CN108535650A - 锂离子电池组一致性判别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池组一致性判别方法和系统，该方法方法通过对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试、电化学交流阻抗谱测试和直流放电内阻测试，分别得到各锂离子电池的实际放电容量组成的第一数组、各锂离子电池的时间常数组成的第二数组和各锂离子电池的直流放电内阻组成的第三数组；根据第一数组、第二数组和第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，得到第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值；根据差异值从锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。如此，通过实际放电容量、时间常数和直流放电内阻三种数据来分析差异，综合多种因素考虑锂离子电池组中锂离子电池之间性能的一致性，判别准确性高。

Description

锂离子电池组一致性判别方法和系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池组一致性判别方法和系统。

背景技术

锂离子电池是目前使用较为广泛的二次电池，多个锂离子电池串联或并联构成锂离子电池组，可作为电动汽车的储能装置。锂离子电池组中各锂离子电池在性能上的一致性高低会影响整个锂离子电池组的能量综合利用效率，因此，随着电动汽车和储能系统的快速发展，对锂离子电池组的性能一致性的要求越来越高。

传统的判定锂离子电池组的一致性方法一般是对锂离子电池组进行简单的充放电容量测试。然而，影响锂离子电池性能的因素较多，单一的考虑充放电容量对一致性进行判定的方式存在较大的偏差，准确性低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种准确性高的锂离子电池组一致性判别方法和系统。

一种锂离子电池组一致性判别方法，包括：

对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组；

对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组；

对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组；

分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值；

根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。

一种锂离子电池组一致性判别系统，包括：

实际放电容量检测模块，用于对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组；

时间常数检测模块，用于对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组；

直流放电内阻检测模块，用于对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组；

差异性分析模块，用于分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值；

电池选取模块，用于根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。

上述锂离子电池组一致性判别方法和系统，通过对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试、电化学交流阻抗谱测试和直流放电内阻测试，分别得到各锂离子电池的实际放电容量组成的第一数组、各锂离子电池的时间常数组成的第二数组和各锂离子电池的直流放电内阻组成的第三数组；然后根据第一数组、第二数组和第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，得到第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值，根据各锂离子电池的差异值从锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。如此，通过实际放电容量、时间常数和直流放电内阻三种数据来分析差异，综合多种因素考虑锂离子电池组中锂离子电池之间性能的一致性，判别准确性高。

附图说明

图1为一实施例中锂离子电池组一致性判别方法的流程图；

图2为一实施例中对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组的具体流程图；

图3为一实施例中对各锂离子电池进行电化学交流阻谱测试得到测试数据，并根据测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组的具体流程图；

图4为并联交流源的测试原理示意图；

图5为交流阻抗谱图；

图6为一实施例中对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组的具体流程图；

图7为一具体应用例中直流放电内阻测试过程的电压变化曲线图；

图8为一实施例中锂离子电池组一致性判别系统的结构图；

图9为一应用例中各三元锂离子电池的实际放电容量的条形图；

图10为一应用例中各三元锂离子电池的实际放电容量与时间常数的对比图。

具体实施方式

参考图1，一实施例中的锂离子电池组一致性判别方法，包括如下步骤。

S110：对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组。

锂离子电池为一种可充电电池，包括磷酸铁锂电池、三元锂离子电池等；锂离子电池组由多个锂离子电池串联或并联组合得到。电池容量是电池性能的重要性能指标之一，锂离子电池的实际放电容量指在一定条件下(放电率、温度、放电终止电压等)放出的电量，对锂离子电池进行放电容量测试具体可以是在预设的测试条件下对各锂离子电池进行放电，根据放出的电量得到实际放电容量。第一数组包括锂离子电池组中各个锂离子电池的实际放电容量，一次放电容量测试对应一组第一数组。通过放电容量测试得到实际放电容量，便于从容量方面考虑各锂离子电池性能上的差异。

S120：对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组。

电化学交流阻抗谱测试指采用交流阻抗谱方法对锂离子电池进行的测试。交流阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电信号对电极扰动，进行电化学测试的方法。测试数据可以包括欧姆阻抗、双电层电容、电荷转移电阻等。时间常数具体可以是根据测试数据与时间常数的对应关系获取得到。第二数组包括锂离子电池组中各个锂离子电池的时间常数，一次电化学交流阻抗谱测试对应一组第二数组。由于测试数据由电化学交流阻抗谱测试得到，对应测试数据的时间常数可以体现锂离子电池的电极老化状态，便于从电极老化方面考虑各锂离子电池性能上的差异。

S130：对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组。

对锂离子电池进行直流放电内阻测试，可得到锂离子电池的直流放电内阻。第三数组包括锂离子电池组中各个锂离子电池的直流放电内阻，一次直流放电内阻测试对应一组第三数组。通过直流放电内阻测试得到直流放电内阻，便于从内部阻力方面考虑各锂离子电池性能上的差异。

步骤S110、步骤S120和步骤S130的执行顺序可以任意，只要均在步骤S140之前即可。

S140：分别根据第一数组、第二数组和第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，得到第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值。

差异性分析指对锂离子电池组中单个锂离子电池与整体的偏差分析，可分别从实际放电容量、时间常数、直流放电内阻三个方面进行分析。差异值指根据分析得到的锂离子电池相对于整体的偏差对应的数值。根据第一数组对锂离子电池组进行差异性分析，即根据各锂离子电池的实际放电容量对锂离子电池组进行差异性分析，可对应得到从容量方面考虑的各锂离子电池的差异值。根据第二数组对锂离子电池组进行差异性分析，即根据各锂离子电池的时间常数对锂离子电池组进行差异性分析，可对应得到从电极老化方面考虑的各锂离子电池的差异值。根据第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，即根据各锂离子电池的直流放电内阻对锂离子电池组进行差异性分析，可对应得到从内部阻力方面考虑的各锂离子电池的差异值。如此，各个数组分别对应一组包括各锂离子电池的差异值的数据。

S150：根据各锂离子电池的差异值从锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。

锂离子电池的差异值的大小可以体现该锂离子电池相对于锂离子电池组中其他锂离子电池的一致性程度。差异值越大，表示对应锂离子电池与整体的锂离子电池组偏差较大，一致性较低。第一数组、第二数组和第三数组分别对应有各锂离子电池的差异值，步骤S150具体可以是分别根据第一数组、第二数组和第三数组对应的多个差异值从锂离子电池组中挑选锂离子电池之后，根据挑选出的锂离子电池确定非一致锂离子电池。

上述锂离子电池组一致性判别方法，通过对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试、电化学交流阻抗谱测试和直流放电内阻测试，分别得到各锂离子电池的实际放电容量组成的第一数组、各锂离子电池的时间常数组成的第二数组和各锂离子电池的直流放电内阻组成的第三数组；然后根据第一数组、第二数组和第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，得到第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值，根据各锂离子电池的差异值从锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。如此，通过实际放电容量、时间常数和直流放电内阻三种数据来分析差异，综合多种因素考虑锂离子电池组中锂离子电池之间性能的一致性，判别准确性高。

上述锂离子电池组一致性判别方法可应用于确定锂离子电池的配组原则，通过上述锂离子电池组一致性判别方法，将符合一致性的锂离子电池进行配组得到锂离子电池组，从而保证锂离子电池组内各锂离子电池的性能一致性，配组效果好。

具体地，步骤S110、步骤S120和步骤S130的测试环境温度均为常温。通过在常温下测试，使得测试环境接近日常使用，可提高判别准确率。其中，常温指25摄氏度。可以理解，在其他实施例中，步骤S110、步骤S120和步骤S130的测试环境温度也可以为其他温度。

在一实施例中，参考图2，一实施例中，步骤S110包括步骤S111至步骤S115。

S111：将各锂离子电池充电到满电状态。

满电状态下，锂离子电池的电压达到对应的满电电压值。例如，磷酸铁锂电池的满电电压值为3.65V，三元锂离子电池的满电电压值为4.2V；若为磷酸铁锂电池，则将电池充电到3.65V，若为三元锂离子电池，则将电池充电到4.2V。

S113：采用预设电流值将满电状态下的各锂离子电池分别放电到放电终止电压达到预设电压值，并获取各锂离子电池对应的放电时长。

预设电流值的大小可以根据电池类型具体设置。具体地，预设电流值可以为I₅＝1/5C，其中C为对应锂离子电池的标称容量，此时锂离子电池的放电电流大小为1/5C。预设电压值可以根据电池类型具体设置；具体地，若为磷酸铁锂电池，则预设电压值设置为2.5V，若为三元锂离子电池，则预设电压值设置为2.75V。

S115：分别根据各锂离子电池的放电时长和预设电流值计算各锂离子电池的实际放电容量，得到多个实际放电容量组成的第一数组。

预设电流值对应为放电电流的大小。根据各锂离子电池的放电时长和预设电流值计算各锂离子电池的实际放电容量，具体是计算放电时长与预设电流值的乘积得到实际放电容量。

通过对各锂离子电池进行放电，根据放电过程对应的电流大小和放电时长获取实际放电容量，测试方法简单且效率高。

在一实施例中，继续参考图2，步骤S111可以包括步骤S1111至步骤S1113。

S1111：采用预设电流值对各锂离子电池进行恒流充电。

恒流充电过程，锂离子电池的充电电流大小不变，保持为预设电流值。

S1112：在恒流充电的充电电压达到预设充电电压值时，对锂离子电池进行恒压充电。

预设充电电压值根据电池类型具体设置，等于锂离子电池对应的满电电压值。当充电电压达到预设充电电压值时，保持电压不变进行恒压充电。

S1113：在恒压充电的充电电流降低到预设满电电流值时，判定锂离子电池达到满电状态。

其中，预设满电电流值小于预设电流值。本实施例中，预设满电电流值为0.05*I₅，其中I₅为预设电流值。

通过采用先恒流充电、后恒压充电的方法，将锂离子电池充电到满电状态，可以减小充电过程对锂离子电池的损伤。

在一实施例中，继续参考图2，步骤S111之后，步骤S113之前，还包括步骤S112。

S112：将满电状态下的各锂离子电池静置预设时长。

预设时长可以根据实际需要设置。本实施例中，预设时长为1小时。由于充电过程锂离子电池会产生一定的热量，电压不稳定，通过在放电之前将充电后的锂离子电池进行静置处理，可提高电池电压的稳定性，从而提高测试的准确性。

在一实施例中，测试数据包括双电层电容和电荷转移内阻。参考图3，S120包括步骤S121至步骤S129。

S121：将各锂离子电池调整至预设荷电状态。

荷电状态指电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值；预设荷电状态可以根据实际设置。对锂离子电池进行调整具体可以采用充电或放电的方式，使得当前的荷电状态达到预设荷电状态。

S123：在预设荷电状态下的锂离子电池两端并联交流电流源，并检测锂离子电池输出的交流电压信号。

交流电流源作为提供交流电流信号的设备对锂离子电池进行电极扰动。例如参考图4，为并联交流源的测试原理示意图，z表示锂离子电池，is表示交流电流源。

S125：根据交流电压信号和交流电流源的交流电流信号进行交流阻抗分析，获取对应锂离子电池的双电层电容和电荷转移内阻。

交流阻抗分析可以采用公知方式实现，例如根据交流电压信号和交流电流信号获取交流阻抗，根据电极的模拟等效电路计算得到相应的双电层电容和电荷转移内阻，推导过程如下：

设交流电流信号为：is(wt)＝Acos(wt)，锂离子电池两端的交流电压信号为：V0(wt)＝Bcos(wt-θ)；则：

R＝V0(wt)/is(wt)＝B/A[cosθ+tan(wt)sinθ]；

其中，R为交流阻抗，A为交流电流信号的幅值，B为交流电压信号的幅值，w为角频率，θ为is(wt)与V0(wt)两者之间的夹角。

进行低通滤波后，滤掉交流成分，得到：R_Ω＝B/Acosθ；其中，R_Ω交流内阻。

根据推导得到的数据进行模拟等效电路的分析可得到双电层电容和电荷转移内阻。若将不同频率交流阻抗的虚数部分对其实数部分作图，可得到交流阻抗谱图，如图5所示，Z_Re表示交流阻抗的实部，Z_Im表示交流阻抗的虚部。

S127：根据双电层电容和电荷转移内阻获取对应锂离子电池的角频率，并根据角频率计算得到对应锂离子电池的时间常数。

具体地，步骤S127包括：

ω＝1/R_ctC_d；

τ＝1/ω；

其中，ω为角频率，R_ct为电荷转移内阻，C_d为双电层电容，τ为时间常数。

τ是表示锂离子电池电极老化状态的一个量，与锂离子电池电极表面活性物质面积、电解质电导率、电极材料和集流体接触性相关。τ越大，说明锂离子电池老化越严重，锂离子电池组的τ差异越明显，说明锂离子电池组的一致性越差。

S129：将多个时间常数组成预设荷电状态对应的第二数组。

通过将锂离子电池调整至预设荷电状态进行电化学交流阻抗谱测试，准确性高。

预设荷电状态可以为一个，也可以为多个。在一实施例中，预设荷电状态包括S0C(荷电状态)＝0的第一荷电状态、S0C＝50％的第二荷电状态和S0C＝100％的第三荷电状态，第二数组包括分别与第一荷电状态、第二荷电状态和第三荷电状态对应的第二数组。即，第二数组的数量为三个。

对应地，步骤S121将锂离子电池调整至第一荷电状态，执行完步骤S123至步骤S129得到第一荷电状态下各锂离子电池的时间常数组成的第二数组；然后将锂离子电池调整至第二荷电状态，重复执行步骤S123至步骤S129得到第二荷电状态下各锂离子电池的时间常数组成的第二数组；再将锂离子电池调整至第三荷电状态，重复执行步骤S123至步骤S129得到第三荷电状态下各锂离子电池的时间常数组成的第二数组。

通过对不同多个预设荷电状态下的锂离子电池进行交流阻抗分析，得到不同荷电状态下的时间常数，可提高测试的全面性，从而提高一致性判别的准确性。

在一实施例中，参考图6，步骤S130包括S131至步骤S137。

S131：将各锂离子电池调整至预设电量状态。

预设电量状态为预设的一个荷电状态。本实施例中，预设电量状态为SOC＝50％。可以理解，在其他实施例中，预设电量状态也可以为其他荷电状态。

S133：采用预设放电电流值对预设电量状态下的各锂离子电池进行放电。

预设放电电流值可根据实际情况预先设置。优选地，预设放电电流值的取值范围为0.2C-0.5C，其中，C为对应锂离子电池的标称容量。

S135：采集各锂离子电池在第一放电时刻的第一电压值和第二放电时刻的第二电压值，并计算第一电压值与第二电压值的差值得到电压差。

放电过程中，锂离子电池两端的电压发生变化。通过采集两个不同时刻的电压值计算差值，即可得到两个时刻对应的电压差。优选地，第一放电时刻和第二放电时刻对应的时差为100毫秒。如图7所示，为一具体应用例中直流放电内阻测试过程的电压变化曲线图。

S137：分别计算各电压差与预设放电电流值的比值作为对应锂离子电池的直流放电内阻，得到多个直流放电内阻组成的第三数组。

通过将锂离子电池调整至预设电量状态进行直流放电内阻测试，准确性高。

在一实施例中，继续参考图6，步骤S131之后、步骤S133之前，还包括步骤S132。

S132：将调整后的各锂离子电池静置，直到静置的时长达到预设值。

通过在放电之前将调整后的锂离子电池进行静置处理，可提高电池电压的稳定性，从而提高测试的准确性。本实施例中，预设值为2小时，即需要静置时长为2小时。

在一实施例中，预设放电电流值有多个，对应每一个预设放电电流值，需要执行步骤S131至步骤S137，使得每一个预设放电电流值分别对应得到一组第三数组。如此，通过采用不同大小的放电电流进行直流放电内阻测试，可提高测试的全面性，从而提高一致性判别的准确性。

在一实施例中，步骤S140包括步骤(a1)至步骤(a4)。

步骤(a1)：分别计算第一数组、第二数组和第三数组的平均值，得到平均放电容量、平均时间常数和平均放电内阻。

平均放电容量即为各锂离子电池的实际放电容量对应的平均值，平均时间常数即为各锂离子电池的时间常数对应的平均值，平均放电内阻即为各锂离子电池的直流放电内阻对应的平均值。平均放电容量、平均时间常数和平均放电内阻分别可表示锂离子电池组在实际放电容量、时间常数和直流放电内阻方面的平均情况。

步骤(a2)：计算第一数组中各锂离子电池的实际放电容量与平均放电容量的差值得到对应锂离子电池的容量差，并计算各容量差与平均放电容量的比值，得到第一数组对应的各锂离子电池的差异值。

容量差可表示锂离子电池与整体的容量性能偏差，将容量差与平均放电容量的比值作为差异值，可从差异值的大小判断容量性能偏差的大小。例如，各锂离子电池的实际放电容量分别为C1、C2、C3……Cn，平均放电容量C＝(C1+C2+C3+……+Cn)/n；则δ＝(Ci-C)/C×100％；其中，n为锂离子电池组中包含的锂离子电池的数量，i为锂离子电池的序号，δ为差异值。

步骤(a3)：计算第二数组中各锂离子电池的时间常数与平均时间常数的差值得到常数差，并计算各常数差与平均时间常数的比值，得到第二数组对应的各锂离子电池的差异值。

常数差可表示锂离子电池与整体的电极老化性能偏差，将常数差与平均时间常数的比值作为差异值，可从差异值的大小判断电极老化性能偏差的大小。若第二数组有多个，则可分别对各第二数组进行计算，得到各个第二数组对应的锂离子电池的差异值。

步骤(a4)：计算第三数组中各锂离子电池的直流放电内阻与平均放电内阻的差值得到内阻差，并计算各内阻差与平均放电内阻的比值，得到第三数组对应的各锂离子电池的差异值。

内阻差可表示锂离子电池与整体的内阻性能偏差，将内阻差与平均放电内阻的比值作为差异值，可从差异值的大小判断内阻性能偏差的大小。若第三数组有多个，则可分别对各第三数组进行计算，得到各个第三数组对应的锂离子电池的差异值。

通过根据平均值进行差异性分析，方式简单。可以理解，在其他实施例中，还可以采用其他方式进行差异性分析，以获取第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值。

在一实施例中，步骤S150包括步骤(b1)至步骤(b4)。

步骤(b1)：从第一数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第一预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第一备选电池。

第一预设值可以根据实际需要具体设置，一致性要求越高，则第一预设值越低。差异值大于或等于第一预设值，表示锂离子电池不符合一致性要求。本实施例中，第一预设值为10％。

步骤(b2)：从第二数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第二预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第二备选电池。

第二预设值可以根据实际需要具体设置，一致性要求越高，则第二预设值越低。差异值大于或等于第二预设值，表示锂离子电池不符合一致性要求。一组第二数组对应得到一组第二备选电池。

步骤(b3)：从第三数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第三预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第三备选电池。

第三预设值同样可以根据实际需要具体设置。本实施例中，第三预设值为20％。

步骤(b4)：将第一备选电池、第二备选电池和第三备选电池作为非一致锂离子电池。

第一备选电池为根据第一数组选取的不符合一致性的锂离子电池，第二备选电池为根据第二数组选取的不符合一致性的锂离子电池，第三备选电池为根据第三数组选取的不符合一致性的锂离子电池。因此，第一备选电池、第二备选电池和第三备选电池之间可能包含共有的电池，也可能包含不同的电池，比如，第一备选电池包括锂离子电池A、锂离子电池B，第二备选电池包括锂离子电池A、锂离子电池C，第三备选电池包括锂离子电池A、锂离子电池B。本实施例中，步骤(b4)将第一备选电池、第二备选电池和第三备选电池包括的所有锂离子电池作为非一致锂离子电池，可以理解，在其他实施例中，步骤(b4)也可以是将第一备选电池、第二备选电池和第三备选电池中重复共有的电池作为非一致锂离子电池。

参考图8，一实施例中的锂离子电池组一致性判别系统，包括实际放电容量检测模块110、时间常数检测模块120、直流放电内阻检测模块130、差异性分析模块140和电池选取模块150。

实际放电容量检测模块110用于对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组。

时间常数检测模块120用于对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组。

直流放电内阻检测模块130用于对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组。

差异性分析模块140用于分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值。

电池选取模块150用于根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。

上述锂离子电池组一致性判别系统，通过实际放电容量检测模块110、时间常数检测模块120和直流放电内阻检测模块130分别对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试、电化学交流阻抗谱测试和直流放电内阻测试，分别得到各锂离子电池的实际放电容量组成的第一数组、各锂离子电池的时间常数组成的第二数组和各锂离子电池的直流放电内阻组成的第三数组；然后差异性分析模块140根据第一数组、第二数组和第三数组对锂离子电池组进行差异性分析，得到第一数组、第二数组和第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值，电池选取模块150根据各锂离子电池的差异值从锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。如此，通过实际放电容量、时间常数和直流放电内阻三种数据来分析差异，综合多种因素考虑锂离子电池组中锂离子电池之间性能的一致性，判别准确性高。

具体地，实际放电容量检测模块110、时间常数检测模块120、直流放电内阻检测模块130、差异性分析模块140和电池选取模块150执行对应功能所采用的具体方法，与上述锂离子电池一致性判别方法中相同，在此不做赘述。

一具体应用例中，对25℃下测试的某方形三元锂离子电池组中的三元锂离子电池分别进行放电容量测试，三元锂离子电池的标称容量C为10Ah，放电容量测试中的放电电流大小为0.2C，图9为放电容量测试得到的各锂离子电池的实际放电容量的条形图。可以看出编号为5、8的三元锂离子电池明显与其他三元锂离子电池有较大差异，其他三元锂离子电池的差异值在5％以内，所以将5、8作为非一致性电池。接着对上述的三元锂离子电池采用电化学交流阻抗谱测试，交流电流信号的幅值为10mA，频率范围为0.01Hz-100KHz，进行阻抗拟合处理过的数据如表1所示。

表1

可以看出编号为5的三元锂离子电池的测试数据明显偏低一个数量级，作为非一致锂离子电池，以便配组时去掉。

继续以上述的电池进行直流放电内阻测试，直流放电内阻测试过程中采用的放电电流的大小分别为2A、3A、5A，测试后处理过的数据如表2所示。

表2

从表2可以看出，编号为5的三元锂离子电池的直流放电内阻与其他三元锂离子电池相比较，偏差非常大，可作为非一致锂离子电池。

电池的实际放电容量首先需要考虑，参考图10，虽然编号为8的三元锂离子电池的电化学测试数据差异比较小，但是也应该作为非一致锂离子电池，在配组时将其去除掉，达到电池组一致性目的，效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，包括：

对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组；

对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组；

对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组；

分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值；

根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组，包括：

将各锂离子电池充电到满电状态；

采用预设电流值将满电状态下的各锂离子电池分别放电到放电终止电压达到预设电压值，并获取各锂离子电池对应的放电时长；

分别根据各锂离子电池的放电时长和所述预设电流值计算各锂离子电池的实际放电容量，得到多个实际放电容量组成的第一数组。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述将各锂离子电池充电到满电状态之后，所述采用预设电流值将满电状态下的各锂离子电池分别放电到放电终止电压达到预设电压值，并获取各锂离子电池对应的放电时长之前，还包括：

将满电状态下的各锂离子电池静置预设时长。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述测试数据包括双电层电容和电荷转移内阻，所述对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组，包括：

将各锂离子电池调整至预设荷电状态；

在所述预设荷电状态下的锂离子电池两端并联交流电流源，并检测所述锂离子电池输出的交流电压信号；

根据所述交流电压信号和所述交流电流源的交流电流信号进行交流阻抗分析，获取对应锂离子电池的双电层电容和电荷转移内阻；

根据所述双电层电容和所述电荷转移内阻获取对应锂离子电池的角频率，并根据所述角频率计算得到对应锂离子电池的时间常数；

将多个时间常数组成所述预设荷电状态对应的第二数组。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述根据所述双电层电容和所述电荷转移内阻获取对应锂离子电池的角频率，并根据所述角频率计算得到对应锂离子电池的时间常数，包括：

ω＝1/R_ctC_d；

τ＝1/ω；

其中，ω为所述角频率，R_ct为所述电荷转移内阻，C_d为所述双电层电容，τ为所述时间常数。

6.根据权利要求4所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述预设荷电状态包括S0C＝0的第一荷电状态、S0C＝50％的第二荷电状态和S0C＝100％的第三荷电状态，所述第二数组包括分别与所述第一荷电状态、所述第二荷电状态和所述第三荷电状态对应的第二数组。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组，包括：

将各锂离子电池调整至预设电量状态；

采用预设放电电流值对所述预设电量状态下的各锂离子电池进行放电；

采集各锂离子电池在第一放电时刻的第一电压值和第二放电时刻的第二电压值，并计算所述第一电压值与所述第二电压值的差值得到电压差；

分别计算各电压差与所述预设放电电流值的比值作为对应锂离子电池的直流放电内阻，得到多个直流放电内阻组成的所述第三数组。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值，包括：

分别计算所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组的平均值，得到平均放电容量、平均时间常数和平均放电内阻；

计算所述第一数组中各锂离子电池的实际放电容量与所述平均放电容量的差值得到对应锂离子电池的容量差，并计算各容量差与所述平均放电容量的比值，得到所述第一数组对应的各锂离子电池的差异值；

计算所述第二数组中各锂离子电池的时间常数与所述平均时间常数的差值得到常数差，并计算各常数差与所述平均时间常数的比值，得到所述第二数组对应的各锂离子电池的差异值；

计算所述第三数组中各锂离子电池的直流放电内阻与所述平均放电内阻的差值得到内阻差，并计算各内阻差与所述平均放电内阻的比值，得到所述第三数组对应的各锂离子电池的差异值。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池组一致性判别方法，其特征在于，所述根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池，包括：

从所述第一数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第一预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第一备选电池；

从所述第二数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第二预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第二备选电池；

从所述第三数组对应的各锂离子电池的差异值中，选取大于或等于第三预设值的差异值，将选取的差异值对应的锂离子电池作为第三备选电池；

将所述第一备选电池、所述第二备选电池和所述第三备选电池作为非一致锂离子电池。

10.一种锂离子电池组一致性判别系统，其特征在于，包括：

实际放电容量检测模块，用于对锂离子电池组中的各锂离子电池进行放电容量测试，得到各锂离子电池的实际放电容量作为第一数组；

时间常数检测模块，用于对各锂离子电池进行电化学交流阻抗谱测试得到测试数据，并根据所述测试数据获取各锂离子电池的时间常数作为第二数组；

直流放电内阻检测模块，用于对各锂离子电池进行直流放电内阻测试，得到各锂离子电池的直流放电内阻作为第三数组；

差异性分析模块，用于分别根据所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组对所述锂离子电池组进行差异性分析，得到所述第一数组、所述第二数组和所述第三数组分别对应的各锂离子电池的差异值；

电池选取模块，用于根据各锂离子电池的差异值从所述锂离子电池组中确定非一致锂离子电池。