CN110261791B - 一种蓄电池组循环寿命快速评价方法 - Google Patents

一种蓄电池组循环寿命快速评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池组循环寿命快速评价方法，包括以下步骤：(1)将阀控式铅酸蓄电池组充满电后测量内阻Rq0，然后进行放电，放电结束后再次测量内阻Rq1；(2)对蓄电池组进行若干次充放电循环；(3)重复步骤(1)，测量得到充满电后的内阻Rh0和放电结束后的内阻Rh1；(4)计算Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值；(5)将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线进行电池寿命状态评价。本发明通过测量放电后内阻与放电前内阻并进行比值后，对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线可准确预判蓄电池剩余寿命，其结果真实可靠，大大缩短了研发测试周期。

Description

一种蓄电池组循环寿命快速评价方法
技术领域
本发明涉及铅蓄电池检测技术领域，具体涉及一种蓄电池组循环寿命快速评价方法。
背景技术
铅蓄电池至今已有150余年的历史，且应用领域非常广泛。近些年，电动车凭其较好的代步性能、较低的存放场地要求和出色的价格优势在我国迅猛发展，得益于此，蓄电池产业也得到了迅速的发展。
按国标或自定义的充放电循环来做循环寿命测试往往需要3～6个月，耗时较长，对于新产品研发或工艺改进都需要必要的寿命检测，而较长的测试周期严重影响了研发进度。
公开号为CN 104237798 A的专利说明书公开了一种铅蓄电池加速寿命检测方法，高温环境检测，检测中加入脉冲，与常温进行100％DoD寿命试验接近，更快速的测试和估算出铅酸蓄电池的循环寿命，整个检测周期约2～4个月，显著缩短检测时间，数据真实，评估电池性能优劣，可显著提高企业或研发单位研发新技术新产品的速度。
公开号为CN 103257319 A的专利说明书公开了一种阀控式铅蓄电池组寿命检测方法及检测装置，检测装置包括充放电机和振动试验机，串联连接的蓄电池组放置在振动试验机上，与充放电机连接，所述振动试验机的频率为18HZ，振幅3mm。所述检测方法使用特殊的仿真电动车行驶工作状态的放电程序，结合一台振动试验机，振动试验机模仿了电动车行驶工作状态中的频率，通过它们有机的配合，寿命检测试验能真正反映蓄电池组实际的寿命状态。
研究发现，蓄电池内阻真实反应了蓄电池的健康状态，随着蓄电池循环使用次数的增加，其内阻会跟随着发生变化，而变化程度即能反应出蓄电池的剩余寿命。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种蓄电池组循环寿命快速评价方法，通过测量放电后内阻与放电前内阻并进行比值后，对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线可准确预判蓄电池剩余寿命，其结果真实可靠，大大缩短了研发测试周期。
一种蓄电池组循环寿命快速评价方法，包括以下步骤：
(1)将蓄电池组充满电后测量内阻Rq0，然后进行放电，放电结束后再次测量内阻Rq1；
(2)对蓄电池组进行若干次充放电循环；
(3)重复步骤(1)，测量得到充满电后的内阻Rh0和放电结束后的内阻Rh1；
(4)计算Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值；
(5)将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线进行电池寿命状态评价。
步骤(1)中，充电操作可按符合电池充电的一般操作进行。优选恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h。
作为优选，步骤(1)中，阀控式铅酸蓄电池组充满电后静置4～6h再测量内阻Rq0。静置足够时间有利于阀控式铅酸蓄电池组内阻稳定，测量更精确。
作为优选，步骤(1)中，所述的放电具体为0.5C电流放电2h。常规放电方法是以截止电压(如0.5C放电至10.5V)为终止条件，每次的放电时间会随电池状态不同而不同，会造成条件不一致影响判定，故优选定时间放电。
作为优选，步骤(1)中，放电结束后1h测量内阻Rq1。放电后静置时间过长，内阻值会降低较为明显，因此尽快测量内阻值有利于精确反映真实的内阻值。
作为优选，步骤(2)中，充放电循环次数为50次。采用本发明方法循环一次所需的时间是7小时，50次则是350h，整个周期在15天之内，测试周期大幅缩短。阀控铅酸电池在循环50次时，电池性能处于较为稳定期，即可反映电池健康状态。
作为优选，步骤(2)中，所述充放电循环的具体条件如下：
充电：恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h。通常采用的恒压限流方法给蓄电池进行补充电，电流值可以是0.1～0.4C，但电流值越小，充电时间越长，会增加测试周期。
放电：0.5C电流放电2h。常规放电方法是以截止电压(如0.5C放电至10.5V)为终止条件，每次的放电时间会随电池状态不同而不同，会造成条件不一致影响判定，故优选定时间放电。
作为优选，步骤(5)中，所述的内阻比值与循环寿命关系标准曲线通过以下方法得到：
(a)取与待评价蓄电池组相同型号的阀控式铅酸蓄电池若干只，分别充满电后测量满电内阻R0，然后进行放电，放电结束后测量空电内阻R1，计算R1/R0值并取平均；
(b)对若干只阀控式铅酸蓄电池分别进行充放电循环，测量与循环次数相对应的满电内阻R0和空电内阻R1，计算R1/R0值并取平均；
(c)将各R1/R0平均值与对应的循环次数进行拟合得到所述的内阻比值与循环寿命关系标准曲线。
进一步优选，步骤(a)中的充放电条件与步骤(1)相同；
步骤(b)中的充放电循环条件与步骤(2)相同。这样更具有可比性。
进一步优选，步骤(b)中的循环次数为1～50次，得到的内阻比值与循环寿命关系标准曲线更为精确。
一般Rq1/Rq0值为1.5～1.6。Rh1/Rh0值通常大于Rq1/Rq0值。
作为一优选例，所述的阀控式铅酸蓄电池组循环寿命快速评价方法，包括以下步骤：
(1)将阀控式铅酸蓄电池组充满电并静置4h后测量内阻Rq0，然后以0.5C电流放电2h，放电结束后1h内再次测量内阻Rq1；
(2)对蓄电池组进行50次充放电循环；所述充放电循环的具体条件如下：
充电：恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h；
放电：0.5C电流放电2h；
(3)重复步骤(1)，测量得到充满电后的内阻Rh0和放电结束后的内阻Rh1；
(4)计算Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值；
(5)将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线进行电池寿命状态评价。
以6-DZF-20电池为例，Rq1/Rq0值为1.5～1.6，当Rh1/Rh0值为1.8～1.9，则判断被测蓄电池的循环寿命正常，一般可达350次以上。当Rh1/Rh0值达2.0时，则判断被测蓄电池的循环寿命会缩短至250次左右，因为其内阻比值已达到循环了150次的值，也就是说只循环了50次的蓄电池，相当于已经循环了150次，以平均寿命350次推算其寿命就是250次左右。
所述的阀控式铅酸蓄电池组内电池数量不限，可以是1只或多只。通常12V电池组是以4、5、6、7、8只电池组成一组，当成组测试时是以电池组中测得的内阻比值最高值评价确定电池组寿命。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明通过在电池循环50次后，测量放电前后的内阻值并计算其比值，对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线来判定电池剩余寿命，其结果真实可靠，大大缩短了循环寿命测试周期，仅需15天时间。
附图说明
图1为实施例1的内阻比值与循环寿命关系标准曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
取6-DZF-20新电池2只，分别标记1#和2#，进行充放电，并分别测量满电内阻R0(静置4h后测量)和空电内阻R1(放电结束后1h内测量)，计算R1/R0值并取平均，记为第0次循环的内阻比值。
然后进行充放电循环，在每50次循环后测量充满电及放电后的满电内阻值R0及空电内阻值R1，计算R1/R0值并取平均，结果如表1所示。
第一次的充放电以及之后的充放电循环的条件如下：
充电：恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h；
放电：0.5C电流放电2h。
表1
Figure BDA0002138770880000051
使用表1数据，以R1/R0值的平均值作为纵坐标内阻比值，循环次数为横坐标绘制点图，并进行线性拟合，获得内阻比值与循环寿命对照关系标准曲线，如图1所示。
实施例2
本实施例的阀控式铅酸蓄电池组循环寿命快速评价方法，包括以下步骤：
(1)取1只6-DZF-20阀控式铅酸蓄电池，编号1#，充满电并静置4h后测量内阻Rq0，然后以0.5C电流放电2h，放电结束后1h内再次测量内阻Rq1；测得结果见表2。
表2
内阻值或内阻比值 1#
Rq<sub>0</sub>(mΩ) 10.3
Rq<sub>1</sub>(mΩ) 15.6
Rq<sub>1</sub>/Rq<sub>0</sub> 1.51
(2)对蓄电池组进行50次充放电循环；所述充放电循环的具体条件如下：
充电：恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h；
放电：0.5C电流放电2h。
(3)重复步骤(1)，分别测量50次充放电循环后的蓄电池组在充满电后的内阻Rh0和放电结束后的内阻Rh1；测得结果见表3。
表3
内阻值或内阻比值 1#
Rh<sub>0</sub>(mΩ) 10.0
Rh<sub>1</sub>(mΩ) 18.2
Rh<sub>1</sub>/Rh<sub>0</sub> 1.82
(4)计算得到Rh1/Rh0值为1.82，Rq1/Rq0值为1.51。
(5)将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照图1进行电池寿命状态评价，Rq1/Rq0为1.51是循环前的正常水平，Rh1/Rh0值为1.82，符合图1中50次对应值之内，也就是说循环50次与标准曲线较为吻合，推测其寿命命可达350次以上。
实施例3
本实施例的阀控式铅酸蓄电池组循环寿命快速评价方法与实施例2相同，区别在于取含4只6-DZF-20电池的阀控式铅酸蓄电池组，电池分别编号1#、2#、3#、4#，结果如表4所示。
表4
内阻值或内阻比值 1# 2# 3# 4#
Rq<sub>0</sub>(mΩ) 10 10.1 9.9 10.1
Rq<sub>1</sub>(mΩ) 15.3 15.8 15.1 15.2
Rq<sub>1</sub>/Rq<sub>0</sub> 1.53 1.56 1.53 1.50
Rh<sub>0</sub>(mΩ) 9.8 9.9 9.8 9.9
Rh<sub>1</sub>(mΩ) 18.8 20.2 21.5 19.5
Rh<sub>1</sub>/Rh<sub>0</sub> 1.92 2.04 2.19 1.97
计算得到Rh1/Rh0值分别为1.92、2.04、2.19、1.97，Rq1/Rq0值分别为1.53、1.56、1.53、1.50。
将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq0/Rq1值对照图1进行电池寿命状态评价，从Rq1/Rq0值可以看出4只电池很接近也符合正常水平值，Rh1/Rh0值已有明显差异，其中3#电池达到2.19(是4只电池中的最高值)，对应图1寿命在270次，也就是说只循环了50次的蓄电池，相当于已经循环了270次，以平均寿命350次推算其寿命就是在130次左右。
实施例4
本实施例的阀控式铅酸蓄电池组循环寿命快速评价方法与实施例2相同，区别在于取含5只6-DZF-20电池的阀控式铅酸蓄电池组，电池分别编号1#、2#、3#、4#、5#，结果如表5所示。
表5
内阻值或内阻比值 1# 2# 3# 4# 5#
Rq<sub>0</sub>(mΩ) 9.8 9.7 10 9.9 9.8
Rq<sub>1</sub>(mΩ) 15.4 15.3 15.8 15.7 15.6
Rq<sub>1</sub>/Rq<sub>0</sub> 1.57 1.58 1.58 1.59 1.59
Rh<sub>0</sub>(mΩ) 9.7 9.6 9.8 9.7 9.9
Rh<sub>1</sub>(mΩ) 18.2 19.1 18.8 19.5 19.2
Rh<sub>1</sub>/Rh<sub>0</sub> 1.88 1.99 1.92 2.01 1.94
计算得到Rh1/Rh0值分别为1.88、1.99、1.92、2.01、1.94，Rq1/Rq0值分别为1.57、1.58、1.58、1.59、1.59。
将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照图1进行电池寿命状态评价，从Rq0/Rq1值可以看出5只电池很接近也符合正常水平值，Rh1/Rh0值已有明显差异，其中4#电池达到2.01(是5只电池中的最高值)，对应图1寿命在125次，也就是说只循环了50次的蓄电池，相当于已经循环了125次，以平均寿命350次推算其寿命就是在275次左右。
实施例5
本实施例的阀控式铅酸蓄电池组循环寿命快速评价方法与实施例2相同，区别在于取含6只6-DZF-20电池的阀控式铅酸蓄电池组，电池分别编号1#、2#、3#、4#、5#、6#，结果如表6所示。
表6
内阻值或内阻比值 1# 2# 3# 4# 5# 6#
Rq<sub>0</sub>(mΩ) 10.2 10.2 10.1 10.3 10 9.9
Rq<sub>1</sub>(mΩ) 15.4 15.5 15.5 15.6 15.7 15.4
Rq<sub>1</sub>/Rq<sub>0</sub> 1.51 1.52 1.53 1.51 1.57 1.56
Rh<sub>0</sub>(mΩ) 9.8 9.7 9.8 9.9 9.7 9.8
Rh<sub>1</sub>(mΩ) 17.9 17.8 17.9 17.9 18.2 19.1
Rh<sub>1</sub>/Rh<sub>0</sub> 1.83 1.84 1.83 1.81 1.88 1.95
计算得到Rh1/Rh0值分别为1.83、1.84、1.83、1.81、1.88、1.95，Rq1/Rq0值分别为1.51、1.52、1.53、1.51、1.57、1.56。
将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照图1进行电池寿命状态评价，从Rq0/Rq1值可以看出6只电池很接近也符合正常水平值，Rh1/Rh0值也很接近，其中6#电池达到1.95(是6只电池中的最高值)，与图1寿命100次数值吻合，也就是说只循环了50次的蓄电池，相当于已经循环了100次，以平均寿命350次推算其寿命就是在300次左右。
对比例
取1只6-DZF-20电池进行循环寿命测试，充放电循环方法与实施例2相同，寿命终止判定依据是放电2小时的终止电压连续3次低于10.5V即为寿命终止(后三次不计次数)，内阻及内阻比值的结果如表7所示。
表7
循环次数 终止电压(V) 满电内阻R<sub>0</sub>(mΩ) 空电内阻R1(mΩ) R<sub>1</sub>/R<sub>0</sub>
0 11.18 10.6 15.9 1.50
50 11.05 10.1 20.8 2.06
100 10.91 10.1 21.2 2.10
150 11.10 10.0 21.5 2.15
200 10.63 10.2 22.2 2.18
250 10.59 10.8 23.9 2.21
260 10.50 11.0 25.2 2.29
261 10.35 / / /
262 10.28 / / /
263 10.26 / / /
从表7中可以看出，该只电池循环寿命是260次。循环过程中测得的R1、R0值，计算得出比值，在50次循环时比值是2.06，按图1对应的是150次，也就是说循环50次相当于已循环了150次，按平均寿命350次推算其寿命就是在250次左右。与实测寿命260次是非常接近的。实测寿命所需时间是7h/次×263次＝1841h(约77天)，而采用本发明方法只需15天测试时间，大幅度缩短了测试周期，且保留了较高的测试精度。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种蓄电池组循环寿命快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阀控式铅酸蓄电池组充满电后静置4～6h测量内阻Rq0，然后进行放电，放电结束后再次测量内阻Rq1；所述的放电具体为0.5C电流放电2h；放电结束后1h内测量内阻Rq1；
(2)对蓄电池组进行若干次充放电循环；充放电循环次数为50次；所述充放电循环的具体条件如下：
充电：恒压2.46V/单格，0.4C电流充电5h；
放电：0.5C电流放电2h；
(3)重复步骤(1)，测量得到充满电后的内阻Rh0和放电结束后的内阻Rh1；
(4)计算Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值；
(5)将计算得到的Rh1/Rh0值和Rq1/Rq0值对照内阻比值与循环寿命关系标准曲线进行电池寿命状态评价。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组循环寿命快速评价方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的内阻比值与循环寿命关系标准曲线通过以下方法得到：
(a)取与待评价蓄电池组相同型号的阀控式铅酸蓄电池若干只，分别充满电后测量满电内阻R0，然后进行放电，放电结束后测量空电内阻R1，计算R1/R0值并取平均；
(b)对若干只阀控式铅酸蓄电池分别进行充放电循环，测量与循环次数相对应的满电内阻R0和空电内阻R1，计算R1/R0值并取平均；
(c)将各R1/R0平均值与对应的循环次数进行拟合得到所述的内阻比值与循环寿命关系标准曲线。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组循环寿命快速评价方法，其特征在于，步骤(a)中的充放电条件与步骤(1)相同；
步骤(b)中的充放电循环条件与步骤(2)相同。
4.根据权利要求2所述的蓄电池组循环寿命快速评价方法，其特征在于，步骤(b)中的循环次数为1～50次。
5.根据权利要求1所述的蓄电池组循环寿命快速评价方法，其特征在于，所述的阀控式铅酸蓄电池组内电池数量大于1只，以电池组中测得的内阻比值最高值评价确定电池组寿命。
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