[發明專利]鋰離子電池組接觸電阻測量方法

在審

• 申請號: 201711037727.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107942254A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 鮑云
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,柏子雵

技術領域

本發明涉及一種用于測量鋰離子電池組中各級電池電極的接觸電阻的方法。

背景技術

鋰離子電池組在新能源汽車、儲能領域得到廣泛的應用。電池組中單體電池的電壓和內阻檢測對電池組的有效管理至關重要。然而，在電池成組過程中，電極端的接觸電阻是無法避免的，該電阻對電池組的精確檢測帶來很大的影響。

首先，接觸電阻影響電池內阻檢測。在經典鋰離子電池等效電路模型中，電池內阻包含歐姆內阻和極化內阻兩部分。其中，鋰離子電池的歐姆內阻是鋰離子電池的重要參數，它在鋰離子電池荷電狀態和壽命評估中都十分重要。鋰離子電池的歐姆內阻可以通過直流放電的方式進行測量。然而，鋰離子電池組中各級電池電極的接觸電阻是測量鋰離子電池的歐姆內阻過程中無法回避的問題。

其次，接觸電阻影響電池電壓檢測。在鋰離子電池組中，鋰電池電極端的接觸電阻上的壓降會影響電池真實電壓檢測，從而導致電池管理系統對電池荷電狀態和壽命評估中的誤差。

由于鋰離子電池的歐姆內阻和鋰電池電極接觸電阻都屬于直流阻抗，因此無法通過電池的常規I-V特性直接區分兩種直流阻抗。這給鋰離子成組后的電池內阻和電壓的檢測帶來了困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于測量鋰離子電池組中各級電池電極的接觸電阻的方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種鋰離子電池組接觸電阻測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據鋰離子電池特性確認短脈沖放電時間t和電流閾值；

步驟2、選擇低于電流閾值的電流對鋰離子電池組進行短脈沖放電；

步驟3、利用電壓檢測電路測量短脈沖放電時，鋰離子電池組中各個電池端電壓變化，來獲得接觸電阻：當有電流流過鋰離子電池組時，電壓檢測電路得到的電壓為V1＝(R0+R1)*I，式中，R0為鋰離子電池歐姆內阻，R1為接觸電阻，I為放電電流，在短脈沖放電時，電壓檢測電路得到的電壓V2＝R1*I，則鋰離子電池組各個電池端的接觸電阻R0＝(V1-V2)/I。

優選地，步驟2中，所述短脈沖放電為單次，或為多次。

優選地，步驟2中，所述短脈沖放電的脈寬為是固定的，或是變化的。

優選地，步驟2中，進行短脈沖放電時，通過調節放電電流I來調節放電電荷，或者通過調節放電時間t來調節放電電荷。

優選地，步驟2中，進行短脈沖放電時，改變電荷的方法是脈沖放電，或是脈沖充電，或是脈沖放電與脈沖充電相結合。

本發明提供的鋰離子電池組接觸電阻檢測方法簡單，實用性強，精度高，可以直接應用于鋰離子電池管理系統。

附圖說明

圖1為200us短脈沖放電下，鋰離子電池電壓變化和放電電流關系圖；

圖2為本發明使用的測試電路。

具體實施方式

為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

通過前期實驗發現，在對鋰電池做短脈沖放電時(例如，放電脈沖為200us)，鋰電池端電壓隨放電電流發生變化。如下圖1所示，此時當放電電流大于3A時，電池端電壓變化dU和放電電流I表現出的特性反應了鋰電池的歐姆內阻。同時可以發現，在圖1中，放電電流小于2A時鋰電池電壓變化為0；放電電流2A至3A為過渡區間。

圖1中，由于采用短脈沖放電，當放電電流小的時候，整個脈沖過程放出的電荷量較小。對于鋰離子電池而言，此時電極兩端的游離電荷已經能夠提供外部脈沖電流所需要的電荷量，無需鋰離子在電池內部形成輸運回路，電池內部電流為0，因此電池端沒有電壓降。隨著放電電流的增加，電池兩端的游離電荷已經無法支持外部電流的電荷量，電池內部鋰離子發生輸運產生電流，此時由于電池內阻特性在電池兩端產生電壓變化。

利用鋰離子電池在短脈沖放電過程中表現出的端電壓變化的滯后特點，本發明提出通過短脈沖放電的方式，直接測量鋰離子電池電極接觸電阻。測試電路如示意圖2所示。鋰離子電池歐姆內阻為R0，接觸電阻為R1，當有電流流過電池組是，電壓檢測電路得到的電壓為(R0+R1)*I。在短脈沖放電時，由于電池電極端游離電荷能夠提供外部電流所需電荷數，此時，電池內部不形成電流，則電壓檢測電路得到的電壓為R1*I。此時只要通過檢測電壓，結合已知放電電流，就可以獲得接觸歐姆內阻R1。

本發明提高的一種鋰離子電池組接觸電阻測量方法，具體包括以下步驟：

步驟1、根據鋰離子電池特性確認短脈沖放電時間t和電流閾值。