CN108287318A - 一种基于车辆动力电池包的检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车辆动力电池包的检测方法及检测系统，用于检测动力电池包内多个单体电池电压的一致性，检测方法包括将动力电池包以第一预设电流值进行放电至动力电池包的剩余容量为零；将动力电池包以第一预设电流值进行充电至其第一剩余容量达到其满电容量的10％～30％；将动力电池包以第二预设电流值进行放电并记录放电预结束时动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；计算最大放电电压值和最小放电电压值的放电压差值并将放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，以判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。本发明解决了现有技术中的检测方法参数多且计算繁琐而导致检测方法复杂的问题。

Description

一种基于车辆动力电池包的检测方法及检测系统

技术领域

本发明涉及动力电池系统领域，特别是涉及一种基于车辆动力电池包的检测方法及检测系统。

背景技术

新能源车辆的迅猛发展，使得磷酸铁锂动力电池得到广泛的应用，随着新能源汽车保有量的激增，动力电池逐渐暴露出一系列诸如耐久性、可靠性和安全性等方面的问题。动力电池包是单体电池经过串、并联而成的集合体，动力电池成组后每个单体电池之间的不一致是导致耐久性、可靠性和安全性等问题的主要原因之一。为了能够应对动力电池包一致性的难题，开发一种便捷可靠的动力电池包对其每个单体电池间的一致性评估方法显得十分重要。

目前，关于电池包一致性的检测方法一般是计算电池包的容量离散度、等效直流内阻离散度与电压平台离散度并加权平均，来获取动力电池包的综合评估系数，最终判断电池包的一致性情况，但是，在这种检测方法中，部分采用多参数记录并换算的方式进行评估，从而导致整个检测方案较为复杂。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种基于车辆动力电池包的检测方法及检测系统，以解决现有技术中的检测方法参数多且计算繁琐而导致检测方法复杂的问题。

本发明一个进一步的目的是要提高检测方案的可行性和准确性。

特别地，本发明提供了一种基于车辆动力电池包的检测方法，用于检测所述动力电池包内多个单体电池电压的一致性，所述检测方法包括：

将所述动力电池包以第一预设电流值进行放电，直至所述动力电池包的剩余容量为零；

将所述动力电池包以第一预设电流值进行充电，直至所述动力电池包的第一剩余容量达到所述动力电池包满电容量的10％～30％；

将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电，并记录放电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；

计算所述最大放电电压值和所述最小放电电压值的放电压差值，并将所述放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，以判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

进一步地，判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致的方法具体为：

若所述放电压差值小于所述预设放电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致；

若所述放电压差值不小于所述预设放电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压不一致。

进一步地，根据所述放电压差值与所述预设放电电压标定值比较的结果判定所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致后，还包括：

将所述动力电池包以所述第一预设电流值继续充电，直至所述动力电池包的第二剩余容量达到所述动力电池包满电容量的70％～90％，并使得所述动力电池包保持所述第二剩余容量的时间为0～60min；

将所述动力电池包以第三预设电流值继续充电，并记录充电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大充电电压值和最小充电电压值；

计算所述最大充电电压值和所述最小充电电压值的充电压差值，并将所述充电压差值与预设充电电压标定值进行比较，以根据比较的结果判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

进一步地，根据比较的结果判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致具体为：

若所述充电压差值小于所述预设充电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致；

若所述充电压差值不小于所述预设充电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压不一致。

进一步地，将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电的条件具体为：

使所述动力电池包保持所述第一剩余容量的时间为0～60min。

进一步地，所述第一预设电流值为0.1-2C；可选地，所述第一预设电流值为0.5-1C；

所述第二预设电流值为1-6C；可选地，所述第二预设电流值为2-5C；

所述第三预设电流值为0.5-5C；可选地，所述第二预设电流值为1-3C。

进一步地，所述预设放电电压标定值为10-100mv；可选地，所述预设放电电压标定值为30-80mv；

所述预设充电电压标定值为10-120mv；可选地，所述预设充电电压标定值为50-100mv。

进一步地，将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电的时间为30s-60s；

将所述动力电池包以第三预设电流值继续充电的时间为30s-60s。

进一步地，对所述动力电池包进行充电或放电时的环境温度为15℃-35℃；

可选地，所述环境温度为20℃-30℃。

本发明还提供一种基于车辆动力电池包的检测系统，用于检测所述动力电池包内多个单体电池电压的一致性，所述检测系统包括：

控制器，与所述动力电池包相连，用于控制所述动力电池包以第一预设电流值放电或以第一预设电流值充电或以第二预设电流值放电；

存储器，与所述控制器相连，用于存储所述动力电池包以第二预设电流值放电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；

计算器，与所述存储器相连，用于计算所述最大放电电压值和所述最小放电电压值的放电压差值；

比较器，与所述计算器相连，用于比较所述放电压差值与预设放电电压标定值，并判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

本发明的有益效果为：

本发明的检测方法首先通过将动力电池包以第一预设电流值进行放电至其剩余容量为零，然后使其仍以第一预设电流值进行充电至其第一剩余容量达到满电容量的10％～30％后，再以第二预设电流值进行放电，此时，记录放电预结束时多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值，并计算最大放电电压值和最小放电电压值的放电压差值，以将该放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，从而根据比较的结果判断多个单体电池的电压是否一致。如此，所述检测方法利用动力电池包充放电过程中在其剩余容量范围内多个单体电池的电压比较平缓，而在充放电末期各个单体电池的电压差异增大的特点，以实现对动力电池包电压一致性的检测，如通过对动力电池包进行一次充电和两次放电过程即可得到动力电池包放电末期的放电压差值，从而根据该放电压差值与预设放电电压标定值比较的结果判定该动力电池包电压的一致性，该方法中所要涉及的参数为第一预设电流值、第二预设电流值、放电压差值以及预设放电电压标定值，且计算的参数只有放电压差值，而无需现有技术中除此参数外还需计算电池包的容量离散度、等效直流内阻离散度、电压平台离散度并加权平均等参数，因此，该检测方法解决了现有技术中的检测方法参数多且计算繁琐而导致检测方案复杂的问题。

进一步地，根据放电压差值与预设放电电压标定值比较的结果判定动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致后，还可继续对该动力电池包的一致性进行检测，如使动力电池包以第一预设电流值继续充电至其第二剩余容量达到满电容量的70％～90％，然后以第三预设电流值使其继续充电，在充电末期记录多个单体电池的最大充电电压值和最小充电电压值，并计算最大充电电压值和最小充电电压值的充电压差值，从而根据该充电压差值和预设充电电压标定值比较的结果进行二次判定动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。从而不仅使得该检测方案准确性得到了提高，而且整个检测过程简单且检测时间比较短，可以便于不同的人群利用该检测方法对动力电池包的一致性进行检测，且检测效率比较高，从而提高检测过程的可行性。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的一种基于车辆动力电池包的检测方法的示意性流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的一种基于车辆动力电池包的检测方法的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的一种基于车辆动力电池包的检测方法的示意性结构框图。

具体实施方式

磷酸铁锂动力电池已广泛应用于新能源车辆、风光储能、电信基站储备电源、电动工具及电动摩托车等领域，电池包内单体电池的一致性是影响其应用效果的最重要因素。电池包组装完成后，直接出厂显然是不可靠的，有必要采用一定的手段对电池一致性做出评估，合格后方可交由终端用户安全放心的使用。在下述检测方法或检测系统中，所涉及的动力电池均可为磷酸铁锂动力电池。

图1是根据本发明一个实施例的一种基于车辆动力电池包的检测方法的示意性流程图，以检测动力电池包内多个单体电池电压的一致性，检测方法可包括：

S100.将动力电池包以第一预设电流值进行放电，直至动力电池包的剩余容量为零；

S200.将动力电池包以第一预设电流值进行充电，直至动力电池包的第一剩余容量达到动力电池包满电容量的10％～30％；

S300.将动力电池包以第二预设电流值进行放电，并记录放电预结束时动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；

S400.计算最大放电电压值和最小放电电压值的放电压差值，并将放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，以判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

本发明的检测方法首先通过将动力电池包以第一预设电流值进行放电至其剩余容量为零，然后使其仍以第一预设电流值进行充电至其第一剩余容量达到满电容量的10％～30％后，再以第二预设电流值进行放电，此时，记录放电预结束时多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值，并计算最大放电电压值和最小放电电压值的放电压差值，以将该放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，从而根据比较的结果判断多个单体电池的电压是否一致。如此，所述检测方法利用动力电池包充放电过程中在其剩余容量范围内多个单体电池的电压比较平缓，而在充放电末期各个单体电池的电压差异增大的特点，以实现对动力电池包电压一致性的检测，如通过对动力电池包进行一次充电和两次放电过程即可得到动力电池包放电末期的放电压差值，从而根据该放电压差值与预设放电电压标定值比较的结果判定该动力电池包电压的一致性，该方法中所要涉及的参数为第一预设电流值、第二预设电流值、第二预设电流值、放电压差值以及预设放电电压标定值，且计算的参数只有放电压差值，而无需现有技术中除此参数外还需计算电池包的容量离散度、等效直流内阻离散度、电压平台离散度并加权平均等参数，因此，该检测方法解决了现有技术中的检测方法参数多且计算繁琐而导致检测方案复杂的问题。

其中，动力电池包的容量是指对动力电池包放电，直到电压降到终止电压为止，在这期间所能取得的放电电荷量。若是在规定的电流和温度等标准放电条件下，对充饱电的电池进行放电直到放电终止，所得到的容量称之为额定容量(或标称容量)。容量的大小与其所消耗的电极材料之活性物质的量有关，而标准放电条件则是依照电池种类的不同有所规定。容量是根据电池的放电反应来定义，而非充电反应来定义，因此我们常说的电池容量有多大，是指放电时可得到的累积放电电荷量有多少，而非充电时流进去的电荷量有多少。

根据基本电学公式，电池容量的大小可以定义为C＝IT(单位以mAh或Ah)来表示，其中C(capacity)是容量(与库仑是同意义)，I是电流，T是时间，A是安培，mA表示电流大小为豪安，h代表小时，也就是说以千分之一安培的电流放电一小时所累积的放电量为1mAh，因此mAh就是库仑的等效表示方式。通常电池的外壳包装上面都会标明电池的额定容量，用来表示该电池的最大容量。

动力电池包的剩余电量(剩余容量)又简称为SOC，是指动力电池包内的可用电量占标称容量的比例，是电池管理系统的一个重要监控数据，电池管理系统根据SOC值控制电池工作状态。

在上述实施例中，判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致的方法具体为：

若放电压差值小于所述预设放电电压标定值，则动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致(即说明动力电池包的一致性基本合格)；若放电压差值不小于预设放电电压标定值，则动力电池包内多个单体电池的电压不一致(说明动力电池包的一致性不合格)。

在上述进一步的实施例中，如图2所示，根据放电压差值与预设放电电压标定值比较的结果判定动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致，说明动力电池包的一致性基本合格后，可对动力电池包的一致性作进一步地检测，即可进入如下步骤：

S500.将动力电池包以所述第一预设电流值继续充电，直至所述动力电池包的第二剩余容量达到所述动力电池包满电容量的70％～90％，并使得所述动力电池包保持所述第二剩余容量的时间为0～60min；

S600.将动力电池包以第三预设电流值继续充电，并记录充电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大充电电压值和最小充电电压值；

S700.计算最大充电电压值和最小充电电压值的充电压差值，并将充电压差值与预设充电电压标定值进行比较，以根据比较的结果判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

即根据放电压差值与预设放电电压标定值比较的结果判定动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致后，还可继续对该动力电池包的一致性进行检测，如使动力电池包以第一预设电流值继续充电至其第二剩余容量达到满电容量的70％～90％，然后以第三预设电流值使其继续充电，在充电末期记录多个单体电池的最大充电电压值和最小充电电压值，并计算最大充电电压值和最小充电电压值的充电压差值，从而根据该充电压差值和预设充电电压标定值比较的结果进行二次判定动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。从而不仅使得该检测方案准确性得到了提高，而且整个检测过程简单且检测时间比较短，可以便于不同的人群利用该检测方法对动力电池包的一致性进行检测，且检测效率比较高，从而提高检测过程的可行性。

在图2的实施例中，根据比较的结果判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致具体为：

若充电压差值小于预设充电电压标定值，则所动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致，说明动力电池包的一致性合格；若充电压差值不小于预设充电电压标定值，则动力电池包内多个单体电池的电压不一致，说明动力电池包的一致性不合格。

在上述一些实施例中，将动力电池包以第二预设电流值进行放电的条件具体可为：使动力电池包保持第一剩余容量的时间为0～100min。

可选地，动力电池包保持第一剩余容量的时间为0～60min。

在上述另一些实施例中，第一预设电流值可为0.1-2C；可选地，第一预设电流值为0.5-1C。第二预设电流值为1-6C；可选地，第二预设电流值为2-5C；第三预设电流值为0.5-5C；可选地，第二预设电流值为1-3C。

在上述任一项实施例中，预设放电电压标定值可为10-100mv；可选地，预设放电电压标定值为30-80mv；预设充电电压标定值可为10-120mv；可选地，预设充电电压标定值为50-100mv。将动力电池包以第二预设电流值进行放电的时间可为30s-60s；将动力电池包以第三预设电流值继续充电的时间可为30s-60s。

即上述检测方法可结合磷酸铁锂电池的充放电平台特点(磷酸铁锂电池包充放电过程中的剩余容量在20％-80％满电容量范围内的电压平台较为平缓，且充放电末期电压差异增大)，配合大电流检测条件在动力电池包充放电末期对电池的一致性进行充放电检测；一方面电池充放电末期电压差异本身较大，另一方面由于脉冲大电流的冲击，从而可以更好地放大这种差异，因此可以更为准确地判断动力电池包的一致性。

在上述任一项实施例中，对动力电池包进行充电或放电时的环境温度为15℃-35℃；可选地，环境温度为20℃-30℃。即对动力电池包的一致性进行检测的环境温度可始终保持在15℃-35℃内，或是20℃-30℃内。

本发明还提供一种基于车辆动力电池包的检测系统，用于检测动力电池包内多个单体电池电压的一致性，检测系统包括：

控制器1，与动力电池包相连，用于控制所述动力电池包以第一预设电流值放电或以第一预设电流值充电或以第二预设电流值放电；存储器2，与控制器1相连，用于存储动力电池包以第二预设电流值放电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；计算器3，与存储器2相连，用于计算最大放电电压值和最小放电电压值的放电压差值；比较器4，与计算器3相连，用于比较放电压差值与预设放电电压标定值，并判断动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

由于所述检测系统对动力电池包一致性进行检测的过程中，所要涉及的参数为第一预设电流值、第二预设电流值、第二预设电流值、放电压差值以及预设放电电压标定值，且计算的参数只有放电压差值，而无需计算现有技术中除此参数外的电池包的容量离散度、等效直流内阻离散度、电压平台离散度并加权平均等参数，因此，该检测系统解决了现有技术中的检测方法参数多且计算繁琐而导致检测方案复杂的问题。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种基于车辆动力电池包的检测方法，用于检测所述动力电池包内多个单体电池电压的一致性，所述检测方法包括：

将所述动力电池包以第一预设电流值进行放电，直至所述动力电池包的剩余容量为零；

将所述动力电池包以第一预设电流值进行充电，直至所述动力电池的第一剩余容量达到所述动力电池包满电容量的10％～30％；

将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电，并记录放电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；

计算所述最大放电电压值和所述最小放电电压值的放电压差值，并将所述放电压差值与预设放电电压标定值进行比较，以判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致的方法具体为：

若所述放电压差值小于所述预设放电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致；

若所述放电压差值不小于所述预设放电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压不一致。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其中，根据所述放电压差值与所述预设放电电压标定值比较的结果判定所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致后，还包括：

将所述动力电池包以所述第一预设电流值继续充电，直至所述动力电池的第二剩余容量达到所述动力电池包满电容量的70％～90％，并使得所述动力电池包保持所述第二剩余容量的时间为0～60min；

将所述动力电池包以第三预设电流值继续充电，并记录充电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大充电电压值和最小充电电压值；

计算所述最大充电电压值和所述最小充电电压值的充电压差值，并将所述充电压差值与预设充电电压标定值进行比较，以根据比较的结果判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其中，根据比较的结果判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致具体为：

若所述充电压差值小于所述预设充电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压基本保持一致；

若所述充电压差值不小于所述预设充电电压标定值，则所述动力电池包内多个单体电池的电压不一致。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其中，将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电的条件具体为：

所述动力电池包保持所述第一剩余容量的时间为0～60min。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其中，

所述第一预设电流值为0.1-2C；

所述第二预设电流值为1-6C；

所述第三预设电流值为0.5-5C。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其中，

所述预设放电电压标定值为10-100mv；

所述预设充电电压标定值为10-120mv。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其中，

将所述动力电池包以第二预设电流值进行放电的时间为30s-60s；

将所述动力电池包以第三预设电流值继续充电的时间为30s-60s。

9.根据权利要求1-8任一项所述的检测方法，其中，对所述动力电池包进行充电或放电时的环境温度为15℃-35℃。

10.一种基于车辆动力电池包的检测系统，用于检测所述动力电池包内多个单体电池电压的一致性，所述检测系统包括：

控制器，与所述动力电池包相连，用于控制所述动力电池包以第一预设电流值放电或以第一预设电流值充电或以第二预设电流值放电；

存储器，与所述控制器相连，用于存储所述动力电池包以第二预设电流值放电预结束时所述动力电池包中多个单体电池的最大放电电压值和最小放电电压值；

计算器，与所述存储器相连，用于计算所述最大放电电压值和所述最小放电电压值的放电压差值；

比较器，与所述计算器相连，用于比较所述放电压差值与预设放电电压标定值，并判断所述动力电池包内多个单体电池的电压是否一致。