专利名称：一种电池一致性的评价方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池
背景技术：
随着石油资源日渐紧张，空气污染日趋严重，串联动力电池组作为二次能源已越来越受到人们的重视。但是电池单体的个性差异在电池组使用中会产生严重的过充屯和过放电问题，甚至造成整个系统的损坏。这是因为电池组的端电压还没有达到终止充电条件，而一部分单体电池已经充电终结，继续充电过程中这部分单体电池必然处于
过充电状态，从而产生过充电问题；另一种情况是电池组端电压未达到终止放电条件，而一部分电池提前放电结束，从而造成这部分单体电池处于过放电状态，从而产生过放电问题。对于电池组来说，无论是过充电还是过放电都会严重伤害电池组，大大降低电池组的寿命和使用安全，且严重阻碍了电池组作为动力的应用和发展。
锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应、体积小、重量轻以及公害小等优点，目前已逐渐替代铅酸电池成为动力电池的主流。然而，锂电池对充放电要求很高，在串联组成动力电池组后，自然对充放电的均衡性要求更高。当过充电发生时也解质会被分解而使得电池内部的温度与压力升高；当过放电发生时负极中电解材质铜会熔化而造成内部短路，使温度升高；当外部电路短路或放电电流过大时，由于高内阻的特性电池内部功率消耗增加，温度亦会上升，可引起电解液的氧化或分解，导致电池寿命縮短；过充电或过放电情况严重时会造成电池压力与热度迅速增加，容易产生火花，引起燃烧甚至爆炸。因此如何有效解决这些问题已成为动力锂电池组高效稳定运行的关键技术。
现有的技术提出一系列有关串联电池组充放电均衡问题的技术方案。尽管这些方案都提出了许多建设性的设想，但综合起来看，迄今为止多数采用均衡电路，通过释放回路把处在较高电压状态的电池的电压降下来从而达到均衡。如果在串联组成动力电池组时,对每个单体电池进行一致性评价，以避免运行中的不稳定是更简洁有效的方法。
现有的一致性评价方法是对单体电池，计算单体容量的标准差；对于电池模块，是计算模块的放电终止电压的标准差。电池容量的检测目前都是按照GB18287-2000或QB/T2502-2000锂离子蓄电池总规范的标准在0. 2CsA或1CA电流的条件下进行检测。如果用0. 2CsA电流检测，测试一只电池所需时间约6-8小时，用1CsA电流测试所需时间约3-4小时。因此电池生产厂家在电池的生产工艺过程中，必须配备大量的测试设备，占用较大的厂房面积。同时为了保持测试环境的温度，必须在测试环境安装空调设备，上述的测试方法消耗的电量大。在整个电池的生产工艺过程中，电池容量的测试要花费较长的时间，同时是一项大的人力，物力的投资，该目前方法指导性差，不能准确评价电池的一致性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种准确评价电池的一致性的方法，该评价方法从实际应用情况出发，提出储存性能和使用性能两个一致性指标，根据在不同条件下电池的测试曲线重合度来评价电池的一致性。
为实现本发明的目的，提出一种电池一致性的评价方法，该方法将评价使用性的一致性指标和评价储存性的一致性指标作为电池的一致性指标，综合以上两个标准差，得到使用与储存一致性良好的电池组。
5其中，使用性的一致性指标的评价方法包括步骤
(1) 将电池按容量、内阻、电压经分选、配组后，确定额定容
(2) 根据C4t(Ah)， P二UI计算额定功率P;
(3) 分别选定80。/。P、 100%P、 108Q/cP功率值，进行恒功率放电，
做PI， PU曲线；
(4) 电池放电到电压终点后，比较相同功率的放电时间t;
(5) 按如下标准差公式计算各电池相同恒功率放电时间t的标
准差s,
3=
W —1
t单位为小时
根据计算出来的标准差s ，评价该批电池的使用性的一致性指标，在所述的S值小于0.1698时，即可评价该批电池使用性能良好。
评价储存性的一致性指标的方法包括步骤-
(1) 选择不同的放电倍率2C、 1C、 0.5C、 0.2C放电倍率放电，
做各个单体电池的电压-容量曲线；
(2) 在相同电压处，记录各单体电池的容量值C，组成矩阵A，
相同电压下的容量写在矩阵的行。计算各个单体电池容量的标准差
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，2C时Cn， Ci2， Cu， Cm; lC时C21， C22， C23， C2";(3)根据不同放电倍率时的电池电压-容量曲线的重合度判断相同电压时容量的标准差，该矩阵A每行的标准差S按以下公式:
5 =
ix-。2
11^- c为容量百分比
Vn — i
根据计算出来的标准差s ，评价该批电池的储存性能一致性指标，S值小于0.0176时，即可评价该批电池的储存性能良好。
图1和图2是使用额定功率恒功率放电的PU和PI曲线；图3和图4是不同放电倍率时电压-容量曲线。
具体实施例方式
本发明的电池的一致性指标包括评价使用性的一致性指标和评价储存性的一致性指标
1.评价使用性的一致性指标
电池按容量、内阻、电压经分选、配组后，确定额定容量C，再根据C4t(Ah)， P^UI计算额定功率P， U为额定电压。
分别以80。/oP、 100%P、 108。/。P值额定功率恒功率放电。做PI， PU曲线。该两种曲线如图l和图2所示，电池放电到电压终点后，比较相同功率的放电时间t。计算各电池相同恒功率放电时间t的标准差S，标准差公式为
5 =
￡(")2
"=1 a)
i
t单位为小时
根据计算出来的标准差S ，评价该批电池的一致性的指标是:S<0. 1698时，该组电池使用性能良好。2. 评价储存性的一致性指标
7储存性能是根据不同放电倍率时的电池电压-容量曲线的重合度 判断相同电压时容量的标准差。 —
倍率n的选定值可以与电池应用有关，如用于EV、 HEV或电动工 具时，n值不同。现以2C、 1C、 0.5C、 0.2C放电倍率放电，做电压-容量曲线。图3和图4分别是Cell l和Cell 2的电压-容量曲线。
在相同电压处，计算Cell 1、 Cell 2 容量的标准差2C时
Cu， C12， C13， C14; 1C时C2,， C22， C23， C24;......;组成矩阵A:
C
爿
uc13C,4
21C22
31。33c34
41、2c43、4
(2)
该矩阵A每行的标准S按以下公式:
5 =
W — l
(3)
C为容量百分比
S〈0.0176时，该批电池的储存性能良好。
综合以上两个标准差，可以得到使用与储存一致性良好的电池组。
8
权利要求
1. 一种电池一致性的评价方法，其特征是，将评价使用性的一致性指标和评价储存性的一致性指标作为电池的一致性指标，综合以上两个标准差，得到使用与储存一致性良好的电池组。
2. 根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，使用性的一致性指标的评价方法包括步骤(1) 将电池按容量、内阻、电压经分选、配组后，确定额定容(2) 根据C4t(Ah)， P^I计算额定功率P;(3) 分别选定80y。P、 100%P、 1089&P功率值，进行恒功率放电，做PI， PU曲线；(4) 电池放电到电压终点后，比较相同功率的放电时间t;(5) 按如下标准差公式计算各电池相同恒功率放电时间t的标准差s,5=t单位为小时w-l根据计算出来的标准差s ，评价该批电池的使用性的一致性指标。
3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述评 价储存性的一致性指标的方法包括步骤(1) 选择不同的放电倍率2C、 1C、 0.5C、 0.2C放电倍率放电，做各个单体电池的电压-容量曲线；(2) 在相同电压处，记录各单体电池的容量值C，组成矩阵A，相同电压下的容量写在矩阵的行。计算各个单体电池容量的标准差<formula>formula see original document page 3</formula>其中，2C时Cu， C12， C13， C14; 1C时C2" c22， c23， c2"......;(3)根据不同放电倍率时的电池电压-容量曲线的重合度判断相 同电压时容量的标准差，该矩阵A每行的标准差S按以下公式 <formula>formula see original document page 3</formula>c为容量百分比根据计算出来的标准差s ，评价该批电池的储存性能一致性指
4. 根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述的S值 小于0. 1698时，即可评价该批电池使用性能良好。
5. 根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述的S值 小于0. 0176时，即可评价该批电池的储存性能良好。
全文摘要
本发明是一种电池一致性的评价方法，特点是将评价使用性的一致性指标和评价储存性的一致性指标作为电池的一致性指标，综合以上两个标准差，得到使用与储存一致性良好的电池组。该评价方法从实际应用情况出发，获得储存性能和使用性能两个一致性指标俱佳的电池组。
文档编号G01R31/36GK101458310SQ20081015433
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者娜 张, 张火成, 杨华通, 倩 王, 希 王, 王永武, 磊 聂, 飞 高 申请人:天津力神电池股份有限公司