CN109709493A - 锂电池寿命的测试方法和测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池寿命的测试方法和测试系统，所述测试方法包括：调节放置锂电池恒温箱的温度，并在温度等于第一设定温度时对锂电池进行第一静置处理，以使锂电池达到充电条件并为锂电池充电；充电结束后，调节放置锂电池恒温箱的温度，并在温度等于第二设定温度时对锂电池进行第二静置处理，以使锂电池达到放电条件并为锂电池放电；放电结束后，在第二设定温度下对锂电池进行第二静置处理，并返回充电的步骤，直至锂电池达到寿命终点。本发明实施例的测试方法，能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

Description

锂电池寿命的测试方法和测试系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种锂电池寿命的测试方法和测试系统。

背景技术

目前，新能源汽车多用锂离子电芯作为动力源，电芯的电性能参数、循环寿命、指标直接影响研发阶段的控制策略制定以及整车动力性能的可靠性，其中，锂离子电池的循环寿命决定了电动汽车的续航里程及使用年限。

相关技术中，常规的锂离子电池寿命测试，是对锂离子电池在规格书范围内，在设定的环境温度中，进行满充满放，直至电芯达到寿命终点，初始容量的80％，但在实际使用中，锂离子电池进行的是浅充浅放的模式，如90％DOD(depth of discharge，放电深度)、80％DOD甚至更低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种锂电池寿命的测试方法，能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

本发明的第二个目的在于提出一种锂电池寿命的测试系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种锂电池寿命的测试方法，所述锂电池放置在恒温箱中，所述测试方法包括：调节所述恒温箱的温度等于第一设定温度，对所述锂电池进行第一静置处理；在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束所述第一恒流充电，所述荷电状态下限值大于0；在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理；在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于所述实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束所述第一恒流恒压充电，所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值小于1；调节所述恒温箱的温度等于第二设定温度，对所述锂电池进行所述第一静置处理；在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于所述实际容量与所述放电深度的乘积或者所述锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束所述恒流放电；在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行所述第二静置处理；返回所述在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理步骤，直至所述锂电池达到寿命终点。

根据本发明实施例的锂电池寿命的测试方法，首先调节放置锂电池的恒温箱的温度等于第一设定温度，对锂电池进行第一静置处理，并在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束第一恒流充电。然后在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理，并在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束第一恒流恒压充电，在然后调节恒温箱的温度等于第二设定温度，对锂电池进行第一静置处理，并在第二设定温度下，对锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于实际容量与放电深度的乘积或者锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束恒流放电。最后在第二设定温度下，对锂电池进行第二静置处理，并返回在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理步骤，直至锂电池达到寿命终点。由此，该测试方法能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

另外，根据本发明上述实施例提出的锂电池寿命的测试方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述返回所述在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理步骤之后，所述直至所述锂电池达到寿命终点之前，还包括：直至所述恒流放电的次数等于预设的次数阈值；调节所述恒温箱的温度等于所述第一设定温度，对所述锂电池进行所述第一静置处理；在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第二恒流恒压充电，当剩余容量等于或者大于所述实际容量与预设的荷电状态上限值的乘积时，结束所述第二恒流恒压充电，所述荷电状态上限值等于所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值；在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理；返回所述在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行恒流放电步骤。

在本发明的一个实施例中，所述荷电状态下限值等于10％。

在本发明的一个实施例中，所述放电深度等于80％。

在本发明的一个实施例中，所述第一设定温度的取值范围为23℃～27℃。

在本发明的一个实施例中，所述第二设定温度的取值范围为-22℃～62℃。

在本发明的一个实施例中，所述第一恒流充电对应的充电电流为0.5C；和/或，所述恒流放电对应的放电电流为1C。

在本发明的一个实施例中，所述第一静置处理包括静置1小时或者静置到所述锂电池的温度达到所述第一设定温度；和/或，所述第二静置处理为静置1小时。

在本发明的一个实施例中，所述恒流放电限制电压等于2.75伏。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种锂电池寿命的测试系统，包括：恒温箱；锂电池，放置在所述恒温箱中；充放电机；上位机，用于监测所述锂电池的状态参数，并根据所述状态参数将控制指令发送至所述充放电机，控制所述充放电机对所述锂电池执行如本发明第一方面实施例所述的锂电池寿命的测试方法。

本发明实施例的锂电池寿命的测试系统，通过上位机监测锂电池的状态参数，并根据状态参数将控制指令发送至充放电机，控制充放电机对锂电池执行上述的锂电池寿命的测试方法，以对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的锂电池寿命的测试方法的路程图；

图2是根据本发明另一个实施例的锂电池寿命的测试方法的路程图；以及

图3是根据本发明一个实施例的锂电池寿命的测试系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的锂电池寿命的测试方法和锂电池寿命的测试系统。

图1是根据本发明一个实施例的锂电池寿命的测试方法的路程图。

如图1所示，本发明实施例的锂电池寿命的测试方法，可包括以下步骤：

S1，调节恒温箱的温度等于第一设定温度，对锂电池进行第一静置处理。其中，第一设定温度的取值范围可为23℃～27℃，且锂电池放置在恒温箱中。

在本发明的实施例中，第一静置处理可包括静置1小时或者静置到锂电池的温度达到第一设定温度。

具体地，用户可通过恒温箱的人机交互界面调节恒温箱的温度，或者通过恒温箱的控制设备调节恒温箱的温度，其中，恒温箱的控制设备可为遥控器、移动终端、PC电脑和充放电机等，且恒温箱的控制设备与恒温箱之间可通过有线或无线进行通信。

S2，在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束第一恒流充电，其中，荷电状态下限值大于0，第一恒流充电对应的充电电流可为0.5C。其中，可通过充放电机对锂电池进行第一恒流充电。其中，预设的荷电状态下限值可根据实际情况进行标定，例如，该荷电状态下限值可等于10％。应说明的是，该实施例中所描述的实际容量为锂电池的实际容量。

S3，在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理。

S4，在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束第一恒流恒压充电，其中，放电深度与荷电状态下限值的和值小于1。其中，可通过充放电机对锂电池进行第一恒流恒压充电，恒压充电限制电流可为0.05C。

在本发明的一个实施例中，放电深度可等于80％。

S5，调节恒温箱的温度等于第二设定温度，对锂电池进行第一静置处理。其中，第二设定温度的取值范围可为-22℃～62℃。

S6，在第二设定温度下，对锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于实际容量与放电深度的乘积或者锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束恒流放电。其中，恒流放电对应的放电电流可为1C。其中，可通过充放电机对锂电池进行恒流放电，恒流放电限制电压可为2.75伏(V)。

S7，在第二设定温度下，对锂电池进行第二静置处理。其中，第二静置处理可为静置1小时。

S8，返回在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理步骤，直至锂电池达到寿命终点。

需要说明的是，在锂电池寿命的测试过程中，上述实施例中所描述的放置在恒温箱中的锂电池可与电脑(即，上位机)进行通信以使电脑能够实时监测该锂电池的状态参数，同时该锂电池还可与充放电机相连以通过充放电机对其进行充电或放电，且该充放电机与电脑进行通信以根据电脑下发的控制指令对锂电池进行对应的充电或放电操作。

在本发明的其它实施例中，充放电机还可根据电脑下方的控制指令对恒温箱进行控制，且该充放电机还可获取锂电池的状态参数并反馈至电脑。

例如，如图1所示，在锂电池寿命的测试过程中，用户可先将待测试的锂电池放入恒温相中。进一步地，将恒温箱的温度调节为24℃，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电，并在充电容量等于或者大于实际容量*10％(预设的荷电状态下限值)时，结束本次的0.5C恒流充电。进一步地，在保持当前恒温箱温度(即，24℃)的前提下，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电，且在充电电压达到限制电压(例如，4.2V)时改为恒压充电，并在充电容量等于或者大于实际容量与预设的放电深度(例如，80％)的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流(例如，0.05C)时，结束本次充电。

进一步地，将恒温箱的温度调节为38℃，静置1小时后，通过充放电机对该锂电池进行1C恒流放电，并在放电容量等于或者大于实际容量与放电深度(例如，80％)的乘积或者锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压(例如，2.75V)时，结束本次1C恒流放电。进一步地，在保持当前恒温箱温度(即，38℃)的前提下，静置1小时后，返回上述的将恒温箱的温度调节为24℃，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电的步骤，直至锂电池达到寿命终点。由此，能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

另外，在锂电池寿命测试的过程中，由于设备精度的因素，会使电芯偏离预设的SOC(State of Charge，荷电状态)区间，例如：设定寿命循环的SOC区间为10％SOC～90％SOC，但在循环过程中，由于设备精度造成的累积误差，会使得SOC区间偏移为0SOC～80％SOC或20％SOC～100％SOC。

为解决上述的问题，在本发明的一个实施例中，如图2所示，返回在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理步骤之后，直至锂电池达到寿命终点之前，还可包括以下步骤：

S9，判断恒流放电的次数是否等于预设的次数阈值，即直至恒流放电的次数等于预设的次数阈值。其中，预设的次数阈值可根据实际情况进行标定。

S10，如果是，则调节恒温箱的温度等于第一设定温度，对锂电池进行第一静置处理。

S11，在第一设定温度下，对锂电池进行第二恒流恒压充电，当剩余容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态上限值的乘积时，结束第二恒流恒压充电，荷电状态上限值等于放电深度与荷电状态下限值的和值。

S12，在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理。

S13，返回在第二设定温度下，对锂电池进行恒流放电步骤。

例如，如图1所示，在锂电池寿命的测试过程中，用户可先将待测试的锂电池放入恒温相中。进一步地，将恒温箱的温度调节为24℃，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电，并在充电容量等于或者大于实际容量*10％(预设的荷电状态下限值)时，结束本次的0.5C恒流充电。

进一步地，在保持当前恒温箱温度(即，24℃)的前提下，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电，且在充电电压达到限制电压(例如，4.2V)时改为恒压充电，并在充电容量等于或者大于实际容量与预设的放电深度(例如，80％)的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流(例如，0.05C)时，结束本次充电。进一步地，将恒温箱的温度调节为38℃，静置1小时后，在保持恒温箱温度为38℃的前提下，通过充放电机对该锂电池进行1C恒流放电，并在放电容量等于或者大于实际容量与放电深度(例如，80％)的乘积或者锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压(例如，2.75V)时，结束本次1C恒流放电。进一步地，在保持当前恒温箱温度(即，38℃)的前提下，静置1小时后，可先判断本次1C恒流放电的次数是否等于预设的次数阈值。

如果是，则将恒温箱的温度调节为24℃，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，对锂电池进行第二恒流恒压充电(例如，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电，且在充电电压达到限制电压(例如，4.2V)时改为恒压充电)，并在剩余容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态上限值(例如，90％)的乘积时，结束本次第二恒流恒压充电。进一步地，在保持当前恒温箱温度(即，24℃)的前提下，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，返回上述的在保持恒温箱温度为38℃的前提下，通过充放电机对该锂电池进行1C恒流放电的步骤。由此，可以在该锂电池的SOC区间偏离时，进行SOC的重新调整，然后继续进行寿命测试。

如果否，返回上述的将恒温箱的温度调节为24℃，静置1小时或者静置到该锂电池的温度达到24℃后，通过充放电机对该锂电池进行0.5C恒流充电的步骤，直至锂电池达到寿命终点。由此，能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

需要说明的是，在上述的锂电池寿命的测试过程中，当测试的锂电池连续2次放电时间小于预设的时间(例如，36分钟)时，则可认为该测试的锂电池的电池寿命终止。另外，上述实施例中所描述的预设的次数阈值与上述步骤S13的循环数的乘积值可以用来表征该测试锂电池的寿命，其中，S13的循环数值由该测试锂电池达到寿命终点来确定。

综上，根据本发明实施例的锂电池寿命的测试方法，首先调节放置锂电池的恒温箱的温度等于第一设定温度，对锂电池进行第一静置处理，并在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束第一恒流充电。然后在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理，并在第一设定温度下，对锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束第一恒流恒压充电，在然后调节恒温箱的温度等于第二设定温度，对锂电池进行第一静置处理，并在第二设定温度下，对锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于实际容量与放电深度的乘积或者锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束恒流放电。最后在第二设定温度下，对锂电池进行第二静置处理，并返回在第一设定温度下，对锂电池进行第一静置处理步骤，直至锂电池达到寿命终点。由此，该测试方法能够对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

图3是根据本发明一个实施例的锂电池寿命的测试系统的方框示意图。

如图3所示，本发明实施例的锂电池寿命的测试系统，可包括恒温箱100、锂电池200、充放电机300和上位机400。

其中，锂电池200放置在恒温箱100中。上位机400用于监测锂电池200的状态参数，并根据状态参数将控制指令发送至充放电机300，控制充放电机300对锂电池200执行上述的锂电池寿命的测试方法。

本发明实施例的锂电池寿命的测试系统，通过上位机监测锂电池的状态参数，并根据状态参数将控制指令发送至充放电机，控制充放电机对锂电池执行上述的锂电池寿命的测试方法，以对锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的锂电池寿命数据更加符合锂电池实际使用时的寿命。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种锂电池寿命的测试方法，其特征在于，所述锂电池放置在恒温箱中，所述测试方法包括：

调节所述恒温箱的温度等于第一设定温度，对所述锂电池进行第一静置处理；

在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束所述第一恒流充电，所述荷电状态下限值大于0；

在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理；

在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于所述实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束所述第一恒流恒压充电，所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值小于1；

调节所述恒温箱的温度等于第二设定温度，对所述锂电池进行所述第一静置处理；

在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于所述实际容量与所述放电深度的乘积或者所述锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束所述恒流放电；

在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行所述第二静置处理；

返回所述在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理步骤，直至所述锂电池达到寿命终点。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述返回所述在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理步骤之后，所述直至所述锂电池达到寿命终点之前，还包括：

直至所述恒流放电的次数等于预设的次数阈值；

调节所述恒温箱的温度等于所述第一设定温度，对所述锂电池进行所述第一静置处理；

在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行第二恒流恒压充电，当剩余容量等于或者大于所述实际容量与预设的荷电状态上限值的乘积时，结束所述第二恒流恒压充电，所述荷电状态上限值等于所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值；

在所述第一设定温度下，对所述锂电池进行所述第一静置处理；

返回所述在所述第二设定温度下，对所述锂电池进行恒流放电步骤。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述荷电状态下限值等于10％。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述放电深度等于80％。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第一设定温度的取值范围为23℃～27℃。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第二设定温度的取值范围为-22℃～62℃。

7.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第一恒流充电对应的充电电流为0.5C；和/或，所述恒流放电对应的放电电流为1C。

8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第一静置处理包括静置1小时或者静置到所述锂电池的温度达到所述第一设定温度；和/或，

所述第二静置处理为静置1小时。

9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述恒流放电限制电压等于2.75伏。

10.一种锂电池寿命的测试系统，其特征在于，包括：

恒温箱；

锂电池，放置在所述恒温箱中；

充放电机；

上位机，用于监测所述锂电池的状态参数，并根据所述状态参数将控制指令发送至所述充放电机，控制所述充放电机对所述锂电池执行如权利要求1-9任一项所述的锂电池寿命的测试方法。