CN102830361A - 一种电池容量快速检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池容量快速检测方法和系统，该方法包括：测试待测电池，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t；根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n；比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。本发明通过预先测定参考电池在不同放电次数时的放电曲线，根据当前待测电池的放电数据，并可以确定当前待测电池所处的容量区间，进而快速检测出电池容量，该方法检测速度快，且准确性高，可应用于电池检测设备。

Description

一种电池容量快速检测方法和系统

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，更具体地说，涉及一种电池容量快速检测方法和系统。

背景技术

随着科技的进步，人们对设备的便携性要求越来越突出，便携式设备应需而生，而大部分便携设备使用锂离子电池作为能源存储装置，电池的应用日益增加。目前对电池的容量的测试耗时较长，测试成本较高成为企业、经销商及各大维修站的瓶颈。

现有电池容量测试方法主要有平台电压测试法、放电脉冲测试法和内阻测试法。

其中，平台电压测试法是将电池放电曲线分为三个区间，中间段电压下降缓慢区间称为平台段，被测电池充满电再放电，进入平台段若干分钟后，记录电池电压，与参考电压进行比较，用电压的高低来反应电池的容量。

放电脉冲测试法主要给电池加上一串放电脉冲，测试空载和带载情况下不同周期的放电电压，并求出差值，比较该差值和参考电池差值来计算电池的容量。一般压差越小，表示容量越高。

内阻测试法是根据电池内阻增大与容量减少呈某种函数关系，通过测试电芯的内阻，就能计算出电池容量。

上述平台电压测试法耗时较长，电池必须充满电再放电，时间在2小时以上，不能满足电池在客服端的快速检测，生产批量验证也无法实现。而放电脉冲测试法和内阻测试法对电池的内阻非常敏感，电池内阻的微小增加，将直接导致快测容量急剧下降，测试结果误差较大，然而电池组内阻的变化因素较多，但凡估算方法用到内阻，则误差很难控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有电池容量检测方法速度慢或其它电池容量快速测试方法在电池组测量时误差大的缺陷，提供一种电池容量快速检测方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池容量快速检测方法，包括以下步骤：

采用放电电流I测试待测电池，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t；

根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n；所述预存的放电曲线C₁~C_n为，预先使用所述放电电流I对参考电池进行恒流放电试验，测得的不同放电次数情况下参考电池的放电电压与放电时间的放电曲线C₁~C_n，其中放电曲线C₁~C_n对应的放电次数依次递增；

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。

在根据本发明所述的电池容量快速检测方法中，所述比较放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s包括：

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s；或，

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。3、根据权利要求1所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，所述方法还包括记录经过m个不同的放电时间t₁~t_m后分别得到的放电结束电压V_t1~V_tm，并针对每个放电结束电压V_t1~V_tm重复计算得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。

在根据本发明所述的电池容量快速检测方法中，还包括：

测量待测电池的实际内阻R_s，并在放电曲线C_i+1和C_i中确定与实际放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R；

计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电芯放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’；

计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量为Q=Q_s-Δq。

在根据本发明所述的电池容量快速检测方法中，所述测量待测电池的实际内阻R_s的步骤如下：

将待测电池与负载串联，在不同的负载阻值下，测得第一次电池电压U₁、第一次放电电流I₁以及第二次电池电压U₂和第二次放电电流I₂；实际内阻R_s=(U₁-U₂)/(I₂-I₁)。

在根据本发明所述的电池容量快速检测方法中，所述预存的放电曲线C₁～C_n，为采用最小二乘法对测得的放电电压与放电时间进行函数拟合，得到的放电曲线的数学模型。

本发明还提供了一种电池容量快速检测系统，包括：

电池测量模块，用于采用放电电流I测试待测电池，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t；

电池容量区间判断模块，用于根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n；所述预存的放电曲线C₁～C_n为，预先使用所述放电电流I对参考电池进行恒流放电试验，测得的不同放电次数情况下参考电池的放电电压与放电时间的放电曲线C₁~C_n，其中放电曲线C₁~C_n对应的放电次数依次递增；

电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。

在根据本发明所述的电池容量快速检测系统中，所述电池容量计算模块包括:

第一电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s；或，

第二电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。

在根据本发明所述的电池容量快速检测系统中，所述系统还包括：

多次电池容量均值计算模块，用于根据电池容量计算模块经过m次不同的放电时间t₁~t_m后分别得到的放电结束电压V_t1~V_tm，并针对电池容量区间判断模块计算的每个放电结束电压V_t1~V_tm得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。

在根据本发明所述的电池容量快速检测系统中，所述系统还包括内阻修正模块；

所述内阻修正模块用于测量待测电池的实际内阻R_s，并在所述电池容量区间确定模块得到的放电曲线C_i+1和C_i中确定与实际放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R；

计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电池放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’；

计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量为Q=Q_s-Δq。

实施本发明的电池容量快速检测方法和系统，具有以下有益效果：本发明通过预先测定参考电池在不同放电次数时的放电曲线，根据当前待测电池的放电数据，并可以确定当前待测电池所处的容量区间，进而快速检测出电池容量，该方法检测速度快，且准确性高，可应用于电池检测设备。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的流程图；

图2为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的计算示意图；

图3为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的内阻检测电路图；

图4为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法测得的电池数据示意图；

图5为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法测得的区间确定示意图；

图6为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的内阻修正示意图；

图7为根据本发明的电池容量快速检测系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明主要考虑到随着使用次数的增加，电池放电时间缩短，放电曲线反斜率增大，单位时间放电的压降也随之增大。因此通过预先测定参考电池在不同放电次数时的放电曲线，根据当前待测电池的放电趋势，就可以知道电池容量的损耗情况。并且由于实际使用时，各种因素导致电池内阻增加，对电池容量造成影响，因此进一步通过测量内阻对电池容量进行了修正。本发明尤其适用于锂电池、镍氢电池的电池容量快速检测。

请参阅图1，为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的流程图。如图1所示，本发明提供的电池容量快速检测方法主要包括以下步骤：

首先，在步骤S1中，执行电池测量步骤，采用放电电流I对待测电池进行恒流放电试验，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t。

随后，在步骤S2中，执行电池容量区间判断步骤，根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n。

该步骤中使用的预存的放电曲线C₁～C_n为，预先使用所述放电电流I对参考电池进行恒流放电试验，测得的不同放电次数情况下参考电池的放电电压与放电时间的放电曲线C₁~C_n，其中放电曲线C₁~C_n对应的放电次数依次递增。当需要对某一类电池进行容量快速测试时，可以先从这类电池中选择参考电池，进行循环寿命试验，获得多条放电曲线作为后续电池容量预测的参考。

例如，在恒定放电电流I的情况下，检测参考电池的放电起始电压和经过不同放电时间后的放电结束电压，进而形成放电电压与放电时间的放电曲线。针对同一参考电池，可以抽取若干条该参考电池寿命试验测得的放电曲线，如抽取放电次数分别为1次、100次、200次、400次放电曲线，并用最小二乘法对其进行函数拟合，得到放电曲线的多次方程，如y=a+bx+cx^2+…kx＾j。

其中，y表示纵轴的放电电压，x表示横轴的放电时间，abc…k为常数。并将该放电曲线的多次方程和测得的对应的容量存于计算软件中。式中优选地，可以对多个参考电池进行测试，并选择放电曲线较折中的参考电池的一组电池数据，作为后续电池容量预测的参考。在本发明的一些优选实施例也可以采用最佳平方逼近或者正交多项式来对测得的放电电压与放电时间进行函数拟合，进行得到放电曲线的数学模型。

在该步骤中将放电起始电压V_S代入第一放电曲线C₁中，计算得到放电起始时间T₁，因此放电结束时间为T₁+t，并将该T₁+t代入第一放电曲线C₁中求得T₁+t时刻的参考放电结束电压V₁。同理类推，将放电起始电压V_S代入第一放电曲线C_n中，计算得到放电起始时间T_n，因此放电结束时间为T_n+t，并将该T_n+t代入第一放电曲线C₁中求得T_n+t时刻的参考放电结束电压V_n。这样，就获得了多个参考放电结束电压，即V₁~V_n。由于放电曲线C₁~C_n是按照放电次数升序排列的，由于放电次数越多，放电速度越快，相同放电时间对应的参考放电结束电压越低，因此，参考放电结束电压V₁~V_n的值将随着n的增大而递减。

随后，在步骤S3中，执行电池容量计算步骤，比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。该步骤S3中可以通过两种方法来确定待测电池的容量Q_s。

第一种方法为比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s。例如，当放电曲线C₁至C_n中与放电结束电压V_t最接近的放电曲线为C₂时，确定待测电池的容量Q_s等于放电曲线C₂的容量Q₂。

第二种方法通过比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁～V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。请结合参阅图2，为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的计算示意图。在该实施例中采用第二种方法。

将放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n进行比较，确定放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i。如图2中所示，通过表决器确定放电曲线C_i+1和C_i。

第二种方法可以有效地减小误差，由于容量被n条放电曲线C₁～C_n分为n-1个区间，因此区间内可看做呈线性关系，根据放电结束电压V_t离参考放电结束电压V_i+1~V_i的距离进行上述区内修正，可以得到更加准确的电池容量Q_s。

为了减小误差，优选地记录经过不同的放电时间t后的放电结束电压V_t，例如，不同的放电时间t₁~t_m对应不同的放电结束电压V_t1~V_tm，其中m为测试的放电时间的个数，并针对每个放电结束电压V_t1~V_tm执行上述方法后获得待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。例如，检测1分钟、2分钟……m分钟的放电时间后的放电结束电压，分别通过上述步骤S3和S4获得电池容量Q_s1~Q_sm，再将电池容量Q_s1~Q_sm相加，进行平均即可得到待测电池的平均容量。

在本发明的优选实施例中，还可以进行内阻容量修正。即该方法还包括在步骤S3后执行的如下内阻容量修正步骤。

首先，通过二次电流的加载，测试出待测电池的实际内阻R_s。优选地，测量待测电池的实际内阻R_s的步骤如下。请参阅图3，为根据本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法的内阻检测电路图。如图3所示，将待测电池与负载串联，通过改变负载R1的阻值，在不同的负载阻值下进行测量，例如负载R1的阻值为第一阻值时，测得对应的电池电压U为第一次电池电压U₁，放电电流I为第一次放电电流I₁；在负载R1的阻值为第二阻值时，测得对应的电池电压U为第二次电池电压U₂，放电电流I为第二次放电电流I₂。实际内阻R_s=(U₁-U₂)/(I₂-I₁)。在本发明的一些实施例中，也可以直接通过内阻测试仪对待测电池的实际内阻进行测试。

随后，在放电曲线C_i+1和C_i中确定与放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R。

随后，计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电池放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’。

最后，计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量Q=Q_s-Δq。

下面以具体实验例来对本发明的优选实施例中电池容量快速检测方法进行说明。

1）预先测得放电次数为1次、400次和1000次的放电电压和放电时间的对应关系，并通过最小二乘法进行拟合得到相应的放电曲线C₁~C₃的方程。并测定各自的电池容量。虽然在本实施例中选择测量了3种放电次数，即n=3，但是本发明并不限于该实施例，而可以选择更多的放电次数。

2）对待测电池进行测量，如在图4中，测得放电起始电压V_S为7.3V，放电结束电压V_t为6.95V，放电时间t为20分钟。虽然本实施例中以放电时间为20分钟对本发明进行了说明，但是本发明并不限于该具体数值，经过试验证明，当针对锂电池进行测量时，其放电时间缩短至2分钟内便可实现本发明的检测过程，且检测结果准确性高。因此，相对于传统的电池容量检测方法，其检测速度可以得到明显提高。

3）如图5中所示，计算放电曲线C₁~C₃在7.3V的放电时间T₁~T₃，然后加上放电时间t为20分钟（T₁+20、T₂+20或T₃+20），得到放电曲线C₁~C₃的放电结束时间，并代入放电曲线C₁~C₃中分别求出对应的电压V₁~V₃，如图5中对应的黑点，从左往右依次为6.8V、6.9V和7V。

4）比较放电结束电压V_t和放电曲线C₁~C₃的参考放电结束电压V₁~V₃，在放电曲线C₁至C₃中确定与放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，在本实施例中，两条的电压差均为0.05V，因此随意选取其中一条即可。该放电曲线C₂对应的电池容量Q₂即为的待测电池的容量Q_s。

或者，在另一些实施例中，求出电池的容量区间。上面例子中放电结束电压V_t为6.95，对应电压区间6.9~7V，确定该区间6.9~7V对应的两条放电曲线C₁和C₂。

5）由于预先测定了放电曲线C₁对应的电池容量Q₁，放电曲线C₂对应的电池容量Q₂；设Q₁=1800mAh，Q₂=1600mAh；就可以计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V₂）/（V₁-V₂）×(Q₁-Q₂)+Q₂=（6.95-6.9）/（7-6.9）×(1800-1600)+1600=1700mAh。

6）更进一步地，通过二次电流的加载，测试出电池的实际内阻，计算公式为R_s＝(U₁-U₂)/(I₂-I₁)；

设当R1等于8欧姆时I₁=0.9A，U₁=7.8V，当R1等于5欧姆时，I₂=1.7A，U₂=7.5V；则R_S=(7.8–7.4)/(1.7-0.9)=0.5欧姆（Ω）=500毫欧（mΩ）。

7）在放电曲线C₂和C₁中确定与实际放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，在本实施例中，两条的电压差均为0.05V，因此随意选取其中一条即可。设选择的为放电曲线C2。设该参考曲线C2对应的放电次数400次测得的参考内阻R。

用实测内阻R_s减去参考内阻R，得到内阻差ΔR，如实测500mΩ，参考内阻300mΩ，则内阻差ΔR为200mΩ。

用内阻差ΔR乘上放电电流I，得到电池放电截止电压差ΔV，也就是步骤6）及图3中ΔR上的压降，如放电电流I为1800mA，则电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I=200*1800=360mV=0.36V，可以理解为电池内部内阻的增加，导致在带载时，电池极片处测到的电压相对电芯电压下降了0.36V。如果参考曲线C2对应的参考电池截止电压V_J为6V，则待测电池的电芯放电截止电压V_J’为6.36V，电池芯的放电截止电压被提前，电量不能完全耗尽，导致容量降低。

假设计算的0.36V为图6的参考曲线中的ΔV1，那6.36V对应图中的Δt1和ΔV1的交点，从图中可以看出，放电截止电压从原先的6V上升到6.36V后，放电时间缩短了Δt1，对应的电池容量降低了Δq1。计算电池容量的变化量Δq=Δt1×I；得到修正的待测电池的容量Q=Qs-Δq。该电池容量的变化量Δq也可以在图5中电池放出的电量，也可以理解为电池容量与时间的关系直线中体现。图5中还示出了当ΔV越大时，如ΔV1-ΔV3时，对应的ΔR越大，如图中ΔRs1-ΔRs3。同时，对应的待测电池的放电时间差Δt越大，Δq也越大，如图中Δt1-Δt3对应的Δq1-Δq3。

优选地，本发明还可以根据实际内阻和电池容量估算出电池的使用次数和综合质量。

本发明以锂电池的快速检测为例进行了试验。通过对5块型号为PT580H_1800mAh的锂电池的电池容量进行测试，在不同容量下，本发明提供的电池容量快速检测方法的误差小于5%，此时的CPK值为1.24，78%的概率误差在2%以内，满足预期目标。

请参阅图7，为根据本发明的电池容量快速检测系统的模块示意图。本发明提供的电池容量快速检测系统的操作及原理与前述电池容量快速检测方法一致。如图7所示，本发明提供的电池容量快速检测系统100至少包括：电池测量模块110、电池容量区间判断模块120和电池容量计算模块130。

其中，

电池测量模块110用于采用放电电流I对待测电池进行恒流放电试验，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t。电池测量模块110的执行方法及原理与前述方法步骤S1一致。

电池容量区间判断模块120用于根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n。电池容量区间判断模块120的执行方法及原理与前述方法步骤S2一致。

电池容量计算模块130用于根据比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。

进一步，电池容量计算模块130包括:

第一电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s。或，

第二电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。

电池容量计算模块130的执行方法及原理与前述方法步骤S3一致。优选地，前述电池测量模块110可以记录经过不同的放电时间t后的放电结束电压V_t，例如，不同的放电时间t₁~t_m对应不同的放电结束电压V_t1~V_tm，其中m为测试的放电时间的个数，电池容量计算模块130可以针对电池容量区间判断模块120针对每个放电结束电压V_t1~V_tm计算得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm。

电池容量快速检测系统进一步还可以包括多次电池容量均值计算模块，多次电池容量均值计算模块用于根据电池容量计算模块130经过m次不同的放电时间t₁~t_m后分别得到的放电结束电压V_t1~V_tm，并针对电池容量区间判断模块计算的每个放电结束电压V_t1~V_tm得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。

为了减小误差，优选地本发明的电池容量快速检测系统100还可以进一步包括内阻修正模块。内阻修正模块用于测量待测电池的实际内阻R_s，并在所述电池容量区间确定模块得到的放电曲线C_i+1和C_i中确定与放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R；计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电池放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’；计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量Q=Q_s-Δq。内阻修正模块与前述方法中内阻容量修正步骤的具体实施一致。内阻修正模块通过以下方法测量待测电池的实际内阻R_s：将待测电池与负载串联，在不同的负载阻值下，测得第一次电池电压U₁、第一次放电电流I₁以及第二次电池电压U₂和第二次放电电流I₂；实际内阻R_s=(U₁-U₂)/(I₂-I₁)。在本发明的一些实施例中，内阻修正模块也可以直接通过内阻测试仪对待测电池的实际内阻进行测试。

本发明的电池容量快速检测主要通过统计电池的放电寿命曲线，并对其进行数学建模，以实现电池容量的快速计算。该方法检测速度快，且准确性高。将该方法嵌入电池智能分析仪，提升产品竞争力。同时将该仪器用于内部电池的快速检验，应用在公司制程过程的检验环节，可提升出货电池的合格率，降低客诉处理成本，提高客户满意度。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (10)

1.一种电池容量快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用放电电流I测试待测电池，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t；

根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n；所述预存的放电曲线C₁~C_n为，预先使用所述放电电流I对参考电池进行恒流放电试验，测得的不同放电次数情况下参考电池的放电电压与放电时间的放电曲线C₁~C_n，其中放电曲线C₁~C_n对应的放电次数依次递增；

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。

2.根据权利要求1所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，所述比较放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s包括：

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁～V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s；或，

比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。

3.根据权利要求1所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

记录经过m个不同的放电时间t₁~t_m后分别得到的放电结束电压V_t1~V_tm，并针对每个放电结束电压V_t1~V_tm重复计算得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，还包括：

测量待测电池的实际内阻R_s，并在放电曲线C_i+1和C_i中确定与实际放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R；

计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电芯放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’；

计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量为Q=Q_s-Δq。

5.根据权利要求4所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，所述测量待测电池的实际内阻R_s的步骤如下：

将待测电池与负载串联，在不同的负载阻值下，测得第一次电池电压U₁、第一次放电电流I₁以及第二次电池电压U₂和第二次放电电流I₂；实际内阻R_s=(U₁-U₂)/(I₂-I₁)。

6.根据权利要求1-3所述的电池容量快速检测方法，其特征在于，所述预存的放电曲线C₁~C_n，为采用最小二乘法对测得的放电电压与放电时间进行函数拟合，得到的放电曲线的数学模型。

7.一种电池容量快速检测系统，其特征在于，包括：

电池测量模块，用于采用放电电流I测试待测电池，获得所述待测电池的放电起始电压V_S和经过放电时间t后的放电结束电压V_t；

电池容量区间判断模块，用于根据所述放电起始电压V_S在预存的放电曲线C₁~C_n中分别求解放电起始时间T₁~T_n，并分别根据所述放电曲线C₁~C_n计算参考放电结束时间T₁+t到T_n+t对应的参考放电结束电压V₁~V_n；所述预存的放电曲线C₁~C_n为，预先使用所述放电电流I对参考电池进行恒流放电试验，测得的不同放电次数情况下参考电池的放电电压与放电时间的放电曲线C₁~C_n，其中放电曲线C₁~C_n对应的放电次数依次递增；

电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，根据所述预存的放电曲线C₁~C_n及其对应的容量确定待测电池的容量Q_s。

8.根据权利要求7所述的电池容量快速检测系统，其特征在于，所述电池容量计算模块包括:

第一电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定与所述放电结束电压V_t最接近的参考放电结束电压V_t′，并确定所述最接近的参考放电结束电压V_t′对应的参考放电曲线C_i′，以预存的所述参考放电曲线C_i′对应的容量为待测电池的容量Q_s；或，

第二电池容量计算模块，用于比较所述放电结束电压V_t和参考放电结束电压V₁~V_n，确定所述放电结束电压V_t所处的区间V_i+1<V_t<V_i，确定该区间V_i+1~V_i对应的两条放电曲线C_i+1和C_i；根据预存的的放电曲线C_i+1对应的容量Q_i+1，以及放电曲线C_i对应的容量Q_i，计算待测电池的容量Q_s=（V_t-V_i+1）/（V_i-V_i+1）×(Q_i-Q_i+1)+Q_i+1。

9.根据权利要求7所述的电池容量快速检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

多次电池容量均值计算模块，用于根据电池容量计算模块经过m次不同的放电时间t₁~t_m后分别得到的放电结束电压V_t1~V_tm，并针对电池容量区间判断模块计算的每个放电结束电压V_t1~V_tm得到的待测电池的容量Q_s1~Q_sm，计算待测电池的容量为Q_s=(Q_s1+Q_s2+......Q_sm)/m。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的电池容量快速检测系统，其特征在于，所述系统还包括内阻修正模块；

所述内阻修正模块用于测量待测电池的实际内阻R_s，并在所述电池容量区间确定模块得到的放电曲线C_i+1和C_i中确定与实际放电结束电压V_t最接近的一条放电曲线作为参考曲线，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考内阻R，计算内阻差ΔR=R_s-R；

计算电池放电截止电压差ΔV=ΔR×I，根据预设的参考电池截止电压V_J计算电芯放电截止电压V_J’=V_J+ΔV，并在所述参考曲线中求解电池放电截止时间T_J’，根据该参考曲线对应的放电次数测得的参考放电截止时间T_J，计算待测电池的放电时间差Δt=T_J-T_J’；

计算电池容量的变化量Δq=Δt×I；得到修正的待测电池的容量为Q=Q_s-Δq。

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