CN112034369A - 一种电池容量的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电池容量的确定方法及装置，所述方法包括：获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；确定所述电池温度与电池容量的对应关系；根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数；根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池容量的确定方法及装置。
背景技术
在锂离子电池的分容工序中，一般采用恒流放电等方式测定电池容量，并将测定出的电池容量作为整车电池模块配组时的容量。
由于温度会对电池容量的发挥产生明显的影响，使得电池容量的测定精度严重受限于对温度的控制精度，从而导致测定的电池容量不够精确。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种电池容量的确定方法，包括：
获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数；
根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
可选地，所述确定所述电池温度与电池容量的对应关系，包括：
对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。
可选地，所述对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系，包括：
对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
可选地，所述基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数，包括：
将所述第二电池容量和所述第一电池容量的差值确定为所述修正系数。
可选地，所述根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量，包括：
将所述电池的所述实测电池容量与所述修正系数的差值确定为所述电池的电池容量。
可选地，所述多个测试环境温度中，任意相邻的两个测试环境温度之间的温度差相等。
可选地，所述测试环境温度的温度范围为20℃至55℃。
第二方面，本发明实施例提供一种电池容量的确定装置，包括：
数据获取模块，用于获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
对应关系分析模块，用于确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
电池容量计算模块，用于根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
修正系数计算模块，用于基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同温度下的修正系数；
修正模块，用于根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
可选地，所述对应关系分析模块包括：
函数拟合单元，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。
可选地，所述函数拟合单元包括：
二次函数拟合子单元，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
本发明实施例电池容量的确定方法根据基于标准电池温度下的第一电池容量确定的修正系数，从而能够参照在标准电池温度下的第一电池容量为参照容量，确定出电池在不同电池温度下的实测电池容量，可有效消除温度对电池容量发挥的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池容量的确定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的第一种电池容量的确定装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第二种电池容量的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。
在锂离子电池的分容工序中，可采用恒流放电等方式测定电池容量。
而如下表1所示，温度会对电池容量的发挥产生明显的影响，在电池的常规应用的温度范围内，同一个电池的放电容量随温度的升高而增加。
表1电池温度对容量发挥的影响
同时，由于厂房不同区域温度分布差异或不同时段厂房温度波动等原因造成的环境温度差异，导致电芯分容动作完成后的电池温度存在较大的差异，电池温度可能分布在25℃～37℃，导致不同电池温度对电池容量产生的影响程度也存在较大的差异，使测试得到的电池容量与修正后的电池容量之间存在较大的偏差，严重影响了电池容量的测定精度。
如图1所示，本实施例提供一种电池容量的确定方法，包括：
步骤S1：获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
步骤S2：确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
步骤S3：根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
步骤S4：基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数；
步骤S5：根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
在一些实施例中，所述测试环境温度的温度范围包括但不限于-10摄氏度至60摄氏度，具体如，20℃至55℃，在该温度范围内，为普通用途设备的电池的实际温度环境，在该实际温度环境下进行测试，通过获取更贴合实际的温度环境下的电池温度和电池容量的测试数据，并基于该测试数据确定更为精准的对应关系，相应确保了基于第一电池容量和第二电池容量确定的修正系数的精确度，最终实现对实测电池容量的精确修正。
在另一些实施例中，测试环境温度的温度范围，可以根据电池后续投入使用的实际应用温度范围进行确定，例如，测试环境温度范围可略大于实际应用温度范围。即实际应用温度范围可为测试环境温度范围的一个子集。
在所述步骤S1中，获取的电池容量为：所述电池在所述测试环境温度下以预定充放电速率进行充放电的电池容量。
这里，电池在每个测试环境温度下是以同一预定充放电速率进行充放电的。预定充放电速率可根据实际应用需要进行选择。如，预定充放电速率可选择0.3C/0.3C、0.5C/0.5C或1C/1C等。
在一个示例中，首先，选取多个各项电性能数据正常，且容量值、内阻值、K值接近的电池单体，例如，锂电池单体。此处的K值为热传系数。
然后，确定多个测试环境温度，确定的测试环境温度尽可能考虑覆盖电池应用场景的不同环境温度；任意相邻两个测试温度之间的温差值可以相等也可以不等。具体温差值可以根据电池的运行实际应用环境区间进行确定。例如，在第一温度区间内的两个测试环境温度的温度差小于在第二温度区间内的两个测试环境温度之间的温度差。电池在实际应用时运行在第一温度区间的概率，大于电池在实际运行时运行在第二温度区间的概率；或者，电池在实际应用时运行在第一温度区间的频次，大于电池在实际运行时运行在第二温度区间的频次。
考虑到频次和概率的分布，在电池多运行所在的第一温度区间设置更小的测试环境温度之间的温度差，能够更加精确的拟合出不同测试环境温度下时电池的第二容量与标准电池温度下的第一容量，进而更加精确地对不同测试温度下电池的实测电池容量进行修正。
例如，任意相邻的两个测试环境温度之间的温度差相等，这里，通过温度差可控制测试环境温度的测试覆盖密度，且等温度差的测试环境温度选取，可确保最终确定的对应关系均衡体现各个温度下的电池容量的贡献。例如，取相邻的两个测试环境温度之间的温度差为5℃，多个测试环境温度依次选定为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。
当然，选定的测试环境温度也可考虑覆盖电池的主要应用场景的环境温度。例如，电池的主要应用场景的环境温度范围为20℃到40℃，取相邻的两个测试环境温度之间的温度差为5℃，则多个测试环境温度依次选定为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。
又例如，划分多个温度区间，任一温度区间内的任意相邻的两个测试环境温度之间的温度差相等，不同温度区间内的温度差不相等，从而通过不同温度区间采用不同的温度差，实现差异化控制不同温度区间的测试环境温度选取密度，以控制最终确定的对应关系差异化体现各个温度下的电池容量的贡献。例如，在第一温度区间-10℃到0℃之间的温度差为第一温度差，在第二温度区间20℃到40℃之间的温度差为第二温度差，在第三温度区间40℃到60℃之间的温度差为第三温度差，第一温度差大于第二温度差，第三温度差大于第二温度差，第三温度差大于第一温度差，具体取第一温度差为10℃，第二温度差为5℃，第三温度差为8℃，多个测试环境温度依次选定为-10℃、0℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、48℃、56℃。
在另一个实施例中，该第一温度差、第二温度差和第三温度差中的较小者还可以小于5℃，例如包括但不限于3℃等。
之后，在每一个确定的测试环境温度下至少使一个锂电池单体进行充放电，并记录每次充放电的电池容量和电池充放电结束时的电池温度。
以下，以一具体实例对所述步骤S1获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度，进行具体的说明：
a、挑选各项电性能数据正常，且容量值、内阻值、K值接近的7个电池单体，例如，锂电池单体；
b、选中其中任意1个锂电池单体，置选中的锂电池单体于20℃恒温箱中(即测试环境温度为20℃)，使其以预定充放电速率0.33C/0.33C进行充放电，并记录该锂电池单体的放电容量为y1，电池温度为x1；
c、待该锂电池单体恢复常温；
d、重复上述步骤b至c：
选中剩余锂电池单体中的任意一个，并依次置选中的锂电池单体于25℃、30℃、35℃、40℃、45℃和50℃恒温箱中，使其以预定充放电速率0.33C/0.33C进行充放电，并记录选中的锂电池单体的放电容量为yn，电池温度为xn，n＝2，3，4，5，6，7。
上述测试过程中，yn和xn即对应于相应测试环境温度下的电池充放的电池容量及电池温度。
以上测试过程的具体数据记录如下表2：
表2电池温度及电池容量数据表
在所述步骤S2中，确定所述电池温度与电池容量的对应关系。
这里，对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。如，电池温度与电池容量的对应关系为：以电池温度x为自变量，且以电池容量y为因变量的函数关系，表示为y＝f(x)。
在一些实施例中，对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
以下，根据上述表2中不同测试环境温度下的电池温度xn和电池容量yn进行二次函数拟合，对二次函数的拟合过程进行具体说明。
首先，建立以电池温度为因变量且以电池容量为自变量的二次函数模型：y＝f(x)＝ax2+bx+c，a、b、c为拟合得到的常数，且a≠0；
其次，根据上述表2中的x1，x2，......，x7与y1，y2，......，y7，求解确定二次函数模型为：y＝-0.0061x2+0.6387x+0.7927，x∈[-10，60]。
其中，上述二次函数模型中，x为正常生产时，电池充放电结束时的电池温度；y为电池温度x下，电池的第二电池容量，需要注意的是，当电池温度x为标准电池温度时，y为电池的第一电池容量。
在另一些实施例中，对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量也可进行其他多项式函数、指数函数、对数函数、幂函数或多种函数类型相结合的组合函数拟合，例如，以如下函数关系进行数据拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述修正系数为自变量的多次函数：
一次函数：y＝ax+b，a，b为拟合得到的常数，且a≠0；
三次函数：y＝ax3+bx2+cx+d，a，b，c，d为拟合得到的常数，且a≠0；
四次函数：y＝ax4+bx3+cx2+dx+e，a，b，c，d，e为拟合得到的常数，且a≠0；
指数函数：y＝aebx+c+d，a，b，c，d为拟合得到的常数，且a≠0，其中，e为自然常数；
对数函数：y＝a(lnx)2+b(lnx)+c，a，b，c为拟合得到的常数，且a≠0；
幂函数：y＝axb+c，a，b，c为拟合得到的常数，且a≠0；
多种函数类型相结合的组合函数：如
y＝aeb(lnx)+c+d，a，b，c，d为拟合得到的常数，且a≠0，其中，e为自然常数；
y＝a[ln(lnx)]2+b[ln(lnx)]+c，a，b，c为拟合得到的常数，且a≠0；
在所述步骤S3中，根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量。
在一些实施例中，标准电池温度可根据实际应用需要在测试环境温度的温度范围内进行设定。如，标准电池温度可设定为0℃、20℃、23.7℃、35℃或52.4℃等。
以下，继续以上述确定的二次函数模型y＝-0.0061x2+0.6387x+0.7927，x∈[-10，60]为例，对第一电池容量和第二电池容量的确定过程进行说明：
例如，设定25℃作为标准电池温度，则可通过上述二次函数模型计算y＝f(25)，计算结果即为第一电池容量，记为C1。
例如，获取的电池的电池温度为35℃，则可通过上述二次函数模型计算y＝f(35)，计算结果即为第二电池容量，记为C2。
在所述步骤S4中，基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数。
这里，修正系数表示的是不同电池温度下的实测电池容量与修正后的电池容量之间的差值，即可以理解为，实测电池容量-修正后的电池容量＝修正系数，相应地，修正后的电池容量＝实测电池容量-修正系数。
在一些实施例中，将所述第二电池容量和所述第一电池容量的差值确定为所述修正系数。
例如，继续以上述计算获得的第一电池容量C1和第二电池容量C2为例，则修正系数k＝C2-C1。
显然可知，在电池温度x确定的情况下，即可确定修正系数k的具体值，且当当前电池温度即为标准电池温度时，修正系数k＝0。。
在另一些实施例中，区分当前电池温度采用不同的方法来确定修正系数，例如，当当前电池温度小于标准电池温度时，将第二电池容量和所述第一电池容量的差值与第一系数的乘积确定为所述修正系数；当当前电池温度小于标准电池温度时，将第二电池容量和所述第一电池容量的差值与第二系数的乘积确定为所述修正系数。或例如，将第二电池容量和所述第一电池容量的差值与第三系数的乘积确定为所述修正系数。这里的第一系数、第二系数和第三系数为预先设定值。
在所述步骤S5中，根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
在一些实施例中，将所述电池的所述实测电池容量与所述修正系数的差值确定为所述电池的修正后的电池容量。通过修正系数对实测电池容量进行修正，以确定更为精确的修正后的电池容量。
例如，继续以上述修正系数k＝C2-C1为例进行说明，对实测电池容量进行修正后确定的修正后的电池容量为：
C修正后＝C修正前-k
其中，C修正后为修正后的电池容量，C修正前为实测电池容量，k为修正系数。
具体地，在利用上述方法确定对应关系后，通过测量获得电池充放电结束时的电池温度及对应的实测电池容量，在对该实测电池容量进行修正时，首先，根据确定的对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在当前电池温度下的第二电池容量；然后，基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数；最后，根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量，得到修正后的电池容量。
本发明实施例通过上述电池容量的确定方法，使实测电池容量与修正后的电池容量的差值等于修正系数，该修正系数为根据对应关系确定不同电池温度下的第二电池容量和标准电池温度下的第一电池容量的差值，即使对实测电池容量的修正与对应关系下的不同电池温度下的电池容量向标准电池温度下的电池容量的修正相对齐，以实现修正后的电池容量向标准电池温度下的电池容量对标，从而消除温度对电池充放电容量发挥的影响。
如图2所示，本发明还提供一种电池容量的定标装置，包括：
数据获取模块1，用于获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
对应关系分析模块2，用于确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
电池容量计算模块3，用于根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
修正系数计算模块4，用于基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同温度下的修正系数；
修正模块5，用于根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
一些实施例中，如图3所示，所述对应关系分析模块2包括：
函数拟合单元21，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。
一些实施例中，所述函数拟合单元21包括：
二次函数拟合子单元212，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
一些实施例中，所述修正系数计算模块4具体用于：将所述第二电池容量和所述第一电池容量的差值确定为所述修正系数。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现前述一个或多个技术方案提供的电池容量的定标方法。
所述计算机存储介质可为：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质等存储介质，可选为非瞬间存储介质。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。
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 (10)
1.一种电池容量的确定方法，其特征在于，包括：
获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数；
根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
2.根据权利要求1所述的电池容量的确定方法，其特征在于，所述确定所述电池温度与电池容量的对应关系，包括：
对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。
3.根据权利要求2所述的电池容量的确定方法，其特征在于，
所述对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系，包括：
对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
4.根据权利要求1所述的电池容量的确定方法，其特征在于，所述基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同电池温度下的修正系数，包括：
将所述第二电池容量和所述第一电池容量的差值确定为所述修正系数。
5.根据权利要求1所述的电池容量的确定方法，其特征在于，所述根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量，包括：
将所述电池的所述实测电池容量与所述修正系数的差值确定为所述电池的电池容量。
6.根据权利要求1所述的电池容量的确定方法，其特征在于，
所述多个测试环境温度中，任意相邻的两个测试环境温度之间的温度差相等。
7.根据权利要求1所述的电池容量的确定方法，其特征在于，
所述测试环境温度的温度范围为20℃至55℃。
8.一种电池容量的确定装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取在多个测试环境温度下的电池充放的电池容量及不同测试环境温度下所述电池充放电结束时的电池温度；
对应关系分析模块，用于确定所述电池温度与电池容量的对应关系；
电池容量计算模块，用于根据所述对应关系，确定所述电池在标准电池温度下的第一电池容量和所述电池在不同电池温度下的第二电池容量；
修正系数计算模块，用于基于所述第一电池容量和所述第二电池容量，确定不同温度下的修正系数；
修正模块，用于根据所述修正系数，修正所述电池在不同电池温度下的实测电池容量。
9.根据权利要求8所述的电池容量的确定装置，其特征在于，所述对应关系分析模块包括：
函数拟合单元，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的函数关系。
10.根据权利要求9所述的电池容量的确定装置，其特征在于，所述函数拟合单元包括：
二次函数拟合子单元，用于对不同所述测试环境温度下的所述电池温度和所述电池容量进行二次函数拟合，得到以所述电池温度为因变量且以所述电池容量为自变量的二次函数。
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