CN110031769A - 锂电池的电池包容量测算方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂电池的电池包容量测算方法，可用于电池包容量损失的精确计算，为后续改善提供方向。包括以下步骤：S100、选取x个电池包，x≥30，电池包的结构为a串b并，进行相同的充放电测试；S200、将步骤S100中每一个电池包的温度进行容量损失估算；S300、将步骤S100中每一个电池包的温差进行容量损失估算；S400、将步骤S100中每一个电池包的压差进行容量损失估算；S500、由上述每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失，计算电池包的理论容量。本发明通过对电池包电性能测试数据的分析和计算，能够较快速地找出温度和电压对容量的影响，为后续进一步改善电池包提供了方向，具有很好的应用前景。

Description

锂电池的电池包容量测算方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池的电池包容量测算方法。
背景技术
随着锂电池的大规模应用，其电池性能备受关注，特别是新能源汽车的大力推广，更是直接推动了动力锂电池的发展，这也对锂电池的单体性能特别是整包性能提出更高的要求。
锂离子电池的整包性能包含很多内容，除了安全性能外，其续航里程受到车企和消费者的着重关注。电池包的续航里程，主要受到单体电池的容量限制，这也是大部分电池产商重点研发的核心。但电池包由于将许多电池进行串并联，在其充电时，由于空间和时间的影响，会在不同串并联模块间产生不同温度和电压，这对整包的容量造成了损失。并且随着循环次数的增加，温度和电压对容量造成的损失会越来越大，最终导致其续航里程明显下降。
发明内容
本发明提出的一种锂电池的电池包容量测算方法，可用于电池包容量损失的精确计算，为后续改善提供方向。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂电池的电池包容量测算方法，包括：
选取一定数量的电池包，电池包的结构为a串b并，进行相同的充放电测试，主要记录放电时每串电压的温度、电压和整体的容量。
每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失为：C＝Cx+C1+C2，其理论容量为C实测+C；
Cx＝[(∑max-(∑Tn)/a]*b*γ/a；
C1＝∑(tmax-Tn)*b*γ/a；
C2＝b*∑f(Vn)*C3/a；
其中x≥30，1≤n≤a，Tn代表某一电池包中每一串联模块在放电时的平均温度，∑max代表所取电池包中(∑Tn)/a的最大值，tmax代表a串模块中的最大平均温度，Vn代表单个电池包的每一串模块在放电末端的动态电压，f(Vn)为单体电池的电压对于容量百分比的拟合公式，C3为单体电池标准容量，γ代表温度影响系数。
温度影响系数指温度对单体电池的容量影响系数，数值为电池标准容量的0.2％-0.3％，单位为Ah/℃。
C2算法中的f(Vn)为由单体电池标准放电曲线(容量电压曲线)拟合出公式，再由公式带入计算不同电压对应电压对应的容量损失。公式系数需要精确到小数点后10位以上，以得到更准确的拟合。
由上述技术方案可知，本发明采用详细计算电池包中不同串联之间的电压和温度等数据，得到由温度、温差和压差导致的容量损失，从而针对的进行电池包的改善，为提高电池包寿命提供了更为明确的方向。
本发明通过对电池包电性能测试数据的分析和计算，能够较快速地找出温度和电压对容量的影响，为后续进一步改善电池包提供了方向，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的锂电池的电池包容量测算方法，包括以下步骤：
S100、选取x个电池包，x≥30，电池包的结构为a串b并，进行相同的充放电测试；
S200、将步骤S100中每一个电池包的温度进行容量损失估算；
S300、将步骤S100中每一个电池包的温差进行容量损失估算；
S400、将步骤S100中每一个电池包的压差进行容量损失估算；
S500、由上述每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失，计算电池包的理论容量。
其中，所述步骤S100中进行相同的充放电测试；还包括记录放电时每串电压的温度、电压和整体的容量。
所述S200中将步骤S100中每一个电池包的温度进行容量损失估算步骤为：每一个电池包由温度引起的容量损失为：Cx＝[(∑max-(∑Tn)/a]*b*γ/a，x≥30，1≤n≤a，其中Tn代表某一电池包中每一串联模块在放电时的平均温度，∑max代表所取电池包中(∑Tn)/a的最大值，γ代表温度影响系数。
所述步骤S300中将步骤S100中每一个电池包的温差进行容量损失估算；包括：单个电池包由温差引起的容量损失为：C1＝∑(tmax-Tn)*b*γ/a，1≤n≤a，其中Tn代表单个电池包的每一串模块在放电时的平均温度，tmax代表a串模块中的最大平均温度，γ代表温度影响系数，具体是指温度对单体电池的容量影响系数，数值为电池标准容量的0.2％-0.3％，单位为Ah/℃，C3为单体电池标准容量。
所述步骤S400中将步骤S100中每一个电池包的压差进行容量损失估算；包括：单个电池包由压差引起的容量损失为：C2＝b*∑f(Vn)*C3/a，1≤n≤a，其中Vn代表单个电池包的每一串模块在放电末端的动态电压，f(Vn)为单体电池的电压对于容量百分比的拟合公式，再由公式带入计算不同电压对应电压对应的容量损失，公式系数精确到小数点后10位以上，C3为单体电池标准容量。
所述步骤S500由上述每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失，计算电池包的理论容量；包括：
每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失为：C＝Cx+C1+C2，其理论容量为C实测+C。
以下结合具体实施例说明：
本实施例提供的单体电池容量为48Ah，电池包的串并联方式为3串96并，同时选取10套电池包进行充放电测试，采集每套包每串模块的电压和温度数据，具体的计算过程如下：
Cx＝[(∑max-(∑Tn)/a]*3*0.15/96。从第一套电池包开始，先计算第一串模组放电时的平均温度，即对放电时每个采集到的温度点取平均值，得到Tn。再计算整包的放电平均温度，即对得到的每串平均温度取平均值，得到(∑Tn)/96。依次得到10套包的(∑Tn)/96，取最大值∑max。此时，10套包中每一套电池包的温度容量损失即为Cx＝[(∑max-(∑Tn)/a]*3*0.15/96。
C1＝∑(tmax-Tn)*3*0.15/96。计算第一个电池包，Tn的算法如上述，得到Tn。取96串模组中Tn的最大值，得到tmax。计算整包由温差造成的容量损失为C1＝∑(tmax-Tn)*3*0.15/96。
C2＝3*∑f(Vn)*48/96。F(Vn)的公式有电池放电标准曲线拟合出：y＝-8.431258440017700x6+194.425534166813000x5-1,799.001645036500000x4+8,647.085993225690000x3-22,928.898739072200000x2+31,944.742100420800000x-18,325.343741085000000，需要注意统一单体电池和电池包的放电区间，得出的y即为不同电压对于的容量损失百分比。完成公式拟合后，即可得到C2＝3*∑f(Vn)*48/96。
每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失为：C＝Cx+C1+C2，每套电池包理论容量为C实测+C。统计10套包的容量损失情况，得到温度、温差和压差影响大小。
由数据可知，电池包主要由温差和压差导致容量损失，因此需要对温度的串数进行热管理，如增加保温措施等，还需对前端电池进行压差管控，进一步缩小配组时的压差等手段。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、选取选取x个电池包，x≥30，电池包的结构为a串b并，进行相同的充放电测试；
S200、将步骤S100中每一个电池包的温度进行容量损失估算；
S300、将步骤S100中每一个电池包的温差进行容量损失估算；
S400、将步骤S100中每一个电池包的压差进行容量损失估算；
S500、由上述每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失，计算电池包的理论容量。
2.根据权利要求1所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：所述步骤S100中进行相同的充放电测试；还包括记录放电时每串电压的温度、电压和整体的容量。
3.根据权利要求2所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：所述S200中将步骤S100中每一个电池包的温度进行容量损失估算；具体包括：
x个电池包中每一个电池包由温度引起的容量损失为：Cx = [(∑max-(∑Tn)/a]*b*γ/a，x≥30，1≤n≤a，其中Tn代表某一电池包中每一串联模块在放电时的平均温度，∑max代表x个电池包中(∑Tn)/a的最大值，γ代表温度影响系数。
4.根据权利要求2所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：所述步骤S300中将步骤S100中每一个电池包的温差进行容量损失估算；包括：
单个电池包由温差引起的容量损失为：C1 =∑(tmax-Tn)*b*γ/a，1≤n≤a，其中Tn代表单个电池包的每一串模块在放电时的平均温度，tmax代表a串模块中的最大平均温度，γ代表温度影响系数。
5.根据权利要求2所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：所述步骤S400中将步骤S100中每一个电池包的压差进行容量损失估算；包括：
单个电池包由压差引起的容量损失为：C2 =b*∑f（Vn）*C3/a，1≤n≤a，其中Vn代表单个电池包的每一串模块在放电末端的动态电压，f（Vn）为单体电池的电压对于容量百分比的拟合公式，C3为单体电池标准容量。
6.根据权利要求2所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：
所述步骤S500由上述每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失，计算电池包的理论容量；包括：
每个电池包由温度、温差和压差引起的容量损失为：C=Cx+C1+C2，其理论容量为C实测+C。
7.根据权利要求4所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：所述X代表温度影响系数，具体是指温度对单体电池的容量影响系数，数值为电池标准容量的0.2%-0.3%，单位为Ah/℃，C3为单体电池标准容量。
8.根据权利要求5所述的锂电池的电池包容量测算方法，其特征在于：
所述单个电池包由压差引起的容量损失C2算法中的f（Vn）为由单体电池标准放电曲线拟合出公式，再由公式带入计算不同电压对应电压对应的容量损失，公式系数精确到小数点后10位以上。
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