CN104868180B - 单体电池配组方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单体电池配组方法及系统，其中所述单体电池配组方法包括：S1.获取用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗；S2.计算所述各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性；S3.剔除差异性最大的单体电池。由此，可以确保用于配组的单体电池具有相近的性能指标，从而能够降低均衡过程中的能耗，提高动力电池组的充放电性能，延长动力电池组的使用寿命。

Description

单体电池配组方法及系统
技术领域
本发明涉及电化学技术领域。具体地说涉及一种单体电池配组方法及系统。
背景技术
在电动汽车或者混合动力汽车中，通常需要将数只甚或上百只单体电池串并联在一起使用。但由于目前电池材料以及电池制造过程中的缺陷，单体电池间在性能方面存在差异，而将性能差异大的单体电池配组使用，将会影响整个电池组的使用寿命和充放电性能，甚至会出现安全隐患。为了解决单体电池间性能不均衡带来的上述问题，当前普遍采用外加均衡电路来管理和均衡电池组中单体电池的充放电情况，以减少单体电池间在使用过程中的差异，但如果单体电池间性能差异过大，无疑会增加均衡过程中的能耗，因此，将性能指标相近的单体电池挑选出来组成电池组，将会降低均衡过程中的能耗，有利于延长电池组的使用寿命。
目前主要根据单体电池的容量、开路电压以及内阻等电池性能指标来进行配组，却忽略了单体电池在不同温度下性能的差异，而即使常温下容量、开路电压以及内阻相近的单体电池，在不同温度下的性能也有可能有很大差异，如果不考虑单体电池在不同温度下性能的差异，有可能会导致单体电池配组效果不理想，降低了整个电池组的充放电性能和使用寿命。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中在电池配组过程中未考虑单体电池在不同温度下性能的差异，导致配组效果不理想，从而提供一种综合考虑了单体电池在不同温度下性能的差异，配组效果理想的单体电池配组方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种单体电池配组方法，包括如下步骤：
S1.获取用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗；
S2.计算所述各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性；
S3.剔除差异性最大的单体电池。
本发明所述的单体电池配组方法，所述方法还包括：
重复所述步骤S1至S3，直至剩余单体电池的个数达到配组所需的单体电池的数目。
本发明所述的单体电池配组方法，所述获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗的步骤，包括：
分别获取所述各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。
本发明所述的单体电池配组方法，通过电化学交流阻抗法测试并记录所述各个单体电池的交流阻抗图谱来获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。
本发明所述的单体电池配组方法，所述常温为20至30摄氏度，所述高温为40至50摄氏度，所述低温为-5至5摄氏度。
本发明所述的单体电池配组方法，所述步骤S2包括：
分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标；
计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池。
本发明还提供了一种单体电池配组系统，包括：
获取装置，用于获取并记录用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗；
差异性判断装置，用于计算所述各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性；
剔除装置，用于比较所述差异性并剔除差异性最大的单体电池。
本发明所述的单体电池配组系统，所述获取装置、所述差异性判断装置以及所述剔除装置重复顺次启动，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目。
本发明所述的单体电池配组系统，所述获取装置获取的所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗包括各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。
本发明所述的单体电池配组系统，所述差异性判断装置包括：
参考指标提取单元，用于分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标；
判断单元，用于计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种单体电池配组方法及系统，综合考虑了各个单体电池所对应的所述容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性，并从中剔除差异性最大的单体电池，之后重复上述操作，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目，将所述剩余单体电池进行配组。因此，本发明所述的单体电池配组方法及系统，考虑了单体电池在不同温度下性能的差异，考虑比较全面，并根据上述性能指标将差异性最大的单体电池予以剔除，可以确保用于配组的单体电池具有相近的性能指标，从而能够降低均衡过程中的能耗，提高动力电池组的充放电性能，延长了动力电池组的使用寿命。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是根据本发明实施例1的单体电池配组方法的流程图；
图2是图1中计算各个单体电池所对应的性能指标的差异性的步骤的具体流程图；
图3是根据本发明实施例3的单体电池配组系统的结构框图。
1-获取装置，2-差异性判断装置，3-剔除装置，21-参考指标提取单元，22-判断单元。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种单体电池配组方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1.获取用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。具体而言，所述标定容量即为单体电池铭牌上标定的容量，所述开路电压和所述内阻可以在常温下对单体电池进行测量获取。
S2.计算所述各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性。
S3.剔除差异性最大的单体电池。
优选地，所述方法进一步还包括：重复上述步骤S1至S3，直至剩余单体电池的个数达到配组所需的单体电池的数目，从而得到了所需数目的性能相近的用于配租的单体电池。
具体地，步骤S1中获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗的步骤，包括分别获取所述各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。优选地，所述常温为20至30摄氏度，更优选地为25摄氏度；优选地，所述高温为40至50摄氏度，更优选地为电池厂家规定的最高使用温度，例如45摄氏度；优选地，所述低温为-5至5摄氏度，更优选地为0摄氏度。
步骤S1中获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗的步骤，包括通过电化学交流阻抗法测试并记录所述各个单体电池的交流阻抗图谱来获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。其中，电化学交流阻抗法是一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法。由于以小振幅的电信号对体系(比如单体电池)扰动，一方面可避免对体系产生大的影响，另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系，这就使测量结果的数学处理变得简单。测量人员通过电化学交流阻抗法可以很容易获取到各个单体电池的交流阻抗图谱，通过所述交流阻抗图谱即可很容易获取到各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。
根据本实施例所述单体电池配组方法，综合考虑了各个单体电池所对应的所述容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性，并从中剔除差异性最大的单体电池，之后重复上述操作，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目，将所述剩余单体电池进行配组。因此，本实施例所述的单体电池配组方法，考虑了单体电池在不同温度下性能的差异，考虑比较全面，并根据上述性能指标将差异性最大的单体电池予以剔除，可以确保用于配组的单体电池具有相近的性能指标，从而能够降低均衡过程中的能耗，提高动力电池组的充放电性能，延长了动力电池组的使用寿命。
如图2所示，上述的步骤S2具体可以包括如下步骤：
S21.分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标。
S22.计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池。
以下针对具体实例对步骤S21和步骤S22进行进一步的详细介绍。
步骤S21具体包括：
S21a.分别计算单体电池的每个性能指标的平均数。以高温下的电化学阻抗这一性能指标为例，对于n个单体电池而言，我们用R高x来分别表示各个单体电池高温下的电化学阻抗性能指标，其中1≦x≦n，该性能指标的平均数为M＝(R高1+R高2+…+R高n)/n，其中n为大于2的正整数，然后可以对应地计算出各个单体电池的每个性能指标的平均数。
S21b.利用公式((M-R高1)2+(M-R高2)2+…(M-R高n)2)/n即可求取出用于配组的各个单体电池的高温下的电化学阻抗这一性能指标的方差,其它性能指标的方差的计算过程与其类似,在此不再累述。
S21c.比较获取的所述多个性能指标的方差,选取方差最大的性能指标作为参考指标,比如单体电池的标定容量这一性能指标的方差最大,则选取标定容量作为参考指标。
步骤S22具体包括：
计算所有的单体电池的标定容量与标定容量的平均值的差值(标定容量的平均值在计算其方差时已经获取),将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池。
通过采用如上所述的各个单体电池的性能指标差异性计算方法，在计算各个所述性能指标的差异性的过程中，先挑选出方差最大的性能指标作为参考指标，然后比较各个单体电池的该参考指标与平均值之间的偏差，将其中差值最大的参考指标所对应的单体电池判定为差异性最大的单体电池，评估选取的参考指标针对性强，准确率高，减少了差异性评估的计算量，提高了配组的效率且能够确保用于配组的单体电池的性能相近。
具体应用中，若需要配置N组这样的电池组，则只需将上述一组单体电池配组的步骤重复N次，即可获取到N组满足需求的电池组。
实施例2
本实施例提供了另一种单体电池配组方法，首先获取用于配组的各个单体电池的标定容量、开路电压和内阻，之后比较各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压以及所述内阻间的差异性，将差异性最大的单体电池进行筛除，初筛后，再比较各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗之间的差异性进行细筛，以确保最终用于配组的单体电池具有相近的性能，此种方式尤其适用于待检测的单体电池数量较大的情况，可以进一步提高检测效率。
作为一种可选的实施方式，可以先计算所述各个单体电池所对应的上述性能指标的平均值，之后分别计算各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压以及所述内阻分别与其对应的平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池予以筛除。
之后计算初筛后剩余的各个单体电池所对应的不同温度下的电化学阻抗间的方差，比如计算各个单体电池所对应的高温、常温以及低温下的电化学阻抗下的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标，之后比较各个单体电池的该参考指标与平均值之间的偏差，将其中差值最大的参考指标所对应的单体电池判定为差异性最大的单体电池予以剔除。方差的计算方法参看实施例1，不再累述。
实施例3
本实施例还提供了一种单体电池配组系统，如图3所示，包括：
获取装置1，用于获取并记录用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。
差异性判断装置2，用于计算所述各个单体电池所对应的所述标定容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性。
剔除装置3，用于比较所述差异性并剔除差异性最大的单体电池。
所述获取装置1、所述差异性判断装置2以及所述剔除装置3重复顺次启动，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目。
本实施例所述单体电池配组系统，通过获取装置1获取并记录用于配组的各个单体电池的性能指标，并通过差异性判断装置2计算上述性能指标的差异性，综合考虑了各个单体电池所对应的所述容量、所述开路电压、所述内阻以及所述不同温度下的电化学阻抗间的差异性，并通过剔除装置3剔除差异性最大的单体电池，之后循环启动上述各个装置，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目，将所述剩余单体电池进行配组。因此，本实施例所述的单体电池配组系统，考虑了单体电池在不同温度下性能的差异，考虑比较全面，并根据上述性能指标将差异性最大的单体电池予以剔除，可以确保用于配组的单体电池具有相近的性能指标，从而能够降低均衡过程中的能耗，提高动力电池组的充放电性能，延长了动力电池组的使用寿命。
具体地，所述获取装置1获取的所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗包括各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。所述获取装置1获取各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗的方法参照实施例1，在此不再累述。
所述差异性判断装置2具体包括：
参考指标提取单元21，用于分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标。
判断单元22，用于计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池。
本实施例所述的单体电池配组系统中的差异性判断装置2，在计算各个所述性能指标的差异性的过程中，通过参考指标提取单元21先挑选出方差最大的性能指标作为参考指标，然后通过判断单元22比较各个单体电池的该参考指标与平均值之间的偏差，将其中差值最大的参考指标所对应的单体电池判定为差异性最大的单体电池，评估选取的参考指标针对性强，准确率高，减少了差异性评估的计算量，提高了配组的效率且能够确保用于配组的单体电池的性能相近。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (8)

1.一种单体电池配组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.获取用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗；
S2.分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标；
计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池；
S3.剔除差异性最大的单体电池。
2.根据权利要求1所述的单体电池配组方法，其特征在于，所述方法还包括：
重复所述步骤S1至S3，直至剩余单体电池的个数达到配组所需的单体电池的数目。
3.根据权利要求1所述的单体电池配组方法，其特征在于，所述获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗的步骤，包括：
分别获取所述各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。
4.根据权利要求1所述的单体电池配组方法，其特征在于，通过电化学交流阻抗法测试并记录所述各个单体电池的交流阻抗图谱来获取所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗。
5.根据权利要求3所述的单体电池配组方法，其特征在于，所述常温为20至30摄氏度，所述高温为40至50摄氏度，所述低温为-5至5摄氏度。
6.一种单体电池配组系统，其特征在于，包括：
获取装置(1)，用于获取并记录用于配组的各个单体电池的性能指标，所述性能指标包括标定容量、开路电压、内阻和所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗；
参考指标提取单元(21)，用于分别计算所述各个单体电池的各个所述性能指标的方差，选取方差最大的性能指标作为参考指标；
判断单元(22)，用于计算所述各个单体电池的所述参考指标的平均值，求取所述各个单体电池的所述参考指标与所述平均值的差值，将差值最大的单体电池作为差异性最大的单体电池；
剔除装置(3)，用于比较所述差异性并剔除差异性最大的单体电池。
7.根据权利要求6所述的单体电池配组系统，其特征在于：
所述获取装置(1)、所述参考指标提取单元(21)、判断单元(22)以及所述剔除装置(3)重复顺次启动，直至剩余单体电池的个数达到配组所需求的单体电池的数目。
8.根据权利要求6所述的单体电池配组系统，其特征在于，所述获取装置(1)获取的所述各个单体电池在不同温度下的电化学阻抗包括各个单体电池在常温、高温和低温下的电化学阻抗。
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