CN112731155B - 一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取标准充电或放电曲线的标准斜率；对待检测电池进行充电或放电处理，并每隔预设时间间隔获取待检测电池的充电或放电电压，并根据充电或放电电压和预设时间间隔获取得到实时充电或放电曲线；于实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率；将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，于第一差值小于预设差值时，确定待检测电池达到了放电终止状态，于第一差值大于预设差值时，确定待检测电池达到了充电充满状态。本发明的有益效果：通过判断充放电过程中电压数据随时间的斜率变化来判断电池是否达到充电充满状态或放电终止状态。

Description

一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法。
背景技术
磷酸铁锂电池在充、放电过程中分出3中状态，即充电充满状态、放电终止状态、处于充电充满或放电终止之间的普通状态。
目前通常通过电压来判断电池的状态，即当电压超过某一设定值后，认为电池处于充电充满状态，当电压低于某一设定值，认为电池放电终止状态；然而随着电池老化，电池实际充满后的电压是会变化的，如果一直使用新电池的设定电压来判断电池是否充满，会导致过充和过放，加速电池老化。
并且在不同状态下的磷酸铁锂电池的电压对充放电敏感度是不一样的，即不同状态下充放电时电压对时间的斜率是不一样的，因此也可以通过斜率判断该电池的所处状态。
然而在实际应用中磷酸铁锂电池都会和电池管理系统配套工作，电池管理系统数据采集模块会实时采集电池的电压数据和电流数据，根据大数据观察，在数据采集过程中往往存在误差，比如：正常情况下，在充电过程中电池的电压数据会越来越高，但偶尔会有1、2个点电压数据比前面电压数据低的情况，在这种情况下，利用固定时间周期，采集电压差来判断斜率，往往行不通，极容易造成误判，实际应用中不可取。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法。
具体技术方案如下：
一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，包括以下步骤：
获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取标准充电或放电曲线的标准斜率；
对待检测电池进行充电或放电处理，并每隔预设时间间隔获取待检测电池的充电或放电电压，并根据充电或放电电压和预设时间间隔获取得到实时充电或放电曲线；
于实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率；
将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，于第一差值小于预设差值时，确定待检测电池达到了放电终止状态，于第一差值大于预设差值时，确定待检测电池达到了充电充满状态。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取标准充电或放电曲线的标准斜率，具体包括：
获取第一标准电池的标准充电或放电曲线；
获取标准充电或放电曲线中的平滑曲线段，并将计算得到平滑曲线段的斜率作为标准斜率。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，于实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率，具体包括：
于实时充电或放电曲线上设置多个时间点，每两个相邻的时间点之间均设置有预设时间点间隔；
于实时充电或放电曲线上获取每个时间点对应的预设采集时间对应的电压数据，并根据电压数据和预设采集时间计算得到时间点的实时斜率。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，于实时充电或放电曲线上获取每个时间点对应的预设采集时间对应的电压数据，并根据电压数据和预设采集时间计算得到时间点的实时斜率，具体包括以下步骤：
于实时充电或放电曲线上获取时间点对应的预设采集时间对应的电压数据；
根据最小二乘法对电压数据进行拟合，以得到一条直线，直线的表示函数如下所示：
u＝kt+b；
其中，k用于表示标准斜率；
u用于表示预设采集时间内的时间对应的电压数据；
t用于表示预设采集时间内的时间；
b用于表示拟合参数；
计算得到直线的斜率，并将直线的斜率作为实时斜率。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，获取时间点对应的预设采集时间的步骤，具体包括：
将时间点前、后的预设采集时段相叠加为预设采集时间。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，获取预设差值具体包括以下步骤：
对处于放电终止状态的第二标准电池进行充电，以获取得到充电电压，根据充电电压和充电时间记录第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率，以及记录第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率；
计算第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率和第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率之间的第二差值；
返回上述步骤，以获取多个第二差值，将每个第二差值进行比较，将比较值最小的第二差值设置为预设差值。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，采用同一预设条件对第一标准电池、第二标准电池和待检测电池进行充电或放电处理。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，预设条件为预设电流或预设功率。
优选的，磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，采用电池管理系统获取所述第一标准电池、所述第二标准电池和所述待检测电池的电压数据。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过获取标准充电或放电曲线的标准斜率，以及获取实时充电或放电曲线上每个时间点上的实时斜率，并将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，从而实现了通过判断充放电过程中电压数据随时间的斜率变化来判断电池是否达到充电充满状态或放电终止状态，进而使得判断方法更加准确和简单。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法的实施例的实时充电曲线图；
图2为本发明磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法的实施例的某一时间点的拟合直线图。
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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括本发明提供一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1，获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取标准充电或放电曲线的标准斜率；
步骤S2，对待检测电池进行充电或放电处理，并每隔预设时间间隔获取待检测电池的充电或放电电压，并根据充电或放电电压和预设时间间隔获取得到实时充电或放电曲线；
步骤S3，于实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率；
步骤S4，将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，于第一差值小于预设差值时，确定待检测电池达到了放电终止状态，于第一差值大于预设差值时，确定待检测电池达到了充电充满状态。
在上述实施例中，通过获取标准充电或放电曲线的标准斜率，以及获取实时充电或放电曲线上每个时间点上的实时斜率，并将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，从而实现了通过判断充放电过程中电压数据随时间的斜率变化来判断电池是否达到充电充满状态或放电终止状态，进而使得判断方法更加准确和简单。
进一步地，在上述实施例中，采用电池管理系统获取所述第一标准电池、所述第二标准电池和所述待检测电池的电压数据。
进一步地，在上述实施例中，步骤S1具体包括：
步骤S11，获取第一标准电池的标准充电或放电曲线；
步骤S12，获取标准充电或放电曲线中的平滑曲线段，并将计算得到平滑曲线段的斜率作为标准斜率。
在上述实施例中，完整的标准充电或放电曲线可能存在多段不同斜率的曲线段，通过获取其中的平滑曲线段，并将计算得到平滑曲线段的斜率作为标准斜率，从而使得获取得到的标准斜率更贴近标准。
作为优选的实施方式，按不同的预设电流对第一标准电池在保守的电压范围按不同电流进行充放电处理，并采用电池管理系统固定时间间隔持续采集第一标准电池的电压数据和电流数据，以记录完整的电压数据随时间变化的标准充电或放电曲线，选取中间平滑曲线段，计算斜率，并将计算得到的斜率作为该第一标准电池的标准斜率。
在上述步骤S2中，对待检测电池进行充电或放电处理，电池管理系统每隔预设时间间隔采集一次待检测电池的电池数据(此处的电池数据可以为充电或放电电压)，并根据充电或放电电压和预设时间间隔获取得到实时充电或放电曲线；
需要说明的是，预设时间间隔可以是1秒一次，或10秒一次，一般功率越小，预设时间间隔可以越长，反之越短，预设时间间隔越短，计算越准，但是计算量越大。
进一步地，在上述实施例中，步骤S3具体包括：
步骤S31，于实时充电或放电曲线上设置多个时间点，每两个相邻的时间点之间均设置有预设时间点间隔；
步骤S32，于实时充电或放电曲线上获取每个时间点对应的预设采集时间对应的电压数据，并根据电压数据和预设采集时间计算得到时间点的实时斜率。
在上述实施例中，预设时间点间隔可以根据待检测电池的电池型号结合充放电功率确定；
其中，两个相邻的时间点之间的预设时间点间隔可以为10秒、30秒或更长时间，从而实现每隔预设时间点间隔计算一次时间点的实时斜率。
在上述实施例中，在计算时间点的电压数据对时间的斜率时，可以选取这个时间点对应的预设采集时间，以及该预设采集时间对应的电压数据；
其中，进一步地，在上述实施例中，获取时间点对应的预设采集时间的步骤，具体包括：
将时间点前、后的预设采集时段相叠加为预设采集时间。
在上述实施例中，通过时间点对应的预设采集时间以避免测量误差。
例如，将时间点前、后的30秒作为预设采集时段，即时间点的预设采集时间为包含时间点在内的1分钟的时间。
进一步地，在上述实施例中，步骤S32具体包括以下步骤：
步骤S321，于实时充电或放电曲线上获取时间点对应的预设采集时间对应的电压数据；
步骤S322，根据最小二乘法对电压数据进行拟合，以得到一条直线，直线的表示函数如下所示：
u＝kt+b；
其中，k用于表示标准斜率；
u用于表示预设采集时间内的时间对应的电压数据；
t用于表示预设采集时间内的时间；
b用于表示拟合参数；
步骤S323，计算得到直线的斜率，并将直线的斜率作为实时斜率。
进一步地，在上述实施例中，获取预设差值具体包括以下步骤：
步骤S41，对处于放电终止状态的第二标准电池进行充电，以获取得到充电电压，根据充电电压和充电时间记录第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率，以及记录第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率；
步骤S42，计算第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率和第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率之间的第二差值；
步骤S43，返回上述步骤S41，以获取多个第二差值，将每个第二差值进行比较，将比较值最小的第二差值设置为预设差值。
进一步地，在上述实施例中，采用同一预设条件对第一标准电池、第二标准电池和待检测电池进行充电或放电处理。
在上述实施例中，通过采用同一预设条件对第一标准电池、第二标准电池和待检测电池进行充电或放电处理，来实现获取同一预设条件下的第一标准电池、第二标准电池和待检测电池的电压数据，从而方便后续的判断，进而提高判断的准确性。
进一步地，在上述实施例中，预设条件为预设电流或预设功率。
作为优选的实施方式，以对待检测电池进行充电处理为例；
首先，对待检测电池进行充电处理，并每隔预设时间间隔获取待检测电池的充电时间为2.30-3.41的充电电压，并根据充电电压和预设时间间隔获取得到实时充电曲线，如图1所示，其中在3.42V上方的直线用于表示待检测电池处于充电充满状态下的充电电压；
接着，于实时充电或放电曲线上获取时间点对应的预设采集时间(此时的预设采集时间为3.32-3.35)上的电压数据，如图2所示，其中折线上的每个点为电压数据；
随后，根据最小二乘法对电压数据进行拟合，以得到一条直线，如图2所示；
然后，计算得到直线的斜率，并将直线的斜率作为时间点的实时斜率。
最后，将实时斜率和标准斜率之间的差值与预设差值进行比较，于第一差值大于预设差值时，确定待检测电池达到了充电充满状态。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取所述标准充电或放电曲线的标准斜率；
对待检测电池进行充电或放电处理，并每隔预设时间间隔获取所述待检测电池的充电或放电电压，并根据所述充电或放电电压和所述预设时间间隔获取得到实时充电或放电曲线；
于所述实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率；
将所述实时斜率和所述标准斜率之间的差值记为第一差值，并将所述第一差值与预设差值进行比较，于所述第一差值小于所述预设差值时，确定所述待检测电池达到了放电终止状态，于所述第一差值大于所述预设差值时，确定所述待检测电池达到了充电充满状态；
其中，获取所述预设差值具体包括以下步骤：
对处于放电终止状态的第二标准电池进行充电，以获取得到充电电压，根据充电电压和充电时间记录所述第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率，以及记录所述第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率；
计算所述第二标准电池达到充电充满状态时的充电斜率和所述第二标准电池达到充电充满状态前的充电斜率之间的第二差值；
返回上述步骤，以获取多个所述第二差值，将每个所述第二差值进行比较，将比较值最小的所述第二差值设置为所述预设差值。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，所述获取第一标准电池的标准充电或放电曲线，并获取所述标准充电或放电曲线的标准斜率，具体包括：
获取所述第一标准电池的标准充电或放电曲线；
获取所述标准充电或放电曲线中的平滑曲线段，并将计算得到所述平滑曲线段的斜率作为所述标准斜率。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，所述于所述实时充电或放电曲线上获取每个时间点上的实时斜率，具体包括：
于所述实时充电或放电曲线上设置多个时间点，每两个相邻的时间点之间均设置有预设时间点间隔；
于所述实时充电或放电曲线上获取每个所述时间点对应的预设采集时间对应的电压数据，并根据所述电压数据和所述预设采集时间计算得到所述时间点的所述实时斜率。
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，所述于所述实时充电或放电曲线上获取每个所述时间点对应的预设采集时间对应的电压数据，并根据所述电压数据和所述预设采集时间计算得到所述时间点的所述实时斜率，具体包括以下步骤：
于所述实时充电或放电曲线上获取所述时间点对应的预设采集时间对应的电压数据；
根据最小二乘法对所述电压数据进行拟合，以得到一条直线，所述直线的表示函数如下所示：
u＝kt+b；
其中，k用于表示所述直线的斜率；
u用于表示所述预设采集时间内的时间对应的电压数据；
t用于表示所述预设采集时间内的时间；
b用于表示拟合参数；
计算得到所述直线的斜率，并将所述直线的斜率作为所述实时斜率。
5.如权利要求3所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，获取所述时间点对应的预设采集时间的步骤，具体包括：
将所述时间点前、后的预设采集时段相叠加为所述预设采集时间。
6.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，采用同一预设条件对所述第一标准电池、所述第二标准电池和所述待检测电池进行充电或放电处理。
7.如权利要求6所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，所述预设条件为预设电流或预设功率。
8.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法，其特征在于，采用电池管理系统获取所述第一标准电池、所述第二标准电池和所述待检测电池的电压数据。
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