CN109633468B - 一种锂离子电池功率特性测试方法 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试。在不同温度下测试电池持续功率特性，更能较好的体现出电池在实际环境下的功率特性。提出持续充放电功率特性比，更能体现出电池功率特性的优劣，便于产品功率特性对比。脉冲功率特性更能全面的测试与模拟电池在不同环境温度下及荷电状态下的功率特性。根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。

Description

一种锂离子电池功率特性测试方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池功率特性测试方法。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能优越等优点，锂离子电池广泛应用于备用电源、储能设备、电动汽车、电动自行车、电动工具中。锂电池电性能评价测试项目主要有内阻、电压、容量、循环特性、自放电特性以及功率特性。其中锂离子电池的功率特性，受电池本身设计的影响较大，功率特性也是评价电池优劣的重要指标。同一电池在不同温度和不同SOC下的功率特性差异较大。电池电流在实际使用中随着负载的情况会发生波动，又时会瞬间达到峰值。如果电池使用时的功率大于其能承受的最佳功率，电池使用寿命会大大的衰减。实验测试过程偏离实际使用情况较大。因此需要全面测试电池功率特性情况，综合评价电池性能。

专利申请号：201710308666.7，专利公开号：106932730A ，专利名称：一种锂动力电池系统功率特性的测量装置及测试方法，公开了一种锂动力电池系统功率特性的测量装置及测试方法，其技术要点是：该装置包括控制模块和与其相连的电源模块、显示模块、存储模块和监测模块，控制模块经通讯模块连接上位机。该方法为：选取一测试对象与监测模块相连，给测试对象一脉冲信号，测得电流值I1、电压值U1，更改脉冲信号大小再给测试对象一脉冲信号，测得电流值I2、电压值U2，获得电流值变化量E1和电压值变化量E2，两者乘积为测试对象的功率P1；再选取一测试对象与监测模块相连，重复上述步骤获得电压值变化量E3，电流变化量E1与电压变化量E3的乘积为此测试对象的功率P2；根据功率P1和功率P2的不同，判断两测试对象对信号接收的好坏以了解两者的功率特性。与本发明相比该专利是针对最终电池系统，进行功率测试，主要时根据电压和电流采集实时反馈使用过程中的功率情况。申请专利是持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试。

专利申请号：201510025666.7，专利公开号：104537268A ，专利名称：一种电池最大放电功率估算方法和装置，公开了一种电池最大放电功率估算方法，包括：建立输入为SOC、SOH和温度T以及输出为电池估算最大放电功率PDismax的神经网络模型；按照预设步长获取SOC、SOH和温度T及对应的PDismax；将SOC、SOH、温度T和PDismax作为神经网络模型的训练样本、按照预设算法训练神经网络模型、获得SOC、SOH、温度T与PDismax的函数映射关系，建立电池最大放电功率估算函数；利用电池最大放电功率估算函数估算电池的最大放电功率。通过建立神经网络模型，并采用实际采集的训练样本对神经网络模型进行训练，可根据电池特性建立满足特定精度要求的电池最大放电功率估算函数用于估算电池的最大放电功率。该专利主要是针对电池系统功率测试的模型建立。与申请专利的测试方法和内容显著不同。

专利申请号：201110144279.7，专利公开号：102323553A，专利名称：一种电池峰值功率的测试方法，公开了一种电池峰值功率的测试方法,包括测算电池倍率充放电曲线步骤以及根据该曲线测算电池最大允许充放电电流步骤。通过本方法测算的电池峰值功率精确度高,根据电池种类可通过上述测算形成数据库,存储于电池管理系统中,使用时通过管理系统直接调取,可在不影响电池寿命的前提下充分利用电池的功率以提升车辆的动力性能。

本申请的发明专利包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试。在不同温度下测试电池持续功率特性，更能较好的体现出电池在实际环境下的功率特性。提出持续充放电功率特性比，更能体现出电池功率特性的优劣，便于产品功率特性对比。脉冲功率特性更能全面的测试与模拟电池在不同环境温度下及荷电状态下的功率特性。根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。综合以上发明专利，申请专利针对电池功率特性评估方面，应用前景良好，属于测试优化创新发明。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池功率特性测试方法，进行系统的评价电池的功率特性，解决测试过程中偏离实际情况较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试，其中持续充放电功率特性测试包括持续充电功率特性测试和持续放电功率特性测试，

持续充电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池以1C放电至终止电压，

步骤2、分别按照产品规定的或特定的电流I1进行充电，恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤3、统计恒流充入的电量C1与总充入的电量C0比，即α=C1/C0，

步骤4、统计恒流过程中的平均电压U1，U1=W1/C1，其中W1为充电过程中消耗的瓦时数；

持续放电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池以1C放电至终止电压，然后以1C恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤2、电池放置在不同的温度下静止，

步骤3、按照产品规定的电流或特定电流I2进行放电，放电至规定的终止电压，统计放电过程中的瓦时数W2，

步骤4、统计放电过程中的平均电压U2=W2/C2；

其中持续充放电功率特性比包括以下步骤：β=U1/U2，β数值越接近1，说明功率特性相对越好；

其中脉冲功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池充电或放电至不同SOC。其中SOC为10~100%，

步骤2、将电池放置在不同的温度下静止≥12小时，

步骤3、将电池按照产品规定电流或特定电流放电，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数，

步骤4、选取测试过程中的不同时间点a，对应的电流为Ia，电压为Ua，功率Pa=Ua×Ia。根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。

所述不同温度为-20℃~60℃。

持续充电功率特性测试步骤1中电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。

持续放电功率特性测试步骤1中电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。

持续放电功率特性测试步骤2中电池放置在-20℃~60℃下静止≥12小时。

其中脉冲功率特性测试步骤3中所述的将电池按照产品规定电流或特定电流放电，放电时间为1~15秒，停止放电间隔为1~30秒，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数。

一种锂离子电池功率特性测试方法，1.一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试，其中持续充放电功率特性测试包括持续充电功率特性测试和持续放电功率特性测试，

持续充电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min，

步骤2、分别按照产品规定的或特定的电流I1进行充电，恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤3、统计恒流充入的电量C1与总充入的电量C0比，即α=C1/C0，

步骤4、统计恒流过程中的平均电压U1，U1=W1/C1，其中W1为充电过程中消耗的瓦时数；

持续放电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min，然后以1C恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤2、电池放置在-20℃~60℃的温度下静止≥12小时，

步骤3、按照产品规定的电流或特定电流I2进行放电，放电至规定的终止电压，统计放电过程中的瓦时数W2，

步骤4、统计放电过程中的平均电压U2=W2/C2；

其中持续充放电功率特性比包括以下步骤：β=U1/U2，β数值越接近1，说明功率特性相对越好；

其中脉冲功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池充电或放电至不同SOC。其中SOC为10~100%，

步骤2、将电池放置在电池放置在-20℃~60℃的温度下静止≥12小时，

步骤3、将电池按照产品规定电流或特定电流放电，放电时间为1~15秒，停止放电间隔为1~30秒，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数，

步骤4、选取测试过程中的不同时间点a，对应的电流为Ia，电压为Ua，功率Pa=Ua×Ia。根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。

本发明的有益技术效果是:

1、在不同温度下测试电池持续功率特性，更能较好的体现出电池在实际环境下的功率特性。

2、提出持续充放电功率特性比，更能体现出电池功率特性的优劣。便于产品功率特性对比。

3、脉冲功率特性更能全面的测试与模拟电池在不同环境温度下及荷电状态下的功率特性。

附图说明

图1：18650-1100mAh-3.2V电池2C充电图

图2：18650-1100mAh-3.2V电池2C放电图

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行进一步的说明：

实施例1

以18650-1100mAh-3.2V电池为例，持续充放电功率特性测试步骤如下：

1、持续充电功率特性测试：

（1）电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。

（2）分别按照2C电流进行充电，恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，如图1。

（3）统计恒流充入的电量C1=1.017Ah与总充入的电量C0=1.075Ah比，即α=C1/C0=1.017/1.075=0.946。

（4）统计恒流过程中的平均电压U1，U1=W1/C1=3.478Wh/1.017Ah=3.420V。

2、持续放电功率特性测试：

（1）电池在室温环境下放置12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。然后以1C恒流充电至3.65V时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电。如图2

（2）电池放置在25℃下静止≥12小时。

（3）按照2C电流进行放电，放电至2.5V，统计放电过程中的瓦时数W2=3.355Wh。

（4）统计放电过程中的平均电压U2=W2/C2=3.355Wh/1.054Ah=3.183V。

3、持续充放电功率特性比：β=U1/U2=3.420/3.183=1.074

实施例2

以26650-2300mAh-3.2V电池为例，脉冲功率特性测试步骤如下：

（1）取两只电池恒流充电至50%SOC。

（2）将电池放置在-20℃下12小时。

（3）将电池按照20C电流放电，放电时间为10秒，停止放电间隔为30秒。然后进行放电10秒，停止放电为30秒。

（4）选取测试过程中的不同时间点a为0.1秒、2秒、5秒、10秒，40.1秒、42秒、45秒、50秒，对应的电流为Ia，电压为Ua，功率Pa=Ua×Ia，如表1所示。

（5）重复以上步骤测试把第（2）步骤中的温度设置为25℃。测试结果如表1所示。

由以上测试及表中的数据可以看出，在低温情况下，大电流对电池电压的影响较大，在组合设计时，作为20C大电流瞬间启动时，每串过放电压保护设置需降低电压到1.0V。

表1 26650-2300mAh-3.2V电池脉冲功率特性测试

Claims (7)

1.一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试，其中持续充放电功率特性测试包括持续充电功率特性测试和持续放电功率特性测试，

持续充电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池以1C放电至终止电压，

步骤2、分别按照产品规定的或特定的电流I1进行充电，恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤3、统计恒流充入的电量C1与总充入的电量C0比，即α=C1/C0，

步骤4、统计恒流过程中的平均电压U1，U1=W1/C1，其中W1为充电过程中消耗的瓦时数；

持续放电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池以1C放电至终止电压，然后以1C恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤2、电池放置在不同的温度下静止，

步骤3、按照产品规定的电流或特定电流I2进行放电，放电至规定的终止电压，统计放电过程中的瓦时数W2，

步骤4、统计放电过程中的平均电压U2=W2/C2；

其中持续充放电功率特性比包括以下步骤：β=U1/U2，β数值越接近1，说明功率特性相对越好；

其中脉冲功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池充电或放电至不同SOC，其中SOC为10~100%，

步骤2、将电池放置在不同的温度下静止≥12小时，

步骤3、将电池按照产品规定电流或特定电流放电，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数，

步骤4、选取测试过程中的不同时间点a，对应的电流为Ia，电压为Ua，功率Pa=Ua×Ia，根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。

2.根据权利要求1所述一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，所述不同温度为-20℃~60℃。

3.根据权利要求1所述一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，持续充电功率特性测试步骤1中电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。

4.根据权利要求1所述一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，持续放电功率特性测试步骤1中电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min。

5.根据权利要求1所述一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，持续放电功率特性测试步骤2中电池放置在-20℃~60℃下静止≥12小时。

6.根据权利要求1所述一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于其中脉冲功率特性测试步骤3中所述的将电池按照产品规定电流或特定电流放电，放电时间为1~15秒，停止放电间隔为1~30秒，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数。

7.一种锂离子电池功率特性测试方法，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试，其中持续充放电功率特性测试包括持续充电功率特性测试和持续放电功率特性测试，

持续充电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min，

步骤2、分别按照产品规定的或特定的电流I1进行充电，恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤3、统计恒流充入的电量C1与总充入的电量C0比，即α=C1/C0，

步骤4、统计恒流过程中的平均电压U1，U1=W1/C1，其中W1为充电过程中消耗的瓦时数；

持续放电功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池在室温环境下放置≥12小时，电池以1C放电至终止电压，静置10min，然后以1C恒流充电至产品规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，

步骤2、电池放置在-20℃~60℃的温度下静止≥12小时，

步骤3、按照产品规定的电流或特定电流I2进行放电，放电至规定的终止电压，统计放电过程中的瓦时数W2，

步骤4、统计放电过程中的平均电压U2=W2/C2；

其中持续充放电功率特性比包括以下步骤：β=U1/U2，β数值越接近1，说明功率特性相对越好；

其中脉冲功率特性测试包括以下步骤：

步骤1、电池充电或放电至不同SOC，其中SOC为10~100%，

步骤2、将电池放置在电池放置在-20℃~60℃的温度下静止≥12小时，

步骤3、将电池按照产品规定电流或特定电流放电，放电时间为1~15秒，停止放电间隔为1~30秒，然后进行放电、停止，反复进行N次，N为整数，

步骤4、选取测试过程中的不同时间点a，对应的电流为Ia，电压为Ua，功率Pa=Ua×Ia，根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。

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