動力電池倍率溫升測試方法與流程

本發明涉及鋰離子電池的檢測領域，尤其涉及一種動力電池倍率溫升測試方法。

背景技術：

鋰離子電池是一種對溫度敏感的電池，溫度的變化對鋰離子電池性能有較大影響，例如在充放電過程中鋰離子電池發熱導致電池自身溫度升高，進而導致電池的性能下降，影響使用。現有的鋰離子動力電池主要用來做電池包，為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車等提供動力。電池包是眾多單體電池經并串聯組合而成，在充放電過程中由于每個單體電池的產熱和散熱情況不同，導致電池包內部存在產熱不均，散熱不均，且單體電池之間產生熱效應影響，因此在實際應用中電池包的產熱情況不同于但單體電池的產熱情況。但是目前市面上都是使用單體電池單獨測試倍率溫升的方法得到溫升數據，以提供給模組。這就容易導致電池包內部溫度監控錯誤，不能有效的管控電池包，也降低了電池包的使用效率。

技術實現要素：

本發明提供一種動力電池倍率溫升測試方法，該方法能有效模擬電池包內部環境，提供有效的動力電池倍率溫升數據，提高對模塊溫度的精準控制能力。

本發明提供一種動力電池倍率溫升測試方法，包括如下步驟：

在待測的中心電池上設置溫度探測模塊；

以中心電池為中心，按照預設排列方法將若干個測試電池排列；

對中心電池和測試電池進行充/放電，測試中心電池的倍率溫升值。

一種排列方法為：將若干個測試電池至少圍成一層圓形。

進一步地，排列方法為：若干個測試電池圍成三層圓形。

進一步地，排列方法為：第一層圓形排列6顆測試電池，第二層圓形排列12顆測試電池，第三層圓形排列18顆測試電池。

進一步地，每層測試電池的中心都在中心圓上，相鄰層的兩中心圓的半徑差小于21mm。

另一種排列方法為：將若干個測試電池至少圍成一層方形。

進一步地，排列方法為：若干個測試電池圍成三層方形。

進一步地，排列方法為：第一層方形排列4顆測試電池，第二層方形排列8顆測試電池，第三層方形排列12顆測試電池。

進一步地，每層相鄰測試電池的中心距小于36mm，相鄰層最接近的兩顆測試電池中心距小于21mm。

進一步地，溫度探測模塊的制作步驟包括:

將溫度探測頭置于待測的中心電池上，然后用絕熱材料包裹，并在正負極上分別焊接導流片，外層用絕緣夾板緊固，再用絕熱材料包裹，得到倍率溫升測試模塊。

本發明采用了若干個以預設的排列方法排列的測試電池來模擬電池包充放電時的發熱過程，從而測試中心電池的溫升數據，能為模組提供有效的動力電池倍率溫升數據，提高對模塊溫度的精準控制能力。

附圖說明

圖1為本發明的一種實施例的排列方式結構示意圖；

圖2為本發明的另一種實施例的排列方式結構示意圖(不包括檢測模塊)；

圖3為采用圖1排列方式的電池包與單體電池的倍率放電測試結果示意圖；

圖4為采用圖1排列方式的電池包與單體電池的倍率放電容量比變化示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種動力電池倍率溫升測試方法，該方法包括：以一待測的中心電池為中心，采用若干個測試電池按照預設的排列方式排列在中心電池的周圍，以模擬電池組的環境，對中心電池進行倍率充/放電的溫升測試。

上述方法的具體步驟如下：

s1、在待測的中心電池上設置溫度探測模塊。

溫度探測模塊的制作步驟為:將溫度探測頭緊貼于待測的中心電池的中部，然后用絕熱材料包裹，絕熱材料可用氣凝膠氈或玻璃纖維等，并在溫度探測頭的正負極上分別焊接導流片，將焊接了導流片的溫度探測頭用絕緣夾板緊固，再用絕熱材料包裹，得到倍率溫升測試模塊。除了溫度探測頭用于傳感溫度外，其他部件應該避免過熱，因此使用絕熱材料包裹溫度探測模塊，防止在充放電過程中電池放熱對溫度探測模塊發熱，從而影響溫度探測模塊的性能。溫度模塊也可以在排列測試電池后進行。

s2、以中心電池為中心，按照預設排列方法將若干個測試電池排列。排列方式包括排列為五邊形、方形、或圓形等，以中心電池為中心，排列的層數為至少一層，如一層、兩層、三層或四層等，每層所排列的測試電池數目可以根據預設的測試電池之間的間距調整。排列測試電池的目的是模擬電池組環境，因此排列的方式不限于上述排列方式。將排列好的測試電池和中心電池采用并聯的形式接入電路中。

s3、對中心電池和測試電池進行充/放電，測試中心電池的倍率溫升值。當測試中心電池的倍率充電溫升時，接通電路使中心電池和測試電池以預設的倍率進行充電，預設的倍率如0.2c或0.5c或1c或2c，觀察在充電過程中溫度探測頭檢測到的溫度變化趨勢。當測試中心電池的倍率放電溫升時，首先接通電路，使中心電池和測試電池以預設的倍率進行充電，充電至額定值后，再進行放電至額定值，觀察放電過程中溫度探測頭檢測到的溫度變化趨勢。

由于該測試方法將溫度值作為測量值，因此應該保證在測試過程中溫度值不受外界環境的干擾，實現熱動態密閉。比如將中心電池、測試電池和溫度探測模塊設置在采用絕熱材料制作的空腔內，優選地可采用絕熱加速量熱儀(arc)。

下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

實施例一：

請參見圖1，本實施例的具體測試方法如下：

s11、在待測的中心電池上設置溫度探測模塊。

溫度探測模塊的制作步驟為:將溫度探測頭4緊貼于待測的中心電池5的高度的中部，然后用氣凝膠氈(未示出)包裹，并在溫度探測頭4的正負極上分別焊接導流片(未示出)，將焊接了導流片的溫度探測頭4用絕緣夾板(未示出)緊固，再用氣凝膠氈(未示出)包裹，得到倍率溫升測試模塊。

s12、以中心電池5為中心，將若干個測試電池2進行方形排列。具體排列方式包括：以中心電池5為中心，將若干個測試電池2至少圍成一層方形。在本實施例中，測試電池2圍成三層方形。第一層方形排列4顆測試電池2，第二層方形排列8顆測試電池2，第三層方形排列12顆測試電池2。每層相鄰測試電池2的同層中心距1小于36mm，相鄰層最接近的測試電池2鄰層中心距3小于21mm。

將排列好的測試電池2和中心電池5采用并聯的形式接入電路(未示出)中。

s13、對中心電池5進行放電倍率溫升測試。測試中心電池5的倍率放電溫升時，首先接通電路，使中心電池5和測試電池2在25℃的條件下以0.5c充電至4.2v，截止電流為0.01c，分別以0.2c、0.5c、1c和2c放電至2.75v。觀察放電過程中溫度探測頭4檢測到的溫度變化趨勢。

本實施例使用絕熱加速量熱儀(arc)進行測試。

實施例二：

本實施例與實施例一的區別在于步驟s13。本實施例中，對中心電池和測試電池進行充電，測試中心電池的倍率溫升值。接通電路使中心電池和測試電池以預設的倍率進行充電，預設的倍率如0.2c、0.5c、1c和2c，觀察在充電過程中溫度探測頭檢測到的溫度變化趨勢。

實施例三：

請參考圖2，本實施例的具體測試方法如下：

s21、在待測的中心電池上設置溫度探測模塊。

溫度探測模塊的制作步驟為:將溫度探測頭(未示出)緊貼于待測的中心電池5的高度的中部，然后用氣凝膠氈(未示出)包裹，并在溫度探測頭(未示出)的正負極上分別焊接導流片(未示出)，將焊接了導流片的溫度探測頭(未示出)用絕緣夾板(未示出)緊固，再用氣凝膠氈(未示出)包裹，完成倍率溫升測試模塊制作。

s22、以中心電池5為中心，將若干個測試電池2進行圓形排列。具體排列方式為：以中心電池5為中心，將若干個測試電池2至少圍成一層圓形。在本實施例中，測試電池2圍成三層圓形，第一層圓形排列6顆測試電池，2第二層圓形排列12顆測試電池2，第三層圓形排列18顆測試電池2。每層測試電池的中心都在中心圓上，相鄰層的兩中心圓的半徑差6小于21mm。

將排列好的測試電池2和中心電池5采用并聯的形式接入電路中。

s23、對中心電池5進行放電倍率溫升測試。測試中心電池5的倍率放電溫升時，首先接通電路，使中心電池5和測試電池2在25℃的條件下以0.5c充電至4.2v，截止電流為0.01c，分別以0.2c、0.5c、1c和2c放電至2.75v。觀察放電過程中溫度探測頭(未示出)檢測到的溫度變化趨勢。

實施例四：

本實施例與實施例三的區別在于步驟s23。本實施例中，對中心電池和測試電池進行充電，測試中心電池的倍率溫升值。接通電路使中心電池和測試電池以預設的倍率進行充電，預設的倍率如0.2c、0.5c、1c或2c，觀察在充電過程中溫度探測頭檢測到的溫度變化趨勢。

其中，圖1和圖2中的實線為排列時用于輔助的線條，圖2中的中心線為輔助觀察的線條，在實際的排列過程中可以不標示。

對比例

s31、將與實施例一同型號的單體電池設置溫度探測模塊。

溫度探測模塊的制作步驟為:將溫度探測頭緊貼于待測的單體電池的高度的中部，然后用氣凝膠氈包裹，并在溫度探測頭的正負極上分別焊接導流片，將焊接了導流片的溫度探測頭用絕緣夾板緊固，再用氣凝膠氈包裹，完成倍率溫升測試模塊制作。

s32、將單體電池接入電路中。

s33、對單體電池進行放電倍率溫升測試。測試中心電池的倍率放電溫升時，首先接通電路，使中心電池和測試電池在25℃的條件下以0.5c充電至4.2v，截止電流為0.01c，分別以0.2c、0.5c、1c和2c放電至2.75v。觀察放電過程中溫度探測頭檢測到的溫度變化趨勢。

本實施例使用絕熱加速量熱儀(arc)進行測試。

請參見圖3，圖3示出了實施例一與對比例的倍率放電測試結果示意圖。其中，a1表示中心電池在2c倍率放電的溫升變化曲線，a2表示中心電池在1c倍率放電的溫升變化曲線，a3表示中心電池在0.5c倍率放電的溫升變化曲線，a4表示中心電池在0.2c倍率放電的溫升變化曲線；b1表示單體電池在2c倍率放電的溫升變化曲線，b2表示單體電池在1c倍率放電的溫升變化曲線，b3表示單體電池在0.5c倍率放電的溫升變化曲線，b4表示單體電池在0.2c倍率放電的溫升變化曲線。

從圖中可見，在相同的放電倍率下，實施例一的中心電池比對比例的單體電池的放電溫升大。例如在放電倍率為2c時，請見曲線a1，實施例一的中心電池的溫度在2500s內由起始溫度25攝氏度上升到大于60攝氏度，而對比例的單體電池(如曲線b1)在2500s內由起始溫度25攝氏度上升至大約40攝氏度，說明電池之間的熱效應對中心電池造成明顯的影響，采用單體電池測試得到的數據并不可靠，本發明的測試方法由于模擬電池組實際工作的環境，其得到的溫升數據更接近模組的實際溫度，充分說明該方法能夠提供有效的動力電池倍率溫升數據，提高對模塊溫度的精準控制能力。

圖4示出了實施例一與對比例的倍率放電容量比變化示意圖。c1表示中心電池在2c倍率放電的容量比變化折線，c2表示中心電池在1c倍率放電的容量比變化折線，c3表示中心電池在0.5c倍率放電的容量比變化折線，c4表示中心電池在0.2c倍率放電的容量比變化折線；d1表示單體電池在2c倍率放電的容量比變化折線，d2表示單體電池在1c倍率放電的容量比變化折線，d3表示單體電池在0.5c倍率放電的容量比變化折線，d4表示單體電池在0.2c倍率放電的容量比變化折線。由圖中看出，c1與d1基本重合，c2與d2基本重合，c3與d3基本重合，c4與d4基本重合，說明了兩者在相同的測試條件的放電效率相同，從而排除因放電效率不同影響溫升數據的情況，證明本測試方法的可靠性高。

同理，充電倍率也可以用同樣的方法測試，表征模組內部的溫升狀況。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。