CN111624504A - 一种锂离子电池直流内阻测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：包括如下步骤：包括数据采集步骤和内阻计算步骤，所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息；所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC；获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对；以电流为自变量x、电压为因变量y，通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y＝kx+b中的系数k，所述系数k即为电池直流内阻。采用本发明测试方法，可计算某温度下全SOC内充放电内阻，为电池应用提供更多应用信息。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池测试领域，特别涉及一种锂离子电池支流内阻测试方 法。
背景技术
锂离子电池的直流内阻指锂离子电池在工作时，电流在电池内部传递的阻 碍程度的大小，包含欧姆内阻和极化内阻。直流内阻是衡量电池状态的重要标 志之一，直流内阻的大小直接关系电池的性能，可作为功率性能的评估、寿命 预估及电池性失效判断等重要依据。
目前直流内阻测试方法为给电池一个脉冲大电流，测量电池上压降或压升， 通过欧姆定律R＝U/I计算电池直流内阻。国标和国际标准化组织(ISO)中直流 内阻方法为：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，然后通过时间末端电压与初始电压差 除以电流得到电池的直流内阻。
采用此类方法忽略了长时间充放电电池极化对内阻产生的影响，和锂离子 实际应用(持续充或放电)情况的差异，也忽略了大电流对电池的伤害，另外， 此类方法中对SOC计算存在偏差，没考虑脉冲过程中容量变化导致的SOC变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池直流内阻测 试方法，该测试方法测试结果准确，且不会对电池寿命造成伤害。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锂离子直流内阻测试 方法包括如下步骤：
步骤a、将电池搁置至常温，电池以一定放电制度放空；
步骤b、电池静置至常温；
步骤c、常温下，电池以一定充电制度充满电；
步骤d、电池静置至测试温度；
步骤e、测试温度下，电池以电流Id恒流放电至截止电压(记录此过程中电 池实时电压、容量等信息)；
步骤f、电池静置至测试温度；
步骤g、电池以电流Ig恒流充电至截止电压(记录此过程中电池实时电压、 容量等信息)；
步骤h、电池静置至常温；
步骤i、在常温，电池以一定放电制度放空；
步骤j、电池静置至常温；
步骤k、采用第e步和g步不同电流重复c－j步(e和g各至少4种不同电 流)；
步骤l、计算直流内阻：取第e或g步中某SOC下不同电流的电压为变量(y)， 电流为自变量(x)，利用最小二乘法线性拟合求电压和电流的关系：y＝k＊x+b， 斜率k即为此温度此SOC下的直流内阻(步骤e中电流和电压线性拟合k值为 放电直流内阻，步骤g为充电直流内阻)。
具体地，作为优选，测试环境仓或恒温室能给电池最大恒温条件。通过测 试环境仓和或恒温室给出测试所需的测试温度环境。
具体地，作为优选，一种充电制度以电池应用场景或法规要求的充电制度 进行充电。通过电池应用场景对应的充电制度或法规要求的充电制度进行充电。
具体地，作为优选，一种放电制度以电池应用场景或法规要求的放电制度 进行放电。通过电池应用场景对应的放电制度或法规要求的充电制度进行放电。
具体地，作为优选，所述步骤e中Id取0.1C至0.6C。
具体地，作为优选，所述步骤g中Ig取0.1C至0.6C。
具体地，作为优选，所述步骤k中不同电流值取4种。
具体地，步骤I中所述，SOC定义为：在当前电流下，电池剩余容量比电池 放电总容量(充电时，则为1减电池剩余容量比电池充电总容量)。
具体地，作为优选，所述步骤Id中不同电流的放电容量极差小于3％，否则 缩小电流范围。当选择的Id不符合要求会造成不同电流极差大于3％从而影响准 确性造成测试误差，故而通过极差来判断Id是否满足要求，当不满足要求时， 更改缩小Id之间的电流范围。
具体地，作为优选，所述步骤Ig中不同电流的充电容量极差小于3％，否则 缩小电流范围。当选择的Ig不符合要求会造成不同电流极差大于3％从而影响准 确性造成测试误差，故而通过极差来判断Ig是否满足要求，当不满足要求时， 更改缩小Ig之间的电流范围。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
采用本发明测试方法，可计算某温度下全SOC内充放电内阻，为电池应用 提供更多应用信息。长时间的小电流充放，包含了电池极化对电池内阻的影响， 因而计算内阻也能反映电池实际的应用情况，也避免大电流对电池的伤害。SOC 直接通过计算得出，不会因此产生偏差。
具体实施方式
下面通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的 说明。
本发明解决电流脉冲直流内阻测试法，未考虑电池长时间工作产生的极化 带来的阻值影响及大电流对SOC基准的。测试方法简便，对设备电流要求较低， 可测试计算全SOC直流内阻值。
本发明采用方案如下：1、常温下电池以一定放电制度放空并静置至常温； 2、常温下电池以一定充电制度充满电；3、测试温度下静置至测试温度；4、测 试温度下，小电流恒流放电至截止电压；5、静置至测试温度；6、以小电流充 电至截止电压；7、静置至常温；8、常温下电池以一定充电制度放空；9、静置 至常温；10、采用第4步不同电流重复2-9步(至少4种不同电流)，9、计算 直流内阻：取第4步或第6步中某SOC下不同电流的电压为变量(y)，电流为 自变量(x)，利用最小二乘法线性拟合求电压和电流的关系：y＝k*x+b，斜率k 即为此温度此SOC下的直流内阻(步骤4中电流和电压线性拟合k值为放电直 流内阻，步骤6为充电直流内阻)。
本实施例提供了一种锂离子直流内阻测试方法，电池为额定容量85Ah单体 磷酸铁锂电芯，测试方法如下：
步骤a、将电池搁置至常温(25±2℃，下同)，电池以1/3C恒流放电至截 止电压；
步骤b、电池静置至常温；
步骤c、常温下，电池以1/3C恒流充电至截止电压，转0.05C充电至截止 电压；
步骤d、电池静置至35℃；
步骤e、35℃下，电池以电流0.2C恒流放电至截止电压(记录此过程中电 池实时电压、容量等信息)；
步骤f、电池静置至35℃；
步骤g、电池以电流0.1C恒流充电至截止电压(记录此过程中电池实时电 压、容量等信息)；
步骤h、电池静置至常温；
步骤i、在常温，电池以1/3C恒流放电至截止电压；
步骤j、电池静置至常温；
步骤k、采用第e步和g步不同电流重复c－j步(e中电流取：0.2C、0.4C、 0.5C、0.6C，g中电流取：0.1C、0.2C、0.4C、0.5C)。
不同电流SOC电压取值例子如下：
0.2C(17A)电流放电：17A放电总容量为87.6Ah，60％SOC放电电压取值为， 放电40％总容量即放电容量为35.04Ah时设备记录的电压。
0.4C(34A)电流充电：34A充电总容量为86.9Ah，60％SOC充电电压取值为， 充电40％总容量即充电容量为34.76Ah时设备记录的电压。
计算直流内阻方法如下：
取第e或g步中某SOC下不同电流的电压为变量(y)，电流为自变量(x)， 利用最小二乘法线性拟合求电压和电流的关系：y＝k＊x+b，斜率k即为此温度此 SOC下的直流内阻。
表1为具体实施例计算的若干点的直流内阻值及线性拟合的R2(误差平方 和，此值越接近1说明变量和自变量线性相关性越强)值。另外此表只是示例， 全SOC均可计算，如50％SOC至55％SOC，均可计算，采用上述取值方法即可。
作为优选，测试环境仓或恒温室能给电池最大恒温条件，通过测试环境仓 和或恒温室给出测试所需的测试温度环境。
在本申请中一种充电制度以电池应用场景或法规要求的充电制度进行充 电。
具体地，作为优选，一种放电制度以电池应用场景或法规要求的放电制度 进行放电。
具体地，作为优选，所述步骤e中Id取0.1C至0.6C。
具体地，作为优选，所述步骤g中Ig取0.1C至0.6C。
具体地，作为优选，所述步骤k中不同电流值取4种。
具体地，步骤I中所述，SOC定义为：在当前电流下，电池剩余容量比电池 放电总容量(充电时，则为1减电池剩余容量比电池充电总容量)。
具体地，作为优选，所述步骤Id中不同电流的放电容量极差小于3％，否则 缩小电流范围。
具体地，作为优选，所述步骤Ig中不同电流的充电容量极差小于3％，否则 缩小电流范围。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
表1
在该表中可以看到，本申请可以计算出充电直流内阻、放电直流内阻以及全范 围的不同SOC对应的直流内阻，而且可以看到其与国标测试方式得到的直流内 阻误差很小，但是本申请却可以减少电池的健康损耗。而且
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构 思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：包括如下步骤：包括数据采集步骤和内阻计算步骤，所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息；所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC；获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对；以电流为自变量x、电压为因变量y，通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y＝kx+b中的系数k，所述系数k即为电池直流内阻。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：所述数据采集步骤包括：
步骤a、将电池搁置至常温，然后控制电池以设置的放电制度放空；
步骤b、将电池静置至常温；
步骤c、在常温下，将电池以设置的充电制度充满电；
步骤d、将电池静置至测试温度；
步骤e、在测试温度下，将电池以电流Id恒流放电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息；
步骤f、将电池静置至测试温度；
步骤g、控制电池以电流Ig恒流充电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息；
步骤h：更换Id、Ig数值，重复步骤a－步骤g，并记录步骤e、步骤g中的实时电压、容量信息。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：所述内阻计算步骤包括取步骤e中多组Id与电压对应的数据对计算得到的内阻为直流放电内阻，取步骤g中多组Ig与电压对应的数据对计算得到的内阻为直流充电内阻。
4.如权利要求2所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：设置的充电制度为以电池应用场景对应的放电制度或法规要求的充电制度。
5.如权利要求2所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：设置的放电制度为以电池应用场景对应的放电制度或法规要求的放电制度。
6.如权利要求2所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：所述步骤e中Id取0.1C至0.6C。
7.如权利要求2所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：所述步骤e中Ig取0.1C至0.6C。
8.如权利要求1-7任一所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：通过测试环境仓或恒温室控制测试所需的恒温条件。
9.如权利要求1－7任一所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：选取的多个Id对应的的放电容量极差小于3％，否则缩小电流Id范围；选取的多个Ig对应的的放电容量极差小于3％，否则缩小电流Ig范围。
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