CN105021994B - 一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置 - Google Patents

一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置 Download PDF

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CN105021994B CN201510408670.1A CN201510408670A CN105021994B CN 105021994 B CN105021994 B CN 105021994B CN 201510408670 A CN201510408670 A CN 201510408670A CN 105021994 B CN105021994 B CN 105021994B
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Abstract

本发明提供了一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置,通过BMS测量得到电池组中各单体电池从预设的第一电量变化到预设的第二电量的电压曲线,第一电量和第二电量是不同的特征点,测量各单体电池在预设的两个特征点之间变化时的电压曲线,无需对电池组中的各单体电池进行完全充电或者放电后才能得到各单体电池的电压曲线,避免了需要耗费很长的时间才可以得到各单体电池的电压曲线的缺陷,大大缩短了电池组一致性的检测时间,提高了检测效率。

Description

一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及计算处理领域,具体而言,涉及一种检测电池组内单体电池一致性的 方法和装置。
背景技术
[0002] 目前,随着环境污染、化石能源等问题的日益严重,电动汽车的应用越来越广泛。 电动汽车在人们日常生活中的使用情况越来越多,人们在使用电动汽车所带来的生活便捷 的同时,也希望所使用的电动汽车在一次充电后能够行驶足够长的里程,而且人们希望所 购买的电动汽车在购买一段时间后,在一次完整充电后,和刚购买时一样,可以行驶相当长 的里程。
[0003] 但是现有的电动汽车在购买一段时间(比如:两年)后,电动汽车中使用的电池组 在多次充放电后,会出现电池损耗的情况,使得电池在一次完全充电后行驶的里程越来越 短。因此,电动汽车的生产厂商都在不断的致力于让便携式电子产品在用户购买一段时间 后,完全充电所行驶的里程和刚购买的时候尽可能一致,为了达到这个目的,电动汽车的生 产厂商会在电动汽车出厂之前,会对电动汽车使用的电池组内单体电池的初始一致性进行 判断,通过对电池组内单体电池的初始一致性好坏的判断,来确定电池组的使用寿命。电池 组内的各单体电池的初始不一致性会随着电池组在使用过程中连续的充放电循环而累计, 导致电池组各单体电池状态产生更大的差异;就进一步导致了单体电池的不一致性在使用 过程中逐步放大,从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减,并最终引发电池组过 早失效。因此,需要及时对电池组内部的单体电池一致性进行判断并处理,以避免电池组过 早失效。
[0004] 判断电池单体一致性的指标主要有容量、内阻、SOC (荷电状态,State of Charge) 等。在对电池组内的各单体电池的一致性的测试过程中需要对电池组进行完整的充电和放 电,因BMS (电池管理系统,BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)只能准确测量电池单体电压,需拆 开电池组,分别测量电池组的各单体电池的容量、内阻和SOC等参数,通过各单体电池之间 容量、内阻和SOC的差异来判断电池组内的各单体电池的一致性的好坏。
[0005] 在现有的对电池组内的各单体电池的一致性进行判断的过程中,需要对电池组进 行完整的充电和放电,而一次完整的充电或者放电,往往需要几个小时的时间,从而导致测 试时间较长。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置,在检测 电池组内单体电池一致性时,无需拆开电池组,操作简单且不会造成电池组的损坏。
[0007] 第一方面,本发明实施例提供了一种检测电池组内单体电池一致性的方法,所述 电池组包括多个所述单体电池,其中并联的电池单体视作一个单体电池,所述方法包括:
[0008] 将所述电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量,通过电池管理系 统BMS测量得到所述电池组中各所述单体电池的电压曲线,所述第一电量和所述第二电量 是不同的特征点;
[0009] 根据得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述单体电池中任何两个所述 单体电池之间的相关系数;
[0010] 计算各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的荷电状态soc差和直流内阻 差;
[0011] 通过计算得到的任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差,对 所述电池组的一致性进行判断。
[0012] 结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所 述根据得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述单体电池中任何两个所述单体电 池的相关系数包括:
[0013] 根据公式一,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
[0014] 公式一:
Figure CN105021994BD00061
[0015] 或者,
[0016] 根据公式二,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
[0017] 公式二:
Figure CN105021994BD00062
[0018] 或者,
[0019] 根据公式三,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
[0020] 公式三:
Figure CN105021994BD00063
[0021] 其中,D是电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线的相关系数,f (X1)和f (X2) 是所述电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线。
[0022] 结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所 述计算各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的SOC差和直流内阻差包括:
[0023] 利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到所述两个单体电池之间的电压差;
[0024] 利用所述两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到所述两个单体电池 之间的直流内阻差;
[0025] 在电量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电池之间的SOC差;所述 电量变化时间是电量从所述第一电量变化到所述第二电量所用的时间。
[0026] 结合第一方面的第二可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种可 能的实施方式,其中,所述在电量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电池之 间的SOC差包括:
[0027] 根据公式四,计算所述两个单体电池之间的SOC差:
[0028]
Figure CN105021994BD00064
[0029] 其中,Δ soc是SOC差,Δ t是所述电量变化时间,I (t)是试验过程中随时间变化的 电流。
[0030] 结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所 述通过计算得到的任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC荷电状态差和直流内阻差, 对所述电池组的一致性进行判断包括:
[0031] 判断任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分别与预设的 相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小;
[0032] 当确定任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差有大于预设 的相应阈值时,则确定所述电池组内所述单体电池的一致差,并获取所述相关系数、所述 SOC差和所述直流内阻差中大于相应阈值的参数。
[0033] 第二方面,本发明实施例提供了一种检测电池组内单体电池一致性的装置,所述 电池组包括多个所述单体电池,其中并联的电池单体视作一个单体电池,所述装置包括:
[0034] 电压曲线测量模块,用于将所述电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第 二电量,通过电池管理系统BMS测量得到所述电池组中各所述单体电池的电压曲线,所述第 一电量和所述第二电量是不同的特征点;
[0035] 相关系数计算模块,用于根据得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述 单体电池中任何两个所述单体电池之间的相关系数;
[0036] —致性参数计算模块,用于计算各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的 荷电状态SOC差和直流内阻差;
[0037] —致性判断模块,用于通过计算得到的任何两个所述单体电池之间的相关系数、 SOC差和直流内阻差,对所述电池组的一致性进行判断。
[0038] 结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,所 述相关系数计算模块包括:第一计算单元;
[0039] 第一计算单元,用于根据公式一,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系 数:
[0040] 公式一:
Figure CN105021994BD00071
[0041] 或者,所述相关系数计算模块包括第二计算单元;
[0042] 第二计算单元,用于根据公式二,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系 数:
[0043] 公式二:
Figure CN105021994BD00072
[0044] 或者,所述相关系数计算模块包括第三计算单元;
[0045] 第三计算单元,用于根据公式三,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系 数:
[0046] 公式三:
Figure CN105021994BD00073
[0047] 其中,D是电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线的相关系数,f (X1^Pf(X2) 是所述电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线。
[0048] 结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式,其中,所 述一致性参数计算模块包括:
[0049] 电压差计算单元,用于利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到所述两个单 体电池之间的电压差;
[0050] 内阻差计算单元,用于利用所述两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值, 得到所述两个单体电池之间的直流内阻差;
[0051] SOC差计算单元,用于在电量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电 池之间的SOC差;所述电量变化时间是电量从所述第一电量变化到所述第二电量所用的时 间。
[0052] 结合第二方面的第二种可能的实施方式,本发明实施例提供了第二方面的第三种 可能的实施方式,其中,所述SOC差计算单元,用于:
[0053] 根据公式四,计算所述两个单体电池之间的SOC差:
[0054]
Figure CN105021994BD00081
[0055] 其中,Asoc是SOC差,At是所述电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的 电流。
[0056] 结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式,其中,所 述一致性判断模块包括:
[0057] 判断单元,用于判断任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差 分别与预设的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小;
[0058] 处理单元,用于当确定任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻 差有大于预设的相应阈值时,则确定所述电池组内所述单体电池的一致差,并获取所述相 关系数、所述SOC差和所述直流内阻差中大于相应阈值的参数。
[0059] 本发明实施例提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法和装置,通过BMS 测量得到电池组中各单体电池从预设的第一电量变化到预设的第二电量的电压曲线,第一 电量和第二电量是不同的特征点,测量各单体电池在预设的两个特征点之间变化时的电压 曲线,无需对电池组中的各单体电池进行完全充电或者放电后才能得到各单体电池的电压 曲线,避免了需要耗费很长的时间才可以得到各单体电池的电压曲线的缺陷,大大缩短了 电池组一致性的检测时间,提高了检测效率。
[0060] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合 所附附图,作详细说明如下。
附图说明
[0061] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0062] 图1示出了本发明实施例提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法所涉及 的一种实施环境的结构不意图;
[0063] 图2示出了本发明实施例1所提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法流 程图;
[0064] 图3示出了本发明实施例2所提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法流 程图;
[0065] 图4示出了本发明实施例3所提供的一种检测电池组内单体电池一致性的装置的 结构示意图。
具体实施方式
[0066] 下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在 此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因 此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的 范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,技术人员在没有做出创造 性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0067] 考虑到相关技术中,在现有的对电池组内的各单体电池的一致性进行判断的过程 中,需要对电池组进行完整的充电和放电,而一次完整的充电或者放电,往往需要几个小时 的时间,从而导致测试时间较长。基于此,本发明实施例提供了一种检测电池组内单体电池 一致性的方法和装置。下面通过实施例进行描述。
[0068] 参见图1,其示出了本发明实施例提供的检测电池组内单体电池一致性的方法所 涉及的一种实施系统的结构示意图,该系统包括:计算单元10和BMSll;
[0069] 其中,计算单元10,在对电池组内各单体电池一致性的检测刚开始时,向BMSll发 送单体电池电压曲线获取指令,控制BMSll对电池组中各单体电池的电压曲线进行测量,然 后获取电池组电量从第一电量变化到第二电量时各单体电池的电压曲线,通过对得到的各 单体电池的电压曲线的计算和处理,对电池组内各单体电池的一致性进行判断;BMSl 1,在 接收到计算单元10发送的单体电池电压曲线获取指令后,控制电池组的电量从预设的第一 电量变化到第二电量,并在电量变化的过程中,测量各单体电池的电压曲线,并在电量变化 完毕后,将各单体电池的电压曲线反馈给计算单元。
[0070] 该电池组电量是动态变化的,在某时刻可能为预设的第一电量,另一时刻也可能 不为预设的第一电量。。
[0071] 其中,计算单元10可以和BMSll —同设置在电动汽车中,也可以设置在服务器中。
[0072] 其中,计算单元10,可以是中央处理单元、微处理器,也可以采用现有的可以向 BMSll发送控制指令、并进行计算处理操作的任意类型的装置,这里不再一一赘述。
[0073] 实施例1
[0074] 参见图2,本实施例提供了 一种检测电池组内单体电池一致性的方法,电池组包括 多个单体电池,其中并联的电池单体视作一个单体电池,该方法用于计算单元,包括以下步 骤:
[0075] 步骤100、将电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量,通过BMS测 量得到电池组中各单体电池的电压曲线,第一电量和第二电量是不同的特征点。
[0076] 其中,电池组的电量是指当前多个串联的电池单体所能输出的最大电量,该电量 是动态变化的,在某时刻可能为预设的第一电量,另一时刻也可能不为预设的第一电量。
[0077] 当电池组的电量不是预设的第一电量时,需要将此时电池组的电量变化到预设的 第一电量。
[0078] 在将电池组的电量变化到预设的第一电量后,计算单元就可以控制BMS将电池组 的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量。
[0079] 在对电池组进行完全充电放电的反复试验过程中,可以确定电池组电量的变化和 各单体电池电压曲线的变化不是线性变化的关系,在某些电量变化的区域,单体电池电压 曲线的变化很平缓,但在另一些电量变化的区域,单体电池电压曲线的变化就很明显,而一 个电池组中各单体电池电压曲线变化的越明显,越可以从中看出各单体电池电压曲线变化 的区别。所以,通过反复的充电和放电的试验,把单体电池电压曲线的变化明显的电量变化 区域的边界值作为特征点。
[0080] 步骤101、根据得到的各单体电池的电压曲线,计算多个单体电池中任何两个单体 电池之间的相关系数。
[0081] 其中,相关系数,用于说明一个电池组中多个单体电池中任何两个单体电池之间 的电压曲线的相似程度,指示的是进行比较的两个单体电池之间的容量差异,是一个在(〇, 1)区间内的数值。
[0082] 步骤102、计算各单体电池中任何两个单体电池之间的SOC差和直流内阻差。
[0083] 其中,SOC差和直流内阻差都是判断一个电池组内,任意两个单体电池之间一致性 的重要参数,当两个单体电池之间的SOC差或者直流内阻差越大时,说明这两个单体电池之 间的一致性越差。
[0084] 步骤103、通过计算得到的任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻 差,对电池组的一致性进行判断。
[0085] 对电池组的一致性进行判断可以由上述的计算单元执行,可以采用如下的方式进 行判断:,计算单元通过比较计算得到的相关系数、SOC差和直流内阻差与预先存储的相关 系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小,来判断电池组的一致性。当确定相关系数、 SOC差和直流内阻差这三个参数中任一参数大于相应的参数阈值时,计算单元可以确定该 电池组的一致性差,否则确定该电池组的一致性好。
[0086] 本实施例提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法,通过BMS测量得到电 池组中各单体电池从预设的第一电量变化到预设的第二电量的电压曲线,第一电量和第二 电量是不同的特征点,测量各单体电池在预设的两个特征点之间变化时的电压曲线,无需 对电池组中的各单体电池进行完全充电或者放电后才能得到各单体电池的电压曲线,避免 了需要耗费很长的时间才可以得到各单体电池的电压曲线的缺陷,大大缩短了电池组一致 性的检测时间,提尚了检测效率。
[0087] 为了能够快速得到电池组中各单体电池间的相关系数,上述根据得到的各单体电 池的电压曲线,计算多个单体电池中任何两个单体电池的相关系数包括:
[0088] 根据公式一,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0089] 公式一:
Figure CN105021994BD00101
[0090] 或者,
[0091] 根据公式二,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0092] 公式二:
Figure CN105021994BD00111
[0093] 或者,
[0094] 根据公式三,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0095] 公式三:
Figure CN105021994BD00112
[0096] 其中,D是电池组中任何两个单体电池的电压曲线的相关系数,f (Xi)和f (X2)是电 池组中任何两个单体电池的电压曲线。
[0097] 通过以上几种简单的相关算法,就可以对电池组中任何两个单体电池的相关系数 进行计算,避免了复杂计算而耗费检测时间的缺陷,可以减少相关系数计算所使用的时间, 缩短电池组一致性的检测时间。
[0098] 在得到任何两个单体电池之间的相关系数的基础上,为了进一步得到任何两个单 体电池之间的SOC差和直流内阻差上述计算各单体电池中任何两个单体电池之间的SOC差 和直流内阻差包括:
[0099] 利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到两个单体电池之间的电压差;
[0100] 利用两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到两个单体电池之间的直 流内阻差;
[0101] 在电量变化时间内对电流进行积分,可得到两个单体电池之间的SOC差;电量变化 时间是电量从第一电量变化到第二电量所用的时间。在得到这两个单体电池的电压差后, 通过已知的电流值、以及电压、电阻和电流的关系式后,就可以得到这两个单体电池的直流 内阻差。
[0102] 在计算SOC差的过程中,该被积分的电流是试验过程随时间变化的电流。
[0103] 为了计算SOC差,上述在电量变化时间内对电流进行积分,可得到两个单体电池之 间的SOC差包括:
[0104] 根据公式四,计算两个单体电池之间的SOC差:
[0105]
Figure CN105021994BD00113
[0106] 其中,Asoc是SOC差,At是电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的电流。
[0107] 参数I (t)中提到的术语试验是指单体电池从第一电量变化到第二电量的变化过 程。
[0108] 其中,通过简单的查询和计算,就可以分别得到两个单体电池之间的直流内阻差 和SOC差,无需通过复杂计算,进一步缩短了检测电池组一致性的检测时间,提高了检测效 率。
[0109] 在得到电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差和SOC差后,可以对通 过计算得到的电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差和SOC差进行分析,以确 定电池组中各单体电池的一致性的好坏,并同时确定电池组一致性差的原因。基于此,上述 通过计算得到的任何两个单体电池之间的相关系数、SOC荷电状态差和直流内阻差,对电池 组的一致性进行判断包括:
[0110] 判断任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分别与预设的相关 系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小;
[0111] 当确定任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差有大于预设的相 应阈值时,则确定电池组内单体电池的一致差,并获取相关系数、SOC差和直流内阻差中大 于相应阈值的参数。
[0112] 在上述对电池组的一致性判断的过程中,获取的参数(相关系数、SOC差和直流内 阻差中的至少一个)会以电池组一致性差的原因反馈给技术人员,使得技术人员根据得到 的电池组一致性差的原因,可以对电池组的性能进行改进。
[0113] 其中,通过对电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差以及SOC差分别 和预先设定的相关系数阈值、直流内阻差阈值和SOC差阈值的大小进行判断,来确定电池组 一致性的好坏;当计算得到的参数中有任一参数大于相应的参数阈值时,则确定该测试的 电池组的一致性差,并且获取该大于相应参数阈值的参数,可以在确定该检测的电池组的 一致性差的同时,还进一步确定了导致该电池组不一致性的原因,可以为以后对电池组性 能的改进提供依据。
[0114] 实施例2
[0115] 参见图2,本实施例提供了 一种检测电池组内单体电池一致性的方法,电池组包括 多个单体电池,其中并联的电池单体视作一个单体电池,该方法用于计算单元,包括以下步 骤:
[0116] 步骤200、将电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量,通过BMS测 量得到电池组中各单体电池的电压曲线,第一电量和第二电量是不同的特征点。
[0117] 其中,电池组的电量是指当前组成该电池组的多个串联的电池单体所能输出的最 大电量,该电量是动态变化的,在某时刻可能为预设的第一电量,另一时刻也可能不为预设 的第一电量。
[0118] 当电池组的电量不是预设的第一电量时,需要将此时电池组的电量变化到预设的 第一电量,此时会出现以下两种情况:
[0119] 若电池组的电量大于预设的第一电量,那么需要对电池组进行放电操作,使得进 行一致性检测的电池组电量能够降低到预设的第一电量。
[0120] 若电池组的电量小于预设的第一电量,那么需要对电池组进行充电操作,使得进 行一致性检测的电池组电量能够升高到预设的第一电量。
[0121] 在将电池组的电量变化到预设的第一电量后,计算单元就可以控制BMS将电池组 的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量。
[0122] 当第一电量大于第二电量时,BMS通过对电池组进行放电操作,将电池组的电量从 预设的第一电量变化到预设的第二电量;当第一电量小于第二电量时,BMS通过对电池组进 行充电操作,将电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量。BMS在对电池组进 行充电和放电的同时,记录各单体电池的电压曲线。
[0123] 其中,对电池组进行的充电和放电操作,均采用现有的任何可对电池组进行充电 和放电的操作来完成,这里不再一一赘述。
[0124] 在对电池组进行完全充电放电的反复试验过程中,可以确定电池组电量的变化和 各单体电池电压曲线的变化不是线性变化的关系,在某些电量变化的区域,单体电池电压 曲线的变化很平缓,但在另一些电量变化的区域,单体电池电压曲线的变化就很明显,而一 个电池组中各单体电池电压曲线变化的越明显,越可以从中看出各单体电池电压曲线变化 的区别。所以,通过反复的充电和放电的试验,把单体电池电压曲线的变化明显的电量变化 区域的边界值作为特征点。
[0125] 比如,针对三元聚合物锂电池组来说,通过对三元聚合物锂电池组反复的充电和 放电操作,就可以得知电量在20%至50 %变化时,三元聚合物锂电池组中各单体电池电压 曲线变化是最明显的。因此,20 %和50 %就是三元聚合物锂电池组的特征点。
[0126] 步骤201、根据得到的各单体电池的电压曲线,计算多个单体电池中任何两个单体 电池之间的相关系数。
[0127] 其中,相关系数,用于说明一个电池组中多个单体电池中任何两个单体电池之间 的电压曲线的相似程度,指示的是进行比较的两个单体电池之间的容量差异,是一个在(〇, 1)区间内的数值。
[0128] 当两个单体电池之间的相关系数越趋近于1,说明进行比较的两个单体电池之间 的容量差异越大,这两个单体电池的一致性越差;当两个单体电池之间的相关系数越趋近 于〇,说明进行比较的两个单体电池之间的容量差异越小,这两个单体电池的一致性越好。
[0129] 具体地,步骤201可以通过以下几个公式计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0130] 根据公式一,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0131] 公式一:
Figure CN105021994BD00131
[0132] 或者,
[0133] 根据公式二,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0134] 公式二:
Figure CN105021994BD00132
I
[0135] 或者,
[0136] 根据公式三,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0137] 公式三:
Figure CN105021994BD00133
[0138] 其中,D是电池组中任何两个单体电池的电压曲线的相关系数,f (Xi)和f (X2)是电 池组中任何两个单体电池的电压曲线。
[0139] 通过以上几种简单的相关算法,就可以对电池组中任何两个单体电池的相关系数 进行计算,避免了复杂计算而耗费检测时间的缺陷,可以减少相关系数计算所使用的时间, 缩短电池组一致性的检测时间。
[0140] 步骤202、利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到两个单体电池之间的电压 差。
[0141] 其中,计算单元中,预先存储有电池组中任何两个单体电池的相关系数和电压差 的对应关系表,该对应关系表是技术人员通过反复的试验后得到的,并且在进行电池组的 一致性之前,预先存储在计算单元中。计算单元在得到任何两个单体电池之间的相关系数 后,查询该相关系数和电压差的对应关系表,就可以确定这两个单体电池的电压差。
[0142] 其中,任何两个单体电池之间的相关系数和电压差的对应关系表,可在对电池组 一致性的判断过程中,被技术人员不断地进行修正,以保证对电池组一致性的准确性。
[0143] 其中,技术人员可以通过任何现有的实验手段,得到电池组中任何两个单体电池 的相关系数和电压差的对应关系,这里不再一一赘述。
[0144] 其中,计算单元可以通过遍历的方式,通过计算得到的两个单体电池之间的相关 系数,查询相关系数和电压差的对应关系表,从而确定两个单体电池之间的电压差。当然, 也可以通过其他的查询方式,确定两个单体电池之间的电压差,这里不再一一赘述。
[0145] 可选地,计算单元还可以通过其他的方式,比如包含相关系数的计算公式,在确定 两个单体电池之间的相关系数后,将得到的两个单体电池之间的相关系数,带入该包含相 关系数的计算公式中,从而得到两个单体电池之间的电压差,这里不再一一赘述。
[0146] 步骤203、利用两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到两个单体电池 之间的直流内阻差。
[0147] 其中,在得到这两个单体电池的电压差后,通过已知的电流值、以及电压、电阻和 电流的关系式后,就可以得到这两个单体电池的直流内阻差。
[0148] 其中,电压、电阻和电流的关系式是:电压=电阻X电流,那么两个单体电池之间 的电压差=直流内阻差X电流,那么两个单体电池之间的直流内阻差=两个单体电池之间 的电压差/电流。说明在已知两个单体电池之间的电压差和电流的情况下,通过简单的计算 就可以得到两个单体电池之间的直流内阻差。
[0149] 步骤204、在电量变化时间内对电流进行积分,得到两个单体电池之间的SOC差;电 量变化时间是电量从第一电量变化到第二电量所用的时间。
[0150] 为了计算SOC差,步骤204具体包括:
[0151] 根据公式四,计算两个单体电池之间的SOC差:
[0152]
Figure CN105021994BD00141
[0153] 其中,Asoc是SOC差,At是电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的电流。
[0154] 其中,试验是指单体电池从第一电量变化到第二电量的变化过程。
[0155] 其中,通过简单的查询和计算,就可以分别得到两个单体电池之间的直流内阻差 和SOC差,无需通过复杂计算,进一步缩短了检测电池组一致性的检测时间,提高了检测效 率。
[0156] 在得到电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差和SOC差后,可以对通 过计算得到的电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差和SOC差进行分析,以确 定电池组中各单体电池的一致性的好坏,并同时确定电池组一致性差的原因。基于此,通过 以下步骤对电池组的一致性进行判断。
[0157] 步骤205、判断任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分别与预 设的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小。
[0158] 其中,计算单兀中预先存储的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值是作为 判断电池组一致性的参数阈值的数值,这些数值是技术人员通过反复的对电池组一致性判 断后得到的,并存储到计算单元中的。
[0159] 计算单元中预先存储的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值是可以修正 的,当技术人员认为计算单元中已存储的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值已经 不能满足电池组一致性判断时,那么可以对计算单元中存储的参数(相关系数、SOC差和直 流内阻差)阈值进行修正,使得修正后的参数阈值可以满足电池组一致性判断。
[0160] 步骤206、当确定任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差有大于 预设的相应阈值时,则确定电池组内单体电池的一致差,并获取相关系数、SOC差和直流内 阻差中大于相应阈值的参数。
[0161] 其中,计算单元在判断任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分 别与预设的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小的过程中,若确定两个单体 电池之间的相关系数大于预设的相关系数阈值时,那么就确定包含这两个单体电池的电池 组的一致性差,并且获取该大于相关系数阈值的相关系数;若确定两个单体电池之间的SOC 差大于预设的SOC差阈值时,那么就确定包含这两个单体电池的电池组的一致性差,并且获 取该大于SOC差阈值的SOC差。获取的参数(相关系数、SOC差和直流内阻差中的至少一个)会 以电池组一致性差的原因反馈给技术人员,使得技术人员根据得到的电池组一致性差的原 因,可以对电池组的性能进行改进。
[0162] 当电池组内的各单体电池的一致性好时,说明该电池组在多次充放电后,也可以 保持刚开始的使用时间。当电池组内的各单体电池的一致性差时,说明该电池组可能在多 次充放电后,就会比开始的使用时间大大缩短。
[0163] 其中,通过对电池组中任何两个单体电池的相关系数、直流内阻差以及SOC差分别 和预先设定的相关系数阈值、直流内阻差阈值和SOC差阈值的大小进行判断,来确定电池组 一致性的好坏;当计算得到的参数中有任一参数大于相应的参数阈值时,则确定该测试的 电池组的一致性差,并且获取该大于相应参数阈值的参数,可以在确定该检测的电池组的 一致性差的同时,还进一步确定了导致该电池组不一致性的原因,可以为以后对电池组性 能的改进提供依据。
[0164] 本实施例提供的一种检测电池组内单体电池一致性的方法,通过BMS测量得到电 池组中各单体电池从预设的第一电量变化到预设的第二电量的电压曲线,第一电量和第二 电量是不同的特征点,测量各单体电池在预设的两个特征点之间变化时的电压曲线,无需 对电池组中的各单体电池进行完全充电或者放电后才能得到各单体电池的电压曲线,避免 了需要耗费很长的时间才可以得到各单体电池的电压曲线的缺陷,大大缩短了电池组一致 性的检测时间,提尚了检测效率。
[0165] 实施例3
[0166] 参见图4,本实施例提供一种检测电池组内单体电池一致性的装置,电池组包括多 个单体电池,其中并联的电池单体视作一个单体电池,该装置包括:电压曲线测量模块300、 相关系数计算模块301、一致性参数计算模块302和一致性判断模块303。
[0167] 其中,电压曲线测量模块300,用于将电池组的电量从预设的第一电量变化到预设 的第二电量,通过BMS测量得到电池组中各单体电池的电压曲线,第一电量和第二电量是不 同的特征点;
[0168] 相关系数计算模块301,与电压曲线测量模块300连接,用于根据得到的各单体电 池的电压曲线,计算多个单体电池中任何两个单体电池之间的相关系数;
[0169] 一致性参数计算模块302,与相关系数计算模块301连接,用于计算各单体电池中 任何两个单体电池之间的荷电状态SOC差和直流内阻差;
[0170] 一致性判断模块303,与一致性参数计算模块302,用于通过计算得到的任何两个 单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差,对电池组的一致性进行判断。
[0171] 其中,相关系数计算模块301包括:第一计算单元;
[0172] 第一计算单元,用于根据公式一,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0173] 公式一:
Figure CN105021994BD00161
[0174] 或者,相关系数计算模块301包括第二计算单元;
[0175] 第二计算单元,用于根据公式二,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0176] 公式二:
Figure CN105021994BD00162
[0177] 或者,相关系数计算模块301包括第三计算单元;
[0178] 第三计算单元,用于根据公式三,计算任何两个单体电池之间的相关系数:
[0179] 公式三:
Figure CN105021994BD00163
[0180] 其中,D是电池组中任何两个单体电池的电压曲线的相关系数,f (Xi)和f (X2)是电 池组中任何两个单体电池的电压曲线。
[0181] 其中,一致性参数计算模块302包括:
[0182] 电压差计算单元,用于利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到两个单体电 池之间的电压差;
[0183] 内阻差计算单元,用于利用两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到 两个单体电池之间的直流内阻差;
[0184] SOC差计算单元,用于在电量变化时间内对电流进行积分,可得到两个单体电池之 间的SOC差;电量变化时间是电量从第一电量变化到第二电量所用的时间。
[0185] 其中,SOC差计算单元,用于:
[0186] 根据公式四,计算两个单体电池之间的SOC差:
[0187]
Figure CN105021994BD00164
[0188] 其中,Asoc是SOC差,At是电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的电流。
[0189] 其中,一致性判断模块303包括:
[0190] 判断单元,用于判断任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分别 与预设的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小;
[0191] 处理单元,用于当确定任何两个单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差有 大于预设的相应阈值时,则确定电池组内单体电池的一致差,并获取相关系数、SOC差和直 流内阻差中大于相应阈值的参数。
[0192] 本实施例提供的一种检测电池组内单体电池一致性的装置,通过BMS测量得到电 池组中各单体电池从预设的第一电量变化到预设的第二电量的电压曲线,第一电量和第二 电量是不同的特征点,测量各单体电池在预设的两个特征点之间变化时的电压曲线,无需 对电池组中的各单体电池进行完全充电或者放电后才能得到各单体电池的电压曲线,避免 了需要耗费很长的时间才可以得到各单体电池的电压曲线的缺陷,大大缩短了电池组一致 性的检测时间,提尚了检测效率。
[0193] 本发明各实施例所提供的文件处理方法的计算机程序产品,包括存储了程序代码 的计算机可读存储介质,程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法,具体 实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
[0194] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、 装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0195] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以 通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅 为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结 合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的 相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合 或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
[0196] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的 部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络 单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0197] 另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以 是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0198] 功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储 在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现 有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机 软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计 算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的 存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器 (RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0199] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1. 一种检测电池组内单体电池一致性的方法,所述电池组包括多个所述单体电池,其 中并联的电池单体视作一个单体电池,其特征在于,所述方法包括: 将所述电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电量,通过电池管理系统 BMS测量得到所述电池组中各所述单体电池的电压曲线,所述第一电量和所述第二电量是 不同的特征点; 根据得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述单体电池中任何两个所述单体 电池之间的相关系数; 计算各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的荷电状态SOC差和直流内阻差; 通过比较计算得到的相关系数、SOC差和直流内阻差与预先存储的相关系数阈值、SOC 差阈值和直流内阻差阈值的大小,来判断电池组的一致性; 当确定相关系数、SOC差和直流内阻差这三个参数中任一参数大于相应的参数阈值时, 计算单元可以确定该电池组的一致性差,否则确定该电池组的一致性好。
2. 根据权利要求1所述的检测电池组内单体电池一致性的方法,其特征在于,所述根据 得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述单体电池中任何两个所述单体电池的相 关系数包括: 根据公式一,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数: 公式一:
Figure CN105021994BC00021
或者, 根据公式二,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数: 公式二:
Figure CN105021994BC00022
或者, 根据公式三,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数: 公式三:
Figure CN105021994BC00023
其中,D是电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线的相关系数,f (X1)和f (X2)是所 述电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线。
3. 根据权利要求1所述的检测电池组内单体电池一致性的方法,其特征在于,所述计算 各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的SOC差和直流内阻差包括: 利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到所述两个单体电池之间的电压差; 利用所述两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到所述两个单体电池之间 的直流内阻差; 在电量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电池之间的SOC差;所述电量 变化时间是电量从所述第一电量变化到所述第二电量所用的时间。
4. 根据权利要求3所述的检测电池组内单体电池一致性的方法,其特征在于,所述在电 量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电池之间的SOC差包括: 根据公式四,计算所述两个单体电池之间的SOC差:
Figure CN105021994BC00024
其中,Δ soc是SOC差,At是所述电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的电流。
5. —种检测电池组内单体电池一致性的装置,所述电池组包括多个所述单体电池,其 中并联的电池单体视作一个单体电池,其特征在于,所述装置包括: 电压曲线测量模块,用于将所述电池组的电量从预设的第一电量变化到预设的第二电 量,通过电池管理系统BMS测量得到所述电池组中各所述单体电池的电压曲线,所述第一电 量和所述第二电量是不同的特征点; 相关系数计算模块,用于根据得到的各所述单体电池的电压曲线,计算多个所述单体 电池中任何两个所述单体电池之间的相关系数; 一致性参数计算模块,用于计算各所述单体电池中任何两个所述单体电池之间的荷电 状态SOC差和直流内阻差; 一致性判断模块,用于通过比较计算得到的相关系数、SOC差和直流内阻差与预先存储 的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小,来判断电池组的一致性;当确定相 关系数、SOC差和直流内阻差这三个参数中任一参数大于相应的参数阈值时,计算单元可以 确定该电池组的一致性差,否则确定该电池组的一致性好。
6. 根据权利要求5所述的检测电池组内单体电池一致性的装置,其特征在于,所述相关 系数计算模块包括:第一计算单元; 第一计算单元,用于根据公式一,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
Figure CN105021994BC00031
或者,所述相关系数计算模块包括第二计算单元; 第二计算单元,用于根据公式二,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
Figure CN105021994BC00032
或者,所述相关系数计算模块包括第三计算单元; 第三计算单元,用于根据公式三,计算所述任何两个所述单体电池之间的相关系数:
Figure CN105021994BC00033
其中,D是电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线的相关系数,f (X1)和f (X2)是所 述电池组中任何两个所述单体电池的电压曲线。
7. 根据权利要求5所述的检测电池组内单体电池一致性的装置,其特征在于,所述一致 性参数计算模块包括: 电压差计算单元,用于利用任何两个单体电池之间的相关系数,得到所述两个单体电 池之间的电压差; 内阻差计算单元,用于利用所述两个单体电池之间的电压差除以已知的电流值,得到 所述两个单体电池之间的直流内阻差; SOC差计算单元,用于在电量变化时间内对电流进行积分,可得到所述两个单体电池之 间的SOC差;所述电量变化时间是电量从所述第一电量变化到所述第二电量所用的时间。
8. 根据权利要求7所述的检测电池组内单体电池一致性的装置,其特征在于,所述SOC 差计算单元,用于: 根据公式四,计算所述两个单体电池之间的SOC差:
Figure CN105021994BC00041
其中,Δ soc是SOC差,At是所述电量变化时间,I⑴是试验过程中随时间变化的电流。
9.根据权利要求5所述的检测电池组内单体电池一致性的装置,其特征在于,所述一致 性判断模块包括: 判断单元,用于判断任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差分别 与预设的相关系数阈值、SOC差阈值和直流内阻差阈值的大小; 处理单元,用于当确定任何两个所述单体电池之间的相关系数、SOC差和直流内阻差有 大于预设的相应阈值时,则确定所述电池组内所述单体电池的一致差,并获取所述相关系 数、所述SOC差和所述直流内阻差中大于相应阈值的参数。
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