一种同比多倍率混合脉冲功率特性的电池内阻测试方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更为具体的讲，是涉及一种锂离子电池的欧姆内阻与极化内阻的测试方法。

背景技术

锂离子电池在电子产品、电动交通工具、电力储能等诸多领域中已得到广泛应用，为保证电池处于良好的工作状态，应重点关注锂离子电池的电池特性。

内阻是锂离子电池特性中一个尤为重要的参数，可以衡量锂离子电池中电子和锂离子在电池内部传输的难易程度，并且能直接反映锂离子电池的健康状态和使用寿命，更是衡量电池不可逆热的决定性参数。因此，对电池在各种工况下的内阻进行准确且高效的测量具有重要的实际意义。

电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，主要测量方法有四种：伏安特性曲线法(U-I)、开路电压和工作电压差值法(OCV-CV)、电化学阻抗谱法(EIS)以及混合脉冲功率特性法(HPPC)。HPPC法来源于美国Freedom CAR项目，该方法主要是针对插电式混合动力汽车车用电池，测试电池在荷电状态(SOC)处于10％～90％下，10s放电脉冲和10s再生脉冲功率能力，利用该方法可以获得充放电脉冲及静置的响应电压，该方法通过建立放电、静置和充电期间的响应电压与电流的关系，获得不同SOC下的充放电内阻。HPPC法与其他三种方法相比，该方法不仅所需要的实验设备简单，而且在一次测试过程中能精确测量充放电欧姆内阻和极化内阻。本实验室也曾提出基于HPPC法的多倍率混合脉冲功率特性的电池内阻测试方法(以下简称为MHPPC法)，专利号：CN201910051472.2，但该方法仍然存在以下问题：

(1)由于电池本身原因，在大倍率充电时，电池的回充仍然存在容量损失；所以在多倍率多SOC的条件下测试时，仍然存在容量损失；

(2)该方法无法对SOC为100％的电池进行内阻测量，而且SOC每次的递减量都为10％，无法满足客户丰富的测试需求。

(3)由于放电脉冲和再生脉冲的电流比例不一致，在测试充放电内阻时需要将两个过程分开，依然会造成时间的浪费。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前HPPC法和改进HPPC测量电池充放电内阻的不足，提出一种同比多倍率混合脉冲功率特性的电池内阻测试方法，用于实现在一次多倍率混合脉冲充放电内阻测试实验中，测试电池在不同百分比的SOC特别是100％下的多个倍率充放电内阻，减少内阻测试实验次数，节省内阻测试时间，提高测试精度，扩大测试范围。

为实现所述目标，本发明所采用的技术方案如下：

步骤1：将电池放电至0％的SOC，静置一段时间，再充电至100％的SOC，然后充分静置；

步骤2：电池混合脉冲充放电测试过程的实现：

步骤2.1：以电流I

步骤2.2：以电流I

在步骤2.1至步骤2.2整个电池混合脉冲充放电测试过程中采集电池的响应电压数据；

其中，I

步骤3：多倍率充放电测试：所述步骤2中的电流I

步骤4：将电池以1C恒流放电，至电池的SOC减小x％，其放电用时t

其中，t

I

步骤5：重复步骤2至步骤4依次测试并采集电池在不同百分比的SOC下的电池混合脉冲充放电过程中的响应电压数据；

其中，所述不同百分比的SOC是指用户可根据测试需求在SOC为100％至0％间选择合适的SOC百分比；

步骤6：当电池放电至最终的SOC

其中，0

步骤7：根据所述步骤1至步骤5测试得到电池在不同百分比的SOC下的电池混合脉冲充放电测试过程中的响应电压数据，计算电池在不同百分比的SOC下的多倍率充放电内阻。

所述步骤2中：静置时间t

所述步骤7中计算多倍率充放电内阻的公式为：

式中，

本发明的有益效果是：

1、本发明实现在一次多倍率混合脉冲充放电内阻测试实验中，测试电池在不同百分比的SOC下的多个倍率充放电内阻，与现有HPPC法相比，节省内阻测试时间，提高内阻测试的时效性，减少内阻测试实验次数；与MHPPC法相比，消除其在大倍率下电池回充充电过程中的容量损失，增加测试精度。

2、本发明增加SOC为100％时的内阻测量方法，并且可测试不同梯度SOC时的电池内阻，满足客户丰富的测试需求。

3.本发明的放电脉冲与再生脉冲电流比例一致，一次混合脉冲实验中可同时测量充放电内阻，节省时间。

附图说明

图1为本发明一种同比多倍率混合脉冲功率特性的电池内阻测试方法的流程图；

图2为一种同比多倍率混合脉冲功率特性的电池内阻测试方法的充放电脉冲电流和电压响应曲线示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

采用三星18650型三元锂离子电池作为研究对象，其具体参数由生产商提供，如表1所示。

表1三星18650型三元电池规格参数

注：电流1C＝2.6A

按照所述步骤进行测试：

步骤1：将电池以1C恒流放电至截止电压2.75V，计此时电池的SOC为0％，静置一段时间，然后采用标准充电方式充至满电，即以0.5C恒流充电，至截止电压4.2V，再进行恒压4.2V，工作电流为1300mA充电，至充电电流下降至截止电流26mA为止，电池为满电状态，计此时电池为100％的SOC，充分静置；

1C定义为电池单体1小时从SOC为100％状态恒流放电至SOC为0％状态的电流，例如，三星电池的1C＝2600mA；一般来说，静置一段时间指0.5小时，充分静置时间指1小时；静置1小时目的是使电池内部电化学反应达到平衡状态。

步骤2：电池混合脉冲充放电测试过程的实现：

步骤2.1：以电流I

步骤2.2：以电流I

在步骤2.1至步骤2.2整个电池混合脉冲充放电测试过程中采集电池的响应电压数据；

其中，I

例如，对于本例的三星电池，I

步骤3：多倍率充放电测试：所述步骤2中的电流I

例如，根据电流I

步骤4：将电池以1C恒流放电至电池的SOC减小x％，其放电用时t

其中，t

I

例如，SOC减少x＝5％，t

步骤5：重复步骤2至步骤4依次测试并采集电池在不同百分比的SOC下的电池混合脉冲充放电过程中的响应电压数据；

其中，所述不同百分比的SOC是指用户可根据测试需求在SOC为100％至0％间选择合适的SOC百分比；

例如，可以选择的测试SOC梯度为100％、85％、70％、55％、40％、25％、10％；

步骤6：当电池放电至最终的SOC

其中，0％

例如，可以选择SOC

步骤7：根据所述步骤1至步骤5测试得到电池在不同百分比的SOC下的电池混合脉冲充放电测试过程中的响应电压数据，计算电池在不同百分比的SOC下的多倍率充放电内阻。

所述步骤7中计算多倍率充放电下电池欧姆内阻和极化内阻的公式为：

式中，

在此说明书中，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然本发明不局限于上述具体实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此，说明书和附图应该被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。