CN112505557A - 一种动态评价电芯一致性的方法 - Google Patents

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赵晓凤
龙曦
朱禹
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Abstract

本发明公开一种动态评价电芯一致性的方法，在同一温度、同样剩余容量、同一充电电流下对电池包进行充电，当任一电芯达到预设的充电电压U充电立即停止充电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)充；或在同一温度、同样剩余容量、同一放电电流下对电池包进行放电，当任一电芯达到预设的放电电压U放电立即停止放电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)放；若U充电与U(i)充差值的绝对值在[0，ΔU充]之间或U(i)放与U放电差值的绝对值在[0，ΔU放]之间，则，初步判定编号为i的电芯的一致性较差。本发明无需对电池包中的每个电芯进行额外的充放电检测，通过BMS采集的数据动态评价电池包在使用过程中的电芯一致性。

Description

一种动态评价电芯一致性的方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体是一种动态评价电芯一致性的方法。
背景技术
新能源汽车动力蓄电池系统通常是由多个电芯通过串并联方式成组形成电池包，为新能源汽车提供动力来源。但是电芯在制造过程中，由于原材料、生产工艺、生产环境、设备人员等的因素，造成电芯容量、电压等的不一致性。如果成组的电芯存在不一致性，将直接影响电池包的使用寿命、安全性以及电池包退役后的梯次利用。目前，关于电芯一致性的评价更多的在于电芯出厂前、电芯成组前以及梯次利用前，主要评价电芯在静态条件下的一致性，对电池包在使用过程中的动态条件下的电芯一致性评价较少。
通过检测和评价电池包在使用过程中的电芯一致性，可以掌握电池包中电芯不一致性发展规律，跟踪极端电池，对其进行及时调整或更换，可以有效的减少由电池单体一致性引发的寿命及安全等问题。
中国专利“电池包容量一致性的测试方法及测试系统”，公开号：CN110221226A，公开日：20190910，公开了一种电池包容量一致性的测试方法，包括：在电池包中的任一电芯的电压达到预设充电截止电压的情况下，停止充电，并采集停止充电前的第一预设时刻各个电芯的充电电压；在任一电芯的电压达到预设放电截止电压的情况下，停止放电，并采集停止放电前的第二预设时刻各个电芯的放电电压；基于各个电芯的充、放电电压，分别计算电池包的充电截止电压偏移和放电截止电压偏移；及在充电、放电截止电压偏移均属于预设不良率范围的情况下，确定电池包的容量一致性合格。它虽然能实现电池包容量的一致性，但该方法需对电池包中的每个电芯进行额外的充放电检测，计算和判断一致性的过程复杂，而且无法准确定位和跟踪一致性差的电芯。
中国专利“一种评价电池单体一致性的方法和系统”，授权公告号：CN104656023B，授权公告日：20171003，公开了一种评价电池单体一致性的方法，该方法包括：电池管理系统采集并记录在总时间内各分片时刻电池系统的温度、电流、剩余电池容量以及各单体的电压值；根据各单体的电压值计算出单体电压差，统计同温度、剩余电池容量和电流段范围内单体电压差的总数量以及各单体电压差的数量占总数量的比例；根据比例评估单体一致性，当同电流段中超过预定阈值的单体电压差的数量占有总数量的比例越高，则表示单体一致性就越差。它虽然能实现对电池单体一致性的动态评价，但该方法同样无法准确定位和跟踪一致性差的电芯。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以同时准确定位和跟踪一致性差的电芯，方便后续的对一致性差的电芯的及时调整或更换，从而有效的减少由电池单体一致性引发的寿命及安全等问题的动态评价电芯一致性的方法。
为达到上述目的，本发明设计的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在同一温度、同样剩余容量、同一充电电流下对电池包进行充电，当任一电芯达到预设的充电电压U充电立即停止充电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)充；或在同一温度、同样剩余容量、同一放电电流下对电池包进行放电，当任一电芯达到预设的放电电压U放电立即停止放电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)放；
若U充电与U(i)充差值的绝对值在[0，ΔU充]之间或U(i)放与U放电差值的绝对值在[0，ΔU放]之间，则，初步判定编号为i的电芯的一致性较差。
优选的，若U充电与U(i)充的差值在[0，ΔU充]之间且U放电与U(i)放的差值在[0，ΔU放]之间，则，确定编号为i的电芯的一致性较差。
进一步优选的，统计确定的一致性较差的电芯的数量n在电芯总数量N的比例，比例越高，则电池包中总体电芯的一致性越差。
更进一步优选的，当n/N＞5％时，则电池包中总体电芯的一致性差。
优选的，所述ΔU充和ΔU放根据电芯正负极材料、电芯容量、电芯类型(容量型、能量型)确定。如某三元能量型电芯，ΔU充/U额定的值为2％。
进一步优选的，0＜ΔU充≤0.4V，0＜ΔU放≤0.4V。
优选的，所述充电电压U充电、放电电压U放电、电芯的电压U(i)充的精度为0.001V。
优选的，预设的充电电压U充电为SOC在30％～80％之间时，电芯的SOC-OCV曲线上对应的开路电压值。
优选的，预设的放电电压U放电为SOC在30％～80％之间时，电芯的SOC-OCV曲线上对应的开路电压值。
进一步优选的，所述充电电流、放电电流均以0.1％为间隔，当差别在0.01％时，则认为电流相同。
进一步优选的，所述剩余容量以0.01％为间隔，当差别在0.01％内时，则认为同剩余容量。
本发明的有益效果是：本发明无需对电池包中的每个电芯进行额外的充放电检测，而是通过电池管理系统(BMS)批量采集每个电芯每个时刻的电压，电池包的温度、充放电电流和剩余容量等值实现对电池单体一致性的动态评价。
通过BMS采集的数据动态评价电池包在使用过程中的电芯一致性，可以掌握电池包中电芯不一致性发展规律，准确定位和跟踪极端一致性较差电池，对其进行及时调整或更换，可以有效的减少由电池单体一致性引发的寿命及安全等问题。
附图说明
图1是本发明的流程示意图
图2是本发明实施例一的充电过程中各电芯电压分布
图3是实施例一相邻放电过程中各电芯电压分布
具体实施方式
下面通过图1～图3及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。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。
实施例一
本发明实施例中，电池包由96个电芯通过串并联方式组成，电池包处于充放电状态或车载使用过程中，BMS一直至少记录电池包中如表1的数据：
表1
Figure BDA0002780724750000041
本实施例中预设充电电压U充电为4.150V，预设放电电压U放电为3.850V。充电过程中当电池包中有电芯电压达到4.150V时，此时刻对应的各个电芯的电压值分布如图2所示，其中电芯编号为1、9、41、89的电芯充电电压达到4.150±0.001V。
相邻放电过程中，预设放电电压U放电为3.850V。当放电过程中电池包中有电芯电压达到3.850V时，此时刻对应的各个电芯的电压值分布如图3所示。其中电芯编号为2、89的电芯充电电压达到3.850±0.001V。
综合充电和相邻放电过程，编号为89的电芯的一致性差。电芯一致性为1/96*100％＝1.04％。本实施例中的车辆数据，车辆续驶里程较低，电池包刚开始使用，所以电池包中各个电芯的一致性较好。
本发明使电池包在同温度同充电电流同剩余容量下，对其进行充(放)电操作，当有任一电芯电压达到预设充(放)电电压U充电(或U放电)时，停止对电池包的充(放)电操作，并记录对应停止时刻各个电芯的电压U(i)充(或U(i)放)，统计此时U(i)充(或U(i)放)满足(U充电-ΔU充)≤U(i)充≤U充电，(或U放电≤U(i)放≤(U放电+ΔU放))的电芯的数量以及相应电芯编号(i值)，初步评价相应编号为i的电芯一致性较差；
放电和充电过程的判断结果进行对比校正，准确的判断电池包中各单体的一致性：
当编号为i的电芯既满足(U充电-ΔU充)≤U(i)充≤U充电，又满足U放电≤U(i)放≤(U放电+ΔU放)，则说明编号为i的电芯一致性较差；
一致性较差的电芯i的数量n占电芯总数量N的比例n/N越高，电池包中总体电芯的一致性越差。其中，当n/N＞5％时，认为电池包中总体电芯的一致性差；当n/N≤5％时，认为电池包中总体电芯的一致性合格。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：在同一温度、同样剩余容量、同一充电电流下对电池包进行充电，当任一电芯达到预设的充电电压U充电立即停止充电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)充；或在同一温度、同样剩余容量、同一放电电流下对电池包进行放电，当任一电芯达到预设的放电电压U放电立即停止放电，并记录此刻各个电芯的电压U(i)放；
若U充电与U(i)充差值的绝对值在[0，ΔU充]之间或U(i)放与U放电差值的绝对值在[0，ΔU放]之间，则，初步判定编号为i的电芯的一致性较差。
2.根据权利要求1所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：若U充电与U(i)充的差值在[0，ΔU充]之间且U放电与U(i)放的差值在[0，ΔU放]之间，则，确定编号为i的电芯的一致性较差。
3.根据权利要求2所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：统计确定的一致性较差的电芯的数量n在电芯总数量N的比例，比例越高，则电池包中总体电芯的一致性越差。
4.根据权利要求3所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：当n/N＞5％时，则电池包中总体电芯的一致性差。
5.根据权利要求1至4中任一所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：所述ΔU充和ΔU放根据电芯正负极材料、电芯容量、电芯类型确定。
6.根据权利要求5所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：0＜ΔU充≤0.4V，0＜ΔU放≤0.4V。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：当预设的充电电压U充电为SOC在30％～80％之间时，电芯的SOC-OCV曲线上对应的开路电压值。
8.根据权利要求7所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：当预设的放电电压U放电为SOC在30％～80％之间时，电芯的SOC-OCV曲线上对应的开路电压值。
9.根据权利要求8所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：所述充电电流、放电电流均以0.1％为间隔，当差别在0.01％时，则认为电流相同。
10.根据权利要求1或2或3或4或6或8或9所述的动态评价电芯一致性的方法，其特征在于：所述剩余容量以0.01％为间隔，当差别在0.01％内时，则认为同剩余容量。
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