一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，包括對(duì)至少兩個(gè)待測(cè)電池進(jìn)行并聯(lián)，構(gòu)成待測(cè)電池組；將待測(cè)電池組與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成回路；對(duì)待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集電池的電壓，和放電容量或充電容量；改變步驟二中串聯(lián)的負(fù)載；對(duì)待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集每個(gè)待測(cè)電池的剩余容量及電池的極化電壓；根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻；根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)待測(cè)電池的一致性系數(shù)；根據(jù)計(jì)算出的每個(gè)待測(cè)電池的一致性系數(shù)，判斷待測(cè)電池的一致性。通過(guò)測(cè)量和比較并聯(lián)電池在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的數(shù)據(jù)，能直接辨別出電池成組的本質(zhì)差別，可以提高電池成組性能，提高電池的一致性，增加電池成組后的使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種對(duì)電池做出評(píng)價(jià)的方法，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，具有高效節(jié)能、零排放優(yōu)勢(shì)的電 動(dòng)汽車(chē)倍受關(guān)注，是節(jié)能環(huán)保汽車(chē)發(fā)展的主攻方向，是未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
[0003] 電池組是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，電池組是由較多單體電芯串聯(lián)或并聯(lián)而成，但是 由于各個(gè)電芯部存在著差別，電池組經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)使用，電池的不一致性會(huì)隨之加劇，表 現(xiàn)為電池的容量衰減，甚至出現(xiàn)個(gè)別電芯過(guò)充或過(guò)放現(xiàn)象，給電動(dòng)車(chē)帶來(lái)安全隱患，同時(shí)造 成電池包的使用成本上升，經(jīng)濟(jì)性能下降，是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的瓶頸，而電池包的安全性 嚴(yán)重制約著電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)化。
[0004] 針對(duì)此問(wèn)題，目前主要解決的方法有兩種：一是對(duì)電池包添加電子管理設(shè)備 (BMS)，使用外來(lái)電路對(duì)電池包的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行必要的均衡處理。由于目 前對(duì)電池包的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)較少，以及電子設(shè)備還不夠完善，BMS的使用效果不夠理想，和汽車(chē) 的要求差距甚遠(yuǎn)，還需要算法經(jīng)驗(yàn)的積累和電子技術(shù)的進(jìn)一步提升。二是在電芯成組之前 對(duì)電芯一致性配組篩選，提高電池的一致性。但是現(xiàn)在電芯一致性的判定都是在靜態(tài)下進(jìn) 行，主要是根據(jù)電芯在恒流放電下測(cè)試的內(nèi)阻、電壓和容量，并據(jù)此對(duì)電池的一致性進(jìn)行分 類挑選。通過(guò)該方法篩選的電池一致性只能反應(yīng)單體電池在該環(huán)境和條件下在電壓、容量 和內(nèi)阻的一致性能，不能反映電池在串聯(lián)或并聯(lián)使用時(shí)的動(dòng)態(tài)一致性，隨著使用環(huán)境和條 件的改變，其一致性也會(huì)發(fā)生明顯改變。而電池包在電動(dòng)車(chē)上使用的環(huán)境復(fù)雜，電池多并聯(lián) 和串聯(lián)使用，且電流變化頻繁，現(xiàn)有單體電池一致性評(píng)價(jià)方法無(wú)法適應(yīng)整車(chē)對(duì)電池一致性 的需求。
[0005] 因此開(kāi)發(fā)一種新的電池一致性的評(píng)價(jià)方法，從而克服現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法中存在的無(wú)法 準(zhǔn)確識(shí)別電池的一致性差異，導(dǎo)致電池成組后性能較差等缺陷，已成為電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)化急 需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是評(píng)價(jià)電池的一致性，提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，能 夠有效地識(shí)別電池的一致性差異，可以提高電池成組后的性能。
[0007] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，包括以下幾個(gè)步驟：
[0008] 步驟一：對(duì)至少兩個(gè)待測(cè)電池進(jìn)行并聯(lián)，構(gòu)成待測(cè)電池組。
[0009] 步驟二：將所述待測(cè)電池組與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成回路。
[0010] 步驟三：對(duì)所述待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集電池的電壓，和放電容量或 充電容量。
[0011] 步驟四：改變步驟二中串聯(lián)的所述負(fù)載。
[0012] 步驟五：對(duì)所述待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集每個(gè)所述待測(cè)電池的剩余 容量及電池的極化電壓。
[0013] 步驟六：根據(jù)步驟五中所采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻。
[0014] 步驟七：根據(jù)步驟五、六中所得到的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)。
[0015] 步驟八：根據(jù)步驟七中計(jì)算的每個(gè)所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q，判斷所述待測(cè) 電池的一致性。
[0016] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)為每 個(gè)并聯(lián)待測(cè)電池的容量系數(shù)C、直流內(nèi)阻系數(shù)R和極化內(nèi)阻系數(shù)P三者之積，所述待測(cè)電池 的一致性系數(shù)Q的計(jì)算公式為：Q=C*R*P。
[0017] 其中，C為：所述待測(cè)電池經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)變化后的剩余容量與標(biāo)準(zhǔn)容量之商；R為：在環(huán) 境溫度為25±5°C和荷電狀態(tài)為10% -100%之間的情況下，所述待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻 與標(biāo)準(zhǔn)直流內(nèi)阻之商；P為：動(dòng)態(tài)電流下所述待測(cè)電池的極化電壓，與所述待測(cè)電池的標(biāo)準(zhǔn) 極化電壓之商。
[0018] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，判斷所述待測(cè)電池一致性的標(biāo)準(zhǔn) 為，各所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)差小于±10%。
[0019] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，多個(gè)并聯(lián)的所述待測(cè)電池為同型 號(hào)的鋰離子電池。
[0020] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，步驟三和步驟五中，所述恒流放 電或充電時(shí)的電流大小為標(biāo)準(zhǔn)充電或放電時(shí)的電流的20% -300%。
[0021] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，步驟三和步驟五中，所述恒流放 電或恒流充電的時(shí)間為20-300分鐘。
[0022] 本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，該方法通過(guò)在動(dòng)態(tài)下獲得電池的 實(shí)際電流大小，電池的電壓參數(shù)，以及電池的直流內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。根據(jù)在動(dòng)態(tài)放電或充電 情況下，電池的容量、直流內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的數(shù)據(jù)，判斷電池的一致性。動(dòng)態(tài)放電或充電，電 池的容量、直流內(nèi)阻和極化內(nèi)阻是并聯(lián)電池各自對(duì)應(yīng)電流和環(huán)境條件下的特性參數(shù)，區(qū)別 于分別測(cè)定的電池特性參數(shù)。通過(guò)測(cè)量和比較并聯(lián)電池在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的數(shù)據(jù)，能辨別出電 池的微小差別，可以提高電池成組后的性能，增加電池成組后的使用壽命，提升電動(dòng)汽車(chē)的 經(jīng)濟(jì)型和安全性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、 條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā) 明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0025] 本發(fā)明一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0026] 步驟一：對(duì)需要評(píng)價(jià)一致性的待測(cè)電池并聯(lián)，構(gòu)成待測(cè)電池組。步驟二：將待測(cè)電 池組與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成回路。步驟三：對(duì)待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集電池的電壓， 和放電容量或充電容量。步驟四：改變步驟二中串聯(lián)的負(fù)載的大小，從而改變電流大小。步 驟五：對(duì)待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集每個(gè)待測(cè)電池的剩余容量C1及電池的極化 電壓P1。步驟六：根據(jù)步驟五中所采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻&。步驟 七：根據(jù)步驟五、六中所得到的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q。步驟八：根據(jù)步驟 七中計(jì)算的每個(gè)待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q，判斷待測(cè)電池的一致性。
[0027]其中，待測(cè)電池的剩余容量C1是每個(gè)并聯(lián)的待測(cè)電池在經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)變化后剩余的實(shí) 際容量，動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻R1是從動(dòng)態(tài)電流I1變化到電流I2時(shí)，每個(gè)待測(cè)電池瞬時(shí)電壓差和電 流的商，電池的極化電壓P1是電池停止放電后，在一定溫度和荷電狀態(tài)下，電壓呈緩慢上升 區(qū)段的電壓。荷電狀態(tài)即電池剩余容量。
[0028]其中，待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q為每個(gè)并聯(lián)待測(cè)電池的容量系數(shù)C、直流內(nèi)阻系數(shù)R和極化內(nèi)阻系數(shù)P三者之積，待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q計(jì)算公式為：
[0029] Q = C*R*P。
[0030] 其中，C為：待測(cè)電池經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)變化后的剩余容量C1與標(biāo)準(zhǔn)容量Ctl之商；R為：在 25±5°C和荷電狀態(tài)在10% -100%之間的情況下，待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻R1與標(biāo)準(zhǔn)直流 內(nèi)阻之商Rtl ;P為：動(dòng)態(tài)電流下待測(cè)電池的極化電SP1與待測(cè)電池的標(biāo)準(zhǔn)極化電壓Ptl之商。
[0031] 本發(fā)明中，判斷待測(cè)電池一致性的標(biāo)準(zhǔn)為，各待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q的差小于 ±10%。待測(cè)電池為同型號(hào)的鋰離子電池,恒流放電或充電時(shí)的電流大小為標(biāo)準(zhǔn)充電或放 電時(shí)的電流的20% -300%，恒流放電或恒流充電的時(shí)間為20-300分鐘。
[0032]本發(fā)明中采用放電容量或充電容量計(jì)算電池的一致性本質(zhì)上無(wú)差別，容量的計(jì)算 方法部是采用電流和時(shí)間的積分。
[0033] 為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，附上根據(jù)現(xiàn)有電池一致性判別法對(duì)電池的一致性評(píng)價(jià)的 數(shù)據(jù)表及動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性方法對(duì)電池的一致性評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)表。
[0034] 表1和表2中待測(cè)電池的相關(guān)數(shù)據(jù)都是在環(huán)境溫度為25度，放電速率為1C，且測(cè) 試的電池都為三元體系25Ah的軟包裝鋰離子電池下采集的。
[0035] 其中，表1是根據(jù)現(xiàn)有電池一致性判別法進(jìn)行的電池配組篩選，首先取六個(gè)待 測(cè)電池，測(cè)量待測(cè)電池的放電容量、直流內(nèi)阻、滿電電壓。若放電容量之間相差幅度小于 0. 08Ah，滿電電壓差在0. 005到0.OlV之間，標(biāo)準(zhǔn)偏差彡0. 2,則認(rèn)為電池的一致性較好，所 配成的電池組屬于A級(jí)。
[0036] 表1:六只電池的參數(shù)及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電池的一致性評(píng)價(jià)
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟一：對(duì)至少兩個(gè)待測(cè)電池進(jìn)行并聯(lián)，構(gòu)成待測(cè)電池組； 步驟二：將所述待測(cè)電池組與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成回路； 步驟H ;對(duì)所述待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集電池的電壓，和放電容量或充電 容量； 步驟四：改變步驟二中串聯(lián)的所述負(fù)載； 步驟五；對(duì)所述待測(cè)電池組進(jìn)行恒流放電或充電，采集每個(gè)所述待測(cè)電池的剩余容量 及電池的極化電壓； 步驟六：根據(jù)步驟五中所采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)電池的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻； 步驟走：根據(jù)步驟五、六中所得到的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)； 步驟八；根據(jù)步驟走中計(jì)算的每個(gè)所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)，判斷所述待測(cè)電池的 一致性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，其特征在于，所述待測(cè)電池的 一致性系數(shù)Q為每個(gè)并聯(lián)待測(cè)電池的容量系數(shù)C、直流內(nèi)阻系數(shù)R和極化內(nèi)阻系數(shù)P H者之 積，所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q的計(jì)算公式為： Q = OR 沖； 其中，C為；所述待測(cè)電池經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)變化后的剩余容量與標(biāo)準(zhǔn)容量之商； R為；在環(huán)境溫度為25 ± 5C和荷電狀態(tài)為10 % -100 %之間的情況下，所述待測(cè)電池的 動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻與標(biāo)準(zhǔn)直流內(nèi)阻之商； P為：動(dòng)態(tài)電流下所述待測(cè)電池的極化電壓與所述待測(cè)電池的標(biāo)準(zhǔn)電流下標(biāo)準(zhǔn)極化電 壓之商。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，其特征在于，判斷所述待測(cè)電 池一致性的標(biāo)準(zhǔn)為，各所述待測(cè)電池的一致性系數(shù)Q差小于± 10%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性的方法，其特征在于，多個(gè)并聯(lián)的所述 待測(cè)電池為同型號(hào)的裡離子電池。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性方法，其特征在于，步驟H和步驟五中， 所述恒流放電或充電時(shí)的電流大小為標(biāo)準(zhǔn)充電或放電時(shí)的電流的20% -300%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)電池一致性方法，其特征在于，步驟H和步驟五中， 所述恒流放電或恒流充電的時(shí)間為20-300分鐘。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104345275SQ201310317914
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】陳中軍, 和祥運(yùn), 于洪濤, 趙豪星, 劉風(fēng)磊, 陳瀝強(qiáng), 鄧亞明, 葛祥, 梁榮嶸, 李艷, 曹建航, 王慧景, 張海林, 陳慧珺 申請(qǐng)人:上?？托履茉从邢薰?br>