CN110501655B - 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质 - Google Patents

控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110501655B
CN110501655B CN201910947187.9A CN201910947187A CN110501655B CN 110501655 B CN110501655 B CN 110501655B CN 201910947187 A CN201910947187 A CN 201910947187A CN 110501655 B CN110501655 B CN 110501655B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
current
resistance
charge transfer
concentration polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910947187.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110501655A (zh
Inventor
胡宇
王智虎
赵双城
程孝仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lenovo Beijing Ltd
Original Assignee
Lenovo Beijing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lenovo Beijing Ltd filed Critical Lenovo Beijing Ltd
Priority to CN201910947187.9A priority Critical patent/CN110501655B/zh
Publication of CN110501655A publication Critical patent/CN110501655A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110501655B publication Critical patent/CN110501655B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本公开提供了一种控制电池工作的方法，包括：获取电池的截止电压和当前电压；根据电池的截止电压和当前电压确定可用电压窗口；确定电池当前的内阻；根据可用电压窗口和电池当前的内阻确定电池工作时的电流窗口；以及根据电池工作时的电流窗口控制电池工作。本公开还提供了一种电池参数获取方法、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。

Description

控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质
技术领域
本公开涉及一种控制电池工作的方法、一种电池参数获取方法、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
在相关领域中，电池在低温的环境下放电会导致设备关机。针对电池低温放电关机的问题，可以通过限定放电电流来改善电池低温放电关机的问题。但限定放电电流会带来一个新的问题，就是当限定低温下放电电流过低时，可能导致用户开机延时和卡顿，恶化用户体验。因此，在现有技术中不能较好的控制电池工作。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种控制电池工作的方法，包括：获取所述电池的截止电压和当前电压；根据所述电池的截止电压和当前电压确定可用电压窗口；确定所述电池当前的内阻；根据所述可用电压窗口和所述电池当前的内阻确定所述电池工作时的电流窗口；以及根据所述电池工作时的电流窗口控制所述电池工作。
可选地，根据所述电池工作时的电流窗口控制所述电池工作包括：根据所述电池工作时的电流窗口和所述电池当前电压确定所述电池工作时的功率窗口；以及根据所述电池工作时的功率窗口控制所述电池工作。
可选地，确定所述电池当前的内阻包括：获取所述电池当前的剩余电量；以及根据所述电池当前的剩余电量从关联表中查找所述电池当前的内阻，其中，所述关联表中包括所述电池在不同剩余电量下对应的电池内阻。
可选地，所述方法还包括：计算所述电池的充电或放电次数；以及在所述电池的充电或放电次数大于或等于预定次数的情况下，对所述关联表进行更新。
可选地，所述电池当前的内阻包括：电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗；其中，确定所述电池当前的内阻包括：
确定所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗；
其中，确定所述电荷传递内阻按照公式(一)确定：
Rct＝R*T/(F*I0)，(一)
其中，I0为表征电化学反应速率的交换电流，R为气体常数，F为法拉第常数，T为所述电池当前的热力学温度；
其中，确定所述浓差极化阻抗按照公式(二)确定：
Rc＝R*T/(F*Id)，(二)
其中，Id为表征离子在电极和电解液中的的扩散电流，R为气体常数，F为法拉第常数，T为所述电池当前的热力学温度。
本公开的另一个方面提供了一种电池参数获取方法，其中，所述电池的内阻包括电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗，所述方法包括：确定用于计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗的关系式；获取所述电池在不同电流下放电预设时长对应的电压降，确定多个测量组数据，其中，每个测量组数据包括一个电流值和与该电流值对应的电压降；以及将所述多个测量组数据中的每个测量组数据分别输入所述关系式中，并计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗。
可选地，所述关系式包括关于所述电子电阻、电化学反应速率的交换电流和离子在电极和电解液中的的扩散电流的三元一次方程，所述三元一次方程为：
IRdrop＝I*Rohm+2RT/F*acrsinh(I/2I0)+RTln(1-I/Id)/F；其中，IRdrop为电压降，I为电流值，Rohm为所述电子电阻，R为气体常数，T为所述电池当前的热力学温度，F为法拉第常数，I0为表征电化学反应速率的交换电流，Id为表征离子在电极和电解液中的的扩散电流，2RT/F*acrsinh(I/2I0)为所述电荷传递内阻在所述交换电流下的过电位，其中，所述电荷传递内阻Rct＝R*T/(F*I0)，RTln(1-I/Id)/F为所述浓差极化阻抗在所述扩散电流下的过电位，其中，所述浓差极化阻抗Rc＝R*T/(F*Id)。
可选地，方法还包括：在所述电池的剩余电量处于不同阶段下，按照上述的方法计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗，得到每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值；以及根据所述每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值生成关联表，其中，所述关联表中包括所述电池在不同剩余电量所处的阶段下对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值。
本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：电池；一个或多个处理器；计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。
本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
本公开的另一方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本公开的实施例的控制电池工作的方法的应用场景；
图2示意性示出了根据本公开实施例的控制电池工作的方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的确定电池当前的内阻的流程图；
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的对关联表进行更新的流程图；
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的电池参数获取方法的流程图；
图6示意性示出了根据本公开另一实施例的生成关联表的流程图；
图7示意性示出了根据本公开实施例的控制电池工作的装置的框图；
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的电池参数获取装置的框图；以及
图9示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的电子设备的方框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。
本公开的实施例提供了一种控制电池工作的方法，包括：获取电池的截止电压和当前电压；根据电池的截止电压和当前电压确定可用电压窗口；确定电池当前的内阻；根据可用电压窗口和电池当前的内阻确定电池工作时的电流窗口；以及根据电池工作时的电流窗口控制电池工作。本公开还提供了一种电池参数获取方法、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。
图1示意性示出了根据本公开的实施例的控制电池工作的方法的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。
如图1所示，在场景100中，设备本体102可以与电池101连接，电池101可以给设备本体102传输电量。电池101的种类不做限定，例如可以是锂电池。当电池101释放电量时，电池内阻r会分得一部分电压，记电池101的电压为ε，所以外电路电压为U＝ε-I*r，其中，I为电路上的电流。
根据本公开的实施例，为了更加灵活准确的控制电池在限定的电流窗口下工作，发明人发现，需要较为准确确定电池的内阻。本公开通过确定电池工作时当前的内阻，可以得到动态变化的电流窗口，电池在该动态变化的电流窗口下放电，可以最大效率的使用电池，从而避免或减轻限定电池的放电电流过低而导致设备关机的问题，减少因放电电流过低而导致设备关机的次数。
本公开将电池内阻r分为物理内阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗三部分。以电池为锂电池为例，对物理内阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗进行说明。
物理内阻Rohm，也叫电子电阻，此内阻为电芯的固有属性，一般情况下，一个电池可以包括一块或多块电芯。电子电阻主要由电子在锂离子内部传递造成。随温度变化较小，受SOC(state of charge剩余电量，表征电池的电荷状态)变化较大，也会随着电池的老化而逐渐增加；电子电阻和电芯的电流遵循欧姆定律，也称为欧姆内阻，ηohm＝I*Rohm。
电荷传递内阻Rct(charge transfer Resistance)，此内阻主要是锂离子电池内部电化学反应跟不上(不能完全消耗)外电场提供电子电流导致的。一般有四个影响因素，分别是温度，SOC，外电流和老化情况。其中，温度影响最大，因为根据阿伦尼乌斯方程，温度越高，反应越剧烈，表征交换电流密度I0越大；温度越低，反应速度越慢，交换电流密度I0越小，表现为此阻抗越大。并且其和温度的变化规律也遵循阿伦尼乌斯方程。
交换电流密度和电荷传递内阻存在如下关系：
Rct＝RT/(F*I0)；
它的过电位和外电流I的关系遵循BV方程，
ηct＝2RT/F*actsinh(I/2I0)；
I0为表征电化学反应速率的交换电流密度，I为外电流，R为气体常数，R＝8.314J/(mol·K)，F为法拉第常数，F＝96485k/mol，T为热力学温度，表示锂电池的温度，arcsinh为反正弦符号。
浓差极化阻抗Rc(Concentration Resistance)，此内阻主要是由电极和电解液中锂离子的浓度不均匀造成的，当锂离子的扩散速率比不上电化学反应消耗的锂离子时，会产生浓差极化过电位，此阻抗称为浓差极化阻抗，它也受温度和放电电流及放电时间等因素影响。
扩散电流密度和浓差极化阻抗存在如下关系
Rc＝RT/(F*Id)；
它的过电位和外电流存在如下关系：
Hc＝RTln(1-I/Id)/nF；
Id表征锂离子在电极和电解液中的的扩散电流密度，I为外电流，T为热力学温度，R为气体常数，R＝8.314J/(mol·K)，F为法拉第常数，F＝96485k/mol，n表示电化学反应的电子转移数。
在低温时(例如，温度低于10℃)，通过上述说明，电荷传递内阻Rct和浓差极化阻抗Rc会急剧增加，导致整体电池的内阻r急剧增加，所以外电路电压U＝ε-I*r就会很容易降低到低于截止电压的状态，以至于会出现系统突然关机的问题，导致用户作业来不及保存，恶化用户体验。
本公开通过确定电池工作时当前的内阻，可以得到动态变化的电流窗口，控制电池在电流窗口下工作，实时更新电池工作时的最大电流和/或最大功率，系统可以通过最大电流和/或最大功率，主动的限定功耗和电流。电池在该动态变化的电流窗口下放电，可以最大效率的使用电池，从而避免或减轻限定电池的放电电流过低而导致设备关机的问题，减少因放电电流过低而导致设备关机的次数。即使电池处于低温状态，也可以较好的保证外电路电压高于电池的截止电压，避免低温和老化的影响导致设备关机的问题。
根据本公开的实施例，本公开所提供的方法可以应用于单电芯或多电芯的电池包，还可以用于多串并联的笔记本电池，动力汽车电池和储能电池等等。
图2示意性示出了根据本公开实施例的控制电池工作的方法的流程图。
如图2所示，该方法包括操作S210～S250。
在操作S210，获取电池的截止电压和当前电压。
根据本公开的实施例，为了避免电池放电过程中低电压的关机问题，那么电池外电路的实时电压U要大于电池的放电截止电压Vc，例如，截止电压Vc为3.0V，实时电压U至少要大于3.0V。根据本公开的实施例，还可以再考虑一个0.1～0.2V的边缘电压margin(Vm)。因此，存在：U-Vc-Vm＞＝0。截止电压Vc和边缘电压margin(Vm)的大小可以根据电池本身的特性进行确定。
在操作S220，根据电池的截止电压和当前电压确定可用电压窗口。
根据本公开的实施例，可用电压窗口可以是当前电压减去截止电压，即可用电压窗口等于U-Vc。当然，可用电压窗口可以是当前电压减去截止电压和边缘电压，即可用电压窗口等于U-Vc-Vm。
根据本公开的实施例，考虑到电池本身存在内阻，电池的当前电压可以等于ε-I*r。其中，电池的电压为ε，所以外电路电压为U＝ε-I*r，其中，I为电路上的电流。
在操作S230，确定电池当前的内阻。
根据本公开的实施例，电池当前的内阻可以包括电子电阻Rohm、电荷传递内阻Rct和浓差极化阻抗Rc。其中，确定电池当前的内阻包括确定电子电阻Rohm、电荷传递内阻Rct和浓差极化阻抗Rc对应的电阻值。
根据本公开的实施例，可以通过预先测量电池在不同温度下对应的内阻，生成温度与内阻的关联表，在获取电池温度后，根据电池温度从关联表中确定内阻，从而动态更新电流窗口。
在操作S240，根据可用电压窗口和电池当前的内阻确定电池工作时的电流窗口。
根据本公开的实施例，可以将可用电压窗口除以电池当前的内阻获得电池工作时的电流窗口。
在操作S250，根据电池工作时的电流窗口控制电池工作。
根据本公开的实施例，根据电池工作时的电流窗口控制电池工作可以包括根据电池工作时的电流窗口和电池当前电压确定电池工作时的功率窗口，根据电池工作时的功率窗口控制电池工作。
本公开通过确定电池工作时当前的内阻，可以得到动态变化的电流窗口，从而确定电池工作时的电流窗口和/或功率窗口，控制电池在电流窗口和/或功率窗口下工作，实时更新电池工作时的最大电流和/或最大功率。系统可以通过最大电流Imax和/或最大功率Pmax，主动的限定功耗和电流，使系统始终将电流和功率控制在最大电流Imax和最大功率Pmax下，即使电池处于低温状态，也可以较好的保证外电路电压高于电池的截止电压，避免低温和老化的影响导致设备关机的问题。可以最大效率的使用电池，从而避免或减轻限定电池的放电电流过低而导致设备关机的问题，减少因放电电流过低而导致设备关机的次数。
下面参考图3～图5，结合具体实施例对图2所示的方法做进一步说明。
图3示意性示出了根据本公开实施例的确定电池当前的内阻的流程图。
如图3所示，确定电池当前的内阻包括操作S310～S320。
在操作S310，获取电池当前的剩余电量。
在操作S320，根据电池当前的剩余电量从关联表中查找电池当前的内阻，其中，关联表中包括电池在不同剩余电量下对应的电池内阻。
根据本公开的实施例，关联表中可以包括例如电池在每隔10％剩余电量SOC下对应的电池内阻。
根据本公开的实施例，关联表中也可以包括例如电池在每隔5％剩余电量SOC下对应的电池内阻。
通过本公开的实施例，可以根据电池当前的剩余电量从关联表中确定对应的电池内阻，使得确定的电池内阻更加贴近实际情况，更加具有实用性，降低了电池控制的复杂度和难度，可以较为及时的控制电池工作，以避免设备关机。可以解决相关技术中通过限定固定大小的放电电流来改善电池低温放电关机的问题，可能导致用户开机延时和卡顿，恶化用户体验的问题。达到了较好的控制电池工作，提高用户体验的效果。
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的对关联表进行更新的流程图。
如图4所示，确定电池当前的内阻包括操作S410～S420。
在操作S410，计算电池的充电或放电次数。
在操作S420，在电池的充电或放电次数大于或等于预定次数的情况下，对关联表进行更新。
根据本公开的实施例，为了修正电芯老化对电池内阻的影响，如对Rohm，Rct，Rc的影响，从而影响Imax和Pmax。可以每隔一定时间，或者每隔一定充电次数或放电次数，如预定次数为30次，对关联表进行更新，得到不同老化状态下的内阻对应剩余电量SOC关系，从而可以输出不同老化状态，不同剩余电量SOC下的Imax和Pmax。
根据本公开的实施例，为了准确修正老化后的电池内阻，例如Rohm，Rct，Rc，可以每隔预定时长，例如一个月的时间，向用户推送一个类似系统更新的程序，在更新过程中完成关联表更新，从而修正老化电芯的内阻参数。
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的电池参数获取方法的流程图。
根据本公开的实施例，电池的内阻包括电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗，如图5所示，电池参数获取方法包括操作S510～S530。
在操作S510，确定用于计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗的关系式。
根据本公开的实施例，计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗的关系式例如可以是关于电子电阻、电化学反应速率的交换电流和离子在电极和电解液中的的扩散电流的三元一次方程，该三元一次方程为：
IRdrop＝I*Rohm+2RT/F*acrsinh(I/2I0)+RT ln(1-I/Id)/F。
其中，IRdrop为电压降，I为电流值，Rohm为电子电阻，R为气体常数，T为电池当前的热力学温度，F为法拉第常数，I0为表征电化学反应速率的交换电流，Id为表征离子在电极和电解液中的的扩散电流，2RT/F*acrsinh(I/2I0)为电荷传递内阻在所述交换电流下的过电位，其中，所述电荷传递内阻Rct＝R*T/(F*I0)，，RTln(1-I/Id)/F为浓差极化阻抗在所述扩散电流下的过电位，其中，所述浓差极化阻抗Rc＝R*T/(F*Id)。
上等式是一个关于Rohm，I0，Id的三元一次方程，可以通过三次变化的电流I及对应的电压降IRdrop求出Rohm，I0，Id。通过I0可以求得Rct，通过Id可以求得Rc。
在求得Rohm，I0，Id之后，可以将Rohm，I0，Id输入公式ε-(Imax*Rohm+2RT/F*acrsinh(Imax/2I0)+RTln(1-Imax/Id)/F)-Vc-Vm＞＝0，从而计算得到最大电流Imax。其中，ε，T可以由系统实时读出，Vc，Vm，R和F为定值。
在操作S520，获取电池在不同电流下放电预设时长对应的电压降，确定多个测量组数据，其中，每个测量组数据包括一个电流值和与该电流值对应的电压降。
在操作S530，将多个测量组数据中的每个测量组数据分别输入关系式中，并计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗。
根据本公开的实施例，例如，取某一个型号的电池，其容量为5Ah，满充电压为4.35V。那么用0.2C(电流值1A)，0.5C(电流值2.5A)，1C(电流值5A)，1.5C(电流值7.5A)放电5秒，各自电流下对应的电压降为0.05V，0.12V，0.225V，0.315V。电压降的计算公式为开路电压(如满充的开路电压为4.34V)减去电流流过的瞬间(如每隔1S取点)的电压。
可以将每个测量组数据都输入到IRdrop＝I*Rohm+2RT/F*acrsinh(I/2I0)+RT ln(1-I/Id)/F中，如：
0.2C：0.05＝1*Rohm+2*RT/F*arcsinh(1/2Io)+RT*ln(1-1/Id)/F；
0.5C：0.12＝2.5*Rohm+2*RT/F*arcsinh(2.5/2I0)+RT*ln(1-2.5/Id)/F；
1.0C：0.225＝5*Rohm+2*RT/F*arcsinh(5/2I0)+RT*ln(1-5/Id)/F。
其中，R，T和F为已知数，只有Rohm、I0和Id为未知数，解方程组，可以得到Rohm，I0和Id的值。
再将Rohm、I0和Id代入到1.5C的第四个等式中，可以验证Rohm、I0和Id对0.315V＝7.5*Rohm+2*RT/F*arcsinh(7.5/2I0)+RT*ln(1-7.5/Id)/F是否成立，可以得到计算的误差，误差如果不超过5％，说明Rohm、I0和Id这三个解能够满足方程式。
图6示意性示出了根据本公开另一实施例的生成关联表的流程图。
如图6所示，生成关联表的方法包括操作S610～S620。
在操作S610，在电池的剩余电量处于不同阶段下，计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗，得到每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值。
例如，计算电池处于20％剩余电量，40％剩余电量，60％剩余电量，80％剩余电量时对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值。
根据本公开的实施例，可以每隔20％剩余电量SOC，以0.2C，0.5C，1C，1.5C分别对电芯放电5S。将每个电芯的电压降IRdrop和各倍率下的电流做方程拟合，可以得到该剩余电量下的Rohm，I0，Id三个参数，从而可以得到0～100％剩余电量SOC的不同Rohm，Rct，Rc。
输入上述三参数，再将常数R，F和已知量ε，温度T，Vc(例如3.0～3.25V)和Vm(例如0.1～0.2V)输入到如下不等式中，ε-(Imax*Rohm+2RT/F*acrsinh(Imax/2I0)+RT ln(1-Imax/Id)/F)-Vc-Vm＞＝0，从而计算得到最大电流Imax。
在操作S620，根据每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值生成关联表，其中，关联表中包括电池在不同剩余电量所处的阶段下对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值。
根据本公开的实施例，关联表的描述可以参考上述实施例的描述，在此不再赘述。
图7示意性示出了根据本公开实施例的控制电池工作的装置的框图。
如图7所示，控制电池工作的装置700包括第一获取模块710、第一确定模块720、第二确定模块730、第三确定模块740和控制模块750。
第一获取模块710用于获取电池的截止电压和当前电压。
第一确定模块720用于根据电池的截止电压和当前电压确定可用电压窗口。
第二确定模块730用于确定电池当前的内阻。
第三确定模块740用于根据可用电压窗口和电池当前的内阻确定电池工作时的电流窗口。
控制模块750用于根据电池工作时的电流窗口控制电池工作。
根据本公开的实施例，控制电池工作的装置700还包括第一计算模块和更新模块。
第一计算模块用于计算电池的充电或放电次数。
更新模块用于在电池的充电或放电次数大于或等于预定次数的情况下，对关联表进行更新。
本公开通过确定电池工作时当前的内阻，可以得到动态变化的电流窗口，从而确定电池工作时的电流窗口和/或功率窗口，控制电池在电流窗口和/或功率窗口下工作，实时更新电池工作时的最大电流和/或最大功率。系统可以通过最大电流Imax和/或最大功率Pmax，主动的限定功耗和电流，使系统始终将电流和功率控制在最大电流Imax和最大功率Pmax下，即使电池处于低温状态，也可以较好的保证外电路电压高于电池的截止电压，避免低温和老化的影响导致设备关机的问题。可以最大效率的使用电池，从而避免或减轻限定电池的放电电流过低而导致设备关机的问题，减少因放电电流过低而导致设备关机的次数。
需要说明的是，本公开所提供的控制电池工作的装置与本公开所提供的控制电池工作的方法是对应的，关于控制电池工作的装置的描述请参考控制电池工作的方法部分，在此不再赘述。
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的电池参数获取装置的框图。
电池的内阻包括电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗，如图8所示，电池参数获取装置800包括第四确定模块810、第二获取模块820和第二计算模块830。
第四确定模块810用于确定用于计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗的关系式。
第二获取模块820用于获取电池在不同电流下放电预设时长对应的电压降，确定多个测量组数据，其中，每个测量组数据包括一个电流值和与该电流值对应的电压降。
第二计算模块830用于将多个测量组数据中的每个测量组数据分别输入关系式中，并计算电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗。
需要说明的是，本公开所提供的电池参数获取装置与本公开所提供的电池参数获取方法是对应的，关于电池参数获取装置的描述请参考电池参数获取方法部分，在此不再赘述。
根据本公开的实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，第一获取模块710、第一确定模块720、第二确定模块730、第三确定模块740和控制模块750，或者第四确定模块810、第二获取模块820和第二计算模块830中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，第一获取模块710、第一确定模块720、第二确定模块730、第三确定模块740和控制模块750，或者第四确定模块810、第二获取模块820和第二计算模块830中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，第一获取模块710、第一确定模块720、第二确定模块730、第三确定模块740和控制模块750，或者第四确定模块810、第二获取模块820和第二计算模块830中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
图9示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的电子设备的方框图。图9示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，电子设备900包括处理器910、计算机可读存储介质920和电池930。该电子设备900可以执行根据本公开实施例的方法。
具体地，处理器910例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器910还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器910可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
计算机可读存储介质920，例如可以是非易失性的计算机可读存储介质，具体示例包括但不限于：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；等等。
计算机可读存储介质920可以包括计算机程序921，该计算机程序921可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器910执行时使得处理器910执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。
计算机程序921可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序921中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括921A、模块921B、……。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器910执行时，使得处理器910可以执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。
根据本公开的实施例，处理器910可以与电池930进行交互，来执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。
根据本发明的实施例，第一获取模块710、第一确定模块720、第二确定模块730、第三确定模块740和控制模块750，或者第四确定模块810、第二获取模块820和第二计算模块830中的至少一个可以实现为参考图9描述的计算机程序模块，其在被处理器910执行时，可以实现上面描述的相应操作。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的装置、系统、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，上述模块、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，两个接连地表示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，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操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。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (3)

1.一种电池参数获取方法，其中，所述电池的内阻包括电子电阻、电荷传递内阻和浓差极化阻抗，所述方法包括：
确定用于计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗的关系式；
获取所述电池在不同电流下放电预设时长对应的电压降，确定多个测量组数据，其中，每个测量组数据包括一个电流值和与该电流值对应的电压降；以及
将所述多个测量组数据中的每个测量组数据分别输入所述关系式中，并计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗；其中，所述关系式包括关于所述电子电阻、电化学反应速率的交换电流和离子在电极和电解液中的扩散电流的三元一次方程，所述三元一次方程为：
IRdrop= I*Rohm+2RT/F*acrsinh（I/2I0)+RTln(1-I/Id)/F；
其中，IRdrop为电压降，I为电流值，Rohm为所述电子电阻，R为气体常数，T为所述电池当前的热力学温度，F为法拉第常数，I0为表征电化学反应速率的交换电流，Id为表征离子在电极和电解液中的扩散电流，2RT/F*acrsinh（I/2I0)为所述电荷传递内阻在所述交换电流下的过电位，其中，所述电荷传递内阻Rct=R*T/(F*I0)，RTln(1-I/Id)/F为所述浓差极化阻抗在所述扩散电流下的过电位，其中，所述浓差极化阻抗Rc=R*T/（F*Id）；
所述方法还包括：
在所述电池的剩余电量处于不同阶段下，按照所述电池参数获取方法计算所述电子电阻、所述电荷传递内阻和所述浓差极化阻抗，得到每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值；以及
根据所述每个阶段对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值生成关联表，其中，所述关联表中包括所述电池在不同剩余电量所处的阶段下对应的电子电阻值、电荷传递内阻值和浓差极化阻抗值；
计算所述电池的充电或放电次数；以及
在所述电池的充电或放电次数大于或等于预定次数的情况下，对所述关联表进行更新。
2.一种电子设备，包括：
电池；
一个或多个处理器；
计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1中所述的方法。
3.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现权利要求1中所述的方法。
CN201910947187.9A 2019-09-29 2019-09-29 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质 Active CN110501655B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910947187.9A CN110501655B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910947187.9A CN110501655B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110501655A CN110501655A (zh) 2019-11-26
CN110501655B true CN110501655B (zh) 2021-07-16

Family

ID=68593168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910947187.9A Active CN110501655B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110501655B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3913720B1 (en) * 2020-03-31 2024-09-04 Ningde Amperex Technology Limited Electrochemical device and electronic device comprising same
CN114967788A (zh) * 2022-05-27 2022-08-30 安徽华米信息科技有限公司 电子设备控制方法及相关装置
CN115993539B (zh) * 2023-03-22 2023-06-06 国民技术股份有限公司 基于实时温度的电池sop的预测方法和装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860016B (zh) * 2010-05-06 2013-01-02 奇瑞汽车股份有限公司 一种插电式电动汽车电池系统的保护控制方法
CN102262216B (zh) * 2010-05-29 2014-03-19 比亚迪股份有限公司 一种可充电电池的电量检控方法和装置
JP5811055B2 (ja) * 2012-07-11 2015-11-11 株式会社デンソー バッテリシステム制御装置
US10302709B2 (en) * 2016-11-30 2019-05-28 Cadex Electronics Inc. Battery state-of-health determination using multi-factor normalization
CN109991547B (zh) * 2019-03-29 2021-06-18 深圳猛犸电动科技有限公司 锂离子电池包最大允许充放电电流估计方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110501655A (zh) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110501655B (zh) 控制电池工作的方法、电池参数获取方法、设备及介质
WO2020259008A1 (zh) 电池的荷电状态修正方法、装置、系统和存储介质
KR102219397B1 (ko) 원격 파라미터 추정을 구비한 2차 전지 관리 시스템
Xiong et al. A data-driven multi-scale extended Kalman filtering based parameter and state estimation approach of lithium-ion polymer battery in electric vehicles
US10101406B2 (en) Method and apparatus for estimating state of battery
US8207706B2 (en) Method of estimating battery state of charge
Liu et al. State of health estimation of power batteries based on multi-feature fusion models using stacking algorithm
US10830821B2 (en) Methods and apparatus for battery power and energy availability prediction
Nugroho et al. Battery state of charge estimation by using a combination of Coulomb Counting and dynamic model with adjusted gain
CN109991554B (zh) 一种电池电量检测方法、装置及终端设备
CN102544607A (zh) 锂离子电池的剩余电量值获取方法、装置以及电池系统
Yuan et al. A transfer function type of simplified electrochemical model with modified boundary conditions and Padé approximation for Li-ion battery: Part 2. Modeling and parameter estimation
CN112421705A (zh) 用于对锂离子电池进行快速充电的系统和方法
Pathak et al. Analyzing and minimizing capacity fade through optimal model-based control-theory and experimental validation
KR102387780B1 (ko) 신경망 기반의 배터리 용량 추정 방법 및 장치
TW201240277A (en) Circuit, system and method for balancing battery cells
KR102684199B1 (ko) 배터리의 퇴화 상태를 결정하기 위한 장치, 방법 및 배터리 팩
WO2020053702A1 (en) Active battery management method
KR102596153B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2022183459A1 (zh) 一种估算电池包soc的方法、装置及电池管理系统
Monirul et al. Accurate SOC estimation of ternary lithium-ion batteries by HPPC test-based extended Kalman filter
EP3985404A1 (en) Battery management device, battery management method, and battery pack
CN118541613A (zh) 电池析锂窗口的获取方法、装置、设备、介质和程序产品
US20220278540A1 (en) Battery charge and discharge control device and method
US11480615B2 (en) Apparatus and method for estimating SOC of battery

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant