CN112147527B - 电池包寿命评估装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池包寿命评估装置及方法,装置包括:电池包模拟装置,包括温箱和连接机构,温箱用于盛放电芯;环境模拟装置,连接模拟电池包,用于模拟电芯的充放电时的电流变化情况;电容检测装置,连接电芯,用于检测电芯的容量数据;信息处理装置,与电容检测装置通讯连接,用户处理容量数据,得到各个电芯在设定温度下的容量保持率变化趋势。通过模拟电池包各个电芯的工作温度,可以更方便的检测出各个电芯在不同温度下的容量变化规律,快速的判断的电芯的使用寿命,进而快速的判断出预设温度对电池包的使用寿命的影响,快速确认出电池包的工作温度区间,解决现有难以获取电芯的温度差异对电池包使用寿命影响的问题,降低电池包开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域,特别涉及一种电池包寿命评估装置及方法。
背景技术
目前新能源汽车行业蓬勃发展,新能源汽车的其中一个关键部件是电力供应系统——电池包,电池包是由若干个单体电芯通过串并联组成,由于不同位置的电芯散热效果不同导致电池包内电芯温度不一致,在不同的温度下电芯随着使用次数增加,会导致电芯容量发生不同的变化,即容量保持率发生变化,在容量保持率缩减到一定程度后可以判定电芯达到使用寿命,如果其中一个电芯异于其他电芯使用寿命过短,就会影响到整个电池包的使用寿命;要获取电池包最大能承受的温度差异,需人为的去设定几个不同的温度差异,然后通过实验进行验证,但电池包体积较大,单体电芯间排布紧密,很难在电池包设定这种温度差异,若用电池包去验证这种温度差异,测试成本很高;因此,为了使电池包的使用寿命和其中电芯使用寿命趋向基本一致,以降低浪费,如何评估电池包中温度差异对电池包的使用寿命的影响是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种电池包寿命评估装置及方法,旨在解决现有难以获取电芯的温度差异对电池包使用寿命影响的问题。
本发明提供了一种电池包寿命评估装置,包括:
电池包模拟装置,包括温箱和连接机构,温箱用于盛放电芯,每个温箱盛放一个电芯,连接机构用于模拟电池包的连接方式将每个电芯连接构成模拟电池包;
环境模拟装置,连接模拟电池包,用于模拟电芯的充放电时的电流变化情况;
电容检测装置,连接电芯,用于检测电芯的容量数据;
信息处理装置,与电容检测装置通讯连接,用户处理容量数据,得到各个电芯在设定温度下的容量保持率变化趋势。
进一步地,电容检测装置设有多个,电容检测装置的数量与温箱数量一致,每个电容检测装置连接一个温箱中的电芯。
进一步地,连接机构为铜排。
进一步地,温箱内的温度可调。
进一步地,还包括总体温箱,用于盛放电池包模拟装置。
进一步地,还包括显示装置,与信息处理装置连接,用于显示信息处理装置的处理结果。
本发明还提出一种电池包寿命评估方法,应用上述的电池包寿命评估装置获取的容量数据;
电池包寿命评估方法包括:
获取容量数据中每个电芯在设定温度下且在设定次数的充放电循环时的测试容量,设定次数为多个;
根据测试容量和每个电芯的初始容量获取每个电芯的容量保持率变化数据,容量保持率变化数据包括电芯在每个设定次数的充放电循环时的容量保持率,容量保持率=测试容量/初始容量;
根据容量保持率变化数据获取每个电芯的容量保持率变化曲线,容量保持率变化曲线为容量保持率-充放电循环次数曲线。
进一步地,根据容量保持率变化数据获取每个电芯的容量保持率变化曲线的步骤之后,包括:
根据容量保持率变化曲线计算每个电芯在设定次数的充放电循环时的斜率;
计算各个电芯之间在设定次数的充放电循环时斜率的差值的绝对值,设定次数小于第一预设值;
将电芯分为一个或多个群组,将相互之间绝对值是在预设值范围内的电芯分为一个群组;
当群组为一个时,判定电池包为工作温度设置合理的电池包;
当群组为多个时,则获取每个群组中斜率平均值,以及每个群组中电芯的个数;
判断斜率平均值较小的群组中电芯的个数在总的电芯中占比是否小于第二预设值;
若是,则判定电池包为工作温度设置合理的电池包;
若否,则判定电池包为工作温度设置不合理的电池包。
本发明的电池包寿命评估装置及方法,其有益效果为:通过模拟电池包各个电芯的工作温度,可以更方便的检测出各个电芯在不同温度下的容量变化规律,快速的判断的电芯的使用寿命,进而快速的判断出预设温度对电池包的使用寿命的影响,快速确认出电池包的工作温度区间,解决现有难以获取电芯的温度差异对电池包使用寿命影响的问题,降低电池包开发成本。
附图说明
图1是本发明电池包寿命评估装置一实施例的结构示意图;
图2是电池包一实施例的容量保持率变化曲线示意图;
图3是本发明电池包寿命评估方法一实施例的步骤示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变,所述的连接可以是直接连接,也可以是间接连接。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1-3,本发明提出一种电池包寿命评估装置,包括:
电池包模拟装置,包括温箱2和连接机构3,温箱2用于盛放电芯4,每个温箱2盛放一个电芯4,连接机构3用于模拟电池包的连接方式将每个电芯4连接构成模拟电池包;环境模拟装置1,连接模拟电池包,用于模拟电芯4的充放电时的电流变化情况;电容检测装置,连接电芯4,用于检测电芯4的容量数据;信息处理装置,与电容检测装置通讯连接,用户处理容量数据,得到各个电芯4在设定温度下的容量保持率变化趋势。
具体的,通过温箱2可以模拟出电芯4的工作温度,通过环境模拟装置1模拟电芯4的充放电时的电流变化情况,模拟电池包的工作环境,使电容检测装置检测的容量数据与实际工作时产生的数据更接近,使利用容量数据判断温度对电池包使用寿命影响时,得到的结果更加准确;应当说的是,在一些实施例中,信息处理装置通常是指终端用于处理数据的模块,例如CPU,终端可以是移动终端,例如手机,终端也可以是台式终端,例如台式电脑。
其中,电芯4为相同规格的电芯4,其工作参数相同。尽量排除电芯4的干扰因数。
温箱2内的温度为预设好的,例如27℃、31℃、35℃,27℃-35℃为预设电池包在正常使用时的温度差异。
其有益效果为:通过模拟电池包各个电芯4的工作温度,可以更方便的检测出各个电芯4在不同温度下的容量变化规律,快速的判断的电芯4的使用寿命,进而快速的判断出预设温度对电池包的使用寿命的影响,快速确认出电池包的工作温度区间,解决现有难以获取电芯4的温度差异对电池包使用寿命影响的问题,降低电池包开发成本。
进一步地,电容检测装置设有多个,电容检测装置的数量与温箱2数量一致,每个电容检测装置连接一个温箱2中的电芯4。每个电容检测装置检测一个电芯4的数据,可以避免同时测量多个电芯4的数据,避免数据间的干扰,容量数据更准确。
进一步地,连接机构3为铜排。模拟电池包中的电芯4间连接结构,减少连接机构3对容量数据的干扰,容量数据更准确。
进一步地,温箱2内的温度可调。通过温度可调的温箱2可以方便调整电芯4的工作环境温度,应对多次检测的情况;应当说的是,温箱2的温度可调为现有技术,本方案仅为其应用,其工作原理在此就不一一赘述。
进一步地,还包括总体温箱2,用于盛放电池包模拟装置。通过总体温箱2可以模拟电池包的内部温度,使连接机构3的工作温度,也接近真实情况,减少连接机构3对容量数据的干扰,容量数据更准确。
进一步地,还包括显示装置,与信息处理装置连接,用于显示信息处理装置的处理结果。通过显示装置可以清晰的看到信息处理装置的处理结果,方便使用者获取信息。
参照图2-3,本发明还提出一种电池包寿命评估方法,应用上述的电池包寿命评估装置获取的容量数据;
电池包寿命评估方法包括:
S1、获取容量数据中每个电芯4在设定温度下且在设定次数的充放电循环时的测试容量,设定次数为多个;
S2、根据测试容量和每个电芯4的初始容量获取每个电芯4的容量保持率变化数据,容量保持率变化数据包括电芯4在每个设定次数的充放电循环时的容量保持率,容量保持率=测试容量/初始容量;
S3、根据容量保持率变化数据获取每个电芯4的容量保持率变化曲线,容量保持率变化曲线为容量保持率-充放电循环次数曲线。
在上述步骤S1中,设定次数为预先设定好的充放电循环次数,例如200、400、800,根据实际情况进行选择,测试容量是在容量数据中获取,电芯4为电池包中所有的电芯4,选取容量、内阻、厚度相近的单体电芯4设置在温箱2内,避免容量、内阻、厚度影响到容量数据。
在上述步骤S2中,根据每个电芯4的测试容量和每个电芯4的初始容量获取每个电芯4的容量保持率变化数据,在每个设定次数都获取对应的容量保持率,每个设定次数对应的容量保持率都可以不同,容量保持率=测试容量/初始容量,测试容量为电芯4在设定次数对应测得的容量。
在上述步骤S3中,参照图2,容量保持率变化曲线所在坐标系的横坐标为充放电循环次数,纵坐标为容量保持率,在一些实施例中,可以通过显示装置直观的判断出哪个温度工作的电芯4使用寿命受到负面影响较大,提高判断效率。
进一步地,根据容量保持率变化数据获取每个电芯4的容量保持率变化曲线的步骤S3之后,包括:
S4、根据容量保持率变化曲线计算每个电芯4在设定次数的充放电循环时的斜率;
S5、计算各个电芯4之间在设定次数的充放电循环时斜率的差值的绝对值,设定次数小于第一预设值;
S6、将电芯4分为一个或多个群组,将相互之间绝对值是在预设值范围内的电芯4分为一个群组;
S7、当群组为一个时,判定电池包为工作温度设置合理的电池包;
S8、当群组为多个时,则获取每个群组中斜率平均值,以及每个群组中电芯4的个数;
S9、判断斜率平均值较小的群组中电芯4的个数在总的电芯4中占比是否小于第二预设值;
S10、若是,则判定电池包为工作温度设置合理的电池包;
S11、若否,则判定电池包为工作温度设置不合理的电池包。
在上述步骤S4中,斜率为容量保持率变化曲线在设定次数的斜率,代表本次设定次数对应的容量保持率与上次设定次数对应的容量保持率间连线倾斜角度大小,连线倾斜角度小于90度,斜率=倾斜角度/90度,两个容量保持率变化越大斜率越大。
在上述步骤S5中,斜率的差值的绝对值越大代表不同温度工作下两个电芯4电容变化规律差异越大.
在上述步骤S6中,每个群组中的电芯4的电容变化规律接近。
在上述步骤S7中,当只有一个群组时,代表电池包中电芯4在该工作温度区间中,工作稳定,电芯4间使用寿命相近,判定电池包为工作温度设置合理的电池包。
在上述步骤S8中,当群组为多个时,代表不同的温度对电芯4的使用寿命影响差异较大,需要判断这种差异是否有负面影响。
在上述步骤S9中,斜率平均值较小的群组中电芯4使用寿命变化相对较慢,少量存在,代表存在少量电芯4使用寿命变化表现优异,对电池包的使用寿命没有负面影响,如果存在较多,代表电芯4使用寿命符合其变化规律的是多数,代表存在电芯4使用寿命变化相对较快的电芯4,需要排除该温度,优化电池包工作温度区间;第二预设值小于等于1/3。
在上述步骤S10-S11中,根据步骤S9的判断结果,确定电池包工作温度区间设置是否合理,如果不合理可以修改工作温度区间,重新运行电池包寿命评估方法,直到电池包工作温度区间设置合理。
在一些实施例中,步骤S4-S11为步骤S1-S3的补充,当在步骤S3中无法直观判定时,既可以激活步骤S4-S11,辅助判断。
本发明的电池包寿命评估装置及方法,其有益效果为:通过模拟电池包各个电芯4的工作温度,可以更方便的检测出各个电芯4在不同温度下的容量变化规律,快速的判断的电芯4的使用寿命,进而快速的判断出预设温度对电池包的使用寿命的影响,快速确认出电池包的工作温度区间,解决现有难以获取电芯4的温度差异对电池包使用寿命影响的问题,降低电池包开发成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种电池包寿命评估方法,其特征在于,包括:
获取容量数据中每个电芯在设定温度下且在设定次数的充放电循环时的测试容量,所述设定次数为多个;
根据所述测试容量和每个所述电芯的初始容量获取每个所述电芯的容量保持率变化数据,所述容量保持率变化数据包括所述电芯在每个所述设定次数的充放电循环时的容量保持率,所述容量保持率=测试容量/初始容量;
根据所述容量保持率变化数据获取每个所述电芯的容量保持率变化曲线,所述容量保持率变化曲线为容量保持率-充放电循环次数曲线;
根据所述容量保持率变化曲线计算每个所述电芯在设定次数的充放电循环时的斜率;
计算各个所述电芯之间在设定次数的充放电循环时斜率的差值的绝对值,所述设定次数小于第一预设值;
将所述电芯分为一个或多个群组,将相互之间所述绝对值是在预设值范围内的所述电芯分为一个群组;
当所述群组为一个时,判定所述电池包为工作温度设置合理的电池包。
2.根据权利要求1所述的电池包寿命评估方法,其特征在于,所述当所述群组为一个时,判定所述电池包为工作温度设置合理的电池包的步骤之后,包括:
当所述群组为多个时,则获取每个所述群组中斜率平均值,以及每个群组中所述电芯的个数;
判断所述斜率平均值较小的群组中电芯的个数在总的所述电芯中占比是否小于第二预设值;
若是,则判定所述电池包为工作温度设置合理的电池包;
若否,则判定所述电池包为工作温度设置不合理的电池包。
3.一种电池包寿命评估装置,用于实现权利要求1或2中所述的电池包寿命评估方法,其特征在于,包括:
电池包模拟装置,包括温箱和连接机构,所述温箱用于盛放电芯,每个所述温箱盛放一个所述电芯,所述连接机构用于模拟电池包的连接方式将每个电芯连接构成模拟电池包;
环境模拟装置,连接所述模拟电池包,用于模拟所述电芯的充放电时的电流变化情况;
电容检测装置,连接所述电芯,用于检测所述电芯的容量数据;
信息处理装置,与所述电容检测装置通讯连接,用户处理所述容量数据,得到各个所述电芯在设定温度下的容量保持率变化趋势。
4.根据权利要求3所述的电池包寿命评估装置,其特征在于,所述电容检测装置设有多个,所述电容检测装置的数量与所述温箱数量一致,每个所述电容检测装置连接一个温箱中的电芯。
5.根据权利要求3所述的电池包寿命评估装置,其特征在于,所述连接机构为铜排。
6.根据权利要求3所述的电池包寿命评估装置,其特征在于,所述温箱内的温度可调。
7.根据权利要求3所述的电池包寿命评估装置,其特征在于,还包括总体温箱,用于盛放所述电池包模拟装置。
8.根据权利要求3所述的电池包寿命评估装置,其特征在于,还包括显示装置,与所述信息处理装置连接,用于显示所述信息处理装置的处理结果。
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