CN107765184B - 动力锂电池直流内阻检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力锂电池直流内阻检测方法，基于目标电动汽车运行多种路况，通过BMS采集实际工况数据，通过分析筛选出具有代表性的脉冲充电电流和反馈电流及对应的持续时间，作为测试直流内阻的脉冲电流及对应时间，且涵盖了电池极化作用对电池在内阻的影响，能有效的反馈出电池应用中的内阻情况；避免了常规直流内阻测试方法中大电流短时间法与实际应用中内阻值偏差大的不足，且通过对脉冲损失容量的补偿，修正了SOC计算基准的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及电池内阻检测领域，尤其是一种动力锂电池直流内阻检测方法。
背景技术
锂电池的内阻是指锂电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻。电池内阻是衡量电池性能重要指标，可作为脉冲功率能力、寿命预估及电池故障判断等重要依据，也是电池性能评选测试时的一项关键测试项；
利用直流法测量电池的内阻，已是行业内公认的一种快速而精确的测量电池内阻的方法。直流法通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上压降，通过欧姆定律R＝U/I计算当前的电池内阻值。直流法精确度较高，测量精度误差可以控制在0.1％以内。
目前常用的直流内阻测试方法如下：
(1)美国《FreedomCAR电池测试手册》中：脉冲充放电均为10s，放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的0.75倍；
(2)日本JEVSD713 2003中：建立0～100％SOC下电池的电流一电压特性曲线，分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充电和放电时间均为10s；
(3)我国GB/T31467-2015中：脉冲放电18s，脉冲充电10s，施加的放电电流为电池最大允许脉冲电流，充电电流为放电电流的0.75倍；
以上方法都采用尽量短的时间脉冲充放电来测试，降低高倍率，长时间充放电时因电池极化对内阻产生的影响，但动力锂电池在实际使用中，车辆持续加速时间不定，不考虑电池极化对内阻产生的影响，会造成测量值较大的偏差。另外，上述三种方法中对SOC计算基准存在偏差，没有对脉冲损失的容量进行补偿。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述现有的测试方法，本发明要解决的技术问题是提供一种动力锂电池直流内阻检测方法。
本发明所采用的技术方案为：一种动力锂电池直流内阻检测方法，包括以下步骤：
1)由电池管理***BMS采集汽车实际运行过程中电池包电流随时间变化的数据；获取在汽车短时间内急加速时，单颗电池放电电流IDmax及IDmax出现频率最多时持续时间的平均值TD；
2)将待测锂电池按标称容量的测试流程，测试出初始容量C0；
3)将待测锂电池标准充电后，对标准电流I0放电，放1/10C0容量调整SOC至90％；
4)静置1h，记录静置最后1秒点的电压/电流为U1/I1；
5)按IDmax放电TD秒，记录放电第1秒电压/电流为U2/I2，记录放电第TD秒的电压/电流U3/I3，脉冲放电容量记为C1；
6)搁置40秒，记录最后1秒的电压/电流U3/I3；
7)再按ICmax充电TC秒，记录充电第1秒电压/电流为U4/I4，充电第TC秒的电压/电流U5/I5，脉冲充电容量记为C2；
8)以I0电流继续放电，以放电容量＝1/10C0+(C2-C1)调整SOC到80％；
9)重复第4步至第8步，分别在电池SOC为80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％进行脉冲充放和脉冲放电；
10)计算电池在不同SOC下的放电直流内阻；
11)计算电池在不同SOC下的充电直流内阻。
进一步的说，本发明所述的步骤10)中：放电直流内阻R1＝(U3-U1)/(I3-I1)，放电欧姆内阻R2＝(U2-U1)/(I2-I1)，放电极化内阻R3＝R1-R2。
进一步的说，本发明所述的步骤11)中：充电直流内阻R4＝(U5-U3)/(I5-I3)，充电欧姆内阻R5＝(U4-U4)/(I4-I3)，充电极化内阻R6＝R4-R5。。
本发明的有益效果是：本发明方法是基于目标电动汽车运行多种路况，通过BMS采集实际工况数据，通过分析筛选出具有代表性的脉冲充电电流和反馈电流及对应的持续时间，作为测试直流内阻的脉冲电流及对应时间，且涵盖了电池极化作用对电池在内阻的影响，能有效的反馈出电池应用中的内阻情况。避免了常规直流内阻测试方法中大电流短时间法与实际应用中内阻值偏差大的不足，且通过对脉冲损失容量的补偿，修正了SOC计算基准的偏差。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施的动力锂电池直流内阻检测方法的流程图；
图2为纯电动车辆运行工况的电流曲线图(部分)。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种动力锂电池直流内阻检测方法，具体操作步骤包括：
1、电动汽车实际运行过程中，电池管理***(BMS)采集电池包电流随时间变化的数据。根据Pack内部电池串、并连关系，计算出单颗电池承受的电流值，绘制出电流对时间的曲线图，从曲线图中获取在汽车短时间内急加速时，单颗电池放电电流IDmax及IDmax出现频率最多时持续时间的平均值TD。汽车短时间内急刹车时能量会出现反馈，此时单颗电池充电电流为ICmax及ICmax出现频率最多时持续时间的平均值TC；
2、某型号锂电池按标称容量的测试流程，测试出初始容量C0；
3、该锂电池标准充电后，标准电流I0放电(由电池特性来定义)，放1/10C0容量调整SOC至90％；
4、静置1h，记录静置最后1秒点的电压/电流为(U1，I1)；
5、按IDmax放电TD秒，记录放电第1秒电压/电流为(U2，I2)，记录放电第TD秒的电压/电流(U3，I3)，脉冲放电容量记为C1；
6、搁置40秒，记录最后1秒的电压(U3，I3)；
7、再按ICmax充电TC秒，记录充电第1秒电压/电流为(U4，I4)，充电第TC秒的电压/电流(U5，I5)，脉冲充电容量记为C2；
8、然后以I0电流继续放电，以放电容量＝1/10C0+(C2-C1)调整SOC到80％；
9、重复第4步至第8步，分别在电池SOC为80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％进行脉冲充放和脉冲放电；
10、按公式计算电池在不同SOC下的放电直流内阻，其中：放电直流内阻R1＝(U3-U1)/(I3-I1)，放电欧姆内阻R2＝(U2-U1)/(I2-I1)，放电极化内阻R3＝R1-R2；
11、按公式计算电池在不同SOC下的充电直流内阻，其中：充电直流内阻R4＝(U5-U3)/(I5-I3)，充电欧姆内阻R5＝(U4-U4)/(I4-I3)，充电极化内阻R6＝R4-R5；
补充说明：
1、记录静置最后1秒的电压/电流和充电/放电第1秒电压/电流，是为了计算电池欧姆内阻；
2、记录静置最后1秒的电压/电流和充电/放电最后1秒电压/电流，是为了计算电池直流内阻。
下面以18650三元锂电池(该电池容量容量为2.2Ah)为例，进行说明，该动力锂电池直流内阻检测方法具体实施步骤包括：
1、目标电动汽车实际运行中，电池管理***(BMS)获取多种路况下的运行工况；
本实例中，以车辆实际运行时BMS采集运行电流工况为例，其中含加速及减速反馈工况，该电池包***中电池排布方式为18串19并，计算单颗电池电流时，将I总电流/19＝I单颗电流为单颗电池运行的电流值，电流变化曲线(部分)如图2所示；
2、从电流曲线图中、计算出汽车短时间内急加速时，单颗电池脉冲放电电流平均IDmax为4.75A，平均IDmax出现频率最多时持续时间的平均值TD为26秒，汽车短时间内急刹车时能量会出现反馈，此时单颗电池脉冲充电电流平均值为ICmax为2.6A，ICmax出现频率最多时持续时间的平均值TC为15秒；
3、对锂电池进行标准充放电，得出初始容量C0，按照图1的流程进行直流内阻测试；
其中直流内阻DCR按以下公式进行计算：
锂电池的直流内阻由欧姆内阻和极化内阻组成，按以下公式进行计算：
R极化＝RDCR-R欧姆 (5)
2、本实例将SOC按10％间隔均分，分别测试SOC在90％，80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％，10％下对应的直流内阻值；
本实例中，为了获取精确的SOC计算基准，在完成90％SOC测试后，对脉冲充电和脉冲放电损失的容量进行了补偿，记脉冲放电容量为C1，脉冲放电容量为C2，则下一次标准放电需要放出的容量＝1/10C0+(C2-C1)。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (3)
1.一种动力锂电池直流内阻检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)由电池管理***BMS采集汽车实际运行过程中电池包电流随时间变化的数据；获取在汽车短时间内急加速时，单颗电池放电电流最大值IDmax及IDmax出现频率最多时持续时间TD；获取在汽车短时间内急刹车时，单颗电池充电电流最大值ICmax及ICmax出现频率最多时持续时间TC；
2)将待测锂电池按标称容量的测试流程，测试出初始容量C0；
3)将待测锂电池标准充电后，以标准电流I0放电，放1/10C0容量调整SOC至90％；
4)静置1h，记录静置最后1秒待测锂电池的电压/电流为U1/I1；
5)按IDmax放电TD秒，记录放电第1秒电压/电流为U2/I2，记录放电第TD秒的电压/电流U3/I3，脉冲放电容量记为C1；
6)搁置40秒，记录最后1秒的电压/电流U6/I6；
7)再按ICmax充电TC秒，记录充电第1秒电压/电流为U4/I4，充电第TC秒的电压/电流U5/I5，脉冲充电容量记为C2；
8)以I0电流继续放电，以放电容量＝1/10C0+(C2-C1)调整SOC到80％；
9)重复第4步至第8步，分别在电池SOC为80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％进行脉冲充电和脉冲放电；
10)计算电池在不同SOC下的放电直流内阻；
11)计算电池在不同SOC下的充电直流内阻。
2.如权利要求1所述的动力锂电池直流内阻检测方法，其特征在于：所述的步骤10)中：放电直流内阻R1＝(U3-U1)/(I3-I1)，放电欧姆内阻R2＝(U2-U1)/(I2-I1)，放电极化内阻R3＝R1-R2。
3.如权利要求1所述的动力锂电池直流内阻检测方法，其特征在于：所述的步骤11)中：充电直流内阻R4＝(U5-U6)/(I5-I6)，充电欧姆内阻R5＝(U4-U6)/(I4-I6)，充电极化内阻R6＝R4-R5。
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