自放电技术新突破-李革臣

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1、电动汽车动力电池系统关键技术研究报告（三）二次电池自放电测量新原理技术研究探索与应用展望（国家973计划研究成果）哈尔滨理工大学子木科技赛恩斯能源科技有限公司李革臣2011.12.17电动汽车动力电池系统关键技术研究报告汇总总目录一、安全性理论及应用研究二、动态充放电一致性关键技术三、动态自放电一致性关键技术（本篇）四、电池管理系统关键技术五、组合方式与系统关键技术六、广义健康度SOH新概念及其应用七、工况运行寿命保证八、综合成本与价格分析2三、动态自放电一致性关键技术1、问题的提出2、自放电基本概念3、自放电测量技术现状4、自放电测量新原理研究探索5、自放

2、电测量新原理技术应用与展望6、结论自放电：一个非常熟悉、又非常陌生的问题引言电动汽车动力电池性能的差异性，是影响电池组使用寿命的重要因素。由于动力电池组是串联充放电的，电流相同。假如单体容量动态一致性已经做到很好（参见研究报告二），电池组的不均匀性就只有是自放电差异性引起的。因此，电池的自放电测试技术的突破，对单体电池、电池组、电动汽车的发展都将起到重要的作用。目前国际通用的测量方法是：将电池充满电后，在常温状态下搁置28天或在高温状态下搁置7天，然后通过测量电池的剩余电量的方法来评估电池自放电的大小。这种传统自放电的测量方法需要很长的测试时间、影响因素较大

3、，准确性十分有限，并且占用大量的流动资金和大面积生产场地，造成惊人的浪费，甚至还会涉及到安全性，事实上已发生多起火灾事故，严重影响电池企业和科研单位的经济效益。电池行业重大需求：动力电池自放电快速准确测量1、问题的提出1、动力电池、储能电池现场运行，安全性和寿命，自放电是关键。2、锂电池运输需补电30%，造成安全隐患，原因是自放电。3、保存备用期损坏，变为低电压或零电压，需定期补电，原因是自放电。4、高温环境应用，自放电大，正反馈，安全隐患，主要原因自放电。5、为了测自放电，标准规定需常温搁置28天、高温搁置7天，能耗、设施费用、流动资金占用与安全隐患。原因

4、是自放电。6、电池组寿命主要因素，串联充放电、造成单体差别，原因是自放电。7、电池管理系统设计，各种均衡方法的采用，原因都是自放电。2、自放电基本概念2.1定义：电池自放电率一般用荷电保持能力描述，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。2.2制造影响因素：一般而言，电池自放电性能要受电极材料、隔膜、电解液的性能影响，也与电池制造工艺、生产环境密切相关。2.3使用环境影响因素：对电池自身而言，自放电率不是一个常数，在电池制成之后，还与环境温度、荷电状态、使用循环次数有关。过充、过放、振动、短路等滥用环境都会影响电池自放电性能。2.4自放

5、电测试技术难点：❶目前所有测量仪器仪表、已知的电池测量方法都无法深入到电池内部进行测试。❷涉及到微瓦级、分辨率已达纳瓦级精密测量，目前常规的测试方法、测试水平难以胜任。3、自放电测量技术现状国际标准、国家标准及行业标准：常温荷电保持能力蓄电池按3.2.4充电后，在20℃±5℃条件下，以开路状态贮存28天，开路贮存期间每天测量蓄电池电压，然后在同一温度下以I3(A)恒流放电至终止电压3.0V或企业技术条件中规定的放电终止电压。计算放电容量（以Ah计）。荷电保持能力可表示达为额定容量的百分数。高温荷电保持能力蓄电池按3.2.4充电后，在55℃±2℃条件下，以开路

6、状态贮存7天，开路贮存期间每天测量蓄电池电压，然后在20℃±5℃下搁置5h后，以I3(A)恒流放电至终止电压3.0V或企业技术条件中规定的放电终止电压。计算放电容量（以Ah计）。荷电保持能力可表示达为额定容量的百分数。这是已经习惯的、已被接受的，惊人的浪费：常温测试28天：时间、占地、资金、工时高温测试7天：时间、占地、资金、工时、能耗、安全问题如何解决路在何方？自放电要从原材料、制造工艺、生产设备、操作方法、使用环境、五个方面解决①寻找减小自放电的途径。②提高自放电稳定性。每做一项改进自放电的试验，需28天得出结果，有类似杂交水稻育种的感觉！得出这族电池自

7、放电曲线至少需一年半时间！怎么办？我们必须找到一种自放电的快速准确测量方法！4、自放电测量新原理研究探索根据系统辨识理论，被测量电池可以被看做一个“黑箱”，分析其输入信号和输出信号，可以对被测量电池进行结构辨识和参数估计，得到电池的内部参数，如内阻、自放电电阻。将被测量电池B用一个等效电路（参数值Rs、Rr、Cd、R0）表示并采用计算机进行仿真。同时对被测量电池B及其等效电路输入相同的充放电电流Iw，分别得到输出信号U1和U2，根据U1和U2的误差E调整等效电路的参数值，当误差E趋于零时，等效电路的参数值与被测量电池B的参数值也达到一致，等效电路的自放电电阻

8、R0即为被测量电池的自放电电阻。辨识输入信号Iw采用