本发明涉及锂电池,具体为一种模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法。
背景技术:
1、电动汽车进行制动能量回收的实质是对锂电池的充电行为,制动能量回收过程中对锂电池的充电电流较大且持续时间短,充电电流通常为为10c或20c,持续时间通常为2s、10s、30s或60s,因为通常也将电动汽车制动能量回收过程称之为对动力电池的脉冲充电。
2、由于锂电池的脉冲充电能力因环境温度、荷电状态变化而变化,主要受限于锂电池材料本身的电压窗口以及脉冲充电过程的极化。锂电池材料本身的电压窗口决定了对锂电池脉冲充电的电压上限;如果充电电流过大,锂电池存在过压风险,可能影响锂电池材料的结构稳定性,进而影响锂电池材料的循环寿命。锂电池的脉冲充电过程极化决定了脉冲充电电压上升的快慢,在对锂电池脉冲充电时,正极电势逐渐增大,负极电势逐渐降低,当负极电势降低至≤0时,即存在析锂风险。析锂一方面会消耗可逆锂离子,使循环容量保持率降低;另一方面会形成锂枝晶,锂枝晶可能会刺穿隔膜而引发锂电池内短路,从而导致锂电池热失控。
3、锂电池的脉冲充电能力受锂电池材料老化程度的影响,当锂电池随着充放电循环次数的增加,材料结构逐渐坍塌,sei膜不断老化、脱落、重构,锂电池充放电内阻也随之增大,锂电池脉冲充电窗口相应变窄。
4、基于上述分析,对锂电池做充电能力评估是比不可少的,尤其需要对锂电池做析锂风险评估。
5、在cn 109358290a中,采用了多次脉冲激励的方式,识别内阻的变化趋势,当内阻出现突增,则认为发生了析锂。这种方案的问题在于,内阻变化通常受影响的因素较多,例如脉冲激励过程soc本身也在发生变化,另外极化电位消除也需要一定时间,也会影响内阻值,因此根据内阻的变化趋势来评估是否析锂的方法不准确。
6、在cn 110058170a中,通过对充电完成后的静置电压分析来评估析锂风险。该方案中提到的对锂电池充电是指对锂电池做持续长时充电,且充电后静置的时间长(1.5-4h),无法识别涉及短时脉冲充电过程的析锂风险。
7、基于上述分析,现有技术均未涉及在电池全生命周期内对电池脉冲充电能力的评估。
技术实现思路
1、本发明提供了一种模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,解决现有技术中对经过短时脉冲充电的锂电池的析锂评估不准确的问题。
2、本发明的技术方案为:
3、本实施例提供了一种模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,包括:
4、步骤s1,选取测试锂电池,并确定所述测试锂电池的初始soc态;
5、步骤s2,模拟实车制动能量回收工况,对所述测试锂电池以预设电流或预设功率方式脉冲充电第一预设时长,在预设温度条件下静置第二预设时长,再对所述测试锂电池常温放电至所述初始soc态,并循环n次以上充电过程;
6、步骤s3,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果;
7、所述预设电流是从实车在制动能量回收时对锂电池的多个实际脉冲充电电流中随机选取得到,所述预设功率是从实车在制动能量回收时对锂电池的多个实际充电功率中随机选取得到,所述第一预设时长是从实车在制动能量回收时对锂电池的多个脉冲充电时长中进行随机选取得到;
8、所述第二预设时长是从实车执行相邻两次制动能量回收时的多个间隔时长中进行随机选取得到。
9、更进一步地,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤包括:
10、步骤s31,从第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线中选取同一充电时刻对应的两个充电电压,并得到两个充电电压的电压差;
11、步骤s32,若两个充电电压的电压差大于或等于预设压差,判断n条静置电压-时间变化曲线中是否存在出现至少两个电压平台的至少一条曲线;
12、步骤s33,若存在出现至少两个电压平台的至少一条曲线,确定所述测试锂电池在所述预设电流或所述预设功率条件下进行脉冲充电时出现析锂。
13、各电压平台均包含电压下降趋势由快变慢的过程。两个电压平台的现象为电压下降趋势为由快变慢而后又变快,最后转慢。电压下降趋势通过预先标定得到。
14、更进一步地,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤还包括:
15、步骤s34,若两个充电电压的电压差小于预设压差,确定所述测试锂电池在所述预设电流或所述预设功率条件下进行脉冲充电时未出现析锂。
16、更进一步地,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤还包括:
17、步骤s35,若两个充电电压的电压差大于或等于预设压差但不存在出现至少两个电压平台的至少一条曲线,确定所述测试锂电池在所述预设电流或所述预设功率条件下进行脉冲充电时未出现析锂。
18、更进一步地,所述方法还包括:
19、步骤s4,对所述测试锂电池在常温环境下静置第三预设时长,改变预设电流或预设功率的具体数值,并重复步骤s2至s3。
20、更进一步地,步骤s4中,改变预设电流或预设功率的具体数值是指:等阶梯的增大或减小预设电流的具体数值,或,等阶梯的增大或减小预设功率的具体数值。
21、更进一步地,步骤s1中,选取测试锂电池的过程包括:
22、步骤s11,对常温下定容的测试锂电池先恒流恒压充电,再恒流放电调节至目标soc后做静置处理,得到所需求的测试锂电池。
23、更进一步地,步骤s11中,对常温下定容的测试锂电池先恒流恒压充电,再恒流放电调节至目标soc后做静置处理,得到所需求的测试锂电池的步骤包括:
24、对常温下定容的测试锂电池,先进行恒温恒压充电至充电截止电压,再进行恒流放电至放电截止电压;
25、对经过充电和放电后的所述测试锂电池,再进行恒温恒压充电至充电截止电压,再放电第四预设时长调节至目标soc,再在实车环境下的电池工作温度范围内随机选择一设定温度对所述测试锂电池静置第五预设时长。
26、更进一步地,步骤s32中,各电压平台均包含电压下降趋势由快变慢的过程。
27、更进一步地,步骤s32中,预设压差通过预先标定得到。
28、本发明的有益效果为:
29、基于实车在制动能量回收工况时对锂电池的脉冲充电时长、实际脉冲充电电流和实际充电功率,来对测试锂电池做脉冲充电时长、充电功率和充电电流设置;基于车辆进入相邻两次实车制动能量回收工况之间的间隔时长设置对所述测试锂电池脉冲充电后的间隔时长进行所述测试锂电池的静置时长设置;从而模拟实车的制动能量回收工况对测试锂电池做短时充电能力测试。进而,通过分析测试锂电池在经过多次短时脉冲充电时的充电电压-时间变化和静置后的静置电压-时间变化曲线的变化状态,评估其在多次短时脉冲充电后的析锂风险;由于本方案不利用测试锂电池的内阻值做析锂分析,避免现有技术中因非充电原因导致的内阻变化导致锂电池出现析锂的问题出现,能够保障锂电池的析锂测试结果的精度。此外,本方案不需要对测试锂电池的零件做拆件处理,也不需要依靠人眼评估,就可以实现锂电池的析锂检测,即实现对锂电池的脉冲充电能力的评估。
1.一种模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤包括:
3.根据权利要求2所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤还包括:
4.根据权利要求2或3所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s3中,基于第一次和最后一次对所述测试锂电池进行脉冲充电时的充电电压-时间变化曲线以及n次静置过程中的n条静置电压-时间变化曲线,得到所述测试锂电池的析锂检测结果的步骤还包括:
5.根据权利要求1所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,所述方法还包括:
6.根据权利要求5所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s4中,改变预设电流或预设功率的具体数值是指:等阶梯的增大或减小预设电流的具体数值,或,等阶梯的增大或减小预设功率的具体数值。
7.根据权利要求1所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s1中,选取测试锂电池的过程包括:
8.根据权利要求7所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s11中,对常温下定容的测试锂电池先恒流恒压充电,再恒流放电调节至目标soc后做静置处理,得到所需求的测试锂电池的步骤包括:
9.根据权利要求2所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s32中,各电压平台均包含电压下降趋势由快变慢的过程。
10.根据权利要求2所述的模拟制动能量回收时的锂电池析锂测试方法,其特征在于,步骤s32中,预设压差通过预先标定得到。