锂电池的综合测试系统的研究
锂离子电池电-热-机耦合特性实验研究及关键参数辨识
锂离子电池电-热-机耦合特性实验研究及关键参数辨识张立军;程洪正;孟德建【摘要】针对锂离子电池的电-热-机耦合特性,设计了一套耦合特性综合测试系统,进行了电池不同倍率充放电工况下电-热-机耦合特性的测试与分析,以探究电池电特性、形变、温度的时间演变规律与空间分布特性,可以得到电池荷电状态(state of charge,SOC)-形变曲线具有明显的分段特性,可以辅助磷酸铁锂电池SOC估计的修正.基于该系统测试结果研究了电池充放电过程形变产生的机理,并进行了电池热膨胀系数的参数辨识.实验结果表明:高倍率放电时,在放电初期和中期电池边缘部分膨胀,放电后期收缩,而中心位置在放电初期和中期收缩,后期膨胀;低倍率放电时,电池表现为放电初期和后期整体收缩,中期整体膨胀.研究结果可为电池内部电-热-机耦合特性的理论分析与测试管理提供依据.%The coupling mechanism of ETSS fields (electro-chemical field,temperature field and strain-stress field) is a hot spot in the lithium-ion battery design and management researches.A novel instrument is designed to simultaneously obtain the thermal,electric and mechanical behaviors of the battery under charge and discharge operations and to further ascertain the characteristics in both spatial and temporal domains.Conclusion is drawn that the battery deformation curve has an obvious piecewise characteristic related to SOC (state of charge),and can be used to aid in the modification of the SOC estimation method for LiFePO4 battery.Based on the test results,the mechanism of battery deformation under charge and discharge is further investigated and the key parameter of thermal expansion coefficient is identified.The result shows that when discharge is at a high rate,the battery expandsduring the initial and middle stages,then shrinks during the final stage in the edge area,while battery shrinks during the initial and middle stages and expands during the final stage in the center area,and that when discharge is at a low rate,the battery shrinks during the initial and middle stages but expands in the final stage in both the edge and the center areas.These results may provide a basis for theoretical analysis,testing and management of battery ETSS fields.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2017(051)008【总页数】7页(P142-148)【关键词】锂离子电池;电-热-机耦合特性;电池热膨胀;参数辨识【作者】张立军;程洪正;孟德建【作者单位】同济大学汽车学院,201804,上海;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,201804,上海;同济大学汽车学院,201804,上海;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,201804,上海;同济大学汽车学院,201804,上海;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,201804,上海【正文语种】中文【中图分类】U463.51动力电池是电动汽车的最核心部件之一,近年来,锂离子电池因其优异的综合性能倍受关注[1]。
锂离子电池HPPC测试
锂离子电池HPPC测试“知荷尽已无擎雨盖，菊残犹有傲霜枝。
---《冬景》宋·苏轼”大家好，我是BMS田间小路。
在我们平时的BMS开发过程中，会使用到关于动力电池性能的很多相关参数，这就需要我们通过一定的手段进行实验获取，下面我们就一起看一种方式---HPPC。
我们这里所说的HPPC（HybirdPulse Power Characterization）是混合脉冲功率特性的简称。
测试是动力电池性能评估中的一项重要的测试方法，该方法主要针对混合动力车用电池系统、模块以及电池单体进行性能评估及电源系统管理等。
首先我们先来具体认识一下HPPC测试：HPPC即Hybrid PulsePower Characteristic(混合功率脉冲特性)：是用来体现动力电池脉冲充放电性能的一种特征。
HPPC测试一般采用专用电池检测设备完成，其可以完成对电池直流内阻的测试HPPC测试的特性曲线显示如下图所示。
其目的是演示功率辅助目标在不同放电深度（DOD）下的放电脉冲和再生充电脉冲功率能力。
在HPPC的测试过程中是特性曲线的简单重复。
测试从满电态开始，每放电10%DOD后静置1h并进行脉冲，直至100%DOD放电后静置1h结束，具体测试过程如下：1)按照制造商推荐的方式将电池充满，静置1小时时间2)恒流脉冲测试，放电10%SOC，静置1小时时间3)重复以上步骤直至电池电量消耗90%者是制造商规定的最大放电范围记录每个静置期间的电压，以建立电池的OCV（开路电压）曲线。
测试脉冲电流使用低电流（Imax的25%）和高电流（Imax的75%）两种峰值电流来执行，Imax为制造商确定的最大允许10s脉冲放电电流。
接下来我们具体看一下 HPPC测试所得结果分析：（1）直流内阻电池的内阻包括欧姆电阻和极化内阻两部分，直流内阻的测量是将两部分的电阻全部考虑并测量的方法，也称动态内阻。
内阻是衡量电池性能的重要指标，内阻小的电池大电流放电能力强，内阻大的电池则相反，采用直流放电、根据不同电流的电压变化来计算内阻值。
锂电池检测报告
锂电池检测报告近年来，随着人们对环保和新能源的关注度不断提高，电动汽车的市场需求日渐增加，而电池则是电动汽车的核心部件。
锂电池作为当今最为常见的电池之一，因其能量密度高、重量轻、寿命长等优点，成为了电动汽车的主要电源之一。
但是，锂电池也存在一定的安全隐患，例如热失控、爆炸等问题，因此，对于锂电池的检测与监测十分必要。
那么，如何对锂电池进行检测呢？一般而言，锂电池的检测包括以下几个方面。
首先，需要进行电池的外观检测。
外观检测主要是检测电池的质量，例如外壳的完整性，电极的焊接是否牢固等。
其次，需要进行电性能测试。
电性能测试是指对电池性能进行测试，例如电池的工作电压、容量、充电和放电效率、内阻等参数，以便评估其实际可靠性和使用寿命。
再次，需要进行安全性测试。
安全性测试是指对电池的安全性进行测试，例如热失控、爆炸等情况的发生机理和预防措施。
最后，需要进行使用寿命测试。
使用寿命测试是指通过模拟电池的实际使用环境和使用场景，测试电池的使用寿命，以便确定其在实际使用中的可靠性和稳定性。
以上几个方面都是锂电池检测的重点内容，通过综合测试可以有效评估锂电池的品质和可靠性，并对其进行进一步改进和优化。
在现实应用中，锂电池的检测报告也显得尤为重要。
锂电池的检测报告一般会包括电池的基本信息、外观检测报告、电性能测试报告、安全性测试报告、使用寿命测试报告等内容，以便更好地让消费者了解电池的品质和可靠性。
同时，也可以作为出厂前和售后服务的证明，将对锂电池的市场和消费者信任起到积极的作用。
总之，锂电池检测报告的出现，一方面提升了消费者对锂电池产品的信任和认可；另一方面也推动了电池电化学技术的进一步发展，为新能源产业的进一步发展和壮大提供了保障。
锂电池的研究进展
锂电池的研究进展摘要：锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。
尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液的电化学性能。
用循环伏安法和交流阻抗技术研究了Li/有机电解液/LiMn2O4电池的电化学行为,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备、结构及其电化学性能。
采用溶胶-凝胶法和旋转涂布工艺,在较低的退火温度(450e)下制备了尖晶石型LiMn2O4薄膜。
关键词：正极材料; 电化学性能 ;薄膜1前言作为锂离子电池电解质溶液的主体成分,溶剂的组成和性质影响和决定着LiMn2O4正极材料的宏观电化学性能。
电解质溶液的电导率大小、电解质溶液在电极表面的氧化电位以及电解质溶液对电极材料活性物质的溶解性都在不同程度上直接影响LiMn2O4电极材料的容量、寿命、自放电性能和倍率充放电性能[。
近年来,寻找合适的电解质溶液组分,以进一步改善和提高LiMn2O4正极材料的电化学性能正在引起人们越来越广泛的关注。
系统地研究溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响,探讨影响LiMn2O4正极材料电化学性能电解质溶液因素,进一步明确新型电解质溶液体系的优化目标,将为LiMn2O4正极材料在锂离子电池工业中的广泛应用奠定基础。
本文使用恒电流充放电和粉末微电极的循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂体系的电解质溶液中的电化学性能。
结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,详细探讨了影响LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素及其影响机制。
锂离子电池正极材料的选择是锂离子电池电化学性能的关键。
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂的/存库0,它应满足:(1)在所要求的充放电电范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度的可逆性;(4)全锂化状态下在空气中的稳定性。
目前研究较多的是层状的LiMO2和尖晶石型LiM2O4(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。
硕士论文：纯电动汽车用锂电池管理系统的研究
Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｏ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｕｓｅ，
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｉｎ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ
ｆｏｒ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａＲｅｒｙ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｂａＲｅｒｙ
ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
当前，电动车辆可选用的二次动力电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢 电池和锂离子电池，它们之『白Ｊ的主要性能对比参见表１－１［２】【３１。
表１－１常用蓄电池主要性能比较
项目
Ｔａｂｌｅ １－ｌ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｉｎ ＥＶ
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池
锂离子电池
奥运会期间，共计有５０辆装有这套电池管理系统的纯电动大巴投入到电动公 交运营，并实现了“零故障＂稳定运行。 关键词：纯电动汽车、锂电池管理系统、充电模式、锂电池安全性、ＳＯＣ估算 分类号：Ｕ４６３．６３
＝｜Ｅ塞窑遭鑫堂亟±堂位论塞鱼堡曼１８△ｇ！
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｓｓｕｅｓ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
工作电压（Ｖ）
质量比能（胁／ｋｇ）
锂电池分容测试方案探讨
锂电池分容测试方案探讨摘要:锂电池作为手机电脑等电子产品重要的一部分，企业单位在进行产品研发中对品质的把控不断变得严格。
如今，锂电池已经广泛运用到多种领域的发展中，从原先运用在火力、水力、太阳能等储能电源系统，到如今渗透到航空航天领域，发展电动自行车和电动汽车，锂电池在发展过程中对自身的改善不断增强，在日常生活中，真正的锂电池会对人身安全有一定的危害，由于锂电池危害性较大，对锂电池的使用权限多，因此电子产品中的锂电池在应用时并不能展现出锂电池最大的优势。
本文主要介绍锂电池分容检测相关方案，通过对该项目的研究，分析得出锂电池分容中存在问题后的解决方法，明确锂电池分容的具体原理，通过对锂电池本身的分析，得到更优异的检测实施方案。
关键词:锂电池、分容检测、测试工艺及步骤随着社会的不断发展进步，我国各行业对锂电池的需求不断增加，锂电池越来越多的应用在电动交通等方面。
而锂电池在发展应用中也出现了其他限制问题，锂电池产生的危害是社会各界担心的问题，各企业单位看准时机，对锂电池的危害进行有关技术的改善，锂电池分容检测技术问世后，为锂电池的发展注入新鲜力量，锂电池通过分容检测方案的研究不断趋于完善，相关工作人员对锂电池的分容检测方案的研究讨论带给了社会新的发展力量，产生极大的经济效益。
1.锂电池制备和分容锂电池的制作好坏关系着后续分容步骤检测，一个好的锂电池制作步骤极其考究，是锂电池分容检测的基础。
锂电池的分容检测工作简单来说就是通过对锂电池的分选、性能的筛选分级来检测锂电池的质量。
锂离子电池是一个复杂的体系，包含了正极、负极、隔膜、电解液、集流体和粘结剂、导电剂等，涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导，以及热量的扩散等。
锂电池的生产工艺流程较长，生产过程中涉及有 50 多道工序。
锂电池分容技术目前已是我国较为成熟的技术，通过对锂电池分容的研究分析，明确锂电池分容原理和分容的制作工艺，从而更好的适应锂电池分容测试方案的可实施性。
锂电池研究实验步骤
锂电池研究实验步骤引言：锂电池作为一种重要的电池类型，具有高能量密度、长寿命和环保等特点，在电动汽车、移动通信和便携式电子设备等领域得到广泛应用。
为了研究锂电池的性能和改进其性能，科学家们进行了许多实验。
本文将介绍一种典型的锂电池研究实验步骤。
实验步骤：第一步：准备实验材料和设备在进行锂电池实验之前，首先需要准备实验所需的材料和设备。
材料包括锂盐、电解质溶液、电极材料等。
设备包括电池测试仪、恒温槽、电池组装器等。
第二步：电解质溶液的制备电解质溶液是锂电池中的重要组成部分，它能够提供离子传导通道。
制备电解质溶液时，需要将锂盐溶解在适当的溶剂中，如碳酸酯类溶剂。
溶解过程中需要保持温度和搅拌速度的稳定。
第三步：电池组装将正极材料、负极材料和电解质溶液组装到电池中。
正极材料通常是锂化合物，如LiCoO2，负极材料可以是石墨。
组装时需要注意材料的均匀分布和电池内部的紧密接触。
第四步：电池充放电测试将组装好的电池连接到电池测试仪上，进行充放电测试。
测试过程中需要控制电流和电压的大小，并记录电池的电压、容量和内阻等参数。
通过测试可以评估电池的性能和稳定性。
第五步：循环测试为了评估电池的循环寿命和容量衰减情况，需要进行循环测试。
循环测试是指在一定电流和电压条件下，对电池进行多次充放电循环。
通过记录每次循环后的电池容量变化，可以评估电池的寿命和衰减速度。
第六步：电池性能分析将实验得到的数据进行分析和处理，评估电池的性能。
常用的性能参数包括电池容量、能量密度、循环寿命和内阻等。
通过对这些参数的分析，可以判断锂电池的性能优劣，并提出改进措施和建议。
结论：通过以上实验步骤，我们可以对锂电池的性能进行评估和研究。
这些实验步骤可以帮助科学家们了解锂电池的工作原理和性能特点，为锂电池的改进和应用提供科学依据。
同时，这些实验步骤也可以为学生和科研人员提供锂电池实验的参考和指导，促进锂电池技术的发展和创新。
超全面总结锂离子电池国内外测试标准比较和分析！
超全⾯总结锂离⼦电池国内外测试标准⽐较和分析！电池产品的标准，尤其是安全标准是约束质量的重要依据，也是规范市场秩序和推动技术进步的重要⼿段。
本⽂作者针对国内外现有的常见标准，进⾏介绍和归纳分析，并对这些标准体系中存在的问题进⾏简单的探讨。
⼀、国外动⼒锂离⼦电池标准表1列举了国外常⽤的锂离⼦电池测试标准。
标准颁发机构主要有国际电⼯委员会 ( IEC) 、国际标准化组织( ISO) 、美国保险商实验室 ( UL) 、美国汽车⼯程师学会( SAE) 以及欧盟相关机构等。
表 1 国外常⽤的动⼒锂离⼦电池标准1 国际标准IEC发布的动⼒锂离⼦电池标准主要有IEC 62660-1∶2010《电动道路车辆⽤锂离⼦动⼒蓄电池单体第1部分: 性能测试》和IEC 62660-2∶2010《电动道路车辆⽤锂离⼦动⼒蓄电池单体第2部分:可靠性和滥⽤性测试》。
联合国运输委员会颁布的UN 38. 3《联合国关于危险货物运输的建议书标准和试验⼿册》，对锂电池测试的要求是针对电池在运输过程中的安全性。
ISO在动⼒锂离⼦电池⽅⾯制定的标准有ISO 12405-1∶2011《电驱动车辆———锂离⼦动⼒电池包及系统测试规程第1部分: ⾼功率应⽤》、ISO 12405-2∶2012《电驱动车辆——锂离⼦动⼒电池包及系统测试规程第2部分: ⾼能量应⽤》及ISO 12405-3∶2014《电驱动车辆——锂离⼦动⼒电池包及系统测试规程第3部分: 安全性要求》，分别针对⾼功率型电池、⾼能量型电池以及安全性能要求，⽬的是为整车⼚提供可选择的测试项和测试⽅法。
2 美国标准UL 2580∶2011《电动汽车⽤电池》主要评估电池的滥⽤可靠性以及在滥⽤产⽣危害时对⼈员的保护能⼒，该标准于2013年进⾏修订。
SAE在汽车领域拥有庞⼤、完善的标准体系。
2009年颁布的SAE J2464: 2009《电动和混合动⼒电动汽车可再充能量储存系统的安全和滥⽤性测试》是很早⼀批应⽤于北美和全球地区的车⽤电池滥⽤测试⼿册，明确指出了每个测试项的适⽤范围及需要采集的数据，也针对测试项⽬所需样品数量给出建议。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锂电池的综合测试系统的研究
摘要：随着锂电池的应用越来越多，对生产的锂电池产品质量提出了更高的要求。
与此同时，对锂电池检测系统也提出了更高的要求。
本文主要介绍了一种基于单片机控制的锂电池全面综合测试系统。
对其工作原理进行了叙述。
关键词：锂电池；检测系统；单片机；采集电路
1.引言
现在，使用的各种电池中，锂电池是近几十年发展起来的一种新型电源，具有很高的能量、没有记忆性、无污染等优点，成为首选的便携式设备的电源。
自90年代的时候，日本的索尼公司成功开发了锂电池开始，锂电池一直是各个国家研究和开发的热点。
随着快速发展的电子设备，锂电池需求越来越多。
对锂电池测试设备的需要变得也越来越多。
在我国许多的电池制造商引入外国电池的测试设备，但是非常的昂贵。
国内的检测设备的测量精度、系统的稳定性、设备的利用率和自动化程序等都非常的低。
因此，研制开发一套成本合理，并可以满足需求的大规模生产的自动化的锂电池化成、测量、分选系统，是众多的锂电池制造商非常需要的。
2.锂电池检测系统的总体设计
在电池充电和放电的过程中电流、电压的精度确保控制在规定范围内是系统的核心控制方法。
系统采用恒定电流电压的方法，即在恒流充电状态，不断检测每节电池的电压，当检测到充电电池电压达到饱和值时，充电状态从恒流充电状态自动进入恒压充电状态。
恒压充电状态下，保持恒定的充电电压，当充电电流下降到规定值时，恒压充电状态终止。
还设置最大恒压充电状态下时间值，一旦方式转换在恒压充电状态下，充电的时间过长，立即停止充电，是锂电池安全充放电的保证。
该系统采用模块化结构，使设备安装简单易于维护。
共有512个检测点在每一台设备中，分为8个部分，有64个检测点在每一部分中，配置单独的恒流源在每个检测点上，实现单点独立控制和彼此互不影响的系统。
该系统采用DSP 控制器作为主控器控制，8位单片机作为分控制器来控制，一个分控制器控制一个部分。
因此使用DSP、单片机、开关恒流源相结合，形成智能的锂电池综合测试系统。
如图1所示系统的结构框图。
主要组成由
2.1.上位机
上位机通过串行总线发送数据到DSP主控制器，控制器控制系统操作启动、停止、分类的信息等，并实时接收主控制器电池测试数据。
进行数据显示，并绘制曲线图。
我们选用PC机作为上位机。
2.2.主控制器
负责操作整体的运行主控制器，与上位机通信、控制分控制器、收集数据、控制算法、液晶显示器、键盘处理等等。
我们选择DSP作为主控制器来完成控制。
2.3.采集电路
DSP内置16路的模数转换器模块，系统通过使用控制器对电池（512节）电压电流采样，每个部分占用两路的A / D采样通道。
因为信号传输距离长，加上一些干涉等，采用电压传输将会影响设备测量精度。
本系统的采样信号采用V / I，I / V转换信号方法传输。
2.4.分控制器
接受主控制器的命令和对电池的检测点进行独立的控制是分控制器主要任务。
（其中包括电流的大小、充电和放电状态、开关量等）。
2.5.组件
电池夹、功率板、恒流源等组成。
3.锂电池检测系统的硬件设计
我们设计了采集电路根据整个系统结构框图。
数据采集是计算机应用系统中普遍存在的。
在电池测试采集系统中，一个非常重要的环节是对电压电流的采集，系统的检测精度和灵敏度受它的采样精度直接影响。
主控制器选择DSP控制器自带A/D。
系统采样信号以电压电流转换的方式传输，电压信号转换成电流信号传输，进入DSP采样通道之后把电流信号转换成电压信号，在传输过程中产生的干扰问题已经被有效地避免。
确保测量精度。
组件的数据采集结构图如图2。
.4.锂电池应用系统的软件设计
软件采用模块化的设计方法，该系统的主程序主要包括：初始化程序、中断服务程序、通信程序、数据采集程序、充放电控制程序、控制算法程序、显示程序等组成，主控制器程序流程图如下图7所示。
在系统的运行过程当中，根据用户设定的参数与实时检测的数据比较看是否停止对电池充放电。
5.结论
本文就锂电池的综合测试系统进行了系统的总体设计，完成了主控制器的程序流程。
再设计的过程中，充分考虑了锂电池厂家的需求，大规模的检测能力及自动化等因素，为锂电池综合测试系统的研究提供了参考。
参考文献
[1]于超.锂离子电池的研究与发展.新疆有色金属，2004，12（增）：37-38.
[2]黄宇，王东风.模糊自整定PID控制及其在过热气温系统中的应用.电力科学与工程， 2005，12（3）：37-39.
[3]万仁俊.节能型二次锂电池冲放电系统的研究与开发[D].广州：华南理工大学.2010.
[4]王术，郗晓田，游林儒.单周控制的锂动力电池化成能量回馈系统研究[J].电力电子技术，2011，45（1）：30-32.。