动力电池倍率温升测试方法与流程

本发明涉及锂离子电池的检测领域，尤其涉及一种动力电池倍率温升测试方法。

背景技术：

锂离子电池是一种对温度敏感的电池，温度的变化对锂离子电池性能有较大影响，例如在充放电过程中锂离子电池发热导致电池自身温度升高，进而导致电池的性能下降，影响使用。现有的锂离子动力电池主要用来做电池包，为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车等提供动力。电池包是众多单体电池经并串联组合而成，在充放电过程中由于每个单体电池的产热和散热情况不同，导致电池包内部存在产热不均，散热不均，且单体电池之间产生热效应影响，因此在实际应用中电池包的产热情况不同于但单体电池的产热情况。但是目前市面上都是使用单体电池单独测试倍率温升的方法得到温升数据，以提供给模组。这就容易导致电池包内部温度监控错误，不能有效的管控电池包，也降低了电池包的使用效率。

技术实现要素：

本发明提供一种动力电池倍率温升测试方法，该方法能有效模拟电池包内部环境，提供有效的动力电池倍率温升数据，提高对模块温度的精准控制能力。

本发明提供一种动力电池倍率温升测试方法，包括如下步骤：

在待测的中心电池上设置温度探测模块；

以中心电池为中心，按照预设排列方法将若干个测试电池排列；

对中心电池和测试电池进行充/放电，测试中心电池的倍率温升值。

一种排列方法为：将若干个测试电池至少围成一层圆形。

进一步地，排列方法为：若干个测试电池围成三层圆形。

进一步地，排列方法为：第一层圆形排列6颗测试电池，第二层圆形排列12颗测试电池，第三层圆形排列18颗测试电池。

进一步地，每层测试电池的中心都在中心圆上，相邻层的两中心圆的半径差小于21mm。

另一种排列方法为：将若干个测试电池至少围成一层方形。

进一步地，排列方法为：若干个测试电池围成三层方形。

进一步地，排列方法为：第一层方形排列4颗测试电池，第二层方形排列8颗测试电池，第三层方形排列12颗测试电池。

进一步地，每层相邻测试电池的中心距小于36mm，相邻层最接近的两颗测试电池中心距小于21mm。

进一步地，温度探测模块的制作步骤包括:

将温度探测头置于待测的中心电池上，然后用绝热材料包裹，并在正负极上分别焊接导流片，外层用绝缘夹板紧固，再用绝热材料包裹，得到倍率温升测试模块。

本发明采用了若干个以预设的排列方法排列的测试电池来模拟电池包充放电时的发热过程，从而测试中心电池的温升数据，能为模组提供有效的动力电池倍率温升数据，提高对模块温度的精准控制能力。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的排列方式结构示意图；

图2为本发明的另一种实施例的排列方式结构示意图(不包括检测模块)；

图3为采用图1排列方式的电池包与单体电池的倍率放电测试结果示意图；

图4为采用图1排列方式的电池包与单体电池的倍率放电容量比变化示意图。

具体实施方式

本发明提供一种动力电池倍率温升测试方法，该方法包括：以一待测的中心电池为中心，采用若干个测试电池按照预设的排列方式排列在中心电池的周围，以模拟电池组的环境，对中心电池进行倍率充/放电的温升测试。

上述方法的具体步骤如下：

s1、在待测的中心电池上设置温度探测模块。

温度探测模块的制作步骤为:将温度探测头紧贴于待测的中心电池的中部，然后用绝热材料包裹，绝热材料可用气凝胶毡或玻璃纤维等，并在温度探测头的正负极上分别焊接导流片，将焊接了导流片的温度探测头用绝缘夹板紧固，再用绝热材料包裹，得到倍率温升测试模块。除了温度探测头用于传感温度外，其他部件应该避免过热，因此使用绝热材料包裹温度探测模块，防止在充放电过程中电池放热对温度探测模块发热，从而影响温度探测模块的性能。温度模块也可以在排列测试电池后进行。

s2、以中心电池为中心，按照预设排列方法将若干个测试电池排列。排列方式包括排列为五边形、方形、或圆形等，以中心电池为中心，排列的层数为至少一层，如一层、两层、三层或四层等，每层所排列的测试电池数目可以根据预设的测试电池之间的间距调整。排列测试电池的目的是模拟电池组环境，因此排列的方式不限于上述排列方式。将排列好的测试电池和中心电池采用并联的形式接入电路中。

s3、对中心电池和测试电池进行充/放电，测试中心电池的倍率温升值。当测试中心电池的倍率充电温升时，接通电路使中心电池和测试电池以预设的倍率进行充电，预设的倍率如0.2c或0.5c或1c或2c，观察在充电过程中温度探测头检测到的温度变化趋势。当测试中心电池的倍率放电温升时，首先接通电路，使中心电池和测试电池以预设的倍率进行充电，充电至额定值后，再进行放电至额定值，观察放电过程中温度探测头检测到的温度变化趋势。

由于该测试方法将温度值作为测量值，因此应该保证在测试过程中温度值不受外界环境的干扰，实现热动态密闭。比如将中心电池、测试电池和温度探测模块设置在采用绝热材料制作的空腔内，优选地可采用绝热加速量热仪(arc)。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

请参见图1，本实施例的具体测试方法如下：

s11、在待测的中心电池上设置温度探测模块。

温度探测模块的制作步骤为:将温度探测头4紧贴于待测的中心电池5的高度的中部，然后用气凝胶毡(未示出)包裹，并在温度探测头4的正负极上分别焊接导流片(未示出)，将焊接了导流片的温度探测头4用绝缘夹板(未示出)紧固，再用气凝胶毡(未示出)包裹，得到倍率温升测试模块。

s12、以中心电池5为中心，将若干个测试电池2进行方形排列。具体排列方式包括：以中心电池5为中心，将若干个测试电池2至少围成一层方形。在本实施例中，测试电池2围成三层方形。第一层方形排列4颗测试电池2，第二层方形排列8颗测试电池2，第三层方形排列12颗测试电池2。每层相邻测试电池2的同层中心距1小于36mm，相邻层最接近的测试电池2邻层中心距3小于21mm。

将排列好的测试电池2和中心电池5采用并联的形式接入电路(未示出)中。

s13、对中心电池5进行放电倍率温升测试。测试中心电池5的倍率放电温升时，首先接通电路，使中心电池5和测试电池2在25℃的条件下以0.5c充电至4.2v，截止电流为0.01c，分别以0.2c、0.5c、1c和2c放电至2.75v。观察放电过程中温度探测头4检测到的温度变化趋势。

本实施例使用绝热加速量热仪(arc)进行测试。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于步骤s13。本实施例中，对中心电池和测试电池进行充电，测试中心电池的倍率温升值。接通电路使中心电池和测试电池以预设的倍率进行充电，预设的倍率如0.2c、0.5c、1c和2c，观察在充电过程中温度探测头检测到的温度变化趋势。

实施例三：

请参考图2，本实施例的具体测试方法如下：

s21、在待测的中心电池上设置温度探测模块。

温度探测模块的制作步骤为:将温度探测头(未示出)紧贴于待测的中心电池5的高度的中部，然后用气凝胶毡(未示出)包裹，并在温度探测头(未示出)的正负极上分别焊接导流片(未示出)，将焊接了导流片的温度探测头(未示出)用绝缘夹板(未示出)紧固，再用气凝胶毡(未示出)包裹，完成倍率温升测试模块制作。

s22、以中心电池5为中心，将若干个测试电池2进行圆形排列。具体排列方式为：以中心电池5为中心，将若干个测试电池2至少围成一层圆形。在本实施例中，测试电池2围成三层圆形，第一层圆形排列6颗测试电池，2第二层圆形排列12颗测试电池2，第三层圆形排列18颗测试电池2。每层测试电池的中心都在中心圆上，相邻层的两中心圆的半径差6小于21mm。

将排列好的测试电池2和中心电池5采用并联的形式接入电路中。

s23、对中心电池5进行放电倍率温升测试。测试中心电池5的倍率放电温升时，首先接通电路，使中心电池5和测试电池2在25℃的条件下以0.5c充电至4.2v，截止电流为0.01c，分别以0.2c、0.5c、1c和2c放电至2.75v。观察放电过程中温度探测头(未示出)检测到的温度变化趋势。

实施例四：

本实施例与实施例三的区别在于步骤s23。本实施例中，对中心电池和测试电池进行充电，测试中心电池的倍率温升值。接通电路使中心电池和测试电池以预设的倍率进行充电，预设的倍率如0.2c、0.5c、1c或2c，观察在充电过程中温度探测头检测到的温度变化趋势。

其中，图1和图2中的实线为排列时用于辅助的线条，图2中的中心线为辅助观察的线条，在实际的排列过程中可以不标示。

对比例

s31、将与实施例一同型号的单体电池设置温度探测模块。

温度探测模块的制作步骤为:将温度探测头紧贴于待测的单体电池的高度的中部，然后用气凝胶毡包裹，并在温度探测头的正负极上分别焊接导流片，将焊接了导流片的温度探测头用绝缘夹板紧固，再用气凝胶毡包裹，完成倍率温升测试模块制作。

s32、将单体电池接入电路中。

s33、对单体电池进行放电倍率温升测试。测试中心电池的倍率放电温升时，首先接通电路，使中心电池和测试电池在25℃的条件下以0.5c充电至4.2v，截止电流为0.01c，分别以0.2c、0.5c、1c和2c放电至2.75v。观察放电过程中温度探测头检测到的温度变化趋势。

本实施例使用绝热加速量热仪(arc)进行测试。

请参见图3，图3示出了实施例一与对比例的倍率放电测试结果示意图。其中，a1表示中心电池在2c倍率放电的温升变化曲线，a2表示中心电池在1c倍率放电的温升变化曲线，a3表示中心电池在0.5c倍率放电的温升变化曲线，a4表示中心电池在0.2c倍率放电的温升变化曲线；b1表示单体电池在2c倍率放电的温升变化曲线，b2表示单体电池在1c倍率放电的温升变化曲线，b3表示单体电池在0.5c倍率放电的温升变化曲线，b4表示单体电池在0.2c倍率放电的温升变化曲线。

从图中可见，在相同的放电倍率下，实施例一的中心电池比对比例的单体电池的放电温升大。例如在放电倍率为2c时，请见曲线a1，实施例一的中心电池的温度在2500s内由起始温度25摄氏度上升到大于60摄氏度，而对比例的单体电池(如曲线b1)在2500s内由起始温度25摄氏度上升至大约40摄氏度，说明电池之间的热效应对中心电池造成明显的影响，采用单体电池测试得到的数据并不可靠，本发明的测试方法由于模拟电池组实际工作的环境，其得到的温升数据更接近模组的实际温度，充分说明该方法能够提供有效的动力电池倍率温升数据，提高对模块温度的精准控制能力。

图4示出了实施例一与对比例的倍率放电容量比变化示意图。c1表示中心电池在2c倍率放电的容量比变化折线，c2表示中心电池在1c倍率放电的容量比变化折线，c3表示中心电池在0.5c倍率放电的容量比变化折线，c4表示中心电池在0.2c倍率放电的容量比变化折线；d1表示单体电池在2c倍率放电的容量比变化折线，d2表示单体电池在1c倍率放电的容量比变化折线，d3表示单体电池在0.5c倍率放电的容量比变化折线，d4表示单体电池在0.2c倍率放电的容量比变化折线。由图中看出，c1与d1基本重合，c2与d2基本重合，c3与d3基本重合，c4与d4基本重合，说明了两者在相同的测试条件的放电效率相同，从而排除因放电效率不同影响温升数据的情况，证明本测试方法的可靠性高。

同理，充电倍率也可以用同样的方法测试，表征模组内部的温升状况。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。