[发明专利]一种测量高功率电池直流电阻的方法

说明书

本发明涉及一种测量高功率电池直流电阻的方法，所述方法包括如下步骤：(1)对待测电池以XC的电流进行充放电，得到待测电池的平均容量；(2)以XC的电流将待测电池充满电；(3)以XC的电流将待测电池放电并静置；(4)以YC的电流将待测电池放电并静置；(5)对待测电池进行放电；(6)重复步骤(4)和(5)；(7)以XC的电流将待测电池充满电；(8)以XC的电流将待测电池放电并静置；(9)以nYC的电流将待测电池充电并静置；(10)对待测电池进行放电；(11)重复步骤(9)和(10)，完成测量。本发明提供的测量方法适用于3C及以上大倍率的脉冲充、放电电流。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种测量高功率电池直流电阻的方法。

背景技术

锂离子电池目前被广泛应用，首先是因为它是一种可充电的二次电池。锂离子电池又被称为是摇椅电池，主要依靠锂离子在正、负极之间来回穿梭移动实现锂离子的往返嵌入和脱出的一种工作模式。充电时，锂离子从正极脱出，经过电解液嵌入负极；放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液嵌入正极。

经过多年的发展，锂离子电池因没有记忆效应、质量轻、能量密度大、电压平台高、自放电率低、输出功率大和循环寿命长等优点成为研究发展的重点。

随着锂离子电池在日常生活中的应用日渐深入，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高。锂离子电池的性能优劣，主要由电池的电压、容量、内阻、功率和循环寿命决定。其中，内阻是评价电池性能的重要参数之一。内阻通常可分为交流内阻(ACR)和直流内阻(DCR)。交流内阻是给电池施加一个固定频率和电流，一般使用频率为1KHz，电流为50mA，然后采集对应的电压，经过整流、滤波等处理后通过计算得到的电池的内阻值。直流内阻是根据公式(1)，通过测试设备让电池在短时间内(几秒、十几秒或几十秒)通过一个恒定的直流电流，测量电池两端的电压，并按照公式(1)计算出当前的电池内阻。交流内阻反映了电池静态时的状态，直流内阻反映了电池工作时电流流过电池内部所收到的阻力，直流内阻的大小能够直接反映电池在工作时的性能，也经常被用来反映电池的衰减程度。

R＝V/I 公式(1)

在2014年公开的插电式混合动力车辆电池测试手册《Battey Test Manual ForPlug-In Hybrid Electric Vehicles》中，描述了直流内阻的具体的测试方法HPPC(HybridPulse Power Characterization)。HPPC的测试目的是评估电池包在电流脉冲工况中的动态功率能力，包括10秒充电功率和10秒放电功率。另外，通过对HPPC测试数据的电流电压曲线看的处理，还可以得到电池的直流内阻与SOC之间的关系；同时，在电池的老化测试中也可以借用此方法评估电池的老化程度。

HPPC的具体测试方法是：每隔10％SOC对电池施加10秒确定的脉冲放电电流和脉冲充电电流，通过计算的到充放电直流内阻及功率。

其中，SOC(state of charge)是指电池的荷电状态，当电池在使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示，取值范围为0～1。当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

但是在实际使用过程中发现，对于小倍率(≤5C)脉冲充放电电池(能量型电池)来讲，该测试方法精度较高；但对于大倍率(如50C)脉冲充放电电池(功率型电池)来讲，如继续使用此方法测试直流内阻，10s的脉冲放电或充电将使电池当前的SOC状态发生较大偏移，例如：在电池进行60C10s的脉冲放电后，电池SOC将下降60C*10s/3600s＝16.7％，导致当前脉冲充、放电时电池的SOC相差较大，实际测试结果将会有严重偏差。

针对上述缺陷，并没有公开有效且合适的改进方法，如何精确测量大倍率脉冲充放电电池的直流电阻，是锂离子电池技术领域亟需解决的技术问题。

发明内容