動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)知識(shí)講解

動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)(shíyàn)第一頁(yè)，共45頁(yè)。議題(yìtí)

動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)操作及過(guò)程5動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸O(shè)備4動(dòng)力電池放電制度1動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（以單體電池為例）3動(dòng)力電池的充放電性能（以鋰離子電池為例）2第二頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池放電(fàngdiàn)制度放電制度就是電池放電時(shí)所規(guī)定的各種條件，主要包括放電速率(電流)、終止電壓和溫度等。（1）放電電流放電電流是指電池放電時(shí)的電流大小放電電流的大小直接影響到電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此，介紹電池的容量(róngliàng)或能量時(shí)，必須說(shuō)明放電電流的大小，指出放電的條件。放電電流通常用放電率表示，放電率是指電池放電時(shí)的速率，有時(shí)率或倍率兩種表示形式。第三頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池放電(fàngdiàn)制度時(shí)率是以放電時(shí)間(h)表示的放電速率(sùlǜ)，即以一定的放電電流放完額定容量所需的時(shí)間(h)，常用C/n來(lái)表示，其中，C為額定容量，n為一定的放電電流。時(shí)率也叫做小時(shí)率，例如，電池的額定容量為50A·h，以5A電流放電，則時(shí)率為50A·h/5A=10h，稱(chēng)電池以10小時(shí)率放電。從計(jì)算方法可見(jiàn)，放電率所表示的時(shí)間越短，所用的放電電流越大；放電率所表示的時(shí)間越長(zhǎng)，所用的放電電流越小。第四頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池放電(fàngdiàn)制度倍率實(shí)際上是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量所輸出(shūchū)的電流值它在數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。例如，3倍率(3C)放電，其表示放電電流的數(shù)值是額定容量數(shù)值的3倍，若電池的容量為15A·h，那么放電電流應(yīng)為3×15=45A習(xí)慣上稱(chēng)放電率在1/3C以下為低倍率，1/3C～3C為中倍率，3C以上則為高倍率。第五頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池放電(fàngdiàn)制度2）放電終止電壓終止電壓值與電池材料直接(zhíjiē)相關(guān)，并受到電池結(jié)構(gòu)、放電率、環(huán)境溫度等多種因素影響。一般來(lái)說(shuō)，由于低溫大電流放電時(shí)，電極的極化大，活性物質(zhì)不能充分利用，電池的電壓下降較快。低溫或大電流(高倍率)放電時(shí)，終止電壓可規(guī)定得低些。小電流放電時(shí)，電極的極化小，活性物質(zhì)能夠得到充分利用，終止電壓可規(guī)定得高些。第六頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池充放電性能檢測(cè)(jiǎncè)設(shè)備電池充放電性能(xìngnéng)檢測(cè)是最基本的性能(xìngnéng)檢測(cè)，一般由充放電單元和控制程序單元組成，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制動(dòng)力電池恒壓、恒流或設(shè)定功率曲線進(jìn)行充放電。通過(guò)電壓、電流、溫度傳感器可進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)測(cè)量以及實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池容量、能量、電池組一致性等評(píng)價(jià)參數(shù)。第七頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池充放電性能(xìngnéng)檢測(cè)設(shè)備一般試驗(yàn)設(shè)備按照功率和電壓等級(jí)分類(lèi)，來(lái)適應(yīng)于不同電壓等級(jí)和功率等級(jí)的動(dòng)力電池及電池組性能測(cè)試需要例如，通用的電池單體測(cè)試設(shè)備，一般選擇工作電壓范圍(fànwéi)0~5V，工作電流范圍(fànwéi)0~100A，可滿足多數(shù)車(chē)輛用動(dòng)力電池基本性能測(cè)試的基本要求。對(duì)于大功率電池組的基本性能測(cè)試，電壓范圍(fànwéi)需要根據(jù)電池組的電壓范圍(fànwéi)進(jìn)行選擇，常用的通用測(cè)試設(shè)備要求在電壓范圍(fànwéi)0~500V，功率上限在150~200kW。第八頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)1.充放電特性鋰離子電池充電從安全、可靠(kěkào)及兼顧充電效率等方面考慮，通常采用兩段式充電方法。第一階段為恒流限壓，第二階段為恒壓限流。鋰離子電池充電的最高限壓值根據(jù)正極材料不同而有一定的差別。鋰離子電池基本充放電電壓曲線如圖5-7所示。圖中曲線采用的充放電電流均為0.3C。鋰離子電池(diànchí)基本充放電電壓曲線第九頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)鋰離子電池放電在中前期電壓穩(wěn)定，下降緩慢，但在放電后期電壓下降迅速。在此階段必須進(jìn)行有效控制，防止電池過(guò)放電，避免對(duì)電池造成不可逆性損害。對(duì)于不同的鋰離子電池，區(qū)別主要有兩點(diǎn)：①第一階段恒流值，根據(jù)電池正極材料和制造工藝不同，最佳值存在一定的差別。一般采用電流范圍為0.2～0.3C。②不同鋰離子電池在恒流時(shí)間(shíjiān)上存在很大的差別，恒流可充入容量占總體容量的比例也存在很大差別。第十頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)(1)充電(chōngdiàn)特性的影響因素1)充電(chōngdiàn)電流對(duì)充電(chōngdiàn)特性的影響。額定容量100A·h，SOC=40％，恒溫20℃不同充電(chōngdiàn)率充電(chōngdiàn)，參數(shù)結(jié)果:電流/A恒流時(shí)間/s充入容量/A·h充入能量W/h充入30A·h時(shí)間/s充入30A·h電流/A20/(0.2C)390021.6790.85576314.2430/(0.3C)242020.1784.93475415.5340/(0.4C)7298.1134.482452813.8750/(0.5C)7009.841.68394014.9460/(0.6C)2373.9716.96321216.1680/(0.8C)320.743.133312914.15圖5-8鋰離子電池充電(chōngdiàn)曲線第十一頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)在實(shí)際電池組應(yīng)用中，可以以鋰離子電池允許的最大充電電流充電，達(dá)到限壓后，進(jìn)行恒壓充電，這樣在減少充電時(shí)間的基礎(chǔ)上，也保證了充電的安全性。對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行綜合考慮，由于充電電流與內(nèi)阻能耗成平方關(guān)系，是影響內(nèi)阻能耗的主要(zhǔyào)因素，所以充電電流大的內(nèi)阻能耗大。在實(shí)際電池應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮充電時(shí)間和效率，選擇適中的充電電流。第十二頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)2)放電深度對(duì)充電特性(tèxìng)的影響。恒溫20℃，額定容量100A·h，不同SOC，0.3C恒流限壓充電結(jié)果：放電充電等容量充入能量/W·h充電時(shí)間/min恒流時(shí)間/min恒流充電容量/A·h單位容量平均充電時(shí)間/min等容量充電放電效率容量/A·h能量/W·h容量/A·h能量/W·h1032.8513.3257.4043.1058622065.1222.7898.3286.3211963.05.950.7543095.8630.91133.10129.20151126.05.030.74240122.0340.12169.60164.98171189.04.280.74050159.0750.32220.52214.472183417.04.360.74260188.3360.08263.39260.99252452280249.7680.35344.4342.903187235.673.980.728圖5-9鋰離子20℃，0.3C恒流鋰離子電池(diànchí)充電曲線表5-2不同放電深度充電試驗(yàn)參數(shù)第十三頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)結(jié)論：①隨放電深度增加，充電所需時(shí)間增加，但平均每單位(dānwèi)容量所需的充電時(shí)間減少，即充電時(shí)間的增加同放電深度不成正比增加。②隨放電深度增加，恒流充電時(shí)間所占總充電時(shí)間比例增加，恒流充電容量占所需充人容量的比重增加。③隨放電深度增加，等安時(shí)充放電效率有所降低，但降低幅度不大。第十四頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)3)充電溫度對(duì)充電特性的影響(yǐngxiǎng)不同環(huán)境溫度，額定容量200Ah，恒流限壓充電，充電電流下限為1A的充電結(jié)果：隨環(huán)境溫度降低，電池的可充入容量明顯降低，而充電時(shí)間明顯增加。第十五頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)(2)放電特性影響因素在放電特性方面(fāngmiàn)，主要討論不同環(huán)境溫度下，不同放電率對(duì)鋰離子電池放電特性的影響。額定容量200A·h，環(huán)境溫度20℃，將電池充滿電，分別在-20℃，0℃，20℃下放電，結(jié)果如下：第十六頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)在同一溫度，同樣的放電終止電壓下，不同的放電結(jié)束電流，可放出的容量(róngliàng)和能量有一定的差別。電流越小，可放出容量(róngliàng)越多第十七頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電性能(xìngnéng)2.安全性鋰離子電池在過(guò)充、過(guò)放等濫用情況下，其內(nèi)部的活性物及電解液等組分間將發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，使得電池內(nèi)部壓力一定程度可能導(dǎo)致電池著火，甚至(shènzhì)爆炸。因此在條件允許的情況下，可進(jìn)行動(dòng)力電池過(guò)充、過(guò)放實(shí)驗(yàn)，但是一定要確保安全第十八頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電實(shí)驗(yàn)(shíyàn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)充電方法電池(diànchí)在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流充電，至電池(diànchí)電壓達(dá)到4.2V時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.1I3時(shí)停止充電。過(guò)放電試驗(yàn)電池(diànchí)在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流充電，至電池(diànchí)電壓達(dá)到4.2V時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.1I3時(shí)停止充電。靜置1h，在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流放電，至電池(diànchí)電壓達(dá)到0V時(shí)，電池(diànchí)應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸。第十九頁(yè)，共45頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的充放電實(shí)驗(yàn)(shíyàn)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)充電試驗(yàn)電池按上述(shàngshù)方法放電后，可按以下兩種充電方式進(jìn)行試驗(yàn)。以3I3（A）電流充電，至蓄電池電壓達(dá)到5V或充電時(shí)間達(dá)到90分鐘（任何一個(gè)條件先達(dá)到即可停止充電）以9I3（A）電流充電，至蓄電池電壓達(dá)到10V或充電時(shí)間達(dá)到90分鐘（任何一個(gè)條件先達(dá)到即可停充），電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸第二十頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)?zāi)康?mùdì)及設(shè)備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握動(dòng)力電池充放電檢測(cè)設(shè)備的功能和使用方法；2.掌握動(dòng)力電池充放電性能檢測(cè)流程及數(shù)據(jù)處理方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.HT-VCD系列動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)裝置；2.單體(dāntǐ)電池信號(hào)采集線纜轉(zhuǎn)接箱；3.動(dòng)力電池組（含電池管理系統(tǒng)）；4.上位機(jī)電腦。5.萬(wàn)用表等工具若干6.絕緣扳手、絕緣手套等護(hù)具若干。第二十一頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)?zāi)康?mùdì)及設(shè)備充放電實(shí)驗(yàn)(shíyàn)裝置絕緣(juéyuán)手套動(dòng)力電池組轉(zhuǎn)接箱數(shù)據(jù)采集線纜溫度測(cè)試線充放電主回路線纜絕緣扳手第二十二頁(yè)，共45頁(yè)。動(dòng)力電池充放電實(shí)驗(yàn)(shíyàn)操作及過(guò)程一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備1.按要求將動(dòng)力電池組連接到動(dòng)力電池測(cè)試裝置2.將動(dòng)力電池測(cè)試裝置通電，打開(kāi)設(shè)備總開(kāi)關(guān)3.將動(dòng)力電池測(cè)試裝置連接到上位機(jī)電腦4.在上位機(jī)打開(kāi)動(dòng)力電池充放電上位機(jī)軟件二、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.COM口連接：關(guān)閉計(jì)算機(jī)和設(shè)備電源，通訊電纜一端與設(shè)備的串行輸出口相連，另一端連接一個(gè)RS232-RS485的轉(zhuǎn)換接口，然后與計(jì)算機(jī)的某個(gè)(mǒuɡè)串行通訊口相連，若有不止一臺(tái)設(shè)備，通訊電纜采用并接的方式相連，然后再與計(jì)算機(jī)相連。2.網(wǎng)線連接：關(guān)閉計(jì)算機(jī)和設(shè)備電源，用網(wǎng)線將設(shè)備和交換機(jī)連接，再接到計(jì)算機(jī)。第二十三頁(yè)，共45頁(yè)。3.通訊調(diào)試(diàoshì)：打開(kāi)計(jì)算機(jī)和設(shè)備的電源，進(jìn)入WINDOWS操作系統(tǒng)，按以下步驟操作：（1）單擊[開(kāi)始]→[程序]→HT-VCD，或者直接在電腦桌面上雙擊控制軟件圖標(biāo)，進(jìn)入測(cè)控軟件主界面。第二十四頁(yè)，共45頁(yè)。（2）初始設(shè)置。單擊[主要設(shè)置]→[初始設(shè)置]→[通訊設(shè)置]，選擇好與設(shè)備連接的通訊端口或者設(shè)置電腦IP。如果是首次安裝(ānzhuāng)并第一次運(yùn)行本程序或重新安裝(ānzhuāng)后第一次運(yùn)行本程序，在操作設(shè)備前必須進(jìn)行初始設(shè)置。如果不是這兩種情況，可以跳過(guò)此步驟。但如果通訊端口改變或者被占用，會(huì)提示“通訊端口已被占用，請(qǐng)重新設(shè)置”，確定后自動(dòng)進(jìn)入初始設(shè)置的通訊設(shè)置窗口，根據(jù)實(shí)際修改通訊端口。第二十五頁(yè)，共45頁(yè)。初始化通訊參數(shù)、設(shè)備型號(hào)參數(shù)、顏色設(shè)置(shèzhì)、打印設(shè)置(shèzhì)、用戶(hù)信息等。第二十六頁(yè)，共45頁(yè)。（3）單擊[柜號(hào)參數(shù)]，選擇好柜參數(shù)后，點(diǎn)擊中間的“參數(shù)拷貝”按鈕把設(shè)置拷貝至所有通道。如果有多于1個(gè)相同型號(hào)的檢測(cè)柜，可以利用參數(shù)拷貝把柜號(hào)參數(shù)拷貝到其它(qítā)柜號(hào)，并點(diǎn)擊“現(xiàn)有柜號(hào)”中相應(yīng)的列表項(xiàng)，如果型號(hào)不同，則在“柜號(hào)”下拉框中單擊某柜號(hào)，選擇設(shè)備名稱(chēng)并按回車(chē)鍵。單擊[確定]，再單擊[確定]，退出程序使通訊及柜號(hào)參數(shù)生效。第二十七頁(yè)，共45頁(yè)。第二十八頁(yè)，共45頁(yè)。（4）重新打開(kāi)本程序，[主要設(shè)置]—[跟蹤巡檢設(shè)置]，確保正在聯(lián)機(jī)的柜號(hào)處于被選中狀態(tài)（打√），按[確定]后，單擊[控制部分]—[聯(lián)機(jī)]，計(jì)算機(jī)將讀所有巡檢柜號(hào)的工作狀態(tài)，如果某柜通訊不成功，將提示“未聯(lián)機(jī)”，此時(shí)需要檢查通訊通道，排除存在的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)模式下，可打開(kāi)電腦“開(kāi)始”菜單下的“運(yùn)行”命令，輸入ping命令，檢測(cè)電腦與設(shè)備(shèbèi)網(wǎng)絡(luò)的接通情況，（例如：ping），如果網(wǎng)絡(luò)通訊正常將會(huì)看到replyfrom設(shè)備(shèbèi)IP。如果一臺(tái)電腦帶多臺(tái)設(shè)備(shèbèi)，則必須設(shè)置跟蹤柜號(hào)和巡檢柜號(hào)。第二十九頁(yè)，共45頁(yè)。（5）如果通訊正常，在電池檢測(cè)窗口顯示的每個(gè)通道都是在復(fù)位狀態(tài)。（6）啟動(dòng)工作，設(shè)定每通道的工作參數(shù)并發(fā)送到下位機(jī)。進(jìn)入工步設(shè)置窗口，如下圖，窗口狀態(tài)已被鎖定，無(wú)法更改，需要點(diǎn)擊左上角的選項(xiàng)開(kāi)鎖，才能對(duì)流程(liúchéng)進(jìn)行修改。每臺(tái)設(shè)備分若干個(gè)通道，每通道獨(dú)立控制，可以設(shè)置完全獨(dú)立的工作流程(liúchéng)和數(shù)據(jù)文件。每種工作狀態(tài)稱(chēng)為一個(gè)“工步”。啟動(dòng)工作后，該通道就會(huì)按照工步順序進(jìn)行充放電檢測(cè)，直至結(jié)束。第三十頁(yè)，共45頁(yè)?？蛇x的工步狀態(tài)包括恒流恒壓充電、恒流充電、擱置、恒流放電、直流內(nèi)阻測(cè)試、恒功率充電、恒功率放電、恒阻值放電、脈沖充電、脈沖放電、脈沖擱置、循環(huán)和結(jié)束。每個(gè)工作(gōngzuò)流程可以設(shè)置最多64或者75個(gè)工步。在設(shè)備工作(gōngzuò)的時(shí)候，也可在不復(fù)位的情況下修改工步參數(shù)再次發(fā)送（特殊要求的軟件版本除外），以在【歷史記錄】里的【設(shè)定值信息】查看發(fā)送過(guò)的信息。第三十一頁(yè)，共45頁(yè)。第三十二頁(yè)，共45頁(yè)。（7）在工作過(guò)程中，用戶(hù)可對(duì)某個(gè)通道或者某柜設(shè)備發(fā)送“暫?！泵?，暫停后發(fā)送“接續(xù)”命令即可接續(xù)暫停前的工作狀態(tài)繼續(xù)工作。（8）完成所有的設(shè)定工步后，該通道會(huì)自動(dòng)停止，進(jìn)入結(jié)束(jiéshù)狀態(tài)。也可以通過(guò)軟件的“復(fù)位”功能強(qiáng)制停止某通道或整柜的工作，或者通過(guò)“強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)工步”功能使該通道跳轉(zhuǎn)到用戶(hù)所選擇的工步。（9）軟件具有完備的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，提供了靈活快捷的控制方式和直觀清晰的監(jiān)控界面，使用戶(hù)方便地對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。第三十三頁(yè)，共45頁(yè)。1）實(shí)時(shí)顯示設(shè)備所有通道的工作狀態(tài)，包括當(dāng)前工步號(hào)、循環(huán)號(hào)、充放電狀態(tài)、工作時(shí)間、設(shè)定值信息等。2）實(shí)時(shí)顯示所有通道的實(shí)時(shí)電壓、電流、時(shí)間、容量和充放電曲線等并實(shí)時(shí)記錄。3）記錄下位(xiàwèi)機(jī)狀態(tài)日志，如對(duì)下位(xiàwèi)機(jī)的復(fù)位、發(fā)送工作、來(lái)電接續(xù)運(yùn)行等信息。第三十四頁(yè)，共45頁(yè)。（10）數(shù)據(jù)處理和打印輸出軟件的數(shù)據(jù)處理功能(gōngnéng)包括以下幾點(diǎn)：1）顯示工步列表顯示工步常規(guī)數(shù)據(jù)，包括：時(shí)間、電流、容量、電量、開(kāi)路電壓、平均電壓、中值電壓、終止電壓、終止電流等，恒流充電的最高電壓，到達(dá)最高電壓的時(shí)間和容量，充放電效率，恒流放電時(shí)到達(dá)5個(gè)指定電壓的時(shí)間、容量、效率，放電效率，損失比，容質(zhì)比等。第三十五頁(yè)，共45頁(yè)。第三十六頁(yè)，共45頁(yè)。雙擊該通道界面后出現(xiàn)曲線界面，可雙擊曲線界面或者(huòzhě)點(diǎn)擊曲線界面的【數(shù)據(jù)】按鈕查看數(shù)據(jù)，查看每個(gè)單體電池的電池值時(shí)需按下【分點(diǎn)電壓】按鈕，單位為mV，如下圖所示，Cell-V1是指第1個(gè)單點(diǎn)電池的電壓值，Cell-V2是指第2個(gè)單體電池的電壓值。第三十七頁(yè)，共45頁(yè)。曲線(qūxiàn)數(shù)據(jù)第三十八頁(yè)，共45頁(yè)。查看歷