一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统技术方案

本发明专利技术涉及一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统，首先将被测锂电池分为至少两组，再对各组锂电池施加不同大小的预紧力，最后对各组锂电池进行充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。不必在安装了膨胀力工装之后对锂电池进行膨胀力的测试，降低了人工、资金、空间、设备等投入。在测试中引入不同大小预紧力的设定，模拟锂电池装入模组的真实环境，评估电池充放电循环过程中预紧力对电池寿命及性能的影响，通过监控电池性能的结果反映预紧力的最佳值，对充放电循环测试进行可量化的预紧力的夹紧，能够有效筛选合适的预紧力，提高电池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统
本专利技术涉及一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统。
技术介绍
锂离子动力电池作为现如今新能源汽车的核心部件，其性能直接决定了新能源汽车的发展关键。现如今，锂离子电池的市场和应用呈现出了爆发式的发展。锂离子电池的应用必然存在着大量的充放电循环过程。在锂离子电池充电时，锂离子从正极脱出，嵌入负极石墨，负极膨胀。放电时，锂离子从负极脱出，嵌入层状正极材料中膨胀。同时在电池的老化过程中，电解液也会产气而导致电池厚度的膨胀。这不仅影响电池的使用寿命及循环，而且对模组的电芯容纳电位，尺寸设计带来很大影响。而试验证明，给锂电池一定的预紧力相比于无夹紧装置在性能及循环上均有较大提升。现有关于不同锂电池膨胀力变化及测试的研究仍处于起步阶段。众所周知，锂电池的性能测试项目众多，单体电池装入模组后在给定一个预紧力或者尺寸并在投入使用后便不会再进行调试，直到寿命终止。授权公告号为CN205808609U的中国专利文件公开了一种用于测量锂电池电芯在电池模组中膨胀力的装置，通过该装置能够测量锂电池的膨胀力。而现阶段关于膨胀力的测试工装一般只能基于一项测试条件进行测试，而且是在锂电池运行过程中进行膨胀力的测试。由于锂电池只有在最佳的预紧力下才能够达到最长的使用寿命，而现有技术中并没有锂电池的性能与预紧力的数值之间关系的测试过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统，用以实现锂电池的性能与预紧力的数值之间关系的测试。为实现上述目的，本专利技术包括以下技术方案。一种锂电池最佳预紧力测试方法，包括以下步骤：1)将被测锂电池分为至少两组；2)对各组锂电池施加不同大小的预紧力；3)对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。本方案提供的锂电池最佳预紧力测试方法是对锂电池最佳预紧力的实验方法，可以在锂电池开始投入使用的时候就可以对其施加最佳预紧力，不必在安装了膨胀力工装之后对锂电池进行膨胀力的测试，降低了人工、资金、空间、设备等投入。而且，对各组锂电池施加不同大小的预紧力，根据对各组锂电池进行的充放电循环测试，找到电池状态最佳的那一组锂电池，该组锂电池对应施加的预紧力就是被测锂电池的最佳预紧力。因此，在测试中引入不同大小预紧力的设定，模拟锂电池装入模组的真实环境，评估电池充放电循环过程中预紧力对电池寿命及性能的影响，通过监控电池性能的结果反映预紧力的最佳值，对充放电循环测试进行可量化的预紧力的夹紧，能够有效筛选合适的预紧力，提高电池循环寿命。那么，通过对锂电池施加最佳预紧力，就能够极大提升电池的使用寿命，对电池的寿命评估及模组装配有着重大意义。进一步地，所述电池状态最佳对应的判定条件为：当充放电循环第一设定次数时电池容量衰减的最少，或者当充放电循环第一设定次数时直流内阻最小，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时充放电循环次数最多，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时直流内阻最小，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时充放电循环次数最多，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时电池容量衰减的最少。由于锂电池的使用寿命与电池的容量衰减的程度以及电池直流内阻的增大有着一定的关系，合适的预紧力对容量衰减和直流内阻增长能够起到一定的抑制作用，因此，判定条件中涉及电池容量衰减或者电池直流内阻，根据该判定条件能够准确得到最佳预紧力。进一步地，对被测锂电池分组之前，先对各锂电池进行第二设定次数的充放电循环，使任两个锂电池容量的误差值均小于设定误差阈值。先对锂电池进行一定次数的充放电循环，缩短任两个锂电池的容量误差值，使各锂电池处于同一条件下，提升测试结果的准确性。进一步地，直流内阻的计算过程为：记录某一固定相同荷电状态下锂电池的电压U0，然后，对该锂电池以电流I放电设定时间，记录电压为U1，直流内阻RDCR的计算公式为：一种锂电池最佳预紧力测试系统，包括预紧力施加装置，先将被测锂电池分为至少两组，然后通过预紧力施加装置对各组锂电池施加不同大小的预紧力；最后对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。进一步地，所述电池状态最佳对应的判定条件为：当充放电循环第一设定次数时电池容量衰减的最少，或者当充放电循环第一设定次数时直流内阻最小，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时充放电循环次数最多，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时直流内阻最小，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时充放电循环次数最多，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时电池容量衰减的最少。进一步地，对被测锂电池分组之前，先对各锂电池进行第二设定次数的充放电循环，使任两个锂电池容量的误差值均小于设定误差阈值。进一步地，所述预紧力施加装置包括夹板和扭力扳手，夹板上设置有螺钉穿入孔，锂电池布置在夹板中间，并通过螺钉固定，扭力扳手用于旋紧螺钉，以施加相应的预紧力。进一步地，夹板上设置四个螺钉，扭力扳手对这四个螺钉的旋紧的先后顺序为：左上位置的螺钉、右下位置的螺钉、右上位置的螺钉和左下位置的螺钉。进一步地，直流内阻的计算过程为：记录某一固定相同荷电状态下锂电池的电压U0，然后，对该锂电池以电流I放电设定时间，记录电压为U1，直流内阻RDCR的计算公式为：附图说明图1是锂电池与夹板的装配结构左视图；图2是锂电池与夹板的装配结构主视图；图3是螺钉旋紧顺序示意图。具体实施方式锂电池最佳预紧力测试方法实施例本实施例提供一种锂电池最佳预紧力测试方法，目前电池模组几乎全部采用定位移变力设计，本实施例暂不考虑定力变位移设计。该测试方法整体上包括以下步骤：1)将被测锂电池分为至少两组；2)对各组锂电池施加不同大小的预紧力；3)由于对于像锂电池等启停功率型电池而言，真实使用环境为浅充浅放的充放电工作模式，那么，为了使测试环境尽量接近真实使用环境，对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。其中，由于锂电池的使用寿命与电池的容量衰减的程度以及电池直流内阻(DCR)的增大有着一定的关系，合适的预紧力对容量衰减和直流内阻增长能够起到一定的抑制作用，因此，为了提高测试准确性，本实施例中，给出电池状态最佳对应的判定条件的一种实现方式，该判定条件为：当充放电循环第一设定次数时电池容量衰减的最少，或者当充放电循环第一设定次数时直流内阻最小，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时充放电循环次数最多，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时直流内阻最小，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时充放电循环次数最多，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时电池容量衰减的最少。上述给出的六个条件中，可以根据实际情况选择其中任意一个或者至少两个。以下对上述六个条件分别进行说明：①当充放电循环第一设定次数时，根据循环相同次数的容量保持率的大小判断最佳预紧力，电池容量衰减的最少(即容量保持率最高)的那一组锂电池的电池状态最佳，该组锂电池施加的预紧力为所求的最佳预紧力；②当充放电循环第一设定次数时，根据循环相同次数的直流内阻的大小判断最佳预紧力，电池的直流内阻与电池性能呈反相关关系，直流内阻越大，电池性能越本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池最佳预紧力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将被测锂电池分为至少两组；2)对各组锂电池施加不同大小的预紧力；3)对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池最佳预紧力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将被测锂电池分为至少两组；2)对各组锂电池施加不同大小的预紧力；3)对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳的锂电池组，找到的锂电池组对应施加的预紧力为被测锂电池的最佳预紧力。2.根据权利要求1所述的锂电池最佳预紧力测试方法，其特征在于，所述电池状态最佳对应的判定条件为：当充放电循环第一设定次数时电池容量衰减的最少，或者当充放电循环第一设定次数时直流内阻最小，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时充放电循环次数最多，或者当电池容量衰减至设定容量阈值时直流内阻最小，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时充放电循环次数最多，或者当直流内阻到达设定内阻阈值时电池容量衰减的最少。3.根据权利要求1或2所述的锂电池最佳预紧力测试方法，其特征在于，对被测锂电池分组之前，先对各锂电池进行第二设定次数的充放电循环，使任两个锂电池容量的误差值均小于设定误差阈值。4.根据权利要求2所述的锂电池最佳预紧力测试方法，其特征在于，直流内阻的计算过程为：记录某一固定相同荷电状态下锂电池的电压U0，然后，对该锂电池以电流I放电设定时间，记录电压为U1，直流内阻RDCR的计算公式为：5.一种锂电池最佳预紧力测试系统，其特征在于，包括预紧力施加装置，先将被测锂电池分为至少两组，然后通过预紧力施加装置对各组锂电池施加不同大小的预紧力；最后对各组锂电池进行相同的充放电循环测试，找到电池状态最佳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，仝俊利，李有明，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，中航锂电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41