CN110639844A - 一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法：S1、锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；S2、锂离子蓄电池在高温环境温度下搁置不小于2h后进行指定倍率和指定深度放电试验；S3、锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；S4、锂离子蓄电池在低温环境温度下搁置不小于2h进行指定倍率和指定深度放电试验；S5、分别提取在高温下多个放电深度的电压；S6、分别提取在低温下多个放电深度的电压；S7、对同一放电深度下高温放电电压和低温放电电压求差值；S8、通过多个差值的统计分析，选取具有优异一致性的锂离子蓄电池。本发明提供的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法能够有效去除充放电过程中功率回路接触电阻的影响，准确反映蓄电池的真实状态，操作方便，筛选结果一致性好。

Description

一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法
技术领域
本发明涉及锂离子蓄电池的一致性筛选领域，特别适用于对于蓄电池一致性要求高的空间飞行器储能产品领域。
背景技术
锂离子蓄电池组通常采用多个锂离子蓄电池单体串并联组成，蓄电池组内部单体的一致性对于蓄电池组的性能具有重要的影响。对于空间飞行器的储能蓄电池组，由于其一般长期处于外太空中，使用寿命从5年至8年，甚至于更久，整个使用期内不具有维修性，因此对于蓄电池一致性具有很高的要求。
通过开展锂离子蓄电池的一致性筛选，选取具有最佳一致性的锂离子蓄电池装配成为一组蓄电池，能够有效延长蓄电池的使用寿命。目前锂离子蓄电池的一致性筛选，主要通过内阻筛选，开路电压筛选，容量筛选等简单筛选方法，也有部分采用放电曲线进行动态筛选，但是上述的筛选方法中，均无法排除蓄电池在充放电过程中电流回路中接触电阻的影响。因此，对于蓄电池使用寿命要求非常高的空间飞行器，需要更加精确的筛选方法，能够更加准确的反应蓄电池特性。
发明内容
本发明旨在提供一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，以提高蓄电池组全部锂离子蓄电池的一致性，延长蓄电池组的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，包括以下步骤：
S1、待筛选锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；
S2、锂离子蓄电池在高温环境温度下搁置不小于2h后进行指定倍率和指定深度放电试验；
S3、锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；
S4、锂离子蓄电池在低温环境温度下搁置不小于2h进行指定倍率和指定深度放电试验；
S5、分别提取在高温下多个放电深度的电压；
S6、分别提取在低温下多个放电深度的电压；
S7、对同一放电深度下高温放电电压和低温放电电压求差值；
S8、通过多个差值的统计分析，选取具有优异一致性的锂离子蓄电池。
进一步地，所述步骤S1中，锂离子蓄电池充电一般以0.1C～0.5C恒流充电，充电至4.1V后转恒压充电至充电电流小于0.01C～0.05C。
进一步地，所述步骤S2中，锂离子蓄电池的放电倍率一般在0.5C～2C，放电深度在30％DOD～100％DOD。
进一步地，所述步骤S3中，充电要求与S1中相同。
进一步地，所述步骤S4中，锂离子蓄电池的放电倍率和放电深度与步骤S2中保持一致。
进一步地，所述步骤S5中，提取的高温下多个放电深度的电压为同一次放电过程中放电至不同深度时的电压，一般指10％DOD，20％DOD，30％DOD等。
进一步地，所述步骤S6中，提取的低温下多个放电深度的电压为同一次放电过程中放电至不同深度时的电压，一般指10％DOD，20％DOD，30％DOD等。
进一步地，所述步骤S7中，通过相同深度下高温放电电压与低温放电电压的差值，求出一系列的差值。
进一步地，所述步骤S8中，通过对全部的差值进行统计，计算标准差δ，选取全部差值在指定标准差范围内的锂离子蓄电池。
本发明提供的种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法取得的有益效果是：
通过对不同温度下的电压进行减法计算，能够有效的将充放电过程中电流回路的接触电阻进行消除，得到的结果能够准确反映出蓄电池的产品特性；进一步的通过不同放电深度下的多个差值进行拟合，利用蓄电池放电曲线中不同深度下对应的曲线斜率变化特性，多参数进行精确筛选，可以实现对锂离子蓄电池精准筛选，优化筛选结果，提高一致性。
附图说明
图1、图2和图3分别为采用本发明方法筛选得到单体的不同温度下电压差异值的曲线图；
图4、图5、图6分别为从筛选得到的单体随机抽取两个进行20％DOD、25％DOD、40％DOD下寿命试验的放电终压曲线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法作进一步详细说明。
一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，包括以下步骤：
S1、将锂离子蓄电池充电至满电；
S2、锂离子蓄电池在高温环境温度下搁置不小于2h后进行指定倍率和指定深度放电试验；
S3、将锂离子蓄电池在与S1中相同的温度环境中充电至满电；
S4、锂离子蓄电池在低温环境温度下搁置不小于2h进行指定倍率和指定深度放电试验；
S5、分别提取在高温、低温下多个放电深度的电压；
S6、对同一放电深度下高温放电电压和低温放电电压求差值；
S7、通过多个差值的统计分析，选取满足一致性要求的锂离子蓄电池；
上述高温大于30℃，低温小于10℃。
实施例
本发明方法包括如下步骤：
步骤1、待筛选锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；
步骤2、锂离子蓄电池在30℃环境温度下搁置不小于2h后进行0.7C倍率和30％DOD放电试验；
步骤3、锂离子蓄电池在20℃环境中充电至满电；
步骤4、锂离子蓄电池在10℃环境温度下搁置不小于2h进行0.7C倍率和30％DOD放电试验；
步骤5、分别提取在30℃下多个10％DOD，20％DOD，30％DOD的电压；
步骤6、分别提取在10℃下多个10％DOD，20％DOD，30％DOD的电压；
步骤7、分别提取在10％DOD，20％DOD，30％DOD下的30℃放电时电压与10℃放电时电压的差异值；
步骤8、对上述同一深度下的放电电压差异值进行统计分析，选取电压差异值接近的的蓄电池。
图1、图2和图3分别为采用本发明方法筛选得到单体的不同温度下电压差异值的曲线图。经过筛选后，不同深度下单体电压差异值与平均值相比差异不超过5mV。
以上述筛选得到的单体随机组合进行寿命试验，以验证筛选后单体在寿命期内的性能蜕化是否一致。
图4所示为从筛选得到的单体随机抽取两个进行20％DOD下寿命试验的放电终压曲线。在经过约1年的20％DOD充放电试验后，两个单体的放电终止电压完全一致，表明这两个单体一致性很好。
图5所示为为从筛选得到的单体随机抽取两个进行25％DOD下寿命试验的放电终压曲线。在经过约1年的25％DOD充放电试验后，两个单体的放电终止电压完全一致，表明这两个单体一致性很好。
图6所示为为从筛选得到的单体随机抽取3个进行40％DOD下寿命试验的放电终压曲线。在经过约1年的40％DOD充放电试验后，3个单体的放电终止电压完全一致，表明这3个单体一致性很好。
试验结果表明，采用本方法筛选得到的锂离子蓄电池单体一致性好，目前在经过1年的使用后，没有明显差异，性能仍然保持一致。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将锂离子蓄电池充电至满电；
S2、锂离子蓄电池在高温环境温度下搁置不小于2h后进行指定倍率和指定深度放电试验；
S3、将锂离子蓄电池在与S1中相同的温度环境中充电至满电；
S4、锂离子蓄电池在低温环境温度下搁置不小于2h进行指定倍率和指定深度放电试验；
S5、分别提取在高温、低温下多个放电深度的电压；
S6、对同一放电深度下高温放电电压和低温放电电压求差值；
S7、通过多个差值的统计分析，选取满足一致性要求的锂离子蓄电池；
上述高温大于30℃，低温小于10℃。
2.如权利要求1所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S1、S3中，锂离子蓄电池充电以0.1C～0.5C恒流充电，充电至4.1V后转恒压充电至充电电流小于0.01C～0.05C。
3.如权利要求1所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S1、S3中充电的环境温度介于高温、低温之间。
4.如权利要求1所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S2中，锂离子蓄电池的放电倍率在0.5C～2C，放电深度在30％DOD～100％DOD。
5.如权利要求1或4所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S4中，锂离子蓄电池的放电倍率和放电深度与步骤S2中保持一致。
6.如权利要求1所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S5中提取的为同一次放电过程中放电至不同深度时的电压。
7.如权利要求1或6所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤S5中的提取同一放电过程中，每个放电深度下至少多少个电压。
8.如权利要求1所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S7中，通过对全部的差值进行统计，计算标准差δ，选取全部差值在指定标准差范围内的锂离子蓄电池。
9.如权利要求8所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述指定标准差，根据不同的使用要求，分别为1δ～3δ。
10.如权利要求1或8所述的空间飞行器用锂离子蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，从步骤S7中选取满足一致性要求的锂离子蓄电池构成蓄电池组，以延长电池使用寿命。
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