阻Rpd的方法如下:
Rpd= (OCVl-OCV2)/Ipd ； 所述計(jì)算大電流I放電中電池組的內(nèi)阻R1的方法如下:
R1= (OCV3-OCV4) /I ； 所述計(jì)算廠家規(guī)定的最大充電電流Ip。充電中電池組的內(nèi)阻Rp。的方法如下:
Rpc= (OCV6-OCV5) /Ipc0
8.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述通過計(jì)算得到的內(nèi)阻來判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能的步驟為: 如果計(jì)算得到的內(nèi)阻大于等于300πιΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為不合格； 如果計(jì)算得到的內(nèi)阻大于等于250πιΩ且小于300πιΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為合格； 如果計(jì)算得到的內(nèi)阻小于250πιΩ，那就判斷磷酸鐵鋰動力電池組的充放電性能為優(yōu)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰動力電池組峰值充放電性能的檢測方法，其特征是，所述第一設(shè)定時(shí)間為30分鐘；所述第二設(shè)定時(shí)間為5分鐘。
【文檔編號】G01R31/36GK103995232SQ201410160155
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】王欽普, 許璇, 范志先, 宋金香, 楊瑞凱, 王波, 張剛 申請人:中通客車控股股份有限公司