CN112881928A

CN112881928A - 一种电池单体一致性的筛选方法

Info

Publication number: CN112881928A
Application number: CN202110312777.1A
Authority: CN
Inventors: 吴胜杰; 龙曦; 赵晓凤; 吴杰余; 孙章勇
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: CN112881928B

Abstract

本发明公开了一种电池单体一致性的筛选方法，包括以下步骤：S1.数据采集，对同一型号、同一批次的n个待检测电池单体同样进行至少三个SOC状态下的开路电压测试，得到各个待检测电池单体在各个SOC状态下的开路电压；S2.初次筛选标准数据；S3.二次筛选标准数据；S4.计算单一性评价指标；S5.判断电池单体一致性。本发明中通过两次筛选后再求各SOC状态下的单体电压标准均值，使单体电压标准均值充分贴近本批次产品特性；单一性评价指标S为每个待测电池单体在所有SOC状态下的开路电压处理得到的综合指标，可全面的反应待测电池单体的一致性。

Description

一种电池单体一致性的筛选方法

技术领域

本发明涉及汽车动力电池，具体地指一种电池单体一致性的筛选方法。

背景技术

动力电池因高能量密度、存储寿命长以及工作温度范围宽等优点，在新能源领域的应用越来越广泛。随着电池能量密度的提高，电池的安全性能也变得尤为重要，其中，由于电池单体的差异性，部分的单体会产生过充或者过放，因此导致动力电池组的使用过程中的性能整体大幅下降，并导致容量利用率降低，使用寿命缩减，严重者会引发安全问题。

为保障动力电池组稳定高效的运行，提前发现存在问题的电池单体，及时作出有效的预警显得尤为重要。在动力电池单体成组前，对动力电池单体的一致性筛选显得尤为重要，对于可能存在问题的单体提前筛出，避免电池单体成组后产生不必要的安全事故。

公开号为CN104656023A的中国发明专利公开了一种评价电池单体一致性的方法，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。公开号为CN107907836A的中国发明专利提供了一种锂离子动力电池一致性评价方法，静态一致性评价时获取所有电池单体的开路电压，确定所有电池单体的开路电压差；将所确定的开路电压差与预设压差阈值进行比较，判断所述电池系统是否满足压差一致性要求。

上述两个专利中均采用电池单体电压差(同一分片时刻所述电池系统中所有电池单体中最高电压值与最低电压值之间的差值)作为判断指标，可能存在部分异常大值或者异常小值，而且仅能反应某种SOC(荷电状态，用来反映电池的剩余容量)状态下的整体的一致性，局限性较大。CN107907836A中作为判断标准的电压差阈值为电池单体电压差平均值，并无初筛异常单体的过程，电池单体的较大差异将导致预定阈值离真实阈值差距较大；CN107907836A中作为判断标准的电压差阈值是直接给定的确定数值，但不同厂家、不同批次的电池电压差间是有差异的，直接采用确定的电压差预定阈值就导致了难以针对待测样品做出准确判断。

因此，需要开发出一种步骤简单、判断指标综合反应多种SOC状态、判断标准贴合实际的电池单体一致性的筛选方法，有效解决因电池单体差异导致电池成组后有效容量较低在使用过程中出现过充、过放的风险。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种步骤简单、判断标准贴合实际、判断指标综合反应多种SOC状态的电池单体一致性的筛选方法。

本发明的技术方案为：一种电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.数据采集

对同一型号、同一批次的n个待检测电池单体进行至少三个SOC状态下的开路电压测试，得到各个待检测电池单体在各个SOC状态下的开路电压；

S2.初次筛选标准数据

所有待检测电池单体按生产序号排列并分成多组，每组选一个作为初筛电池单体；

S3.二次筛选标准数据

对于所有初筛电池单体，先剔除各SOC状态下开路电压的异常值，用剩余初筛电池单体的开路电压计算各SOC状态下的单体电压标准均值；

S4.计算单一性评价指标

对每个SOC状态设置一个权重系数，各权重系数均大于0且小于1，所有权重系数之和为1；对每个待检测电池单体，先计算各SOC状态下开路电压与单体电压标准均值的正差值再乘以对应的权重系数，得到各SOC状态下的评价子指标，将每个待检测电池单体所有SOC状态下的评价子指标求和，得到该待检测电池单体的单一性评价指标S；

S5.判断电池单体一致性

根据各待检测电池单体的单一性评价指标S来判断电池单体一致性。

优选的，步骤S1中，对同一型号、同一批次的n个待检测电池单体进行三个SOC状态下的开路电压测试，三个SOC状态分别为0％SOC、50％SOC、100％SOC。

优选的，所有待检测电池单体按生产序号排列并从第一个开始按相同数量为一组分成多组，所述相同数量为3-5个，直至无待检测电池单体剩余或剩余数量不足一组，每组均按相同的组内顺序选择一个作为初筛电池单体。

优选的，步骤S3中，剔除各SOC状态下开路电压的异常值方法为：取各SOC状态下所有初筛电池单体的开路电压的中位数作为中位电压，各SOC状态下比较所有初筛电池单体的开路电压与中位电压，正差值大于预设差值E时开路电压为异常值，其中100mV≥E≥30mV。

进一步的，预设差值E＝50mV。

优选的，步骤S3中，计算各SOC状态下的单体电压标准均值方法为：将各SOC状态下剩余初筛电池单体的开路电压按照数值由小至大进行排序，计算其中第A-B百分位数之间的平均值，则为该SOC状态下的单体电压标准均值，其中5≤A＜B≤95。

进一步的，步骤S3中，A＝10，B＝90。

进一步的，步骤S4中，0％SOC、50％SOC、100％SOC时权重系数分别为0.4、0.2、0.4。

优选的，步骤S5中，判断方法为：预设第一指标限值C、第二指标限值D且20mV≤C＜D≤200mV

当0mV≤S≤C时，评价电池单体一致性为优异；

当C<S<D时，评价电池单体一致性为良好；

当D≤S时，评价电池单体一致性为较差。

进一步的，步骤S5中，C＝50mV，D＝100mV。

本发明的有益效果为：

1.通过两次筛选后再求各SOC状态下的单体电压标准均值，初筛保证了样品的均匀性，二次筛选去除了异常值，剩余开路电压排序后选择百分位中一部分计算平均值，使单体电压标准均值充分贴近本批次产品特性。

2.单一性评价指标S为每个待测电池单体在所有SOC状态下的开路电压处理得到的综合指标，可全面的反应待测电池单体的一致性。

3.步骤简单，可对每个电池单体进行一致性判断，有效解决因电池单体差异导致电池成组后有效容量/能量较低甚至在使用过程中出现过充、过放的风险。

附图说明

图1为0％SOC状态下时所有初筛电池单体电压分布图

图2为50％SOC状态下时所有初筛电池单体电压分布图

图3为100％SOC状态下时所有初筛电池单体电压分布图

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的一种电池单体一致性的筛选方法，包括以下步骤：

S1.数据采集

对同一型号、同一批次的n个(n≥50)待检测电池单体同样进行至少三个SOC状态下的开路电压测试，得到各个检测电池单体在各个SOC状态下的开路电压；本实施例中待检测电池单体一共500个，均进行三个SOC状态下的开路电压测试，分别为0％SOC、50％SOC、100％SOC；

S2.初次筛选标准数据

所有待检测电池单体按生产序号排列，并从第一个开始按相同数量为一组分成多组，相同数量为3-5个，直至无待检测电池单体剩余或剩余数量不足一组，每组均按相同的组内顺序选择一个作为初筛电池单体；本实施例中按5个为一组，每组选组内最后一个为初筛电池单体，共得到100个初筛电池单体；

S3.二次筛选标准数据

S3.1对于所有初筛电池单体，先剔除各SOC状态下开路电压的异常值，剔除方法为：取各SOC状态下所有初筛电池单体的开路电压的中位数作为中位电压，各SOC状态下比较所有初筛电池单体的开路电压与中位电压，初筛电池单体的开路电压与中位电压间正差值＞预设差值E时开路电压为异常值，其中100mV≥E≥30mV；本实施例中100个初筛电池单体在0％SOC、50％SOC、100％SOC三个状态的开路电压分别如图1-3所示，预设差值E＝50mV，各图中圆圈处则为需剔除的异常值；

S3.2用剩余初筛电池单体的开路电压计算各SOC状态下的单体电压标准均值，计算方法为：将各SOC状态下剩余初筛电池单体的开路电压按照数值大小进行排序，计算其中第A-B百分位数之间的平均值，则为该SOC状态下的单体电压标准均值，其中5≤A＜B≤95；

本实施例中，A＝10，B＝90，因此0％SOC状态下剩余初筛电池单体的开路电压由小至大排列(剔除5个异常值后剩余95个)，数据为：

3.205，3.207，3.207，3.208，3.208，3.209，3.210，3.215，3.215，(3.215……3.257，3.257，3.257)，3.258，3.258，3.260，3.262，3.262，3.265，3.274，3.275，3.275。括号中为第10-90百分位数数据(即95个数据中第10个至第86个)，计算其平均值得到0％SOC状态下的单体电压标准均值V0_平均值＝3.242V，同理计算50％SOC状态下的单体电压标准均值V50_平均值＝3.727V，100％SOC状态下的单体电压标准均值V100_平均值＝4.161V。

S4.计算单一性评价指标

对每个SOC状态设置权重系数，各权重系数均大于0且小于1，所有权重系数之和为1；对500个中的每个待检测电池单体，先计算各SOC状态下开路电压与单体电压标准均值的正差值再乘以权重系数，得到各SOC状态下的评价子指标，将每个待检测电池单体所有SOC状态下的评价子指标求和，得到该待检测电池单体的单一性评价指标S；

本实施例中，设置0％SOC时权重系数α＝0.4，则0％SOC的评价子指标为α*|V0-V0_平均值|，V0为该待检测电池单体在0％SOC的开路电压；

设置50％SOC时权重系数β＝0.2，则50％SOC的评价子指标为β*|V50-V50_平均值|，V50为该待检测电池单体在50％SOC的开路电压；

设置100％SOC时权重系数γ＝0.4，则100％SOC的评价子指标为γ*|V100-V100_平均值|，V100为该待检测电池单体在100％SOC的开路电压；

则单一性评价指标

S＝α*|V0-V0_平均值|+β*|V50-V50_平均值|+γ*|V100-V100_平均值|

如果某一个待检测电池单体V0＝3.430V，V50＝3.771V，V100＝4.113V，则该待检测电池单体的单一性评价指标

S＝0.4*(3.430-3.242)+0.2*(3.771-3.727)+0.4*(4.161-4.113)＝103.2mV；。

S5.判断电池单体一致性

预设第一指标限值C＝50mV、第二指标限值D＝100mV，

当0mV≤S≤50mV时，评价电池单体一致性为优异；

当50mV<S<100mV时，评价电池单体一致性为良好；

当100mV≤S时，评价电池单体一致性为较差，不适合电池成组使用，有过充过放风险；

则当待检测电池单体的单一性评价指标S＝103.2mV时，判断电池单体一致性较差。

Claims

1.一种电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.数据采集

S2.初次筛选标准数据

S3.二次筛选标准数据

S4.计算单一性评价指标

S5.判断电池单体一致性

2.如权利要求1所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S1中，对同一型号、同一批次的n个待检测电池单体进行三个SOC状态下的开路电压测试，三个SOC状态分别为0％SOC、50％SOC、100％SOC。

3.如权利要求1所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S2中，所有待检测电池单体按生产序号排列并从第一个开始按相同数量为一组分成多组，所述相同数量为3-5个，直至无待检测电池单体剩余或剩余数量不足一组，每组均按相同的组内顺序选择一个作为初筛电池单体。

4.如权利要求1所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S3中，剔除各SOC状态下开路电压的异常值方法为：取各SOC状态下所有初筛电池单体的开路电压的中位数作为中位电压，各SOC状态下比较所有初筛电池单体的开路电压与中位电压，正差值大于预设差值E时开路电压为异常值，其中100mV≥E≥30mV。

5.如权利要求4所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，预设差值E＝50mV。

6.如权利要求1所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S3中，计算各SOC状态下的单体电压标准均值方法为：将各SOC状态下剩余初筛电池单体的开路电压按照数值由小至大进行排序，计算其中第A-B百分位数之间的平均值，则为该SOC状态下的单体电压标准均值，其中5≤A＜B≤95。

7.如权利要求6所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S3中，A＝10，B＝90。

8.如权利要求2所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S4中，0％SOC、50％SOC、100％SOC时权重系数分别为0.4、0.2、0.4。

9.如权利要求1所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S5中，判断方法为：预设第一指标限值C、第二指标限值D且20mV≤C＜D≤200mV

当0mV≤S≤C时，评价电池单体一致性为优异；

当C<S<D时，评价电池单体一致性为良好；

当D≤S时，评价电池单体一致性为较差。

10.如权利要求9所述的电池单体一致性的筛选方法，其特征在于，步骤S5中，C＝50mV，D＝100mV。