CN110190349A - 一种电池多阶段控温放电方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，其实施方式提供了一种电池多阶段控温放电方法。所述方法包括：实时获取电池在放电过程中的温度；根据所述温度转换所述电池的放电方式，直至放电过程结束。同时，还提供了一种电池多阶段控温放电装置，以及对应的系统。本发明的实施方式能够使放电过程的温度差异对容量标定的影响降至最低，进而使容量标定更加精准，有效保证电池成组一致性。

Description

一种电池多阶段控温放电方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池多阶段控温放电方法、电池多阶段控温放电装置及电池多阶段控温放电系统。

背景技术

锂离子电动汽车是近些年人们关注的热点和今后主要的发展方向，其性能主要取决于作为动力电源的锂离子动力电池的性能，对电动汽车用锂离子动力电池性能的要求一般集中在能量密度、功率密度、循环寿命、安全性能等方面。车用电池组的循环寿命及安全性能，与单体电池的电压和容量一致性密切相关。为了满足成组一致性的要求，需要对单体电池进行分选，传统上应用较多的是静态分选，其分选参数一般包括电池的容量，开路电压和电阻等；其分选方法是直接按照参数数值的大小划分区间，落在同一个区间内的电芯即为一个组。因此，其分选参数的测试精准度，对电池后期成组一致性的影响较大。开路电压和电阻，过程中受自身的影响可以忽略；而容量测试，电池需要进行充放电，该过程电池自身由于内部发生化学、电化学变化、电子迁移及物质传输等原因而导致电池产热，电池产生的热量会通过辐射传递至环境中，造成分容环境温度升高，从而导致整个充放电过程中环境温度受电池自身产热影响较大。而电池的实际容量一般需要根据放电容量与环境温度综合进行标定，环境温度一般取整个放电过程的平均值或者放电末端温度值，此两种方式都会由于过程温度的差异使容量标定不够准确，进而导致容量一致性不好。

在此情况之下，寻找一种电池控温放电方式，将温度差异的影响降至最低，使得容量标定更加准确，保障电池一致性就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电池多阶段控温放电方法，以至少解决电池在放电过程中的温度变化对容量标定的影响的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提供一种电池多阶段控温放电方法，所述方法包括：

实时获取电池在放电过程中的温度；

根据所述温度转换所述电池的放电方式，直至放电过程结束。

可选的，所述放电方式包括恒压放电和恒流放电。

可选的，所述方法还包括：在所述放电过程开始时，默认采用恒流放电。

可选的，所述根据所述温度转换所述电池的放电方式，包括：

设定第一温度阈值和第二温度阈值；所述第一温度阈值高于所述第二温度阈值；

当所述电池的温度高于所述第一温度阈值时，转换当前放电方式为恒压放电；

当所述电池的温度低于所述第二温度阈值时，转换当前放电方式为恒流放电。

可选的，所述放电过程结束的条件为：在恒流放电阶段，所述电池的电压低于截止电压；或者在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流。

可选的，所述放电过程结束的条件还包括：在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

可选的，在恒压放电阶段，若电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度高于所述第二温度阈值，则采用搁置操作，直至电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

本发明第二方面实施例提供一种电池多阶段控温放电装置，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现前述的电池多阶段控温放电方法对电池进行放电。

本发明第三方面实施例提供一种电池多阶段控温放电系统，包括电池，以及与电池相连的恒压放电电路和恒流放电电路，还包括：

温度采集模块，用于实时采集电池在放电过程中的温度；

放电控制模块，用于根据前述的电池多阶段控温放电方法，使能所述恒压放电电路或恒流放电电路，直至放电过程结束。

本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前项所述的电池多阶段控温放电方法。

通过本发明提供的上述技术方案，能够保证电池在整个放电过程，其温度在受控范围内，使放电过程的温度差异对容量标定的影响降至最低，进而使容量标定更加精准，有效保证电池成组一致性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

附图说明

图1是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电方法的流程示意图；

图2是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电系统的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电方法的实验数据图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电方法的流程示意图。如图1所示，一种电池多阶段控温放电方法，所述方法包括：

实时获取电池在放电过程中的温度；

根据所述温度转换所述电池的放电方式，直至放电过程结束。

如此，能够保证电池在整个放电过程，其温度在受控范围内，使放电过程的温度差异对容量标定的影响降至最低，进而使容量标定更加精准，有效保证电池成组一致性。电池在充放电过程中均会有一部分的电能转化为热量，影响标定容量，因此我们需要将电池控制在一定的温度区间内。此处通过选用合适的放电方式，不仅不需要增加升温或降温装置，还能持续放电，缩短整体的放电时间。

具体的，本发明的实施方式通过不同放电方式的组合使用，并采用对温度实时监控，智能选择放电方式的方法，以完成多阶段控温放电。

进一步的，所述放电方式包括恒压放电和恒流放电。电池的充电和放电阶段都有恒压充放电和恒流充放电的方法，两种方法各有优缺点。实际的工程场景中，经常将两种方法混合使用。恒流方式因为其电流较大，具有较快的充放电速度，但是其对应的发热量也较大。恒压方式因为其电流较小，具有较快的充放电效率，但是其对应的发热量也小。两者通过当前温度进行选择，能够使电池保持在合适的温度区间，并显著减少搁置时间。

在本发明的一个可选的实施方式中，所述方法还包括：在所述放电过程开始时，默认采用恒流放电。由于放电过程开始阶段，其温度为室温，此时可以采用发热较高的恒流放电方式，以提升放电效率，待温度上升到一定阈值时，再切换放电方式。

进一步的，所述根据所述温度转换所述电池的放电方式，包括：

设定第一温度阈值和第二温度阈值；所述第一温度阈值高于所述第二温度阈值；当所述电池的温度高于所述第一温度阈值时，转换当前放电方式为恒压放电；当所述电池的温度低于所述第二温度阈值时，转换当前放电方式为恒流放电。

此处的第一温度阈值和第二温度阈值构成了一个温度区间。第一温度阈值和第二温度阈值分别为该温度区间的上限和下限。在具体的场景中，可以根据实际需要设定和改变第一温度阈值和第二温度阈值。此处放电方式的改变能够使电池的温度保持在上述的温度区间内。

具体的，所述第一温度阈值和第二温度阈值均在10℃至60℃之间。此处温度阈值的设定，是和品牌、产品系列、适用场合等条件相联系的。常规的锂电池工作温度：-20℃～60℃，不过一般低于0℃后锂电池性能就会下降，放电能力就会相应降低，所以锂电池性能完全的工作温度，常见是0～40℃。此处主要是考虑温度区间的稳定，保证电池成组一致性。因此第一温度阈值和第二温度阈值的差值不宜过大。

在一个完整的放电过程中，恒压放电和恒流放电的方式之间的切换可能为多次，基本上均在两次以上。所述的恒流放电多阶段的放电电流可以相同，也可以不同；因为电池再放电过程中，其电压是不断变化的，但是其电流可以是恒定的，其原理可参考恒流电源。所述的恒压放电多阶段的放电电压不同，因为经过多次放电阶段后，电压会有微小的变化。即使从上次恒压放电再切换为恒压放电时，其电压也是不同的。

在本发明的一个可选的实施方式中，所述放电过程结束的条件为：在恒流放电阶段，所述电池的电压低于截止电压；或者在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流。蓄电池，特别是锂电池都存在过放电现象。过放电可能造成电极活性物质损伤，失去反应能力，使蓄电池寿命缩短。因此需要设定放电过程结束的条件，以使电池保持健康的状态。此处主要使通过放电电压和放电电流进行判断的。

进一步的，所述放电过程结束的条件还包括引入所述电池的当前温度的判断条件。所述放电过程结束的条件还包括：在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

此处上前述的放电电压和放电电流的基础上引入了电池温度，因为本发明的主要考虑点在温度控制上。如果放电电压和放电电流达到截止条件，而温度未达到截至条件时，此时的电池容量标定是不准确的。在引入了电池温度后，其放电过程结束的条件发生了改变，其对应地增加了温度约束条件。此处温度约束条件的引入，能够进一步降低温度的波动，进而减少对容量标定的影响。

在恒压放电阶段，若电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度高于所述第二温度阈值，则采用搁置操作，直至电池的当前温度低于所述第二温度阈值。此处需要将电池进行一定时长的搁置后，再判断该电池的放电电压和放电电流是否达到截止条件。此处提到的搁置操作是电池操作中的常用操作，主要用于稳定电池的状态。

本发明的另一种实施方式还提供一种电池多阶段控温放电装置，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如前述的电池多阶段控温放电方法对电池进行放电。

所述装置通常为可编程器件，具有程序执行功能，能根据当前电池温度情况，执行前述的电池多阶段控温放电方法，对电池进行放电操作。所述装置通常包括：存储器和处理器；所述存储器，用于存储程序指令；所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如前述的电池多阶段控温放电方法，对电池进行放电操作。

所述放电方式包括恒压放电和恒流放电。此处两种方式的优缺点参见前述。

所述装置还包括：在所述放电过程开始时，默认采用恒流放电。

所述根据所述温度转换所述电池的放电方式，包括：

设定第一温度阈值和第二温度阈值；所述第一温度阈值高于所述第二温度阈值；

当所述电池的温度高于所述第一温度阈值时，采用恒压放电进行放电；

当所述电池的温度低于所述第二温度阈值时，采用恒流放电进行放电。

所述第一温度阈值和第二温度阈值均在10℃至60℃之间。

所述放电过程结束的条件为：在恒流放电阶段，所述电池的电压低于截止电压；或者在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流。

所述放电过程结束的条件还包括判断所述电池的当前温度；在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流时，若电池的当前温度高于所述第二温度阈值时，采用搁置操作。

所述装置还包括：所述放电过程结束的条件为：在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

以上装置的具体细节见前文方法的详述，此处不再重复。

本发明的另一种实施方式还提供一种电池多阶段控温放电系统。图2是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电系统的结构示意图，如图2所示：包括电池，以及与电池相连的恒压放电电路和恒流放电电路，还包括：

温度采集模块，用于实时采集电池在放电过程中的温度；放电控制模块，用于根据所述温度采集模块采集的电池温度，使能所述恒压放电电路或恒流放电电路，直至放电过程结束。

此处的温度采集模块可以采用常用的PT100电阻进行温度采集，也可以通过NTC热敏电阻。此处温度采集模块也可以不与电池接触设置，比如采用红外测温的方式，该方式有利于提升测试速度。此处的恒压放电电路和恒流放电电路均可采用现有技术中的电路，本方面在此并未对放电电路本身进行改进，仅进行择一选择。其中放电控制模块用于根据所述温度采集模块采集的电池温度，使能所述恒压放电电路或恒流放电电路，直至放电过程结束。此处的使能是可以通过片选方式选择两个放电电路之一。图2中的的负载可以为测试负载，也可以为具体的用电装置或用电设备。

在本发明的一种可选实施方式中，以上的电池多阶段控温放电系统可应用于电池测试系统。此处描述了前述的电池多阶段控温放电系统在测试阶段的应用，此时的负载为测试负载。在电池的测试阶段使用本系统，能够使温度对容量标定的影响降至最低，从而使容量标定更加精准。

在本发明的一种可选实施方式中，以上的电池多阶段控温放电系统可应用于电动汽车。此处描述了前述的电池多阶段控温放电系统在实际场景方面的应用，此时的负载为汽车的电力发动机。在电动汽车中使用本系统，能够准确控制电池的温度，降低电池在使用过程中的安全隐患。

本发明的另一种实施方式还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的电池多阶段控温放电方法。

为使本发明的结构特征和所能达到的功效有进一步的认识和了解，用以较佳的实施例和附图配合详细的说明。图3是本发明一种实施方式提供的电池多阶段控温放电方法的实验数据图，结合图3，说明如下：

如图3所示，此处举例为锂离子电池，一种锂离子电池多阶段恒流恒压控温放电技术，包括：

1)电池放电温度设定一个可控的上限E、下限D；

2)以一恒定电流A对锂离子电池进行恒流放电，电池放电温度由最初值C逐渐升至上限值E，随之电池电压由最初的F降至G；

3)当放电温度达到设定上限E时，自动切换为恒压放电，以一恒定电压G对电池进行恒压放电，放电电流由A逐渐降至B，放电温度由E降至D；

4)当放电温度再次达到设定下限D时，再次切换为恒流放电，并实时监控电池的放电温度，使其稳定在D和E之间，

5)根据温度变化情况，上述步骤3)和步骤4)过程可能循环进行多次，直至达到放电电压H时，放电结束。

进一步，所述的放电过程温度控制范围为10～60℃中的任一值。

进一步，所述的恒流放电多阶段的放电电流A可以相同，也可以不同。

进一步，所述的恒压放电过程，当电流达到截止条件B而放电温度未达到截止条件D时，可进行搁置操作。

进一步，所述的恒流放电阶段电池电压达到截止电压条件时，放电工步可以结束；也可以继续进行在H电压下进行恒压放电，直至电流达到截止电流B，再结束。

其中，由C点开始的，在D和E两点之间波动的曲线表示电池温度；由左上至右下H点的曲线表示电池电压；图像上部分A和B两点之间的曲线表示了电池电流。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电池多阶段控温放电方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取电池在放电过程中的温度；

根据所述温度转换所述电池的放电方式，直至放电过程结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放电方式包括恒压放电和恒流放电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述放电过程开始时，默认采用恒流放电。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度转换所述电池的放电方式，包括：

设定第一温度阈值和第二温度阈值；所述第一温度阈值高于所述第二温度阈值；

当所述电池的温度高于所述第一温度阈值时，转换当前放电方式为恒压放电；

当所述电池的温度低于所述第二温度阈值时，转换当前放电方式为恒流放电。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述放电过程结束的条件为：在恒流放电阶段，所述电池的电压低于截止电压；或者在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述放电过程结束的条件还包括：在恒压放电阶段，所述电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在恒压放电阶段，若电池的放电电流小于截止电流，且电池的当前温度高于所述第二温度阈值，则采用搁置操作，直至电池的当前温度低于所述第二温度阈值。

8.一种电池多阶段控温放电装置，其特征在于，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如权利要求1-7中任一项所述的电池多阶段控温放电方法对电池进行放电。

9.一种电池多阶段控温放电系统，包括电池，以及与电池相连的恒压放电电路和恒流放电电路，其特征在于，还包括：

温度采集模块，用于实时采集电池在放电过程中的温度；

放电控制模块，用于根据如权利要求1-7中任一项所述的电池多阶段控温放电方法，使能所述恒压放电电路或恒流放电电路，直至放电过程结束。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1-7中任一项所述的电池多阶段控温放电方法。