CN113189496A - 一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法 - Google Patents
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Abstract
本方案涉及一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法，实现脉冲加热对电池寿命的评估。其包括：S1，先在电池包上进行三电极电芯布置；再搭建脉冲加热系统；S2,对加热前的电池包，先进行放电操作，并对各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，并生成各电池芯体的第一dQ/dV曲线和第一dV/dQ曲线；S3，在三电极电芯的负极对锂电位大于0mv时，使用上述系统对电池包进行加热；S4，每对电池包完成预定次数加热，对电池包进行放电操作，并对各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，并生成各电池芯体的第二dQ/dV曲线和第二dV/dQ曲线；S5，将S2和S4中关于各电池芯体的相同类别曲线分别进行特征峰值比对，基于比对结果确定电池包的脉冲加热寿命。
Description
技术领域
本发明应用于锂离子电池领域，更具体涉及一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法。
背景技术
在国内双积分压力、欧洲排放法规加严、环境保护、能源危机压力下实现汽车智能电动化，发展新能源汽车逐渐成为国内外的共识。动力锂电池性能受电池所处环境温度影响巨大，在低温环境下，锂离子电池的充电能力、功率性能、能量效率、放电能量等关键性能都会急剧下降，导致低温条件下动力电池无法正常使用，无法满足电动汽车的动力性能，严重影响使用者的体验感、便利性，更为严重的后果是低温条件下电池过充过放等滥用情况易使电池出现析锂等现象导致电池衰减加速、续航里程急剧减少、引起电池安全等问题。目前主要的加热策略主要有PTC加热、冷却液加热、电机余温加热及脉冲加热等，但目前脉冲加热温升速度快，并且使电芯受热均匀，目前由于脉冲加热技术电流较大，长时间使用对电池的寿命影响仍在不断的探讨中，电池脉冲加热对电芯寿命影响的方法在下一代电池加热产品中应用值得探讨。
电池脉冲加热参数确定方法及参数确定系统(国别：中国，公告号：CN 110556608A，公告日期：2019.12.10）中，通过采用制备三电极单电芯观测负极参考电位制定电池脉冲加热的电流和频率来进行控制，控制电芯的析锂阈值保证电芯无析锂现象，来评价对电池使用寿命的影响。但本专利只是对单电芯进行研究未对整包应用电池脉冲加热进行寿命评估验证。
电池脉冲加热的耐久性测试方法、系统及数据表生成方法(国别：中国，公告号：CN110470992 A，公告日期：2019.11.19）中，通过不同时间和电流的试验对电芯进行耐久性试验验证，通过多次对电池多次充放电之后，检测电池容量的衰减情况，进而反应出电池的耐久性，但这种方法未考虑在电池整包中应用，电池的温升与散热会达到稳定值这种方法在整包测试时较难应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法，可以更好的表征整车对脉冲加热功能对电池寿命的评估，保证电池寿命可靠，保证整车正常使用，提高低温地区车辆使用便利性和性能可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案
本发明实施例提供了一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法，包括：
步骤S1，从待测电池包上选取一个或多个电位检测点，并在所选取的电位检测点位置处进行三电极电芯布置；再进一步搭建对待测电池包进行脉冲加热的脉冲加热系统；
步骤S2, 针对脉冲加热前的待测电池包，先对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第一dQ/dV曲线和第一dV/dQ曲线；
步骤S3，在各三电极电芯的负极对锂电位均大于0mv时，使用所述脉冲加热系统对待测电池包进行脉冲加热；
步骤S4，每对待测电池包完成预定次数脉冲加热，则对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第二dQ/dV曲线和第二dV/dQ曲线；
步骤S5，将步骤S2和步骤S4中关于各电池芯体的相同类别曲线分别进行特征峰值比对，并基于比对结果确定待测电池包的脉冲加热寿命。
优选地，步骤S1中，所述三电极电芯是采用碳纤维采样线制作的。
优选地，步骤S4中，脉冲加热系统每对待测电池包进行预定次数脉冲加热耗费相同容量的电量。
优选地，步骤S5包括：
步骤S51，针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值分别和第二dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果；
步骤S52，针对各电池芯体，分别将第一dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值分别和dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果；
步骤S53,针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值所对应的电压值分别和第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果；
步骤S54, 针对各电池芯体，分别将第二dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值所对应的电压值分别和第二dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果；
步骤S55，在各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dQ/dV特征峰偏移比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果均满足各自对应的预设条件时，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
优选地，所述步骤S51中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的第一差值，再将所述第一差值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的比值确定为对应需求的dQ/dV特定峰值衰减比对结果；
所述步骤S52中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的第二差值，再将所述第二差值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的百分比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果；
所述步骤S53中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值对应的电压值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值对应的电压值的第三差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第一电压差值，再将所述第三差值与所述第一电压差值的比值确定为对应需求的对应dQ/dV特定峰值衰减比对结果；
所述步骤S54中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值对应的电压值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值对应的电压值的第四差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第二电压差值，将所述第四差值与所述第二电压差值的比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果。
优选地，步骤S55包括：
若各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第一预定数值、各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第二预定数值、各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第三预定数值和/或各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第四预定数值，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
优选地，步骤S1中：电位检测点为通过预先对待测电池包进行热仿真试验所选取出的最高温度点、最低温度点和平均温度点。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果:
本发明采用三电极电芯在电池包中脉冲加热的应用，使电池包中的采样点更加详实，更加可靠。三电极采样点采用碳纤维进行，保证电芯采样线的在电池包测试中的可靠性。同时选取合适的脉冲加热的电流和频率进行耐久测试，通过小电流充放电采取容量和电流数据，进行在线分析电池包在脉冲加热的作用下，对电池包使用寿命进行判断。为后续电池包在线评估电池使用寿命提供可靠性依据。
附图说明
图1为采用碳纤维采样线进行三电极电芯制作的框图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图2，本发明实施例中提供了一种验证电池包的脉冲加热次数的方法，包括：
步骤S1，从待测电池包上选取一个或多个电位检测点，并在所选取的电位检测点位置处进行三电极电芯布置；再进一步搭建对待测电池包进行脉冲加热的脉冲加热系统。
其中，通过预先实验，采用热仿真进行对待测电池包的内部温度进行仿真，然后选取不同温度点作为电位检测点，例如选取如：电芯上的最高温度点、最低温度点及平均温度点作为电位检测点。然后，在所选取的不同电位检测点布置三电极电芯。
其中，所布置的三电极电芯采用碳纤维采样线制作而成，如图1所示，该包括负极1、正极2、镀锂层3、隔膜4、碳纤维丝5。
进一步地，进行脉冲加热系统进行搭建，所搭建的脉冲加热系统可以采用现有技术来实现，例如利用比亚迪公司或宁德时代公司公开的专利申请中的相关技术搭建。
步骤S2, 针对脉冲加热前的待测电池包，先对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第一dQ/dV曲线和第一dV/dQ曲线。
在对待测电池包进行脉冲加热之前，通过相关采集装置对待测电池包的电压和容量进行检测。待测电池包的电压和电量在放电条件下会存在一定的损耗，通过对待测电池包放电过程中的电压和电量进行检测，最终形成本实施例所需的第一dQ/dV曲线和第一dV/dQ曲线。
本实施例中，对于dQ/dV曲线和dV/dQ曲线的生成为本领域所公知的技术，本实施例中不对其进行赘述。
步骤S3，在各三电极电芯的负极对锂电位均大于0mv时，使用所述脉冲加热系统对待测电池包进行脉冲加热。
脉冲加热系统中的控制装置实施例的采集三电极电芯的负极对锂电位，在其满足＞0mv的条件时，脉冲加热系统开始对待测电池包进行脉冲加热，其中，脉冲加热系统对待测电池包脉冲加热时所选取的电流参数（幅值和频率）可采用现有技术中相关描述来选择最合适的数值。
在对脉冲加热过程中，每对待测电池包进行预定次数的脉冲加热，脉冲加热系统所消耗的电量相同。例如，每对待测电池包进行100次脉冲加热，则消耗0.05c电量。
本实施例中，根据所选固定电流和频率共进行1000次脉冲加热耐久验证。
步骤S4，每对待测电池包完成预定次数脉冲加热，则对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第二dQ/dV曲线和第二dV/dQ曲线。
其中，各电池芯体的第二dQ/dV曲线和第二dV/dQ曲线生成方式同上述步骤S2中的生成方式一致。
步骤S5，将步骤S2和步骤S4中关于各电池芯体的相同类别曲线分别进行特征峰值比对，并基于比对结果确定待测电池包的脉冲加热寿命。
总结来说，本步骤S5中，若特征锋强度衰减3%以上，特征锋位置偏离3%以上，则表明电池脉冲加热对电池寿命产生影响。
步骤S51，针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值分别和第二dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果。
其中，步骤S51中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的第一差值，再将所述第一差值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的比值确定为对应需求的dQ/dV特定峰值衰减比对结果。
步骤S52，针对各电池芯体，分别将第一dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值分别和dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果。
其中，步骤S52中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的第二差值，再将所述第二差值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的百分比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果。
步骤S53, 针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值所对应的电压值分别和第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果。
其中，步骤S53中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值对应的电压值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值对应的电压值的第三差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第一电压差值，再将所述第三差值与所述第一电压差值的比值确定为对应需求的对应dQ/dV特定峰值衰减比对结果。
步骤S54, 针对各电池芯体，分别将第二dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值所对应的电压值分别和第二dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果。
其中，步骤S54中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值对应的电压值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值对应的电压值的第四差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第二电压差值，将所述第四差值与所述第二电压差值的比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果。
步骤S55，在各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dQ/dV特征峰偏移比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果均满足各自对应的预设条件时，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
具体来说，该步骤S55包括：
若各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第一预定数值、各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第二预定数值、各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第三预定数值和/或各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第四预定数值，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
本发明上述方法，可以更好的表征整车对脉冲加热功能对电池包寿命的评估，保证电池包寿命可靠，保证整车正常使用，提高低温地区车辆使用便利性和性能可靠性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，从待测电池包上选取一个或多个电位检测点，并在所选取的电位检测点位置处进行三电极电芯布置；再进一步搭建对待测电池包进行脉冲加热的脉冲加热系统；
步骤S2，针对脉冲加热前的待测电池包，先对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第一dQ/dV曲线和第一dV/dQ曲线；
步骤S3，在各三电极电芯的负极对锂电位均大于0mv时，使用所述脉冲加热系统对待测电池包进行脉冲加热；
步骤S4，每对待测电池包完成预定次数脉冲加热，则对待测电池包进行放电操作，并对待测电池包的各电池芯体在放电过程中的电压和容量进行采集，再根据采集到的电压和容量生成各电池芯体的第二dQ/dV曲线和第二dV/dQ曲线；
步骤S5，将步骤S2和步骤S4中关于各电池芯体的相同类别曲线分别进行特征峰值比对，并基于比对结果确定待测电池包的脉冲加热寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述三电极电芯是采用碳纤维采样线制作的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，脉冲加热系统每对待测电池包进行预定次数脉冲加热耗费相同容量的电量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5包括：
步骤S51，针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值分别和第二dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果；
步骤S52，针对各电池芯体，分别将第一dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值分别和dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果；
步骤S53,针对各电池芯体，分别将第一dQ/dV曲线中的各dQ/dV特定峰值所对应的电压值分别和第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果；
步骤S54, 针对各电池芯体，分别将第二dV/dQ曲线中的各dV/dQ特定峰值所对应的电压值分别和第二dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值所对应的电压值进行比对，得到各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果；
步骤S55，在各电池芯体的各dQ/dV特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dQ/dV特征峰偏移比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰衰减比对结果、各电池芯体的各dV/dQ特征峰偏移比对结果均满足各自对应的预设条件时，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述步骤S51中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的第一差值，再将所述第一差值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值的比值确定为对应需求的dQ/dV特定峰值衰减比对结果；
所述步骤S52中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的第二差值，再将所述第二差值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值的百分比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果；
所述步骤S53中，针对各电池芯体的各dQ/dV特征峰值，通过先计算出第二dQ/dV曲线中的dQ/dV特定峰值对应的电压值与第一dQ/dV曲线中的对应dQ/dV特定峰值对应的电压值的第三差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第一电压差值，再将所述第三差值与所述第一电压差值的比值确定为对应需求的对应dQ/dV特定峰值衰减比对结果；
所述步骤S54中，针对各电池芯体的各dV/dQ特征峰值，通过先计算出第二dV/dQ曲线中的dV/dQ特定峰值对应的电压值与第一dV/dQ曲线中的对应dV/dQ特定峰值对应的电压值的第四差值，再计算第一dV/dQ曲线中最大电压与最小电压的第二电压差值，将所述第四差值与所述第二电压差值的比值确定为对应需求的dV/dQ特定峰值偏移比对结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S55包括：
若各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第一预定数值、各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第二预定数值、各电池芯体的至少一个dQ/dV特征峰衰减比对结果大于第三预定数值和/或各电池芯体的至少一个dV/dQ特征峰偏移比对结果大于第四预定数值，则确定对所述待测电池包当前已进行脉冲加热的总次数为所述待测电池包的最终可加热总次数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中：电位检测点为通过预先对待测电池包进行热仿真试验所选取出的最高温度点、最低温度点和平均温度点。
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