CN110988722A - 一种快速检测锂离子电池残余能量的方法 - Google Patents

一种快速检测锂离子电池残余能量的方法 Download PDF

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Abstract

一种快速检测锂离子电池残余能量的方法，包括以下步骤:S1：取与标定锂离子电池相同型号的全新单体电池进行SOC‑OCV标定测试，获得SOC‑OCV关系表；S2：根据步骤:S1的测试结果得到单次循环的充放电曲线U‑t和I‑t，由Ven(n＝1,2,3…)，Vbn(n＝1,2,3…)，Vn(n＝1,2,3…)计算欧姆内阻R0n(n＝1,2,3…)，极化内阻Rpn(n＝1,2,3…)；S3：对标定锂离子电池进行残余能量检测。本发明的快速检测锂离子电池残余能量的方法，可以快速检测锂离子电池的残余能量，并且能够批量对锂离子电池的残余能量进行检。

Description

一种快速检测锂离子电池残余能量的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种快速检测锂离子电池残余能量的方法。
背景技术
目前，在锂离子电池梯次利用领域中，电池的残余能量检测是一项重要的技术指标。GB/T 34015-2017文件中提供了用于检测电池包残余能量的标准方法，其主要流程如图1所示，该方法至少需要对电池包进行两次充放电才能获得残余能量数据，耗时非常长(至少需要7h)，不适用于批量电池包的残余能量检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够保证检测精度的前提下，可快速检测出锂离子电池的残余能量；同时本发明中，能够同时检测多个锂离子电池的残余能量，在批量锂离子电池检测场景下可以大大提高检测效率。具体如下：
一种快速检测锂离子电池残余能量的方法，包括以下步骤：
S1：取与标定锂离子电池相同型号的全新单体电池进行SOC-OCV标定测试，获得SOC-OCV关系表；其中，获得SOC-OCV关系表的步骤如下：
S11：对全新的锂离子单体电池进行额定电压充电，直至截止电流小于预设值时结束；
S12：对步骤S11的锂离子电池断路静置2h以上；
S13：记录步骤S12的锂离子电池的开路电压V0；
S14：对步骤S13的锂离子电池进行一段时间的放电，记录结束时的电压Ven(n＝1,2,3…)；
S15：对步骤S14的锂离子电池断路静置2h以上，记录静置开始时的开路电压Vbn(n＝1,2,3…)，和静置结束时的开路电压Vn(n＝1,2,3…)；
S16：重复S14、S15直至电池放电截止电压，记录总的放电容量Cd；放电截止电压根据锂离子电池厂家的实用规格书确定；
S17：重复S11-S16直至总放电容量Cd为标称容量的50％；
S18：按照V0-SOC100％，V1-SOC95％，V2-SOC90％……做出SOC-OCV关系表。。SOC100％代表100％电量，SOC95％表示95％电量······。
S2：根据步骤S1的测试结果得到单次循环的充放电曲线U-t和I-t，由Ven(n＝1,2,3…)，Vbn(n＝1,2,3…)，Vn(n＝1,2,3…)计算欧姆内阻R0n(n＝1,2,3…)，极化内阻Rpn(n＝1,2,3…)；
R0n＝(Ven-Vbn)/I
Rpn＝(Vn-Vbn)/I
从而可获得所有循环的欧姆内阻-SOC-SOH，极化内阻-SOC-SOH关系表；
S3：对标定锂离子电池进行残余能量检测，包括以下步骤：
S31：采集标定锂离子电池的起始电压，根据SOC-OCV关系计算标定锂离子电池的起始剩余电量SOC0；
S32：对电池包进行一定时间的放电，记录整个放电过程中的放电量C，同时记录结束时标定锂离子电池的Vb、Ve和V，并根据SOC-OCV关系计算电池包的截止剩余电量SOC1；同时计算出标定锂离子电池的残余能量C′，剩余残余能量SOH0欧姆内阻R0、极化内阻Rp；
Figure BDA0002340054270000021
Figure BDA0002340054270000022
R0＝(Ve-Vb)/I
Rp＝(V-Vb)/I
S33：根据R0和Rp分别查表R0-SOC-SOH和表Rp-SOC-SOH，得到SOH1和SOH2；
S34：根据SOH0、SOH1和SOH2计算最终的标定锂离子电池的剩余残余能量SOH：
SOH＝αSOH0+β1SOH1+β2SOH2；
其中，权重系数α、β1、β2按经验确定。
作为上述技术方案的进一步改进；
所述步骤S14放电时的电流为1C，时间为3min。
所述S32放电的电流为1C，时间为3min。
所述标定锂离子电池可以是单个的锂离子电池个体，也可以是由多个锂离子电池串组。
有益效果：
1、本发明可以快速检测锂离子电池的残余能量；假如用10A电流放电12min，即放出20％电量，故在半个小时内就能够完成锂离子电池残余能量的检测，大幅缩短了检测时间。
2、本发明能够批量对锂离子电池的残余能量进行检测，对于需要大批量检测的电池，大大提升了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为背景技术中GB/T34015-2017文件中检测电池包残余能量标准方法的流程图。
图2为SOC-OCV关系图。
图3为实施例1中完整的充放电曲线。
图4为第N次放电曲线图。
图5为单次循环的R0-SOC，Rp-SOC关系。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：本实施例的一种快速检测锂离子电池残余能量的方法，包括以下步骤：
S1：对与旧的锂离子电池包相同型号的全新单体电池进行SOC-OCV标定测试，获得SOC-OCV关系表，测试步骤如下：
S11：以0.5C电流对电池进行恒流恒压充电，直至截止电流小于0.2A(0.02C)结束；
S12：静置5h，记录此时的开路电压V0；
S13：以1C电流进行放电3min，记录结束电压Ven(n＝1,2,3…)；
S14：静置5h，记录开始的电压Vbn(n＝1,2,3…)，和结束时的开路电压Vn(n＝1,2,3…)；
S15：重复步骤S13-S14直至电池放电截止电压，记录总的放电容量Cd。
S16：重复步骤S11-S15，直至总放电容量为标称容量的50％。
最终按V0-SOC100％，V1-SOC95％，V2-SOC90％……做出SOC-OCV关系表，如2图所示。
根据步骤S1的测试得到单次循环的充放电曲线，由Ven(n＝1,2,3…)，Vbn(n＝1,2,3…)，Vn(n＝1,2,3…)计算欧姆内阻R0n(n＝1,2,3…)，极化内阻Rpn(n＝1,2,3…)。
R0n＝(Ven-Vbn)/I
Rpn＝(Vn-Vbn)/I
从而可获得所有循环的欧姆内阻-SOC-SOH，极化内阻-SOC-SOH关系表。
SOC\SOH 1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
1 0.0166 0.0207 0.0259 0.0324 0.0405 0.0506 0.0633 0.0791 0.0989 0.1236 0.1545
0.95 0.0172 0.0215 0.0269 0.0336 0.0421 0.0526 0.0657 0.0821 0.1027 0.1284 0.1604
0.9 0.0189 0.0236 0.0295 0.0369 0.0461 0.0576 0.072 0.09 0.1125 0.1406 0.1757
0.85 0.0205 0.0256 0.032 0.04 0.05 0.0625 0.0781 0.0976 0.122 0.1525 0.1906
0.8 0.0209 0.0262 0.0327 0.0409 0.0511 0.0639 0.0798 0.0998 0.1247 0.1559 0.1949
0.75 0.0207 0.0258 0.0323 0.0404 0.0504 0.0631 0.0788 0.0985 0.1232 0.154 0.1924
0.7 0.0196 0.0245 0.0306 0.0383 0.0479 0.0598 0.0748 0.0935 0.1169 0.1461 0.1826
0.65 0.0179 0.0224 0.028 0.035 0.0438 0.0547 0.0684 0.0855 0.1068 0.1335 0.1669
0.6 0.0167 0.0208 0.026 0.0325 0.0407 0.0508 0.0636 0.0794 0.0993 0.1241 0.1552
0.55 0.016 0.02 0.025 0.0312 0.039 0.0488 0.061 0.0762 0.0953 0.1191 0.1489
0.5 0.0151 0.0188 0.0235 0.0294 0.0368 0.046 0.0575 0.0718 0.0898 0.1122 0.1403
0.45 0.0154 0.0192 0.024 0.03 0.0375 0.0469 0.0586 0.0732 0.0915 0.1144 0.143
0.4 0.0161 0.0201 0.0251 0.0314 0.0393 0.0491 0.0614 0.0767 0.0959 0.1198 0.1498
0.35 0.0169 0.0211 0.0264 0.033 0.0413 0.0516 0.0645 0.0806 0.1008 0.126 0.1575
0.3 0.0178 0.0222 0.0277 0.0347 0.0434 0.0542 0.0677 0.0847 0.1058 0.1323 0.1654
0.25 0.0186 0.0232 0.029 0.0363 0.0454 0.0567 0.0709 0.0886 0.1107 0.1384 0.173
0.2 0.0191 0.0238 0.0298 0.0372 0.0466 0.0582 0.0727 0.0909 0.1137 0.1421 0.1776
0.15 0.0184 0.0229 0.0287 0.0359 0.0448 0.056 0.07 0.0875 0.1094 0.1368 0.171
0.1 0.0188 0.0235 0.0294 0.0368 0.046 0.0575 0.0719 0.0898 0.1123 0.1403 0.1754
0.05 0.0255 0.0319 0.0398 0.0498 0.0622 0.0778 0.0972 0.1215 0.1519 0.1899 0.2374
0 0.0301 0.0377 0.0471 0.0589 0.0736 0.092 0.115 0.1437 0.1796 0.2245 0.2807
Rp-SOC-SOH
Figure BDA0002340054270000041
Figure BDA0002340054270000051
R0-SOC-SOH
S3：获得上述关系表后，就可对回收的旧电池包进行残余能量估算：
S31：采集电池包的各串起始电压，根据SOC-OCV关系计算电池包的起始剩余电量SOC0；
S32：对电池包进行一定时间的放电(本例以10A电流放电12min，即放出20％电量，故本实施例中，在半个小时内就能够完成锂离子电池残余能量的检测)，记录整个放电过程中的放电量C，同时记录结束时电池包中各串电池的Vb、Ve和Vn，并根据SOC-OCV关系计算电池包的截止剩余电量SOC1；
S33：从而电池包的残余能量C′，剩余寿命SOH0欧姆内阻R0、极化内阻Rp分别为：
Figure BDA0002340054270000052
Figure BDA0002340054270000053
R0＝(Ve-Vb)/I
Rp＝(V-Vb)/I
根据上述公式可以得到SOH0＝94.6％。
S34：根据R0和Rp分别查表R0-SOC-SOH和表Rp-SOC-SOH，得到SOH1和SOH2；
进一步地；根据SOH0、SOH1和SOH2计算最终的SOH：得到SOH1＝93.8％和SOH2＝94.3％；
SOH＝αSOH0+β1SOH1+β2SOH2
其中，权重系数α、β1、β2按经验确定。本例中分别取0.8，0.1，0.1，计算得出的SOH为94.2％，根据国标方法测试得到的SOH为95.0％，两者相差较小。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种快速检测锂离子电池残余能量的方法，其特征在于；包括以下步骤：
S1：取与标定锂离子电池相同型号的全新单体电池进行SOC-OCV标定测试，获得SOC-OCV关系表；
S2：根据步骤S1的测试结果得到单次循环的充放电曲线U-t和I-t，由Ven(n＝1,2,3…)，Vbn(n＝1,2,3…)，Vn(n＝1,2,3…)计算欧姆内阻R0n(n＝1,2,3…)，极化内阻Rpn(n＝1,2,3…)；
R0n＝(Ven-Vbn)/I
Rpn＝(Vn-Vbn)/I
从而可获得所有循环的欧姆内阻-SOC-SOH，极化内阻-SOC-SOH关系表；
S3：对标定锂离子电池进行残余能量检测，包括以下步骤：
S31：采集标定锂离子电池的起始电压，根据SOC-OCV关系计算标定锂离子电池的起始剩余电量SOC0；
S32：对电池包进行一定时间的放电，记录整个放电过程中的放电量C，同时记录结束时标定锂离子电池的Vb、Ve和V，并根据SOC-OCV关系计算电池包的截止剩余电量SOC1；同时计算出标定锂离子电池的残余能量C′，剩余残余能量SOH0欧姆内阻R0、极化内阻Rp；
Figure FDA0002340054260000011
Figure FDA0002340054260000012
R0＝(Ve-Vb)/I
Rp＝(V-Vb)/I
S33：根据R0和Rp分别查表R0-SOC-SOH和表Rp-SOC-SOH，得到SOH1和SOH2；
S34：根据SOH0、SOH1和SOH2计算最终的标定锂离子电池的剩余残余能量SOH：
SOH＝αSOH0+β1SOH1+β2SOH2；
其中α、β1、β2为权重系数。
2.根据权利要求1所述的快速检测锂离子电池残余能量的方法，其特征在于：所述步骤S1中获得SOC-OCV关系表的包括以下步骤：
S11：对全新的锂离子单体电池进行额定电压充电，直至截止电流小于预设值时结束；
S12：对步骤S11的锂离子电池断路静置2h以上；
S13：记录步骤S12的锂离子电池的开路电压V0；
S14：对步骤S13的锂离子电池进行一段时间的放电，记录结束时的电压Ven(n＝1,2,3…)；
S15：对步骤S14的锂离子电池断路静置2h以上，记录静置开始时的开路电压Vbn(n＝1,2,3…)，和静置结束时的开路电压Vn(n＝1,2,3…)；
S16：重复S14、S15直至电池放电截止电压，记录总的放电容量Cd；
S17：重复S11-S16直至总放电容量Cd为标称容量的50％；
S18：按照V0-SOC100％，V1-SOC95％，V2-SOC90％……做出SOC-OCV关系表。
3.根据权利要求2所述的快速检测锂离子电池残余能量的方法，其特征在于：所述步骤S14放电时的电流为1C，时间为3min。
4.根据权利要求1所述的快速检测锂离子电池残余能量的方法，其特征在于：所述S32放电的电流为1C，时间为3min。
5.根据权利要求1-4任一所述的快速检测锂离子电池残余能量的方法，其特征在于：所述标定锂离子电池包括单个的锂离子电池个体或多个锂离子电池串组。
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