[發(fā)明專利]一種電池加速壽命測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910670869.X
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110244234A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立業(yè);王麗芳;廖承林;張玉旺;張志剛;張文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01R31/385
• 分類號: G01R31/385;G01R31/392
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

一種電池加速壽命測試方法，基于電池的動態(tài)特性測試、溫度特性測試，選取環(huán)境溫度、充電電流、放電電流等作為加速應(yīng)力，分別對電池在不同加速應(yīng)力下進(jìn)行壽命試驗(yàn)，以獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為電池模型參數(shù)辨識和狀態(tài)估計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池加速壽命測試方法。

背景技術(shù)

電池的電化學(xué)反應(yīng)過程呈現(xiàn)出高度的非線性特性，為了有效地獲得電池在不同工況和不同環(huán)境下的各種關(guān)鍵特性，合理地設(shè)計電池的測試方法就顯得尤為重要。電池壽命一方面與常規(guī)機(jī)械元件、電子元件和復(fù)雜機(jī)電裝備的壽命及失效機(jī)理存在相似之處，另一方面電池的電化學(xué)和材料學(xué)特性又決定其壽命問題具有特殊性。開展電池壽命測試及預(yù)測工作主要須考慮以下兩方面問題：1.電池壽命測試受到的影響因素較多隔膜的微小短路、電池過充過放、過流和過熱均會嚴(yán)重影響電池的壽命，并且任何濫用情況的出現(xiàn)都會造成電池容量快速下降甚至直接失效。通過電池管理系統(tǒng)可以避免電池在上述的濫用條件下運(yùn)行，但是即使電池運(yùn)行在正常的使用條件下，常規(guī)的電池壽命測試條件對電池的衰退仍然有較大影響。2.電池壽命的測試周期較長隨著電池體系從鈷酸鋰(約500次循環(huán))、錳酸鋰(約600次循環(huán))、三元鋰電池(1200次循環(huán))到磷酸鐵鋰(1500～5000次循環(huán))的不斷發(fā)展，電池壽命測試的周期也不斷增長，使預(yù)測電池循環(huán)壽命的測試時間成本顯著增加，因此研究提升電池壽命試驗(yàn)測試效率的方法具有實(shí)際意義。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，通常采用恒定電流充電、恒定電流放電、或符合一定規(guī)律的矩形充放電脈沖組合來對電池的進(jìn)行壽命測試。上述測試方法的主要作用在于區(qū)分電池的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)充放電工作過程。然而，在實(shí)際的行駛工況中，動力電池并非單一地工作在穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)充放電過程，實(shí)際的工作狀態(tài)更多的是穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)充放電的組合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電池壽命測試復(fù)雜、測試時間長的缺點(diǎn)，提出電池加速壽命測試方法。本發(fā)明基于電池的動態(tài)特性測試、溫度特性測試設(shè)計了電池加速壽命測試方法，以獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為電池在實(shí)際工況下的動態(tài)特性和壽命特性分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為電池模型參數(shù)辨識和狀態(tài)估計提供數(shù)據(jù)支撐。

所述的電池加速壽命測試方法，選取環(huán)境溫度、充電電流、放電電流等作為加速應(yīng)力，分別對電池在不同加速應(yīng)力下進(jìn)行壽命測試。

本發(fā)明的電池加速壽命測試方法步驟如下：

(1)為了獲取足夠的數(shù)據(jù)樣本量，選取4節(jié)電池進(jìn)行加速壽命測試。分別為電池1，電池2，電池3，電池4；

(2)對4節(jié)電池進(jìn)行初始特性測試，包含初始標(biāo)準(zhǔn)容量測試和初始動態(tài)特性測試兩部分。

初始標(biāo)準(zhǔn)容量測試在常溫25℃下進(jìn)行，測試設(shè)備為電池充放電設(shè)備。步驟為：首先對電池進(jìn)行恒流-恒壓充電，將電池充滿，再對電池進(jìn)行1C恒流放電，放電到電池截止電壓，用以獲得電池的初始1C放電容量。

初始動態(tài)特性測試在常溫25℃下進(jìn)行，包括快速脈沖功率測試和快速動態(tài)工況測試，用以獲得電池的初始動態(tài)特性及初始電池模型參數(shù)；

快速脈沖功率測試是對電池等間隔的剩余容量(SOC)點(diǎn)進(jìn)行測試，即每10％SOC點(diǎn)做一次測試，首先是10秒的2C倍率的脈沖放電，然后電池靜置40秒，再進(jìn)行10秒1.5C倍率的脈沖充電，最后再靜置40秒。

快速動態(tài)工況測試方法：首先電池充電到SOC為70％的狀態(tài)，然后：

①以3C放電倍率放電30秒；

②再以1C充電135秒；

③以1.5C放電120秒；

④以2C充電60秒；

⑤電池靜置120秒，進(jìn)入下一個循環(huán)，重復(fù)步驟①至步驟⑤，如此往復(fù)進(jìn)行10次。