一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法。为了解决温度梯度对锂离子电池组功率性能的影响，本发明专利技术包括以下步骤：将电池放置在温度可控的恒温室内；调控电池外部温度，使电池之间形成温度梯度差；对电池进行HPPC测试；对第三步，在相同条件下按照相同的方法重复若干次后停止实验，并记录实验数据，根据实验数据评估温度对锂离子电池功率性能的影响。优点是适用于现有所有类型的锂离子电池，适用性强，操作简单，测量成本低，有助于锂离子电池模组设计和开发。于锂离子电池模组设计和开发。

【技术实现步骤摘要】
一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池
，尤其涉及一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法。

技术介绍

[0002]为了满足电动汽车的能量和功率要求，动力电池包含大量并联和串联的锂离子电池。由于电池制造和电池结构公差，锂离子电池在运行过程中产生不均匀的热应力，同时锂离子动力电池的热传导呈各向异性，导致锂离子电池组中存在温度梯度，甚至可能出现严重的热失控。与能量相比，温度梯度对锂离子电池的功率影响更为显著，优化温度分布对改善锂离子电池组功率具有重要的影响。然而，许多研究忽略了热分布对电池间不平衡放电的影响。
[0003]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种锂离子电池功率特性测试方法”，其公告号为CN109633468B，公开日为2020年12月1日，其特征在于，包括持续充放电功率特性测试，持续充放电功率特性比，脉冲功率特性测试。在不同温度下测试电池持续功率特性，更能较好的体现出电池在实际环境下的功率特性。提出持续充放电功率特性比，更能体现出电池功率特性的优劣，便于产品功率特性对比。脉冲功率特性更能全面的测试与模拟电池在不同环境温度下及荷电状态下的功率特性。根据实际使用的功率情况可以测试出电池电压变化情况。该专利技术忽略了温度对电池功率特性的影响，具有技术局限性，无法满足锂离子动力电池的实际技术需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决温度梯度对锂离子电池组功率性能的影响；提供了一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，准确测量并联锂离子电池组功率性能对温度的敏感性，并提出了优化方案。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括以下步骤：S1：将电池放置在温度可控的恒温室内；S2：调控电池外部温度，使电池之间形成温度梯度差；S3：对电池进行HPPC（Hybrid PulsePower Characteristic，即混合功率脉冲特性）测试；S4：对步骤S3，在相同条件下按照相同的方法重复若干次后停止实验，并记录实验数据，根据实验数据评估温度对锂离子电池功率性能的影响。
[0006]本专利技术的创新点在于，评估了温度对锂离子电池功率性能的影响，并利用带有强制温度梯度的测试装置，准确评估锂离子动力电池组在不同温度下的充放电功率。
[0007]作为优选，所用锂离子电池为软包叠片式结构，设计容量为10
‑
20Ah，厚度为8
‑
10mm，正极材料为磷酸铁锂/层状过渡金属氧化物/锰酸锂中的一种或两种或三种，负极材
料为天然石墨/人造石墨/中间相碳微球中的一种或两种或三种。这样是为了使锂离子电池在充放电过程中电流稳定，电池的温度不会有太大的变化。
[0008]作为优选，所述的步骤S1包括以下步骤：S11：将所有测试装置与锂离子电池置于温度可控的恒温室内，每个锂离子电池的单体电芯封装在一个单独的铜室中，每个铜室固定在铜轨上；S12：将6块锂离子电池的所有负极连接，所有正极连接，将锂离子电池的负极、正极与充放电测试柜的导线连接；S13：测试开始前将锂离子电池搁置2
‑
3h。
[0009]这样是为了使电池的温度保持在25℃，使电池达到温度平衡。
[0010]作为优选，所述的铜室内表面均匀覆盖着导热箔材，所述的铜轨表面缠绕有有冷却管道，冷却管道内含有冷却液，铜轨与加热源连接，铜轨两端各安装一个冷却液驱动泵。缠绕冷却管道的目的是提高铜轨及铜室温度的可调性。
[0011]作为优选，所述的在步骤S2中，通过控制电压来调控加热源的功率，功率的控制范围在30
‑
100kW，通过冷却液驱动泵将冷却液的流动速度控制在0.5 m/s
ꢀ‑
4.0m/s内，使中间位置的两包电池温度为25℃，其两侧的其他电池温度依次降低，相邻两包电池之间的温差为1.0
‑
1.5℃。这样是为了对电池进行梯度温度控制，相邻电池之间的温度相差并不大，不会严重干扰实验结果。
[0012]作为优选，所述的步骤S3包括以下步骤：S31：充放电测试柜通过导线以0.3C倍率电流对锂离子电池进行充电；S32：当充电至20%SOC（State of Charge,即荷电状态，用来反映电池的剩余容量,其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值,常用百分数表示）时，电池搁置30
‑
60min；S33：以3
‑
10C的倍率电流进行脉冲充电，充电10
‑
20s，充电完成后搁置电池30
‑
60s；S34：以充电时相同的倍率电流进行脉冲放电，放电10
‑
20s，放电完成后搁置电池30
‑
60s；S35：每隔20%SOC重复步骤S32、S33和S34至电池达到100%SOC。
[0013]HPPC测试体现动力电池脉冲充放电性能。
[0014]作为优选，所述的放电功率和充电功率计算方法为：充电功率=Vmax(Vmax
‑
OCV)
÷
DCR充电；放电功率= Vmin(OCV
‑ꢀ
Vmin)
÷
DCR放电；其中充电直流内阻DCR充电=（Vt1
‑
Vt0）/(It0
‑
It1)；放电直流内阻DCR充电=（Vt0
‑
Vt1）/(It1
‑
It0)，Vmin为电池电压下限，Vmax为电池电压上限，OCV为开路电压，Vt0为t0时的电压，Vt1为t1时的电压，It0为t0时的电流，It1为t1时的电流。
[0015]本专利技术的有益效果是适用于现有所有类型的锂离子电池，适用性强，操作简单，测量成本低，有助于锂离子电池模组设计和开发。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法的带有温度梯度的功率测试装置的结构图。
[0017]图2是本专利技术的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法的强制温度梯度装置内锂离子单体电池的温度图。
[0018]图3是本专利技术的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法的混合脉冲功率测试电流
‑
时间变化示意图。图中1.充放电测试柜，2.表面涂有导热膏的铜轨，3.驱动泵，4.锂离子电芯，5.导热箔材， 6.加热源。
具体实施方式
[0019]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0020]实施例：本实施例的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，包括以下步骤：S1：将电池放置在温度可控的恒温室内，还要将所有测试装置于温度可控的恒温室内，如图1所示，将所有测试装置与锂离子电池置于温度可控的恒温室内，每个锂离子电池的单体电芯封装在一个单独的铜室中，铜室内表面均匀覆盖着高导热性树脂膜片（包括石墨烯膜、聚酰亚胺膜、氮化硼导热膜、铝塑膜等中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将电池放置在温度可控的恒温室内；S2：调控电池外部温度，使电池之间形成温度梯度差；S3：对电池进行HPPC测试；S4：对步骤S3，在相同条件下按照相同的方法重复若干次后停止实验，并记录实验数据，根据实验数据评估温度对锂离子电池功率性能的影响。2.根据权利要求1所述的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，其特征在于，所用锂离子电池为软包叠片式结构，设计容量为10
‑
20Ah，厚度为8
‑
10mm，正极材料为磷酸铁锂/层状过渡金属氧化物/锰酸锂中的一种或两种或三种，负极材料为天然石墨/人造石墨/中间相碳微球中的一种或两种或三种。3.根据权利要求1所述的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：S11：将所有测试装置与锂离子电池置于温度可控的恒温室内，每个锂离子电池的单体电芯封装在一个单独的铜室中，每个铜室固定在铜轨上；S12：将若干块锂离子电池的所有负极连接，所有正极连接，将锂离子电池的负极、正极与充放电测试柜的导线连接；S13：测试开始前将锂离子电池搁置2
‑
3h。4.根据权利要求3所述的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，其特征在于，所述的铜室内表面均匀覆盖着导热箔材，所述的铜轨表面缠绕有有冷却管道，冷却管道内含有冷却液，铜轨与加热源连接，铜轨两端各安装一个冷却液驱动泵。5.根据权利要求3或4所述的一种温度对锂离子电池组功率性能影响的测量方法，其特征在于，在步骤S2中，通过控制电压来调控加热源的功率，功率的控制范围在30
‑
100kW，通过冷却液驱动泵将冷却液的流动速度控制在0.5 m/s
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫娇娇，陈军，黄建根，郑利峰，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，
类型：发明
国别省市：