一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，包括以下步骤：首先，用恒流对磷酸铁锂动力电池组进行充放电来进行预处理，将磷酸铁锂动力电池组调整到理想的状态；然后，利用厂家规定的磷酸铁锂动力电池组峰值电流对电池组进行充放电试验，并记录充放电试验过程中的磷酸铁锂动力电池组的开路电压；最后，通过计算磷酸铁锂动力电池组充放电的电压降，来计算电池组的内阻，从而判断电池组峰值充放电的性能。本发明中采用的检测方法评价准确、生产可操作性强，有效提高了评价磷酸铁锂电池组的峰值电流充放电性能，具有显著的实用意义。
【专利说明】一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池【技术领域】，尤其涉及一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法。
【背景技术】
[0002]随着城市化与汽车工业进程的加快，大气环境污染日益加剧与石油资源的日渐枯竭的矛盾越来越突出，新能源汽车被人们认为是解决上述矛盾和实现汽车产业转型升级的最佳选择。而在新能源汽车能量来源中，锂离子电池因其具有放电电压高、能量或者功率密度高、循环寿命长、高低温性能优良、绿色环保等诸多优势成为电动汽车发展中最为重要的储能装置。在实际应用中，需要将多个单体锂离子电池进行串/并联，来获得所需要的高电压、高容量的电池组。其中电池组是否有瞬间输出大功率的性能是非常重要的，一般是对其进行峰值充放电来检验这项性能。判断此项功能的参数有:峰值电流、大电流、放电前后电压，电池内阻。
[0003]目前，锰酸锂动力电池和磷酸铁锂动力电池是应用于电动汽车上的主要类型。而磷酸铁锂电池因其电压平台稳定、安全性高、和循环寿命长等优异性能占据了电动汽车动力电池的主要市场。
[0004]磷酸铁锂电池的峰值充放电性能测试除了需要用厂家规定的峰值电流来检测，还需要用一个比峰值电流稍微小的电流来进行检测。需要用一个小电流对电池进行充电，以减少误差。
[0005]总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是:如何改变现有技术中磷酸铁锂峰值充放电方法的不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，它具有以更真实的反应电池组输出大功率的能力的优点。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，包括以下步骤:
[0009]首先，用恒流对磷酸铁锂动力电池组进行充放电来进行预处理，将磷酸铁锂动力电池组调整到最佳待检测状态；
[0010]然后，利用厂家规定的磷酸铁锂动力电池组峰值电流对电池组进行充放电试验，并记录充放电试验过程中的磷酸铁锂动力电池组的开路电压；对磷酸铁锂动力电池组进行恢复处理；
[0011]最后，通过计算磷酸铁锂动力电池组充放电的电压降，来计算计算厂家规定的最大放电电流Ipd放电中电池组的内阻、计算大电流I放电中电池组的内阻和计算厂家规定的最大充电电流Ip。充电中电池组的内阻，通过计算得到的内阻来判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能。[0012]所述预处理步骤如下:在恒温室中，将温度调到所需的环境温度T，
[0013]步骤(1-1):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现
3.65?3.75V，静置I小时；
[0014]步骤(1-2):在环境温度T下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.6?
2.7V，静置半个小时；
[0015]步骤(1-3):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现
3.65?3.75V，静置一个小时。
[0016]优选的，所述预处理步骤如下:在恒温室中，将温度调到所需的环境温度T，
[0017]步骤(1-1):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.7V(或根据厂家的规定)，静置I小时；
[0018]步骤(1-2):在环境温度T下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.65V,静置半个小时；
[0019]步骤(1-3):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最低电压出现3.65V，
静置一个小时。
[0020]所述利用厂家规定的磷酸铁锂动力电池组峰值电流对电池组进行充放电试验，并记录充放电试验过程中的磷酸铁锂动力电池组的开路电压步骤如下:
[0021]步骤(2):1C恒流放电到50%S0C，静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压OCVl ;以厂家规定的最大放电电流Ipd放电5s,记录此时电池组开路电压的0CV2，静置第二设定时间；
[0022]步骤(3):2A充电tl= (Ipd*5/2) s,静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压0CV3，电池组热平衡；以大电流I放电10s，记录此时的电池组开路电压0CV4，静置第二设定时间，电池组热平衡；
[0023]步骤(4):2A充电t2= (1*10/2) s,静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压0CV5，电池组热平衡；以厂家规定的最大充电电流Ip。充电10s，记录此时的电池组开路电压0CV6，电池组热平衡。
[0024]所述步骤(3)的大电流为I为厂家规定的最大放电电流Ipd的80%。
[0025]所述对磷酸铁锂动力电池组进行恢复处理的步骤与预处理的步骤一致。
[0026]所述计算厂家规定的最大放电电流Ipd放电中电池组的内阻Rpd的方法如下:
[0027]Rpd= (0CV1-0CV2)/Ipd；
[0028]所述计算大电流I放电中电池组的内阻R1的方法如下:
[0029]R1= (0CV3-0CV4) /I ；
[0030]所述计算厂家规定的最大充电电流Ip。充电中电池组的内阻Rp。的方法如下:
[0031]Rpc= (0CV6-0CV5)/Ipc。
[0032]所述通过计算得到的内阻来判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能的步骤为:
[0033]如果计算得到的内阻大于等于300πιΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为不合格；
[0034]如果计算得到的内阻大于等于250πιΩ且小于300mΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为合格；
[0035]如果计算得到的内阻小于250πιΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为优。
[0036]所述第一设定时间为30分钟；所述第二设定时间为5分钟。
[0037]本发明的有益效果
[0038]I)实验前利用恒流充电进行预实验，可以保证确保实验前电池的电压一致性良好，并能确保将电池充到一个比较合理的一个水平。
[0039]2)本发明中所采用的峰值电流充放电性能的检测方法，每次放电试验完进行充电的电流较小，既能有效的将电池容量增加到电前的水平，充电时间还比较合理。试验时间比较合理，不会影响企业的电池装车进度。
[0040]3)经过两个水平的大电流放电试验和峰值充电试验，可以有效的判断电池的峰值功率输出性能，根据电池内阻就可以有效的判断电池的性能。
[0041]4)本发明中采用的检测方法评价准确、可操作性强、试验时间较短，有效的提高了对电池峰值电流充放电性能的判断，具有显著的实用意义。
[0042]5)步骤I)和步骤5)都属于是对电池的预处理，因为进行做实验的电池所处的状态可能不符合试验状态，为了试验结果的准确性，在试验前进行预处理，将电池调整到一个理想的状态，同样，试验结束后也需要对电池进行预处理，来满足下一次试验的要求。
[0043]6)①在对电池进行预处理的步骤中，也就是步骤I)和步骤5)，选择将将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.65?3.75V，IC电流放电至单体最低电压出现2.6?
2.7V。目的是为了在满足试验准确度的情况下，还可以不会对电池造成过充或过放的损害，一般电池组的有效运行区间是在剩余电量30%?80%之间，2.6?2.7V和3.65?3.75V既在此有效区间内，并能比较准确的反映电池的实际性能。绝大多数客车企业是没有自主生产电池的能力的，电池往往是购买而来，因此做实验既要满足准确性，又不可以对电池造成损害，因为此电池往往还是要装车使用的，也就是一个节约成本的理念。在试验条件上选择以上两个数值，即是出于这方面的考虑，既能满足试验的要求，又可以继续使用。
[0044]②最大放电电流Ipd放电5s后，选择用2A充电tl= (Ipd*5/2)s。选择2A的原因是在于这个数值相对来说不是特别小，不太会费时间，同时不会造成很大的发热量，避免温升过大，造成充电过程中内阻过大，对进行第二个水平大电流放电试验造成干扰。选择充电时间tl= (Ipd*5/2) s，是为了保证在理论上充进去的容量和最大放电电流Ipd放电5s时放出来的容量是一致的。经过大量的试验证明，此处两个数值的选择是非常合理有效的，OCVl与0CV3相差无几，基本可以认为最大放电电流放出来的容量与小电流充进去的容量一致，可以保证进行第二个水平大电流的试验条件与进行最大放电电流的实验条件基本是一致的。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1为本发明的方法流程图；
[0046]图2为250A放电时间-电压曲线示意图；
[0047]图3为200A放电时间-电压曲线示意图；
[0048]图4为150A充电时间-电压曲线。
【具体实施方式】[0049]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0050]如图1所示，实例:对一 2并112串共224个单体电池的电池组进行峰值充放电试验，容量为16Ah。在恒温箱中，在温度为T=0°C，20°C和40°C下分别按以下步骤进行试验:
[0051](I)在温度下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.7V，静置I小时。
[0052](2)在室温下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.65V，静置半个小时。
[0053](3)在室温下，将电池组以IC电流充电至单体最低电压出现3.65V，静置一个小时。
[0054](4)1C恒流放电到50%S0C，静置30min，记录此时的电池组开路电压0CV1=367.6V。
[0055](5)以250A(厂家规定的峰值放电电流)放电5s，记录此时的0CV2=307.5V，静置5min。
[0056](6)2A充电625s，静置30min，记录此时的电池组开路电压0CV3=368.6，电池组热平衡。
[0057](7)200放电10s，记录此时的电池组开路电压0CV4=312.7，静置5min，电池组热平衡。
[0058](8)2A充电1000s，记录此时电池组的开路电压0CV5=368V，静置30min，电池组热平衡。
[0059](9)以150A (厂家规定的峰值充电电流)充电10s，记录此时电池组的开路电压0CV6=413.8V，电池组热平衡。
[0060](10)在室温下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.7V，静置I小时。
[0061](11)在室温下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.65V，静置半个小时。
[0062](12)在室温下，将电池组以IC电流充电至单体最低电压出现3.65V，静置一个小时。
[0063](13)计算 250A 放电中电池组的内阻，Rpd= (0CV1-0CV2) /Ipd=0.24Ω=240ι?Ω
[0064](14)计算 200Α 放电中电池组的内阻，R1= (0CV3-0CV4)/1=0.28 Ω =280mΩ
[0065](15)计算 150A 充电中电池组的内阻，Rpc= (0CV6-0CV5)/Ipc=0.31 Ω =310mΩ
[0066](16)根据计算出的电池组内阻来判断电池组输出大功率的性能。
[0067]根据表
[0068]
【权利要求】
1.一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，包括以下步骤: 首先，用恒流对磷酸铁锂动力电池组进行充放电来进行预处理，将磷酸铁锂动力电池组调整到最佳待检测状态； 然后，利用厂家规定的磷酸铁锂动力电池组峰值电流对电池组进行充放电试验，并记录充放电试验过程中的磷酸铁锂动力电池组的开路电压；对磷酸铁锂动力电池组进行恢复处理； 最后，通过计算磷酸铁锂动力电池组充放电的电压降，来计算计算厂家规定的最大放电电流Ipd放电中电池组的内阻、计算大电流I放电中电池组的内阻和计算厂家规定的最大充电电流Ip。充电中电池组的内阻，通过计算得到的内阻来判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能。
2.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述预处理步骤如下:在恒温室中，将温度调到所需的环境温度T， 步骤(1-1):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.65~3.75V，静置I小时； 步骤(1-2):在环境温度T下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.6~2.7V，静置半个小时； 步骤(1-3):在环境温 度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.65~3.75V，静置一个小时。
3.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，优选的，所述预处理步骤如下:在恒温室中，将温度调到所需的环境温度T， 步骤(1-1):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最高电压出现3.7V，静置I小时； 步骤(1-2):在环境温度T下，将电池组以IC电流放电至单体最低电压出现2.65V，静置半个小时； 步骤(1-3):在环境温度T下，将电池组以IC电流充电至单体最低电压出现3.65V，静置一个小时。
4.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述利用厂家规定的磷酸铁锂动力电池组峰值电流对电池组进行充放电试验，并记录充放电试验过程中的磷酸铁锂动力电池组的开路电压步骤如下: 步骤(2 ):1C恒流放电到50%S0C，静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压OCVl ;以厂家规定的最大放电电流Ipd放电5s,记录此时电池组开路电压的0CV2，静置第二设定时间； 步骤(3):2A充电tl= (Ipd*5/2)s，静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压0CV3，电池组热平衡；以大电流I放电10s，记录此时的电池组开路电压0CV4，静置第二设定时间，电池组热平衡； 步骤(4):2A充电t2= (1*10/2) s，静置第一设定时间，记录此时的电池组开路电压0CV5，电池组热平衡；以厂家规定的最大充电电流Ip。充电10s，记录此时的电池组开路电压0CV6,电池组热平衡。
5.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述步骤(3)的大电流为I为厂家规定的最大放电电流Ipd的80%。
6.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述对磷酸铁锂动力电池组进行恢复处理的步骤与预处理的步骤一致。
7.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述计算厂家规定的最大放电电流Ipd放电中电池组的内阻Rpd的方法如下:
Rpd= (OCVl-OCV2)/Ipd ； 所述计算大电流I放电中电池组的内阻R1的方法如下:
R1= (OCV3-OCV4) /I ； 所述计算厂家规定的最大充电电流Ip。充电中电池组的内阻Rp。的方法如下:
Rpc= (OCV6-OCV5) /Ipc0
8.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述通过计算得到的内阻来判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能的步骤为: 如果计算得到的内阻大于等于300πιΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为不合格； 如果计算得到的内阻大于等于250πιΩ且小于300πιΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为合格； 如果计算得到的内阻小于250πιΩ，那就判断磷酸铁锂动力电池组的充放电性能为优。
9.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法，其特征是，所述第一设定时间为30分钟；所述第二设定时间为5分钟。
【文档编号】G01R31/36GK103995232SQ201410160155
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】王钦普, 许璇, 范志先, 宋金香, 杨瑞凯, 王波, 张刚 申请人:中通客车控股股份有限公司