[发明专利]蓄电池能量效率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源应用技术领域，特别涉及一种测量蓄电池，尤其是动力蓄电池能量效率的方法。

背景技术

电池是通过电化学氧化还原反应将活性材料内贮存的化学能直接转换成电能的装置。二次电池，即蓄电池，通过放电过程的反向充电使已放电的活性材料化学能得以恢复，能够重复使用。蓄电池放电时将化学能转换成电能，充电时将电能转换成化学能，这两个过程与内燃机或热机不同，可以避开由热力学第二定律中卡诺循环的限制，因而电池具有高的能量转化效率。电池能够为各种设备提供电力且携带方便，而广泛应用于多种领域。

不同于小型蓄电池，大中型蓄电池，特别是应用于电动汽车的动力蓄电池在使用过程中，除了关注电池的基本特性如容量、比能量、比功率等外，还需要研究与车用环境密切相关的性能如温度、功率、能量效率特性等。其中，测量动力蓄电池的能量效率具有显著的意义：1)优化电池工作参数提高能量转换效率，以节约资源；2)已知放电能量效率，可判断放电结束时间，对于纯电动汽车而言可预测汽车的续驰里程；3)电池的性能与电池的能量效率相辅相成，通过能量效率的比较可辨别电池性能优劣；4)能量是守恒的，损失的电能或化学能主要转变成热能，测量能量效率可分析电池在工作中热量的产生，便于电池的热管理。

因此，有必要提供一种蓄电池能量效率测量方法。

发明内容

本发明的目的是提供蓄电池的能量效率测量方法，能测量蓄电池的能量效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种蓄电池能量效率测量方法，包括如下步骤：

(1)根据开路电压和荷电状态的定量关系式计算任一荷电状态区间的电池组的静能量，计算公式为：其中，ΔQ_n为静能量，C_n为额定容量，SOC(0)至SOC(t)为荷电状态区间；

(2)将按照电池类型确定的放电制度放完电的电池组以恒流充电至充电截止电压后停止，记录电池组单体的充电平均电压同荷电状态变化的曲线，将该曲线在任一荷电状态区间的积分结果与额定容量之积确定为电池组在该电流和荷电状态区间充入的电能；

(3)将按照电池类型确定的充电制度充满电的电池组以恒流放电至放电截止电压后停止，记录电池组单体的放电平均电压同荷电状态变化的曲线，将该曲线在任一荷电状态区间的积分结果与所述额定容量之积确定为电池组在该电流和荷电状态区间放出的电能；

(4)确定荷电状态区间，将电池组在该荷电状态区间内的静能量与在该荷电状态区间充入的电能之商确定为电池组的充电能量效率，将电池组在该荷电状态区间放出的电能与在该荷电状态区间的静能量之商确定为电池组的放电能量效率，将电池组在该电流和荷电状态区间放出的电能与在该电流和荷电状态区间充入的电能之商确定为电池组的充放电能量效率。

在本发明的一个实施例中，所述步骤(1)中电池组开路电压和荷电状态的定量关系式的建立过程为：

(11)将处于放电截止电压的电池组以0.04C恒流充电25h或至充电截止电压停止，记录电池组单体充电电压随荷电状态变化的充电曲线；

(12)将所述电池组以0.04C恒流放电25h后或至放电截至电压后停止，记录电池组单体放电电压随荷电状态变化的放电曲线；

(13)将所述充电曲线和所述放电曲线相加取平均值，得到电池组单体开路电压随荷电状态变化的开路电压曲线；

(14)根据开路电压同荷电状态的关系式U_ocv＝E₀+K₁lnSOC+K₂ln(1-SOC)以及所述开路电压曲线的对应值求出关系式中的未知参数，进而得到开路电压和荷电状态的定量关系式，其中U_ocv为开路电压，SOC为荷电状态，E₀、K₁、K₂为未知参数

在本发明的另一实施例中，所述方法还包括：

充电或者放电完毕后，将所述电池组静止一段时间。

在本发明的再一实施例中，所述步骤(2)和步骤(3)中的电池组温度相同。

在本发明的又一实施例中，所述方法还包括：

根据电池类型确定充电制度和放电制度；

将电池组按照确定的放电制度将其剩余电放完，接着按照确定的充电制度充电至充电截至电压，然后按照确定的放电制度放电至放电截至电压，将所放出的电荷值确定为电池组的额定容量。

在本发明的再一实施例中，所述步骤(4)还包括：