CN111965555A - 一种单体电池的并联成组筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单体电池的并联成组筛选方法，包括：确定所有单体电池在常温环境下、低温环境下的实际容量和直流内阻，确定在常温环境下、低温环境下单体电池的容量阈值范围和内阻阈值范围，将满足筛选条件的单体电池筛选为一组。筛选为一组的多个单体电池并联能组成电池包，其能使电池包内各单体电池之间的一致性更高，提升电池包的性能。

Description

一种单体电池的并联成组筛选方法
技术领域
本发明属于新能源汽车电池系统领域，具体涉及一种单体电池的并联成组筛选方法。
背景技术
电动汽车以“电动化、零排放”的特点成为新能源汽车产业的主要发展方向，为保障电动汽车产业的健康发展，动力电池的应用问题越来越受大家关注。为满足汽车对动力性与续航能力的要求，通常需要将多个单体电池采用串联或者并联的方式组成电池包，再将多个电池包连接组成动力电池，以提高电池系统对外的电压与容量输出能力。在单体电池大规模生产过程中，由于生产材料与工艺等问题，很难保证单体电池之间的一致性，当单体电池之间存在一定差异时，电池包的实际输出能力就会受到限制，随着动力电池的使用，单体电池之间的这种差异性会被逐渐放大，这将严重影响整车的性能，甚至引起安全问题。
针对单体电池不一致的筛选，容量、电压、SOC、内阻等常作为特征量用于表征单体电池之间的差异性。现有的单体电池成组筛选方法存在如下问题：（1）单体电池筛选特征量较为粗糙，未考虑单体电池是用于并联成组，还是用于串联成组，未针对连接方式的不同而筛选不同的特征量，从而造成单体电池的筛选要求过于严格或者筛选失效等问题；（2）筛选特征量的选择较多，单体电池筛选成组的合理性和一致性不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种单体电池的并联成组筛选方法，以使电池包内各单体电池之间的一致性更高，提升电池包的性能。
本发明所述的单体电池的并联成组筛选方法，包括：
S1、在常温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试，得到常温环境下各个单体电池的实际容量，在常温环境下各个单体电池恒流放电过程中分别选择高SOC、中SOC、低SOC进行n秒脉冲放电测试，得到常温环境下各个单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻；在低温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试，得到低温环境下各个单体电池的实际容量，在低温环境下各个单体电池恒流放电过程中分别选择高SOC、中SOC、低SOC进行n秒脉冲放电测试，得到低温环境下各个单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻；
S2、确定常温环境下单体电池的容量阈值范围Ⅰ以及在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围，确定低温环境下单体电池的容量阈值范围Ⅱ以及在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围；
S3、将满足筛选条件的单体电池筛选为一组；其中，所述筛选条件为：常温环境下实际容量在容量阈值范围Ⅰ内，且常温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻都在对应的内阻阈值范围内，且低温环境下实际容量在容量阈值范围Ⅱ内，且低温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻都在对应的内阻阈值范围内。
优选的，对常温环境下所有单体电池的实际容量求平均，得到常温环境下的容量均值Qavg，按照容量均值Qavg的±2%偏差确定所述容量阈值范围Ⅰ。对常温环境下所有单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到常温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻平均值和脉冲放电第n秒的内阻平均值，按照各个内阻平均值的±1%偏差确定常温环境下单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围。对低温环境下所有单体电池的实际容量求平均，得到低温环境下的容量均值Q'avg，按照容量均值Q'avg的±5%偏差确定所述容量阈值范围Ⅱ。对低温环境下所有单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到低温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻平均值和脉冲放电第n秒的内阻平均值，按照各个内阻平均值的±2%偏差确定低温环境下单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围。
优选的，所述常温环境为20℃～30℃，所述低温环境为-15℃～-10℃。
优选的，所述在常温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试的具体方式为：在常温环境下对第一满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试；所述第一满电状态的单体电池是指：在常温环境下，以1/3C恒流充满电，且在常温环境下静置4小时后的单体电池。所述在低温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试的具体方式为：在低温环境下对第二满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试；所述第二满电状态的单体电池是指：在常温环境下，以1/3C恒流充满电，且在低温环境下静置8小时后的单体电池。
优选的，所述n=10，所述脉冲放电测试时添加的是1C电流。
优选的，所述高SOC的SOC范围为：87.5%～92.5%，所述中SOC的SOC范围为：57.5%～62.5%，所述低SOC的SOC范围为：7.5%～12.5%。
本发明具有如下效果：
（1）针对并联成组的单体电池只以直流内阻和容量作为筛选特征量，并将温度条件引入单体电池的筛选中，考虑了温度对单体电池一致性的影响，从而使并联成组的单体电池筛选更合理。
（2）以直流内阻作为筛选特征量时，考虑了单体电池在不同的容量阶段和不同的放电时刻的直流内阻，从而使筛选出的单体电池的一致性更高，这些单体电池并联组成电池包后，电池包的稳定性和动力性能更好。
（3）本发明从考虑影响并联单体电池性能的因素出发，选择直流内阻作为筛选第一特征量，实际容量作为筛选次要特征量，第一特征量的差异性要求（±1%偏差和±2%偏差）比次要特征量的差异性要求（±2%偏差和±5%偏差）更严格，从而更进一步的使筛选出的单体电池之间的一致性更加稳定，对电池包的性能与使用安全具有重要意义。
附图说明
图1为本实施例中单体电池的并联成组筛选流程图。
具体实施方式
如图1所示的单体电池的并联成组筛选方法，包括：
步骤一、确定所有单体电池在常温环境下、低温环境下的实际容量和直流内阻
在25℃环境下，对所有第一满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试，得到25℃环境下各个单体电池的实际容量Q；其中，第一满电状态的单体电池是指：在25℃环境下，以1/3C恒流充满电，且在25℃环境下静置4小时后的单体电池。
在25℃环境下，对所有第一满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电，在该恒流放电过程中在单体电池的SOC为90%、60%、10%时分别添加1C电流进行10秒脉冲放电测试（即每个单体电池进行3次脉冲放电测试），得到25℃环境下各个单体电池在其SOC为90%时脉冲放电第1秒的直流内阻RH1和脉冲放电第10秒的直流内阻RH10、SOC为60%时脉冲放电第1秒的直流内阻RM1和脉冲放电第10秒的直流内阻RM10、以及SOC为10%时脉冲放电第1秒的直流内阻RL1和脉冲放电第10秒的直流内阻RL10。
在-10℃环境下对所有第二满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试，得到-10℃环境下各个单体电池的实际容量Q'；其中，第二满电状态的单体电池是指：在25℃环境下，以1/3C恒流充满电，且在-10℃环境下静置8小时后的单体电池。
在-10℃环境下，对所有第二满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电，在该恒流放电过程中在单体电池的SOC为90%、60%、10%时分别添加1C电流进行10秒脉冲放电测试（即每个单体电池进行3次脉冲放电测试），得到-10℃环境下各个单体电池在其SOC为90%时脉冲放电第1秒的直流内阻RH'1和脉冲放电第10秒的直流内阻RH'10、SOC为60%时脉冲放电第1秒的直流内阻RM'1和脉冲放电第10秒的直流内阻RM'10、以及SOC为10%时脉冲放电第1秒的直流内阻RL'1和脉冲放电第10秒的直流内阻RL'10。
步骤二、确定在常温环境下、低温环境下单体电池的容量阈值范围和内阻阈值范围
对25℃环境下所有单体电池的实际容量Q求平均，得到25℃环境下的容量均值Qavg，将容量范围98%Qavg～102%Qavg作为25℃环境下单体电池的容量阈值范围Ⅰ。
对25℃环境下所有单体电池在其SOC为90%、60%、10%时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到25℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RHavg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RHavg10、在SOC为60%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RMavg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RMavg10、以及在SOC为10%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RLavg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RLavg10；将内阻范围99%RHavg1～101% RHavg1作为25℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围99%RHavg10～101% RHavg10作为25℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围，将内阻范围99%RMavg1～101% RMavg1作为25℃环境下在SOC为60%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围99%RMavg10～101% RMavg10作为25℃环境下在SOC为60%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围，将内阻范围99%RLavg1～101% RLavg1作为25℃环境下在SOC为10%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围99%RLavg10～101% RLavg10作为作为25℃环境下在SOC为10%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围。
对-10℃环境下所有单体电池的实际容量Q'求平均，得到-10℃环境下的容量均值Q'avg，将容量范围95% Q'avg～105% Q'avg作为-10℃环境下单体电池的容量阈值范围Ⅱ。
对-10℃环境下所有单体电池在其SOC为90%、60%、10%时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到-10℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RH'avg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RH'avg10、在SOC为60%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RM'avg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RM'avg10、以及在SOC为10%时脉冲放电第1秒的内阻平均值RL'avg1和脉冲放电第10秒的内阻平均值RL'avg10；将内阻范围98%RH'avg1～102% RH'avg1作为-10℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围98%RH'avg10～102% RH'avg10作为-10℃环境下在SOC为90%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围，将内阻范围98%RM'avg1～102% RM'avg1作为-10℃环境下在SOC为60%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围98%RM'avg10～102% RM'avg10作为-10℃环境下在SOC为60%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围，将内阻范围98%RL'avg1～102% RL'avg1作为-10℃环境下在SOC为10%时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围，将内阻范围98%RL'avg10～102% RL'avg10作为作为-10℃环境下在SOC为10%时脉冲放电第10秒的内阻阈值范围。
步骤三、将满足筛选条件的单体电池筛选为一组
如果某个单体电池满足：实际容量Q在98%Qavg～102%Qavg范围内，且实际容量Q'在95%Q'avg～105%Q'avg范围内，且直流内阻RH1在99%RHavg1～101% RHavg1范围内，且直流内阻RH10在99%RHavg10～101% RHavg10范围内，且直流内阻RM1在99%RMavg1～101% RMavg1范围内，且直流内阻RM10在99%RMavg10～101% RMavg10范围内，且直流内阻RL1在99%RLavg1～101% RLavg1范围内，且直流内阻RL10在99%RLavg10～101% RLavg10范围内，且直流内阻RH'1在92%RH'avg1～102%RH'avg1范围内，且直流内阻RH'10在98%RH'avg10～102% RH'avg10范围内，且直流内阻RM'1在98%RM'avg1～102% RM'avg1范围内，且直流内阻RM'10在98%RM'avg10～102% RM'avg10范围内，且直流内阻RL'1在98%RL'avg1～102% RL'avg1范围内，且直流内阻RL'10在98%RL'avg10～102% RL'avg10范围内；则表示该单体电池满足筛选条件。筛选为一组的多个单体电池并联能组成电池包。

Claims (6)

1.一种单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于，包括：
S1、在常温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试，得到常温环境下各个单体电池的实际容量，在常温环境下各个单体电池恒流放电过程中分别选择高SOC、中SOC、低SOC进行n秒脉冲放电测试，得到常温环境下各个单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻；在低温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试，得到低温环境下各个单体电池的实际容量，在低温环境下各个单体电池恒流放电过程中分别选择高SOC、中SOC、低SOC进行n秒脉冲放电测试，得到低温环境下各个单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻；
S2、确定常温环境下单体电池的容量阈值范围Ⅰ以及在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围，确定低温环境下单体电池的容量阈值范围Ⅱ以及在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围；
S3、将满足筛选条件的单体电池筛选为一组；其中，所述筛选条件为：常温环境下实际容量在容量阈值范围Ⅰ内，且常温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻都在对应的内阻阈值范围内，且低温环境下实际容量在容量阈值范围Ⅱ内，且低温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第n秒的直流内阻都在对应的内阻阈值范围内。
2.根据权利要求1所述的单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于：
对常温环境下所有单体电池的实际容量求平均，得到常温环境下的容量均值Qavg，按照容量均值Qavg的±2%偏差确定所述容量阈值范围Ⅰ；
对常温环境下所有单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到常温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻平均值和脉冲放电第n秒的内阻平均值，按照各个内阻平均值的±1%偏差确定常温环境下单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围；
对低温环境下所有单体电池的实际容量求平均，得到低温环境下的容量均值Q'avg，按照容量均值Q'avg的±5%偏差确定所述容量阈值范围Ⅱ；
对低温环境下所有单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的直流内阻和脉冲放电第10秒的直流内阻分别求平均，得到低温环境下在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻平均值和脉冲放电第n秒的内阻平均值，按照各个内阻平均值的±2%偏差确定低温环境下单体电池在高SOC、中SOC、低SOC时脉冲放电第1秒的内阻阈值范围和脉冲放电第n秒的内阻阈值范围。
3.根据权利要求2所述的单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于：所述常温环境为20℃～30℃，所述低温环境为-15℃～-10℃。
4.根据权利要求3所述的单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于：
所述在常温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试的具体方式为：在常温环境下对第一满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试；所述第一满电状态的单体电池是指：在常温环境下，以1/3C恒流充满电，且在常温环境下静置4小时后的单体电池；
所述在低温环境下对所有单体电池进行恒流放电测试的具体方式为：在低温环境下对第二满电状态的单体电池以1/3C电流进行恒流放电测试；所述第二满电状态的单体电池是指：在常温环境下，以1/3C恒流充满电，且在低温环境下静置8小时后的单体电池。
5.根据权利要求1至4任一项所述的单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于：所述n=10，所述脉冲放电测试时添加的是1C电流。
6.根据权利要求1至4任一项所述的单体电池的并联成组筛选方法，其特征在于：所述高SOC的SOC范围为：87.5%～92.5%，所述中SOC的SOC范围为：57.5%～62.5%，所述低SOC的SOC范围为：7.5%～12.5%。
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