一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，包括以下步驟：(1)從待測(cè)批次中隨機(jī)選取樣品電池；(2)對(duì)樣品電池進(jìn)行補(bǔ)充電，達(dá)到額定容量；(3)將樣品電池置于冷卻水中，以0.8?1C安培的電流放電至1.6?1.75V/單格；(4)以恒壓2.45?2.48V/單格，限流值為0.8?1C安培的電流進(jìn)行充電；(5)重復(fù)步驟(3)和(4)，直至放電時(shí)間小于40分鐘，以一次充放電記為一個(gè)循環(huán)，統(tǒng)計(jì)得到循環(huán)次數(shù)。本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確反映電池深循環(huán)的實(shí)際情況，采用本發(fā)明既可以判斷不同廠家電池深循環(huán)性能的好壞，也可以用于測(cè)試電池不同配方/不同設(shè)計(jì)的性能差異，便于加快電池開(kāi)發(fā)的進(jìn)度。
【專利說(shuō)明】
一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及蓄電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十年是中國(guó)電動(dòng)自行車快速發(fā)展的階段，至今電動(dòng)自行車保有量在2億輛以上， 電動(dòng)自行車電池已經(jīng)成為鉛蓄電池最主要的應(yīng)用之一。
[0003] 電動(dòng)自行車電池屬于動(dòng)力電池范疇，對(duì)電動(dòng)自行車的深循環(huán)壽命有更高的要求， 但現(xiàn)在電動(dòng)自行車電池的平均壽命兩年左右，一定程度上阻礙了電動(dòng)自行車的發(fā)展。為了 改變不利局面，電動(dòng)自行車電池的生產(chǎn)廠家為了提高電池的壽命，在板柵合金/鉛膏配方/ 隔板和電解液添加劑以及電池的設(shè)計(jì)方面做了大量的改進(jìn)，對(duì)以上改進(jìn)的結(jié)果的評(píng)價(jià)一般 是按標(biāo)準(zhǔn)或按電動(dòng)自行車生產(chǎn)廠家的要求進(jìn)行評(píng)價(jià)。如國(guó)家于2009年4月1日起實(shí)施的GB/ T22199-2008《電動(dòng)助力車用密封鉛酸蓄電池》中規(guī)定的現(xiàn)有鉛蓄電池的循環(huán)方法為：蓄電 池完全充電后，在溫度為25°C±5°C的環(huán)境中以1.01 2電流放電1.6h，然后以恒壓16.0V(限 流0.412)充電6.4h為一個(gè)循環(huán)。當(dāng)放電1.6h，蓄電池端電壓連續(xù)三次低于10.50V時(shí)，認(rèn)為蓄 電池循環(huán)壽命終止，此三次循環(huán)不計(jì)入循環(huán)次數(shù)內(nèi)，至此的循環(huán)壽命次數(shù)即作為此電池的 循環(huán)壽命。
[0004] 上述的評(píng)價(jià)方法周期很長(zhǎng)，一般每天只能進(jìn)行3次左右的循環(huán)，而深循環(huán)用的電池 的壽命一般要達(dá)到500次左右（100%放電），整個(gè)周期的測(cè)試時(shí)間要8個(gè)月左右，測(cè)試周期 長(zhǎng)。因此，研究人員想方設(shè)法尋找快速的壽命的測(cè)試方法。
[0005] 申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104237798 A的專利文獻(xiàn)明公開(kāi)了一種鉛蓄電池加速壽命檢測(cè) 方法，包括(1)利用2hr率容量檢測(cè)方法計(jì)算電池實(shí)際放電容量C2; (2)將充滿電的電池置于 40°070°(：環(huán)境中，以0.3~0.812恒流放電至20%〇2，以限壓2.35~2.6￥/單格(限流0.612) 連續(xù)充電4~8h后進(jìn)行1~3C大電流脈沖充電，脈沖寬度為1~5s，靜置時(shí)間為1~5s，反復(fù)大 電流脈沖充電循環(huán)300~1000次，以此為一個(gè)大循環(huán)；（3)每50次大循環(huán)后，按步驟（1)進(jìn)行 三次容量檢測(cè)，當(dāng)容量連續(xù)三次低于70%Cn，壽命終止，記錄大循環(huán)次數(shù)N。整個(gè)檢測(cè)周期約 2~4個(gè)月，顯著縮短檢測(cè)時(shí)間。
[0006] 申請(qǐng)公布號(hào)為CN 102012485 A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種快速檢測(cè)鉛酸蓄電池循環(huán) 壽命的方法，包括下列步驟:首先進(jìn)行實(shí)放容量檢測(cè)，接著需確定蓄電池部分荷電態(tài)充放電 電壓，然后再進(jìn)行部分荷電態(tài)充電電壓確定、部分荷電態(tài)放電電壓確定。以確定的充放電電 壓U1、U2進(jìn)行電池的工作循環(huán)，以限流0.2-2C電流充電至電壓值為U1/只，以2-4C倍率大電 流放電至電壓值降為U2/只為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)若干次數(shù)后，再進(jìn)行容量檢測(cè)，并將所測(cè)放電 容量與實(shí)際容量進(jìn)行比對(duì)，檢測(cè)容量低于80%實(shí)際容量時(shí)判定電池失效。整個(gè)檢測(cè)一般需 耗時(shí)1.5~2個(gè)月，顯著縮短了檢測(cè)時(shí)間，大大節(jié)約了成本和能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，利用快速充電和快速放 電的方法檢測(cè)電池的壽命，減少測(cè)試周期，便于電動(dòng)自行車電池廠家的電池選型，也可應(yīng)用 于檢測(cè)電池不同配方/不同設(shè)計(jì)的性能差異，便于加快電池開(kāi)發(fā)的進(jìn)度。
[0008] 一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0009] (1)從待測(cè)批次中隨機(jī)選取樣品電池；
[0010] ⑵對(duì)樣品電池進(jìn)行補(bǔ)充電，達(dá)至I」額定容量；
[0011] (3)將樣品電池置于冷卻水中，以0.8-1C安培的電流放電至1.6-1.75V/單格；
[0012] ⑷以恒壓2.45-2.48V/單格，限流值為0.8-1C安培的電流進(jìn)行充電；
[0013] (5)重復(fù)步驟(3)和(4)，直至放電時(shí)間小于40分鐘，以一次充放電記為一個(gè)循環(huán)， 統(tǒng)計(jì)得到循環(huán)次數(shù)。
[0014] 根據(jù)馬斯三定律表明，閥控電池在充電前和充電中適當(dāng)?shù)胤烹娍梢蕴岣叱潆娊邮?能力。本發(fā)明的電動(dòng)自行車電池在以〇. 8-1C安培的電流深放電后，在恒壓充電時(shí)，可接受的 電流大于1C安培，但考慮到在充電過(guò)程中電池內(nèi)部溫度升高，特別是端子處的溫升，本發(fā)明 將初期的充電電流設(shè)定在0.8-1C安培，充電時(shí)間要求在78分鐘，這樣既能保證電池在放電 后充足電，又不至于過(guò)充，充電量控制在放電量的101-105%。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)0.8-1C安培電流的放電時(shí)間來(lái)判斷性能的優(yōu)劣，在大量的試驗(yàn)結(jié)果表 明，當(dāng)放電時(shí)間小于40分鐘時(shí)可判斷該電池失效，壽命終止。
[0016] 采用本發(fā)明方法可以每天循環(huán)10-12.2次之間，明顯縮短測(cè)試周期，快速判斷電池 的深循環(huán)壽命。
[0017] 由于在快速充放電時(shí)，電池的溫度上升容易引起隔板短路和正極板軟化和板柵腐 蝕等，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為了避免溫度變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，本發(fā)明需要解決 的問(wèn)題是如何保持電池處于恒溫的狀態(tài)。由于水的熱容量是空氣的4倍，其導(dǎo)熱能力是空氣 的15倍，使用水冷比風(fēng)冷更有效，因此，本發(fā)明將電池放置于冷卻水中，使得整個(gè)檢測(cè)過(guò)程 中電池處于20-25 °C的恒溫狀態(tài)。
[0018] 所述待測(cè)批次的電池可以為不同廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)的電動(dòng)自行車電池，也可以 是同一生產(chǎn)廠家針對(duì)不同生產(chǎn)工藝或配方生產(chǎn)的同一型號(hào)的電動(dòng)自行車電池。通過(guò)比較同 一型號(hào)電池的循環(huán)次數(shù)的多少來(lái)評(píng)價(jià)深循環(huán)性能的優(yōu)劣，循環(huán)次數(shù)多，說(shuō)明該批次電池的 深循環(huán)壽命長(zhǎng)，反之，則說(shuō)明該批次電池的深循環(huán)壽命短。
[0019] 所述補(bǔ)充電：恒壓2.45V-2.48V/單格，0.1C安培的電流充電10-12h。以補(bǔ)充電池在 放置過(guò)程中的自放電損失。
[0020]作為優(yōu)選，所述冷卻水的溫度為20-25Γ，水位高于電池內(nèi)極板，低于電池槽口。根 據(jù)水快速導(dǎo)熱的特點(diǎn)，控制水溫即可保證電池內(nèi)部的溫度。待測(cè)電池應(yīng)充分處于水環(huán)境中， 避免水從電池的膠封口處滲入電池內(nèi)部影響檢測(cè)，冷卻水水位低于電池槽與電池蓋的膠封 口處。
[0021 ]更為優(yōu)選，冷卻水的體積為待測(cè)電池電解液體積的5-10倍。
[0022 ]作為優(yōu)選，以1C安培的電流放電至1.6V/單格。放電電流控制在1C，在不影響電池 性能的前提下，加快放電，縮短放電時(shí)間。
[0023]作為優(yōu)選，步驟(4)中，以恒壓2.45V/單格，限流值為1C安培電流充電。充電量為放 電量的101-105%。采用1C安培電流充電，增加充電速度，由于有恒壓限制，選擇合理的充電 時(shí)間控制電池充放比，不會(huì)對(duì)電池壽命有明顯影響。
[0024]保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，步驟（5)中，連續(xù)兩次放電時(shí)間小于40分鐘作為壽命終 止。
[0025]本發(fā)明具備的有益效果：
[0026] (1)本發(fā)明根據(jù)電池在深放電后可在恒壓充電時(shí)，前期可接受的電流顯著增加的 特點(diǎn)，對(duì)電池進(jìn)行大電流的快速充放電，通過(guò)放電時(shí)間的來(lái)判斷電池性能的優(yōu)劣，快速準(zhǔn)確 反映電池深循環(huán)的實(shí)際情況，采用本發(fā)明既可以判斷不同廠家電池深循環(huán)性能的好壞，也 可以用于測(cè)試電池不同配方/不同設(shè)計(jì)的性能差異，便于加快電池開(kāi)發(fā)的進(jìn)度。
[0027] (2)本發(fā)明將待測(cè)樣品電池置于冷卻水中進(jìn)行檢測(cè)，避免溫度的變化對(duì)電池壽命 的影響，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明中電池在水槽中放置方式。
[0029 ]圖2為實(shí)施例1中6-DZM-12電動(dòng)自行車電池恒壓充電過(guò)程中電流值的變化圖。
[0030] 圖3為實(shí)施例1恒壓充電過(guò)程中電池表面溫度和電池端子溫度變化圖。
[0031] 圖4為實(shí)施例1電池循環(huán)過(guò)程中電池的充放電的比值圖。
[0032]圖5為實(shí)施例1電池循環(huán)放電時(shí)間。
[0033]圖6為實(shí)施例2中6-DZM-20電動(dòng)自行車電池恒壓充電過(guò)程中電流值的變化圖。
[0034] 圖7為實(shí)施例2恒壓充電過(guò)程中電池表面溫度和電池端子溫度變化圖。
[0035] 圖8為實(shí)施例2電池循環(huán)過(guò)程中電池的充放電的比值圖。
[0036]圖9為實(shí)施例2電池循環(huán)放電時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 選取兩個(gè)不同生產(chǎn)廠家的6-DZM-12電動(dòng)自行車電池，進(jìn)行下述測(cè)試。
[0040] A6-DZM-12電動(dòng)自行車電池補(bǔ)充電
[0041 ] 將電壓控制在14.7 V，限流值控制在1.2A的電流充電1 Oh。
[0042] B將電池放置在水槽中，并放在25 °C環(huán)境溫度中，對(duì)電池采用12A進(jìn)行放電至電池 電壓9.6V，恒壓14.7V限流12A對(duì)電池充電78分鐘，重復(fù)充放電循環(huán)。
[0043] C充放電過(guò)程中記錄12A放電的時(shí)間，當(dāng)放電時(shí)間為40分鐘時(shí)作為電池壽命終止的 條件。
[0044]電池在水槽中放置方式如附圖1，水槽中冷卻水的體積為待測(cè)電池電解液體積的 10倍，冷卻水的溫度為25°C，水位高于電池內(nèi)極板，低于電池槽口。
[0045]恒壓充電過(guò)程中電流值的變化如附圖2。
[0046] 恒壓充電過(guò)程中電池表面溫度和電池端子溫度如圖3所示。在本發(fā)明的條件下，整 個(gè)檢測(cè)過(guò)程中電池表面溫度和電池端子溫度基本保持恒定。
[0047] 電池循環(huán)過(guò)程中電池的充放電的比值如圖4所示。在本實(shí)施例的充放電條件下，充 放電控制在101-105%。
[0048] 電池循環(huán)放電時(shí)間如圖5所示。在1C的充放電循環(huán)中，以40分鐘作為電池壽命終止 的依據(jù)，循環(huán)次數(shù)見(jiàn)表1。
[0049] 將本實(shí)施例的兩種電池按照正常的充放電方式進(jìn)行檢測(cè)，正常充放電是指電池在 恒壓14.7-14.9V之間，限流值2.5A，充電10h，然后以6A放電至電池電壓10.5V，在上述的充 放電的條件，當(dāng)放電時(shí)間連續(xù)2次低于96分作為壽命終止的條件。結(jié)果見(jiàn)表1。
[0050] 表1.電池對(duì)比測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0052] 從上述結(jié)果看出，以40分鐘作為電池壽命終止依據(jù)的快速檢測(cè)方法得到的結(jié)果和 正常充放電的次數(shù)基本接近，可以作為本發(fā)明中12Ah電池壽命的判定依據(jù)。
[0053] 實(shí)施例2
[0054] 取同一廠家4種不同工藝生產(chǎn)的6-DZM-20電池，進(jìn)行測(cè)試。
[0055] A6-DZM-20電池的補(bǔ)充電
[0056] 將6-DZM-20電池用恒壓14 · 7V限流2 · 0A充電10h。
[0057] B將電池放置在水槽中，并放在25 °C環(huán)境溫度中，對(duì)電池采用20A進(jìn)行放電至電池 電壓9.6V，恒壓14.7V限流20A對(duì)電池充電78分鐘，重復(fù)充放電循環(huán)。
[0058] C充放電過(guò)程中記錄20A放電的時(shí)間，當(dāng)放電時(shí)間為40分鐘時(shí)作為電池壽命終止的 條件。
[0059]恒壓充電過(guò)程中電流值的變化如附圖6。
[0060] 恒壓充電過(guò)程中電池表面溫度和電池端子溫度如圖7。
[00611電池循環(huán)過(guò)程中電池的充放電的比值如圖8所示。
[0062]循環(huán)放電時(shí)間如圖9所示，在1C的充放電循環(huán)中，以40分鐘作為電池壽命終止的依 據(jù)，循環(huán)次數(shù)見(jiàn)表2。
[0063]將本實(shí)施例的四種電池按照正常的充放電方式檢測(cè)，正常充放電是指電池在恒壓 14.7-14.9￥之間，限流值4六，充電1011，然后以1(^放電至電池電壓10.5￥，重復(fù)上述充放電， 當(dāng)放電時(shí)間連續(xù)2次低于96分作為壽命終止的條件。
[0064] 表2.電池對(duì)比測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0066]從上述結(jié)果看出，以40分鐘作為電池壽命終止依據(jù)的快速檢測(cè)方法得到的結(jié)果和 正常充放電的次數(shù)基本接近，可以作為本發(fā)明中20Ah電池壽命的判定依據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，包括以下步驟： (1) 從待測(cè)批次中隨機(jī)選取樣品電池； (2) 對(duì)樣品電池進(jìn)行補(bǔ)充電，達(dá)到額定容量； (3) 將樣品電池置于冷卻水中，以0.8-1C安培的電流放電至1.6-1.75V/單格； (4) 以恒壓2.45-2.48V/單格，限流值為0.8-1C安培的電流進(jìn)行充電； (5) 重復(fù)步驟(3)和(4)，直至放電時(shí)間小于40分鐘，以一次充放電記為一個(gè)循環(huán)，統(tǒng)計(jì) 得到循環(huán)次數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，所述補(bǔ)充 電：恒壓2.45-2.48V/單格，0.1C安培的電流充電10-12h。3. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，所述冷卻水 的溫度為20_25°C，水位高于電池內(nèi)極板，低于電池槽口。4. 如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，冷卻水的體 積為待測(cè)電池電解液體積的5-10倍。5. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，以1C安培的 電流放電至1.6V/單格。6. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(4)中， 以恒壓2.45V/單格，限流值為1C安培電流充電。7. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，充電量為放 電量的101-105%。8. 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池深循環(huán)壽命檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(5)中， 連續(xù)兩次放電時(shí)間小于40分鐘作為壽命終止。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK106093787SQ201610511700
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】郭志剛, 趙海敏, 方廣民, 李桂發(fā), 毛書(shū)彥, 朱銘, 陳躍武
【申請(qǐng)人】天能電池集團(tuán)有限公司