專利名稱：一種利用電池阻抗譜進行分選的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用電池阻抗譜進行分選的設備，同時提出一種利用電池阻抗譜進行電池分類的方法，屬于電池檢測領域。
技術背景 隨著電池應用領域的不斷擴大，電池已成為當代社會不可缺少的一種能源形式，近年來隨著電動汽車的發(fā)展，對電池的需求量激增，同時對電池的性能要求越來越高，并且，由于一臺電動汽車所需要的電池數量很多，電池的一致性成為決定電動汽車電池包整體性能的關鍵因素，如何對電池的一致性加以控制和選擇，已成為電池行業(yè)面臨的重要課題。傳統的電池分類方式如容量分選，內阻分選，曲線分選，其分選的機理都是基于電池的某種靜態(tài)特性，而在實踐中，我們發(fā)現，經過電池的這些靜態(tài)特性分選出來的電池，工作在相同的條件下一段時間之后，電池本身的性能產生很大變化，電池容量、內阻、充放電曲線就不再趨同了，結果導致電池包整體性能嚴重下降。同時，傳統的電池分類方式，需要對電池進行全面的充放電操作，消耗時間很長，同時消耗大量電能。本實用新型旨在提出一種更全面的分選方式，使得電池的動態(tài)一致性更趨于相同，這樣就可以使電池包內的電池在工作狀態(tài)中一直保持一致性，有效提高電池包的使用壽命和整體性能。近年來，電化學阻抗譜技術在電化學能源領域獲得廣泛應用，包括研究電極過程動力學，腐蝕特征，電沉積現象，通過阻抗譜分析等效電路參數等等。通過這些研究成果，我們發(fā)現，電池作為一種化學體系，電池的阻抗譜在可以在很大程度上反映電池內部的多種特性參數，包括電池材料構成、電池健康狀態(tài)、失效機理、安全性等。然而，目前電化學阻抗譜的研究還大多局限于實驗室之內，測量電化學阻抗譜的過程非常繁瑣，無法被一般操作者所接受。本實用新型根據電池阻抗譜的理論，提出一種可以在生產中應用的快速測量電池阻抗譜的設備，并通過測量獲得的電池阻抗譜對電池進行歸類分選的方法。
發(fā)明內容本實用新型提出一種利用電池阻抗譜進行分選的設備，該設備可以快速測量電池的阻抗譜，并提出根據測量的電池阻抗譜數據結果對電池進行分選的方法，由于不需要對電池進行長時間的充放電操作，所以不會對電池產生損害，而且不需要消耗給電池充放電的大量電能。為實現上述的目的，本實用新型采用如下技術方案本實用新型提出一種設備，包含恒流源HL，電壓電流信號處理模塊VI，高速采樣單元AD，控制和數據處理DP，存儲和分選處理SFP，被測電池BT共6部分組成，見附圖I。下面參照附圖1，說明本實用新型的工作過程被測電池通過專用四線夾具連接到電路中，控制和數據處理DP首先控制高速采樣單元AD啟動高速采樣，然后控制恒流源HL電流對被測電池BT進行充電，被測電池BT的電壓和電流信號經過電壓電流信號處理模塊VI調理后，由高速采樣單元AD進行數字化處理，再由控制和數據處理DP獲得，測試完畢后，控制和數據處理DP關閉恒流源HL輸出，再停止高速采樣單元AD，然后將獲得的電池電壓和電流數據上傳到存儲和分選處理SFP，存儲和分選處理SFP根據用戶設定的分選條件將相同電池歸為一類，從而完成電池的分選。根據以上工作過程，以下說明本實用新型測量電池阻抗譜的基本原理電池實際上可將其等效成一個有源網絡，見附圖2的a電池等效電路，Ra、Rb分別表示電池材料本身的電阻，Cab表示研究電極之間的電容，Cd與Cd’表示電極的雙電層電容，Zf與Zf ’表示電極的交流阻抗，Rt表示電極之間的溶液電阻；實際測量中，電極本身的內阻很小，且電極之間的距離較大，故電容Cab —般遠遠小于雙電層電容Cd，于是等效電路a可簡化成b，這也是比較常見的等效電路，見附圖2的b電池等效電路的簡化電路。當在電池上施加某一頻率的電流激勵，I(t)=I sin(cot)，則在電池的端電壓會產生相應的反應U(t)=U sin( + cj5)，改變電流激勵I(t)的頻率《，通過測量對應的電池端電壓U(t)，即可 計算出電池在不同頻率下的阻抗Z (t)。根據這一原理，本實用新型提出一種便于生產操作的簡易電池阻抗譜測量方法，測量方法如下( I)在電池上施加一正弦波或近似正弦波的電流激勵I (t)，同步測量電流I (t)和電池電壓響應U (t)；(2)將I⑴和U(t)高速采樣數字處理后，由控制和數據處理DP存儲；(3)改變激勵電流的頻率W，重復步驟(I廣(2)；(4)控制和數據處理DP將獲得的全部頻率下的I (t)和U(t)數據上傳到存儲與分選處理SFP。分選的實現方法本實用新型在計算電池阻抗譜的運算中，為了適合工程需要，避免采用復雜計算處理，未采用電池阻抗譜分析中的FFT (快速傅里葉變換)或小波分析等復雜運算，以實現在工程應用中能夠根據電池阻抗譜來分選電池；存儲與分選處理SFP根據收到的電池的全部頻率下的I(t)和U(t)數據，按照分選電池的需要，根據指定一只標準電池的測試數據，在其他電池測試數據中進行結果比對，將符合的電池歸為標準電池一類，從而實現了電池的分選。分選程序流程圖見附圖3。本實用新型的有益效果通過本實用新型的設備對電池分選具備以下明顯優(yōu)勢，(I)分選速度快，根據電池阻抗譜分選不需要對電池進行全面充放電操作，阻抗譜測量在幾十秒內可以完成，相比幾個小時的充放電操作，速度很快，效率更高；(2)分選過程節(jié)省能量，由于在阻抗譜測量過程中激勵電流小于0. 1A，同時時間很短，消耗能量很低，比較充放電方式消耗的能量，節(jié)省能量在90%以上；(3)分選結果更優(yōu)，由于電池阻抗譜可以反映電池內部特性，所以根據這種方法，將電池內部特性相同的電池分選在一起，電池的一致性無疑更好。


附圖I是本實用新型的構成框圖；附圖2是電池等效電路；[0025]附圖3是分選程序流程圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的技術方案更加清楚明白，
以下結合附圖和實施例，對本實用新型進一步詳細說明，此處所描述的具體實例，僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。實例I :參考附圖1，(I)準備18650型鋰離子電池100只，作為被測電池；(2)將一只被測電池通過專用四線夾具連接到電路中；(3)控制和數據處理DP首先控制高速采樣單元AD啟動高速采樣；(4)控制恒流源HL電流對被測電池BT進行充電；(5 )被測電池BT的電壓和電流信號經過電壓電流信號處理模塊VI調理后，由高速采樣單元AD進行數字化處理，再由控制和數據處理DP獲得；(6)控制和數據處理DP關閉恒流源HL輸出，再停止高速采樣單元AD;(7)被測電池的電壓和電流數據上傳到存儲和分選處理SFP ；(8)取下一只電池，重復步驟(2) (7 );直到100只電池全部測試完畢；( 9 )存儲和分選處理SFP根據用戶設定的分選條件將相同電池歸為一類，完成電池的分選。
權利要求1.一種利用電池阻抗譜進行分選的設備，包含恒流源HL，電壓電流信號處理模塊VI，高速采樣單元AD，控制和數據處理DP，存儲和分選處理SFP，被測電池BT ;其特征在于被測電池通過專用四線夾具連接到電路中，控制和數據處理DP首先控制高速采樣單元AD啟動高速采樣，然后控制恒流源HL電流對被測電池BT進行充電，被測電池BT的電壓和電流信號經過電壓電流信號處理模塊VI調理后，由高速采樣單元AD進行數字化處理，再由控制和數據處理DP獲得，測試完畢后，控制和數據處理DP關閉恒流源HL輸出，再停止高速采樣單元AD，然后將獲得的電池電壓和電流數據上傳到存儲和分選處理SFP，存儲和分選處理SFP根據用戶設定的分選條件將相同電池歸為一類,從而完成電池的分選。
專利摘要本實用新型涉及一種利用電池阻抗譜進行分選的設備，提出了一種簡化測量電池阻抗譜過程，并提出一種根據電池阻抗譜對電池進行分選的方法；被測電池通過專用四線夾具連接到電路中，控制和數據處理DP首先控制高速采樣單元AD啟動高速采樣，然后控制恒流源HL電流對被測電池BT進行充電，被測電池BT的電壓和電流信號經過電壓電流信號處理模塊VI調理后，由高速采樣單元AD進行數字化處理，再由控制和數據處理DP獲得，測試完畢后，控制和數據處理DP關閉恒流源HL輸出，再停止高速采樣單元AD，然后將獲得的電池電壓和電流數據上傳到存儲和分選處理SFP，存儲和分選處理SFP根據用戶設定的分選條件將相同電池歸為一類，從而完成電池的分選。
文檔編號B07C5/344GK202498045SQ20112047989
公開日2012年10月24日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者李金錄, 李革臣 申請人:哈爾濱智木科技有限公司