CN109507597A - 锂电池性能评估方法及装置 - Google Patents

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CN109507597A CN201910008347.3A CN201910008347A CN109507597A CN 109507597 A CN109507597 A CN 109507597A CN 201910008347 A CN201910008347 A CN 201910008347A CN 109507597 A CN109507597 A CN 109507597A
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殷娟娟
徐华池
罗子萱
刘毅
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract

本申请实施例提供锂电池性能评估方法及装置，方法包括：控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。如此，能够简单有效地针对单体锂电池进行性能评估。

Description

锂电池性能评估方法及装置
技术领域
本申请涉及退役锂电池再利用领域，具体而言，涉及锂电池性能评估方法及装置。
背景技术
对退役锂电池进行梯次利用，可以最大化锂电池的使用价值。为此，需要对退役锂电池的性能进行评估。现有的锂电池性能评估方案主要分为两类：一类通过分析电池模组的历史数据来评估电池模组的性能，但由于电池模组中各单体锂电池的性能存在差异此类方案无法针对单体锂电池进行准确的性能评估；另一类则通过建立锂电池的机理模型来对锂电池的性能进行评估，但由于在建立机理模型时对提取的参数的准确度要求较高，此类方案实施起来难度较大。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的之一在于提供一种锂电池性能评估方法及装置，以至少部分地解决上述问题。
为了达到上述目的，本申请实施例提出如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种锂电池性能评估方法，所述方法包括：
控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；
针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；
根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
第二方面，本申请实施例提供一种锂电池性能评估装置，所述装置包括：
放电控制模块，用于控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；
状态物理参数获得模块，用于针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；
平均放电性能参数计算模块，用于根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
相对于现有技术而言，本申请的有益效果包括：
本申请实施例提供一种锂电池性能评估方法及装置，方法包括：控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。如此，能够简单有效地针对单体锂电池进行性能评估。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种锂电池性能评估系统的方框示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电池模组的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种锂电池性能评估方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种锂电池性能评估方法的其他流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种锂电池性能评估装置的功能模块框图。
图标：10-锂电池性能评估系统；100-上位机；200-下位机；210-充放电控制单元；220-信号采集单元；300-电池模组；310-单体锂电池；400-锂电池性能评估装置；410-放电控制模块410；420-状态物理参数获得模块；430-平均放电性能参数计算模块；440-性能等级确定模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请结合参照图1，图1是本申请实施例提供的一种锂电池性能评估系统10的方框示意图。该锂电池性能评估系统10可以用于执行下文将要描述的锂电池性能评估方法。
锂电池性能评估系统10包括上位机100、下位机200、充放电控制单元210以及信号采集单元220。
其中，上位机100与下位机200通信连接。上位机100与下位机200通信连接的方式可以是，但不限于，通过CAN总线连接，本申请实施例对上位机100与下位机200通信连接的方式不做具体限制。
下位机200用于控制充放电控制单元210和信号采集单元220。详细地，结合参照图1及图2，电池模组300包括一个以上单体锂电池310，下位机200可以控制充放电单元210以不同的工作模式对电池模组300中的各单体锂电池310进行充放电，以及控制信号采集单元220对单体锂电池的电压信号进行采集并将采集到的电压信号发送给下位机200。其中，控制充放电单元210控制充放电单元210可以同时对电池模组300中的各单体锂电池310进行充放电。
本实施例中，所述下位机200可以是，但不限于，PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)，本实施例对此不做具体限制。
上位机100用于监控下位机200，接收并处理下位机200发送的数据信号(如，采集到的电压信号)。
本实施例中，所述上位机100可以是，但不限于，个人电脑(personalcomputer，PC)、智能手机、笔记本电脑等任意具有数据处理功能和通信功能的电子设备。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种锂电池性能评估方法的流程示意图，下面将对所述方法包括的各个步骤进行详细阐述。
步骤S210，控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电。
在一种实施方式下，可以控制所述待测锂电池在一个放电过程中依次以不同大小的至少两个恒定电流进行放电。以图1所示的系统为例，可以通过下位机200控制充放电控制单元210设置具体的工作模式，在该工作模式下首先将所述待测锂电池(即，图3所示的单体锂电池310)充电至预设电量(例如，充满电)，然后控制所述待测锂电池依次以不同预设大小的至少两个恒定电流进行放电，以每个恒定电流进行放电的时长可以预先设置。可选地，在以各个恒定电流进行放电的过程中，还可以控制所述待测锂电池在每次以一恒定电流完成预设时长的放电后，在开路状态下静置预设时长再开始以下一恒定电流进行放电。
在另一种实施方式下，也可以控制所述待测锂电池在与所述至少两个恒定电流一一对应的至少两个放电过程中分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电。针对每个放电过程，也可以通过下位机200控制充放电控制单元210设置具体的工作模式，在该工作模式下首先将单体锂电池(即，所述待测锂电池)充电至预设电量(例如，充满电)，然后控制所述待测锂电池以预设大小(在不同放电过程是不同的)的恒定电流进行放电，以该恒定电流进行放电的时长可以预先设置。可选地，在每个放电过程之后，也可以将所述待测锂电池在开路状态下静置预设时长。
步骤S220，针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数。
本实施例中，仍然以图1所示的系统为例，所述电压变化数据可以是信号采集单元220采集的所述待测锂电池分别以所述至少两个恒定电流进行放电的电压信号。与上述内容对应地，当放电过程仅包括一个时，随该放电过程连续采集即可得到该电压信号；当放电过程包括至少两个时，分别随各个放电过程进行采集即可得到与所述至少两个恒定电流一一对应的至少两个电压信号。
步骤S230，根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
采用上述锂电池性能评估方法，能够简单有效地针对单体锂电池进行性能评估。
可选地，所述状态物理参数包括状态电压和/或状态电阻。
对应地，步骤S230包括如下子步骤。
第一，根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电压系数；其中，Kv表示所述归一化电压系数，Ui表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电压，U表示所述待测锂电池的出厂电压，n表示恒定电流的数量；和/或根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电阻系数；其中，Kr表示所述归一化电阻系数，Ri表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电阻，R表示所述待测锂电池的出厂电阻，n表示恒定电流的数量。
第二，根据计算得到的所述归一化电压系数和/或所述归一化电阻系数得到所述待测锂电池的平均放电性能参数。
可选地，当所述状态物理参数仅包括所述归一化电压系数，可以将所述归一化电压系数或所述归一化电压系数与预设正值的乘积作为所述待测锂电池的平均放电性能参数。类似地，当所述状态物理参数仅包括所述归一化电阻系数时，可以将所述归一化电阻系数或所述归一化电阻系数与预设正值的乘积作为所述待测锂电池的平均放电性能参数。当所述状态物理参数包括所述归一化电压系数和所述归一化电阻系数时，可以根据计算式K＝lvKv+lrKr计算所述待测锂电池的平均放电性能参数，其中，K表示所述待测锂电池的平均放电性能参数，lv表示电压影响因子，lr表示电阻影响因子，且lv和lr均为正值。进一步地，所述电压影响因子和所述电阻影响因子之和可以为1。
值得说明的是，鉴于锂电池出厂后输出电压随使用越来越小，在所述归一化电压系数的计算式中所述状态电压(Ui)位于分子且所述出厂电压(U)位于分母。如此，所述状态电压越小，计算得到的所述归一化电压系数越小，得到的性能平均放电性能参数越小，与锂电池使用过程中电压损耗越来越大的性能衰减规律相适应。类似地，鉴于锂电池出厂后电阻(即，内阻)越来越大，在所述归一化电阻系数的计算式中所述状态电阻(Ui)位于分母且所述出厂电阻(U)位于分子。如此，所述状态电阻越大，计算得到的所述归一化电阻系数越小，得到的性能平均放电性能参数越小，与锂电池使用过程中内阻越来越大的性能衰减规律相适应。
本实施例中，所述状态电压可以通过如下两种方式获得。
第一种方式下，针对每个恒定电流，可以根据所述电压变化数据计算所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时从开始放电时到结束放电时的均值电压，将该均值电压作为所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态电压。
第二种方式下，在控制所述待测锂电池分别以所述至少两个恒定电流进行放电时，针对每个恒定电流，控制所述待测锂电池以该恒定电流进行放电且在放电结束后将所述待测锂电池在开路状态下静置预设时长。基于此，针对每个恒定电流，可以根据所述电压变化数据计算所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的静置阶段的趋于平稳的开路电压，将该开路电压作为所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态电压。
本实施例中，所述状态电阻的获得方式包括：针对每个恒定电流，根据所述电压变化数据计算所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时开始放电时和结束放电时的电压差值与该预设电流数值的比值，将该比值作为述待测锂电池按照该预设电流数值进行放电时的状态电阻
请再参照图4，所述锂电池性能评估方法还可以包括步骤S240和步骤S250。
步骤S240，确定所述待测锂电池的平均放电性能参数所处的范围。
步骤S250，根据预设的范围与性能等级的匹配关系，确定与所述待测锂电池的性能系数所处的范围匹配的性能等级，将所确定的性能等级作为所述待测锂电池的性能等级。
实际应用中，对于不同的待测锂电池，通过步骤S240和步骤S250对各个待测锂电池进行分级，按照分级结果(即，所述性能等级)对锂电池进行梯次利用。
请参照图5，图5为申请本实施例提供的一种锂电池性能评估装置400的功能模块框图。从功能上划分，锂电池性能评估装置400可以包括放电控制模块410、状态物理参数获得模块420和平均放电性能参数计算模块430。
放电控制模块410用于控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电。
本实施例中，关于放电控制模块410的描述可参考对图3所示步骤S210的详细描述，即步骤S210可以由放电控制模块410执行。
状态物理参数获得模块420用于针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数。
本实施例中，关于状态物理参数获得模块420的描述可参考对图3所示步骤S220的详细描述，即步骤S220可以由状态物理参数获得模块420执行。
平均放电性能参数计算模块430用于根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
本实施例中，关于平均放电性能参数计算模块430的描述可参考对图3所示步骤S230的详细描述，即步骤S230可以由平均放电性能参数计算模块430执行。
可选地，所述状态物理参数包括状态电压和/或状态电阻；
所述平均放电性能参数计算模块430可以具体用于：
根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电压系数；其中，Kv表示所述归一化电压系数，Ui表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电压，U表示所述待测锂电池的出厂电压，n表示恒定电流的数量；和/或根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电阻系数；其中，Kr表示所述归一化电阻系数，Ri表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电阻，R表示所述待测锂电池的出厂电阻，n表示恒定电流的数量；
根据计算得到的所述归一化电压系数和/或所述归一化电阻系数得到所述待测锂电池的平均放电性能参数。
可选地，如图5所示，锂电池性能评估装置400还可以包括性能等级确定模块440。性能等级确定模块440用于：
确定所述待测锂电池的平均放电性能参数所处的范围；
根据预设的范围与性能等级的匹配关系，确定与所述待测锂电池的性能系数所处的范围匹配的性能等级，将所确定的性能等级作为所述待测锂电池的性能等级。
本实施例中，关于性能等级确定模块440的描述可参考对图4所示步骤S240和步骤S250的详细描述，即步骤S240和步骤S250可以由性能等级确定模块440执行。
综上所述，本申请实施例提供一种锂电池性能评估方法及装置，方法包括：控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。如此，能够简单有效地针对单体锂电池进行性能评估。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锂电池性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：
控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；
针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；
根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电压和/或状态电阻；
所述根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数，包括：
根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电压系数；其中，Kv表示所述归一化电压系数，Ui表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电压，U表示所述待测锂电池的出厂电压，n表示恒定电流的数量；和/或根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电阻系数；其中，Kr表示所述归一化电阻系数，Ri表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电阻，R表示所述待测锂电池的出厂电阻，n表示恒定电流的数量；
根据计算得到的所述归一化电压系数和/或所述归一化电阻系数得到所述待测锂电池的平均放电性能参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电压；
所述根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数，包括：
根据该电压变化数据计算所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时从开始放电时到结束放电时的均值电压，将该均值电压作为所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态电压。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电压；
所述控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电，包括：
针对每个恒定电流，控制所述待测锂电池以该恒定电流进行放电且在放电结束后将所述待测锂电池在开路状态下静置预设时长；
所述根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数，包括：
根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的静置阶段的趋于平稳的开路电压，将该开路电压作为所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态电压。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电阻；
所述根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数，包括：
根据该电压变化数据计算所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时开始放电时和结束放电时的电压差值与该预设电流数值的比值，将该比值作为述待测锂电池按照该预设电流数值进行放电时的状态电阻。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电压和状态电阻；
所述根据计算得到的所述归一化电压系数和/或所述归一化电阻系数得到所述待测锂电池的平均放电性能参数，包括：
根据计算式K＝lvKv+lrKr计算所述待测锂电池的平均放电性能参数，其中，K表示所述待测锂电池的平均放电性能参数，lv表示电压影响因子，lr表示电阻影响因子，且lv和lr均为正值。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的锂电池性能评估方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述待测锂电池的平均放电性能参数所处的范围；
根据预设的范围与性能等级的匹配关系，确定与所述待测锂电池的性能系数所处的范围匹配的性能等级，将所确定的性能等级作为所述待测锂电池的性能等级。
8.一种锂电池性能评估装置，其特征在于，所述装置包括：
放电控制模块，用于控制待测锂电池分别以不同大小的至少两个恒定电流进行放电；
状态物理参数获得模块，用于针对每一个恒定电流，获得所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的电压变化数据，根据该电压变化数据得到所述待测锂电池以该恒定电流进行放电时的状态物理参数；
平均放电性能参数计算模块，用于根据与所述至少两个恒定电流对应的状态物理参数计算所述待测锂电池的平均放电性能参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述状态物理参数包括状态电压和/或状态电阻；
所述平均放电性能参数计算模块具体用于：
根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电压系数；其中，Kv表示所述归一化电压系数，Ui表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电压，U表示所述待测锂电池的出厂电压，n表示恒定电流的数量；和/或根据计算式计算所述待测锂电池的归一化电阻系数；其中，Kr表示所述归一化电阻系数，Ri表示所述待测锂电池以第i个恒定电流进行放电时的状态电阻，R表示所述待测锂电池的出厂电阻，n表示恒定电流的数量；
根据计算得到的所述归一化电压系数和/或所述归一化电阻系数得到所述待测锂电池的平均放电性能参数。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括性能等级确定模块，所述性能等级确定模块用于：
确定所述待测锂电池的平均放电性能参数所处的范围；
根据预设的范围与性能等级的匹配关系，确定与所述待测锂电池的性能系数所处的范围匹配的性能等级，将所确定的性能等级作为所述待测锂电池的性能等级。
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