CN109358292A - 电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法，利用电池包在参比温度和目标测试温度下的SOC‑OCV曲线，结合特定的处理方法，避免在目标测试温度下直接充放电进行容量测量，从而可避免温升情况，适合在低温环境下得到较为准确的电池包的容量数据和充放电能力。

Description

电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法。

背景技术

动力电池作为纯电动新能源车最关键的零部件，其设计尤为重要。新能源汽车在低温环境下的使用，一直是锂离子动力电池设计的难题。由于在低温下，电池内部化学反应速率下降，锂离子在电池负极中的脱嵌困难，导致低温下锂离子电池容量下降，放电能力下降，放电电流相比常温下相同电量情况的电流较小。在这种情况下，如果整车还按照常温下的电池容量和放电能力去控制放电功率，容易造成电池过放而损坏电芯。因此，需要在编写电池管理系统软件时，在电池功率算法中加入准确的不同温度下的电池容量值以及在不同温度和电量下的放电功率值，由此提供更加准确的整车的电池放电能力，从而有效地避免由于低温环境造成的电动汽车故障。

然而，对于电池包来说，在低温下直流内阻增大，且电池包设计过程中往往还有对电池包内保温的设计，不管使用多大电流，在低温下标定容量总会存在温升，从而使测试到的容量值为温升后的容量值。这样得到的容量值偏高，会使后期需要使用此数据继续进行的功率测试值不准。这样得出的数据到整车策略软件中将会导致车辆在使用过程中出现显示有电，但是实际因电池电压过低而无法使用的情况，或者出现低温下可用电流过大，用户踩油门时，电流超过电池可负荷的电流值而损坏电池的情况。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够获得较为准确的电池包在低温条件下的容量数据和充放电能力的电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法。

一种电池包容量数据的标定方法，包括以下步骤：

根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找SOC值为零时对应的OCV值，记为OCV_A；

根据所述电池包在参比温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_A时对应的SOC值，记为SOC_B，所述参比温度为23℃～27℃中的任一温度；

在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B；

获取经过放电的电池包中各电芯在所述目标测试温度下的开路电压，获取所有所述电芯的开路电压中的最小值，记为OCV_C，若OCV_C等于OCV_A，则标定出所述电池包在所述目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)；若OCV_C不等于OCV_A，则根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_C时对应的SOC值，记为SOC_C，标定出所述电池包在所述目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)*(1+SOC_C)，其中，C₀为所述电池包在所述参比温度下的额定容量。

在其中一个实施例中，所述在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B的步骤，包括：

在所述电池包满电状态下进行放电，放电时长t₁＝SOC_B*C₀/It，其中，It为放电倍率。

在其中一个实施例中，所述在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B的步骤中，放电倍率为1/3C～1C。

在其中一个实施例中，所述参比温度为25℃。

在其中一个实施例中，所述电池包在所述参比温度下的额定容量的测量方法如下：

在所述参比温度下，对满电状态的所述电池包进行标准放电，获取放电容量值。

一种电池包充放电能力的测试方法，包括以下步骤：

按照上述任一实施例的电池包容量数据的标定方法得到所述电池包在目标测试温度下的容量值C_标定；

在所述参比温度下，将所述电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标；

在所述目标测试温度下，将经过放电的所述电池包采用充电电流值梯度递增的方式进行充电，每个充电电流值的充电时间为8s～12s，直至所述电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压升高至所述电芯的电压上限值，则获得当前充电电流值的前一充电电流值为所述电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大充电电流值；或者，

在所述目标测试温度下，将经过放电的所述电池包采用放电电流值梯度递增的方式进行放电，每个放电电流值的放电时间为8s～12s，直至所述电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压降低至所述电芯的电压下限值，则获得当前放电电流值的前一放电电流值为所述电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大放电电流值。

在其中一个实施例中，所述在所述参比温度下，将所述电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标的步骤，包括：

在所述参比温度下将所述电池包充电至满电状态；

在所述参比温度下对满电状态的所述电池包进行放电，放电时长t₂＝C_标定*(1-SOC_目标)/C₀。

在其中一个实施例中，所述在所述参比温度下将所述电池包充电至满电状态的步骤采用标准充电。

在其中一个实施例中，所述在所述参比温度下对满电状态的所述电池包进行放电的步骤中，放电倍率为1/3C～1C。

在其中一个实施例中，所述充电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增；和/或

所述放电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

上述电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法，利用电池包在参比温度和目标测试温度下的SOC-OCV曲线，结合特定的处理方法，避免在目标测试温度下直接充放电进行容量测量，从而可避免温升情况，适合在低温环境下得到较为准确的电池包的容量数据和充放电能力。

附图说明

图1为一种电池包在一温度下的SOC-OCV曲线图；

图2为一实施例的电池包容量数据的标定方法的流程图；

图3为一实施例的电池包充放电能力的测试方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

由于电池包在低温下存在温升的情况，且电芯在形成PACK后的容量受到电芯一致性的木桶效应，所以造成单体电芯的容量数据无法直接换算成整包电池容量，所以想通过直接测试容量的方式得到电池包容量数据是没有办法得到准确值的。

电池包内有电池管理系统对电池包内部每一串单体电芯进行监控，所以虽然电池包容量值无法直观观察出来，但是电池包可以读取单体电芯开路电压值，通过使用电芯所测试的不同温度SOC(荷电状态)-OCV(开路电压)数据。图1即示出了一种电芯在一个温度下的SOC-OCV曲线。表1是一种电芯在不同温度下的SOC-OCV曲线的数值取点得到的SOC-OCV表。

表1

本发明即是利用SOC(荷电状态)-OCV(开路电压)曲线进行目标温度下的容量数据的判断。

如图2所示，本发明一实施例的电池包容量数据的标定方法10，包括以下步骤：

步骤S11，根据电池包在目标测试温度下的SOC(荷电状态)-OCV(开路电压)曲线，查找SOC值为零时对应的OCV值，记为OCV_A；

步骤S12，根据电池包在参比温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_A时对应的SOC值，记为SOC_B，参比温度为23℃～27℃中的任一温度；

步骤S13，在参比温度下，将电池包放电至荷电状态为SOC_B；

步骤S14，获取经过放电的电池包中各电芯在目标测试温度下的开路电压，获取所有电芯的开路电压中的最小值，记为OCV_C，若OCV_C等于OCV_A，则标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)；若OCV_C不等于OCV_A，则根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_C时对应的SOC值，记为SOC_C，标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)*(1+SOC_C)，其中，C₀为电池包在参比温度下的额定容量。

SOC-OCV曲线是电芯的特性曲线，一个温度对应一条SOC-OCV曲线。由于电池包中各电芯是一样的，因此在同温度下各电芯的SOC-OCV曲线是一致的，本发明中电池包的SOC-OCV曲线即是各电芯的SOC-OCV曲线。

请结合图1、图2和表1，举例说明，步骤S11中，若目标测试温度为0℃，SOC值为零时对应的OCV值为3.516，即OCV_A＝3.516。步骤S12中，若参比温度为25℃，OCV值为3.516时对应的SOC值为13％，即SOC_B为13％。步骤S13中，将电池包置于参比温度(25℃)下，将电池包放电至荷电状态为13％。步骤S14中，将电池包置于目标测试温度(0℃)下，在电池包达到温度平衡之后在静置2h，获取经过放电的电池包中各电芯在目标测试温度下的开路电压，记录所有电芯的开路电压中的最小值OCV_C，若OCV_C等于OCV_A(3.516)，则标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)＝87％C₀。若OCV_C不等于OCV_A，则根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_C时对应的SOC值，记为SOC_C，标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)*(1+SOC_C)。

较优地，参比温度为24℃～26℃中的任一温度。更优地，参比温度为25℃。

步骤S13中，将电池包放电至荷电状态为SOC_B的方法包括：在电池包满电状态下进行放电，放电时长t₁＝SOC_B*C₀/It，其中，It为放电倍率。

步骤S13中，放电倍率优选为1/3C～1C。更优地，放电倍率为1C。

电池包在参比温度下的额定容量的测量方法如下：

在参比温度下，对满电状态的电池包进行标准放电，获取放电容量值。请结合图3，进一步地，本发明还提供一种电池包充放电能力的测试方法20，包括以下步骤：

步骤S21，按照上述任一示例的电池包荷电状态的标定方法10得到电池包在目标测试温度下的容量值C_标定；

步骤S22，在参比温度下，将电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标；

步骤S23，在目标测试温度下，将经过放电的电池包采用充电电流值梯度递增的方式进行充电，每个充电电流值的充电时间为8s～12s，直至电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压升高至电芯的电压上限值，则获得当前充电电流值的前一充电电流值为电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大充电电流值；或者，

在目标测试温度下，将经过放电的电池包采用放电电流值梯度递增的方式进行放电，每个放电电流值的放电时间为8s～12s，直至电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压降低至电芯的电压下限值，则获得当前放电电流值的前一放电电流值为电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大放电电流值。

步骤S22中，将电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标的方法包括：

在参比温度下将电池包充电至满电状态，优选采用标准充电的方式。在参比温度下对满电状态的电池包进行放电，优选放电倍率为1/3C～1C，更优选为1C。放电时长t₂＝C_标定*(1-SOC_目标)/C₀。

其中，电池包在参比温度下的额定容量可以通过对电池包进行标准放电记录放电值获得。

步骤S23中，充电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增；和/或，放电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增。

以下以一较为具体的示例对本发明的电池包充放电能力的测试方法200作进一步说明。

该测试方法的流程如下：

步骤1，将电池包进行在25℃下进行环境适应。具体地，当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前测试样品需要完成环境适应过程：在低温下静置不少于24h；在高温下静置不小于6h；或单体电池温度与目标环境温度差值不超过2℃。测试样品如果包含蓄电池控制单元，则环境适应过程需要将其关闭。

步骤2，在25℃下，对满电状态的电池包进行标准放电，记录放电容量值，即为电池包在在25℃下的额定容量C₀。

步骤3，在25℃下，将电池包静置1h。

步骤4，在25℃下，对电池包进行标准充电。

步骤5，在25℃下，将电池包静置1h。

步骤6，根据电池包在目标测试温度下的SOC(荷电状态)-OCV(开路电压)曲线，查找SOC值为零时对应的OCV值，记为OCV_A。

步骤7，根据电池包在参比温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_A时对应的SOC值，记为SOC_B。

步骤8，在25℃下，对电池包进行1C放电，放电时长t₁＝SOC_B*C₀/It，其中，It为放电倍率。

步骤9，改变环境温度至目标测试温度，在电池包达到温度平衡后在静置2h。

步骤10，获取经过放电的电池包中各电芯在目标测试温度下的开路电压，获取所有电芯的开路电压中的最小值，记为OCV_C，若OCV_C等于OCV_A，则标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)；若OCV_C不等于OCV_A，则根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_C时对应的SOC值，记为SOC_C，标定出电池包在目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)*(1+SOC_C)，其中，C₀为电池包在参比温度下的额定容量。

步骤11，改变环境温度至25℃，将电池包进行在25℃下进行环境适应。

步骤12，在25℃下，对电池包进行标准充电。

步骤13，在25℃下，对电池包进行1C放电，放电时长t₂＝C_标定*(1-SOC_目标)/C₀。

步骤14，改变环境温度至目标测试温度，在电池包达到温度平衡后在静置2h。

步骤15，在目标测试温度下，将电池包采用充电电流值梯度递增的方式进行充电，充电电流值的梯度为10A，每个充电电流值的充电时间为10s，直至电芯在充电时间内开路电压值升高至电芯的电压上限值，则获得当前充电电流值的前一充电电流值为电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大充电电流值；或者，

在目标测试温度下，将电池包采用放电电流值梯度递增的方式进行放电，放电电流值的梯度为10A，每个放电电流值的放电时间为10s，直至电芯在放电时间内开路电压值降低至电芯的电压下限值，则获得当前放电电流值的前一放电电流值为电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大放电电流值。

上述电池包容量数据的标定方法及充放电能力的测试方法，利用电池包在参比温度和目标测试温度下的SOC-OCV曲线，结合特定的处理方法，避免在目标测试温度下直接充放电进行容量测量，从而可避免温升情况，适合在低温环境下得到较为准确的电池包的容量数据和充放电能力。

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)

1.一种电池包容量数据的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找SOC值为零时对应的OCV值，记为OCV_A；

根据所述电池包在参比温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_A时对应的SOC值，记为SOC_B，所述参比温度为23℃～27℃中的任一温度；

在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B；

获取经过放电的电池包中各电芯在所述目标测试温度下的开路电压，获取所有所述电芯的开路电压中的最小值，记为OCV_C，若OCV_C等于OCV_A，则标定出所述电池包在所述目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)；若OCV_C不等于OCV_A，则根据电池包在目标测试温度下的SOC-OCV曲线，查找OCV值为OCV_C时对应的SOC值，记为SOC_C，标定出所述电池包在所述目标测试温度下的容量值C_标定＝C₀*(1-SOC_B)*(1+SOC_C)，其中，C₀为所述电池包在所述参比温度下的额定容量。

2.如权利要求1所述的电池包容量数据的标定方法，其特征在于，所述在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B的步骤，包括：

在所述电池包满电状态下进行放电，放电时长t₁＝SOC_B*C₀/It，其中，It为放电倍率。

3.如权利要求1所述的电池包容量数据的标定方法，其特征在于，所述在所述参比温度下，将所述电池包放电至荷电状态为SOC_B的步骤中，放电倍率为1/3C～1C。

4.如权利要求1所述的电池包容量数据的标定方法，其特征在于，所述参比温度为25℃。

5.如权利要求1～4任一项所述的电池包容量数据的标定方法，其特征在于，所述电池包在所述参比温度下的额定容量的测量方法如下：

在所述参比温度下，对满电状态的所述电池包进行标准放电，获取放电容量值。

6.一种电池包充放电能力的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照权利要求1～5任一项所述的电池包容量数据的标定方法得到所述电池包在目标测试温度下的容量值C_标定；

在所述参比温度下，将所述电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标；

在所述目标测试温度下，将经过放电的所述电池包采用充电电流值梯度递增的方式进行充电，每个充电电流值的充电时间为8s～12s，直至所述电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压升高至所述电芯的电压上限值，则获得当前充电电流值的前一充电电流值为所述电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大充电电流值；或者，

在所述目标测试温度下，将经过放电的所述电池包采用放电电流值梯度递增的方式进行放电，每个放电电流值的放电时间为8s～12s，直至所述电池包中至少一电芯在所述放电时间内动态电压降低至所述电芯的电压下限值，则获得当前放电电流值的前一放电电流值为所述电池包在目标测试温度、目标测试荷电状态下可承受的最大放电电流值。

7.如权利要求6所述的电池包充放电能力的测试方法，其特征在于，所述在所述参比温度下，将所述电池包的荷电状态调节至目标测试荷电状态SOC_目标的步骤，包括：

在所述参比温度下将所述电池包充电至满电状态；

在所述参比温度下对满电状态的所述电池包进行放电，放电时长t₂＝C_标定*(1-SOC_目标)/C₀。

8.如权利要求7所述的电池包充放电能力的测试方法，其特征在于，所述在所述参比温度下将所述电池包充电至满电状态的步骤采用标准充电。

9.如权利要求7所述的电池包充放电能力的测试方法，其特征在于，所述在所述参比温度下对满电状态的所述电池包进行放电的步骤中，放电倍率为1/3C～1C。

10.如权利要求6～9任一项所述的电池包充放电能力的测试方法，其特征在于，所述充电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增；和/或

所述放电电流值按照9A～11A的梯度值进行梯度递增。