CN107015163A - 一种电池容量的获取方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电池容量的获取方法和装置。其中，电池容量的获取方法包括：选取批量电池进行充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；对待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压；根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。本发明实施例通过计算放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，并根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，解决了现有技术中电池容量测试方法检测电池容量时需要消耗较长的时间和较大的能耗的问题，实现低能耗并且快速的检测出电池容量。

Description

一种电池容量的获取方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电池容量的获取方法和装置。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车、储能、便携式电子等诸多领域中。

现有技术中常用的电池容量测试方法是以恒流恒压的方式对电池进行充电，充满电后搁置一定时间，然后以恒定电流放电至截止电压，用放电电流和放电时间计算电池容量。

使用现有技术中电池容量测试方法检测电池容量时需要消耗较长的时间和较大的能耗。

发明内容

本发明提供一种电池容量的计算方法和装置，以实现低能耗并且快速的检测电池容量。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池容量的获取方法，该电池容量的获取方法包括：

选取批量电池进行第一次充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；

计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；

对所述待测电池进行第一次充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压；

根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

进一步的，所述选取批量电池进行充放电测试，包括：

基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止电压；

基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

进一步的，所述计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，包括：

根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线；

确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

进一步的，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；

所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：

通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；

其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

进一步的，所述对待测电池进行充放电操作，包括：

基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压；

基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池容量的获取装置，该电池容量的获取装置包括：

第一测试模块，用于选取批量电池进行充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；

计算模块，用于计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；

第二测试模块，用于对所述待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的的终止电压；

电池容量计算模块，用于根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

进一步的，所述第一测试模块，包括：

恒流恒压第一充电单元，用于基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止电压；

恒流第一放电单元，用于基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

进一步的，所述计算模块包括：

放电曲线绘制单元，用于根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线；

函数表达式确认单元，用于确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

进一步的，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；

所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：

通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；

其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

进一步的，所述第二测试模块，包括：

恒流恒压第二充电单元，基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压；

恒流第二放电单元，基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。

本发明实施例通过计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，并根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，解决了现有技术中电池容量测试方法检测电池容量时需要消耗较长的时间和较大的能耗的问题，实现低能耗并且快速的检测出电池容量。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种电池容量的获取方法流程图；

图2是本发明实施例二中的一种电池容量的获取方法流程图；

图3是本发明实施例二中基于电流值为0.2C的恒流方式对待检测电池充电过程中的剩余容量占比值-电压的拟合曲线图；

图4是本发明实施例三中的一种电池容量的获取装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电池容量的获取方法流程图，本实施例可适用于快速检测电池容量的情况，该方法可以由一种电池容量的获取装置来执行，具体包括如下步骤：

S110、选取批量电池进行第一次充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值。

其中，本实施例中的电池是可进行充放电的二次电池，可以是任意类型的蓄电池，具体的，可以是锂离子电池；剩余容量占比值表示所述待测电池剩余容量所占全部电池容量的比值(State Of Charge，SOC)。

本实施例中，首先选取批量电池进行充放电。充放电过程中，可以对电池的充放电条件进行设定，例如恒流、恒压充放电；当充电或放电到达一定阈值后，停止充电或放电操作，并静置一段时间，直至待测电池中的电化学反应进行完全，此时开始检测该过程中的电压值和剩余容量占比值，进而得到稳定又准确的电压值和剩余容量占比值。

可选的，本实施例中可以对所述批量电池进行多次充放电测试，进而得到更多的数据，从而拟合出更为准确的拟合函数。

S120、计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数。

其中，所述拟合函数根据放电过程电压和剩余容量占比值之间的关系计算得出，计算方法可以是基于最小二乘大的差值优化方法，通过检测测试所得数据间的关系、数据与拟合函数间的相符度，确定出电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，提高了拟合函数的准确性。

进一步的，所述拟合函数包括处于不同范围区间的多个拟合函数。

S130、对所述待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压。

其中，在充放电操作过程中，可以对初始电池容量不同的对待测电池进行充放电测试，本实施例中，拟合函数计算完成后，会对待检测电进行充放电操作，并记录待检测电池的终止电压。

S140、根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

具体的，根据待测电池的容量和终止电压计算出两者间的函数关系，并根据该函数关系与所述函数关系对待测电池的容量进行计算。

计算过程中，需要先检测电池的瞬时电压，进而将所述电压值代入到拟合函数中，进而根据所述拟合函数和终止电压间的函数关系计算带测试电池的容量。

本发明通过计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，并根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，解决了现有技术中电池容量测试方法检测电池容量时需要消耗较长的时间和较大的能耗的问题，实现低能耗并且快速的检测出电池容量。

实施例二

图2本发明实施例二提供的一种电池容量的获取方法流程图，本发明实施例在上述实施例的基础上，通过放电过程电压和剩余容量占比值绘制完成的放电曲线，确认对应范围区间的函数表达式，该方法具体包括：

S210、基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止电压。

本实施例中，可以利用恒流恒压的充电条件对待测试电池进行充电，进而加快充电速度。其中，第一电流和第一电压是可以使待检测电池正常工作状态下的任意值。

示例性的，可以选取基于电流值为0.5C的第一电流、电压值为3.5V的第一电压对待检测电池恒流恒压充电至电压值为4.2V的预设截止电压；也可以选取基于电流值为0.5C的第一电流、电压值为3.5V的第一电压对待检测电池恒流恒压充电至电流值为0.05C的预设截止电流。。

S220、基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

本实施例中，可以利用恒流放电条件对待测试电池进行充电，以保证待检测电池工作时处于稳定状态。其中，第一电流和第一电压是可以使待检测电池正常工作状态下的任意值。

S230、根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线。

其中，剩余容量占比值为待检测电池的剩余容量与额定容量的比值。

具体的，在充放电测试过程中，会对充放电过程中的电压和剩余容量进行记录，并将剩余容量转化为剩余容量占比值，进而根据电压和剩余容量占比值绘制放电曲线。

S240、确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

本实施例中，会将放电曲线进行分段处理，进而将处于不同剩余容量占比区间的数据根据预设拟合规则得到至少一个拟合函数。

可选的，基于最小二乘法的自动分段拟合方法对所述拟合函数分段处理，具体的，选择预设参数使得拟合模型与实际观测值在曲线拟合各点的残差的加权平方和处于预设范围，此时所求曲线称作在加权最小二乘意义下对数据的拟合曲线，进而得到至少一个对应剩余容量占比值范围区间的拟合函数。

S250、基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压。

其中，第三电流和第二电压是可以使待检测电池正常工作状态下的任意值，本实施例中，可以根据拟合函数和第一终止电压，对处于充电状态下的电池的剩余容量检测。

S260、基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。

本实施例中，可以选取第四电流对电池进行恒流放电，以保证待检测电池工作时处于稳定状态，本实施例中，可以根据拟合函数和第二终止电压，对处于放电状态下的电池的剩余容量检测。

S270、根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

具体的，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

示例性的，如图3所示，图3是本发明实施例二中基于电流值为0.2C的恒流方式对待检测电池充电过程中的剩余容量占比值-电压的拟合曲线图，其中拟合函数可以是对一批多个电池进行充放电测试得到的测试数据的综合拟合结果。该曲线对应的拟合函数为Q＝0.385*Q₀/(3.808-V)，其中Q₀＝1500mAh。

本实施例的技术方案，通过放电过程电压和剩余容量占比值绘制完成的放电曲线，确认对应范围区间的函数表达式，提高了检测到的电池容量的准确性。

实施例三

图4所示为本发明实施例三提供的一种电池容量的获取装置结构示意图，如图4所示，该电池容量的获取装置包括：

第一测试模块410，用于选取批量电池进行充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；

计算模块420，用于计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；

第二测试模块430，用于对所述待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压；

电池容量计算模块440，用于根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

本发明通过计算放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，并根据所述拟合函和终止电压计算所述待测电池的容量，解决了现有技术中电池容量测试方法检测电池容量时需要消耗较长的时间和较大的能耗的问题，实现低能耗并且快速的检测出电池容量。

在上述实施例的基础上，所述第一测试模块410，包括：

恒流恒压第一充电单元，用于基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止容量；

恒流第一放电单元，用于基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

在上述实施例的基础上的，所述计算模块420包括：

放电曲线绘制单元，用于根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线；

函数表达式确认单元，用于确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

在上述实施例的基础上，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；

所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：

通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；

其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

在上述实施例的基础上，所述第二测试模块440，包括：

恒流恒压第二充电单元，基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压；

恒流第二放电单元，基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。

本发明实施例所提供的电池容量的获取装置可执行本发明任意实施例所提供的电池容量的获取方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池容量的获取方法，其特征在于，包括：

选取批量电池进行充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；

计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；

对待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压；

根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取批量电池进行充放电测试，包括：

基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止电压；

基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数，包括：

根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线；

确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；

所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：

通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；

其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对待测电池进行充放电操作包括：

基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压；

基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。

6.一种电池容量的获取装置，其特征在于，包括：

第一测试模块，用于选取批量电池进行充放电测试，并记录放电过程电压和对应的剩余容量占比值；

计算模块，用于计算所述放电过程电压和剩余容量占比值之间的拟合函数；

第二测试模块，用于对待测电池进行充放电操作，并记录所述待测电池停止充放电操作时的终止电压；

电池容量计算模块，用于根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一测试模块，包括：

恒流恒压第一充电单元，用于基于第一电流和第一电压对电池恒流恒压充电至预设截止电压；

恒流第一放电单元，用于基于第二电流对电池恒流放电至预设截止电压。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：

放电曲线绘制单元，用于根据所述放电过程电压和剩余容量占比值绘制放电曲线；

函数表达式确认单元，用于确认所述放电曲线符合线性关系的剩余容量占比值范围区间以及该区间内的函数表达式。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述函数表达式为V＝a+b*SOC；

所述根据所述拟合函数和终止电压计算所述待测电池的容量，具体为：

通过Q＝b*Q₀/(a+b-V)计算所述待测电池的容量；

其中，Q为待测电池的容量，a和b均为常数，V为放电过程电压，SOC表示剩余容量占比值。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二测试模块，包括：

恒流恒压第二充电单元，基于第三电流和第二电压对电池恒流恒压充电至第一终止电压；

恒流第二放电单元，基于第四电流对电池恒流放电至第二终止电压。