CN106324507A - 动力电池的性能检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种动力电池的性能检测方法，包括：在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并计算荷电状态SOCi，以及根据SOCi和Ti得到单体电池的开路电压OCVi；在第i+1采样时刻，获取单体电池的Ui+1、Ii+1和Ti+1，并计算荷电状态SOCi+1，根据SOCi+1和Ti+1得到开路电压OCVi+1，其中，第i+1采样时刻和第i采样时刻的间隔时间小于1秒；根据Ui、Ii、OCVi、Ui+1、Ii+1和OCVi+1得到单体电池的欧姆内阻R；根据R判断所述单体电池的性能衰减情况。本发明具有简单易行，且电池性能判断准确性高的优点。本发明还公开了一种动力电池的性能检测系统。
Description
技术领域
本发明涉及电池性能检测技术领域，特别涉及一种动力电池的性能检测方法及系统。
背景技术
动力电池由很多单体电池串并联结合构成，在动力电池使用过程中，单体电池的性能都会发生衰减，当某个或者几个单体电池出现性能衰减严重时，会影响整个动力电池系统的安全性和可靠性，并且会降低动力电池的使用寿命。因此，为了保证动力电池系统的安全性和可靠性，需要对动力电池中单体电池的性能衰减情况进行检测。然而，当动力电池装车之后，很难再将动力电池拆开来逐一检查每个单体电池的性能衰减情况。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种动力电池的性能检测方法。该方法具有简单易行，且电池性能判断准确性高的优点。
本发明的另一个目的在于提出一种动力电池的性能检测系统。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种动力电池的性能检测方法，所述动力电池包括多个单体电池，所述方法包括以下步骤：S1：在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并计算所述单体电池的荷电状态SOCi，以及根据所述SOCi和所述Ti得到所述单体电池的开路电压OCVi，其中，所述i为正整数；S2：在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，并计算所述单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据所述SOCi+1和所述Ti+1得到所述单体电池的开路电压OCVi+1，其中，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间小于1秒；S3：根据所述电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和所述开路电压OCVi+1得到所述单体电池的欧姆内阻R；S4：根据所述欧姆内阻R判断所述单体电池的性能衰减情况。
根据本发明实施例的动力电池的性能检测方法，当动力电池封装成电池包以后，无需将电池包拆开，便可以在线计算出单体电池的欧姆内阻，然后根据欧姆内阻判断出单体电池的性能衰减情况，从而挑选出性能出现较为严重劣化的单体电池，这样，便可以进行提前预警等以提升动力电池系统的安全性。该方法具有简单易行，且电池性能判断准确性高的优点。
另外，根据本发明上述实施例的动力电池的性能检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间位于[5毫秒，20毫秒]之间。
在一些示例中，根据如下公式计算所述单体电池的欧姆内阻R，其中，所述公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
在一些示例中，重复执行所述步骤S1至所述步骤S3预定次数以得到所述单体电池的多个欧姆内阻，并根据所述多个欧姆内阻的平均值判断所述单体电池的性能衰减情况。
在一些示例中，在所述步骤S3之前，还包括：计算所述电流Ii+1与所述电流Ii之间的差值；判断所述差值是否大于预定电流值；如果是，则执行所述步骤S3，否则进行下一次的采样或结束。
本发明第二方面的实施例公开了一种动力电池的性能检测系统，所述动力电池包括多个单体电池，所述系统包括：采样模块，用于在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，其中，所述i为正整数，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间小于1秒；开路电压计算模块，用于计算所述第i采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi，以及根据所述SOCi和所述Ti计算所述i采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi，并计算所述第i+1采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据所述SOCi+1和所述Ti+1计算所述i+1采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi+1；欧姆内阻计算模块，用于根据所述电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和所述开路电压OCVi+1得到所述单体电池的欧姆内阻R；性能评估模块，用于根据所述欧姆内阻R判断所述单体电池的性能衰减情况。
根据本发明实施例的动力电池的性能检测系统，当动力电池封装成电池包以后，无需将电池包拆开，便可以在线计算出单体电池的欧姆内阻，然后根据欧姆内阻判断出单体电池的性能衰减情况，从而挑选出性能出现较为严重劣化的单体电池，这样，便可以进行提前预警等以提升动力电池系统的安全性。该系统具有实现简单，且电池性能判断准确性高的优点。
另外，根据本发明上述实施例的动力电池的性能检测系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间位于[5毫秒，20毫秒]之间。
在一些示例中，所述欧姆内阻计算模块用于根据如下公式计算所述单体电池的欧姆内阻R，其中，所述公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
在一些示例中，所述性能评估模块用于根据多个欧姆内阻的平均值判断所述单体电池的性能衰减情况。
在一些示例中，所述欧姆内阻计算模块还用于：计算所述电流Ii+1与所述电流Ii之间的差值，并判断所述差值是否大于预定电流值，如果是，则计算所述欧姆内阻R，否则跳过本次计算过程。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的性能检测方法的流程图；以及
图2是根据本发明一个实施例的动力电池的性能检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的动力电池的性能检测方法及系统。
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的性能检测方法的流程图。
其中，动力电池包括多个单体电池，即：由多个单体电池通过串联和/或并联的方式组成。如图1所示，根据本发明一个实施例的动力电池的性能检测方法，包括如下步骤：
S101：在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并计算单体电池的荷电状态SOCi，以及根据SOCi和Ti得到单体电池的开路电压OCVi，其中，i为正整数。
具体而言，在动力电池封装成电池包以后，无需将电池包拆开，便可以通过在线的方式监测单体电池的电压、电流和温度。例如：在第i采样时刻，获取此时监测到的单体电池的电压、电流和温度，即：获取到第i采样时刻的单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti。
单体电池的荷电状态SOC可以采用安时积分法、开路电压法或者卡尔曼滤波法计算得到。例如：在第i采样时刻，通过上述方法计算得到单体电池此时的荷电状态SOCi。
单体电池的开路电压OCV可以通过查询SOC-T-OCV关系表得到，SOC-T-OCV关系表通常是由动力电池厂商提供，其中，SOC为单体电池的荷电状态、T为单体电池的温度、OCV为单体电池的开路电压。因此，在第i采样时刻，可以根据此时的SOCi和Ti查询出对应的OCVi。
S102：在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，并计算单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据SOCi+1和Ti+1得到单体电池的开路电压OCVi+1，其中，第i+1采样时刻和第i采样时刻的间隔时间小于1秒。
其中，电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1、SOCi+1和OCVi+1的获取或者计算方式与步骤S101中电压Ui、电流Ii和温度Ti、SOCi和OCVi的获取或者计算方式类似，此处不做赘述。
需要说明的是，第i+1采样时刻和第i采样时刻的间隔时间应小于1秒。具体而言，动力电池的内阻一般包括欧姆内阻和极化内阻，欧姆内阻导致电压降的反应时间比较短，一般为毫秒级，而极化内阻导致电压降的反应时间通常比较长，一般达到数秒级。因此，将第i+1采样时刻和第i采样时刻的间隔时间限定在比较小的值(如1秒以内)，可以认为单体电池的极化内阻导致的极化电压没有发生变化，电流变化导致的电压差变化全部由欧姆内阻导致。
在本发明的一个实施例中，可以将第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间限定在[5毫秒，20毫秒]之间，这样，电流变化导致的电压差变化可认为全部由欧姆内阻导致。
S103：根据电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和开路电压OCVi+1得到单体电池的欧姆内阻R。
具体地，可以根据如下公式计算单体电池的欧姆内阻R，该公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
S104：根据欧姆内阻R判断单体电池的性能衰减情况。
具体而言，将计算得到的欧姆内阻R与动力电池厂商提供的欧姆内阻进行比较，如果两者的差值在合理的范围内，则认为对应的单体电池的性能正常，如果不在合理的范围内，则认为该单体电池的性能衰减比较严重，从而挑选出性能出现较为严重劣化的单体电池。可以理解的是，合理的范围可以根据经验确定。
根据本发明实施例的动力电池的性能检测方法，当动力电池封装成电池包以后，无需将电池包拆开，便可以在线计算出单体电池的欧姆内阻，然后根据欧姆内阻判断出单体电池的性能衰减情况，从而挑选出性能出现较为严重劣化的单体电池，这样，便可以进行提前预警等以提升动力电池系统的安全性。该方法具有简单易行，且电池性能判断准确性高的优点。
为了更加精确地判断单体电池的性能衰减情况，本发明的实施例可以重复执行步骤S101至步骤S103预定次数(如3至10次)以得到单体电池的多个欧姆内阻，并根据多个欧姆内阻的平均值判断单体电池的性能衰减情况。这样，可以消除或降低某一次测试出现的误差而导致单体电池的性能衰减情况判断不准确，可以有效保证单体电池的性能衰减情况的计算准确性。
进一步地，为了消除误差，在执行步骤S103之前，还包括：计算电流Ii+1与电流Ii之间的差值；判断差值是否大于预定电流值；如果是，则执行步骤S3，否则进行下一次的采样或结束。其中，差值例如为10A。这样，可以进一步消除误差，以提升单体电池的性能衰减情况的计算准确性。
根据本发明实施例的动力电池的性能检测方法，具有简单易行，且电池性能判断准确性高的优点。
进一步地，本发明的实施例公开了一种动力电池的性能检测系统，如图2所示，该动力电池的性能检测系统200，包括：采样模块210、开路电压计算模块220、欧姆内阻计算模块230和性能评估模块240。
其中，采样模块210用于在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，其中，所述i为正整数，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间小于1秒。开路电压计算模块220用于计算所述第i采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi，以及根据所述SOCi和所述Ti计算所述i采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi，并计算所述第i+1采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据所述SOCi+1和所述Ti+1计算所述i+1采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi+1。欧姆内阻计算模块230用于根据所述电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和所述开路电压OCVi+1得到所述单体电池的欧姆内阻R。性能评估模块240用于根据所述欧姆内阻R判断所述单体电池的性能衰减情况。
在本发明的一个实施例中，第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间位于[5毫秒，20毫秒]之间。
在本发明的一个实施例中，欧姆内阻计算模块230用于根据如下公式计算所述单体电池的欧姆内阻R，其中，所述公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
在本发明的一个实施例中，性能评估模块240用于根据多个欧姆内阻的平均值判断所述单体电池的性能衰减情况。进一步地，欧姆内阻计算模块240还用于：计算所述电流Ii+1与所述电流Ii之间的差值，并判断所述差值是否大于预定电流值，如果是，则计算所述欧姆内阻R，否则跳过本次计算过程。
根据本发明实施例的动力电池的性能检测系统，当动力电池封装成电池包以后，无需将电池包拆开，便可以在线计算出单体电池的欧姆内阻，然后根据欧姆内阻判断出单体电池的性能衰减情况，从而挑选出性能出现较为严重劣化的单体电池，这样，便可以进行提前预警等以提升动力电池系统的安全性。该系统具有实现简单，且电池性能判断准确性高的优点。
需要说明的是，本发明实施例的动力电池的性能检测系统的具体实现方式与本发明实施例的动力电池的性能检测方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (10)
1.一种动力电池的性能检测方法，其特征在于，所述动力电池包括多个单体电池，所述方法包括以下步骤：
S1：在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并计算所述单体电池的荷电状态SOCi，以及根据所述SOCi和所述Ti得到所述单体电池的开路电压OCVi，其中，所述i为正整数；
S2：在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，并计算所述单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据所述SOCi+1和所述Ti+1得到所述单体电池的开路电压OCVi+1，其中，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间小于1秒；
S3：根据所述电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和所述开路电压OCVi+1得到所述单体电池的欧姆内阻R；
S4：根据所述欧姆内阻R判断所述单体电池的性能衰减情况。
2.根据权利要求1所述的动力电池的性能检测方法，其特征在于，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间位于[5毫秒，20毫秒]之间。
3.根据权利要求1所述的动力电池的性能检测方法，其特征在于，根据如下公式计算所述单体电池的欧姆内阻R，其中，所述公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
4.根据权利要求1所述的动力电池的性能检测方法，其特征在于，重复执行所述步骤S1至所述步骤S3预定次数以得到所述单体电池的多个欧姆内阻，并根据所述多个欧姆内阻的平均值判断所述单体电池的性能衰减情况。
5.根据权利要求1-4任一项所述的动力电池的性能检测方法，其特征在于，在所述步骤S3之前，还包括：
计算所述电流Ii+1与所述电流Ii之间的差值；
判断所述差值是否大于预定电流值；
如果是，则执行所述步骤S3，否则进行下一次的采样或结束。
6.一种动力电池的性能检测系统，其特征在于，所述动力电池包括多个单体电池，所述系统包括：
采样模块，用于在第i采样时刻，获取单体电池的电压Ui、电流Ii和温度Ti，并在第i+1采样时刻，获取单体电池的电压Ui+1、电流Ii+1和温度Ti+1，其中，所述i为正整数，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间小于1秒；
开路电压计算模块，用于计算所述第i采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi，以及根据所述SOCi和所述Ti计算所述i采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi，并计算所述第i+1采样时刻时所述单体电池的荷电状态SOCi+1，以及根据所述SOCi+1和所述Ti+1计算所述i+1采样时刻时所述单体电池的开路电压OCVi+1；
欧姆内阻计算模块，用于根据所述电压Ui、电流Ii、开路电压OCVi、电压Ui+1、电流Ii+1和所述开路电压OCVi+1得到所述单体电池的欧姆内阻R；
性能评估模块，用于根据所述欧姆内阻R判断所述单体电池的性能衰减情况。
7.根据权利要求6所述的动力电池的性能检测系统，其特征在于，所述第i+1采样时刻和所述第i采样时刻的间隔时间位于[5毫秒，20毫秒]之间。
8.根据权利要求6所述的动力电池的性能检测系统，其特征在于，所述欧姆内阻计算模块用于根据如下公式计算所述单体电池的欧姆内阻R，其中，所述公式为：
R＝[(Ui+1-OCVi+1)-(Ui-OCVi)]/(Ii+1-Ii)。
9.根据权利要求6所述的动力电池的性能检测系统，其特征在于，所述性能评估模块用于根据多个欧姆内阻的平均值判断所述单体电池的性能衰减情况。
10.根据权利要求6-9任一项所述的动力电池的性能检测系统，其特征在于，所述欧姆内阻计算模块还用于：计算所述电流Ii+1与所述电流Ii之间的差值，并判断所述差值是否大于预定电流值，如果是，则计算所述欧姆内阻R，否则跳过本次计算过程。
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