CN112924870A - 电池不一致性的评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池不一致性的评估方法，其包括以下步骤：步骤1：截取电池包的充电数据；步骤2：获取各个单体电芯的电压随时间变化的序列；步骤3：计算全部任意两个单体电芯的相似程度系数；步骤4：分别计算各个单体电芯的一致性系数和不一致性系数；步骤5：计算电池包的一致性系数和不一致性系数；步骤6：利用电池包的不一致性系数对电池包的不一致性进行评价，利用单体电芯的不一致性系数对单体电芯的不一致性进行评价。本发明能够较好地对电池的不一致性进行评估，受其他因素影响影响较小，且能够反映电池的静态和动态不一致性，以及不一致性是单体问题还是整体问题。

Description

电池不一致性的评估方法
技术领域
本发明属于动力电池监测、评估技术领域，具体涉及一种对电池的不一致性进行评估的方法。
背景技术
动力电池成组，即单体电芯构成电池包后的不一致性问题不可避免，主要体现在电池包性能、寿命和安全性等方面。然而，目前对电池不一致性的评估存在很多局限性。目前业界比较主流的评估电池不一致性的方法，主要是通过压差和标准差来实现，然而，压差和标准差不能很好地反映电池的不一致性，受电池SOC和电流影响很大。还有一些评估方法通过SOC和OCV的映射关系来修正评估结果，这就需要知道电池组内各单体的准确SOC和OCV的关系。然而，随着电池的使用，SOC和OCV的映射关系很难获得。此外，现有的评估方法只能反映一组电池整体在静置条件下的一致性，无法反映电池动态的不一致性，也无法判断电池存在的一致性问题是其中某个单体的问题，还是电池整体的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种受其他因素影响较小、能够较好地反映电池的动态和静态一致性问题的电池不一致性的评估方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电池不一致性的评估方法，用于对由n个单体电芯构成的电池包进行不一致性评估，所述电池不一致性的评估方法包括以下步骤：
步骤1：从所述电池包的使用数据中截取所述电池包的充电数据；
步骤2：由所述电池包的充电数据获取各个所述单体电芯的电压随时间变化的序列；
步骤3：利用各个所述单体电芯的电压随时间变化的序列计算全部任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数；
步骤4：利用任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数分别计算各个所述单体电芯的一致性系数和不一致性系数；
步骤5：利用各个所述单体电芯的一致性系数和不一致性系数计算所述电池包的一致性系数和不一致性系数；
步骤6：利用所述电池包的不一致性系数对电池包的不一致性进行评价，利用所述单体电芯的不一致性系数对所述单体电芯的不一致性进行评价。
所述步骤1中，在同一评估体系下，对不同所述电池包的充电数据进行截取时的起始SOC和截止SOC保持一致。所述起始SOC取60％，所述截止SOC取80％。
所述步骤2中，所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000021
所述单体电芯的电压随时间变化的序列的长度m由所截取的所述充电数据的长度确定。
所述步骤3中，使用皮尔森系数表示任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数，则第i个所述单体电芯与第j个所述单体电芯的相似程度系数为：
Figure BDA0003016241010000022
其中，
Figure BDA0003016241010000023
为第i个所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000024
的平均数，
Figure BDA0003016241010000025
第j个所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000026
的平均数，i≠j；每个所述单体电芯自身的相似程度系数均为1。
所述步骤4中，计算第i个所述单体电芯的一致性系数Ci的方法为：
Figure BDA0003016241010000027
计算第i个所述单体电芯的不一致性系数NCi的方法为：
NCi＝1-Ci
所述步骤5中，计算所述电池包的一致性系数Cpack的方法为：
Figure BDA0003016241010000028
计算所述电池包的不一致性系数NCpack的方法为：
NCpack＝1-Cpack
所述步骤6中，在同一评估体系下，比较不同所述电池包的不一致性系数，若所述电池包的不一致性系数越大，则所述电池包的一致性越差；比较每个所述电池包中不同所述单体电芯的不一致性系数，若所述单体电芯的不一致性系数越大，则所述单体电芯的一致性越差。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够较好地对电池的不一致性进行评估，受其他因素影响影响较小，且能够反映电池的静态和动态不一致性，以及不一致性是单体问题还是整体问题。
附图说明
附图1为电池包的等效电路图。
附图2为本发明的电池不一致性的评估方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：对于电池包来说，单体电芯之间的不一致性，主要来自于两个方面，一是单体电芯自身参数的不一致性，如容量不一致、内阻不一致、自放电率不一致等；二是单体电芯状态的不一致性，主要就是电荷状态不一致。以上所有的不一致，都会导致电池端电压的不一致。附图1展示了电池的等效电路图，可见，等效电路图中，任何元器件的参数改变，都会反映到端电压上。
如附图2所示，一种用于对由n(n为正整数)个单体电芯构成的电池包进行不一致性评估的电池不一致性的评估方法，包括以下步骤：
步骤1：从待评估的电池包的使用数据中截取电池包的充电数据。在同一评估体系下，对不同电池包的充电数据进行截取时的起始SOC和截止SOC保持一致。例如，起始SOC取60％，截止SOC取80％。
步骤2：由电池包的充电数据获取各个单体电芯的电压随时间变化的序列。第n个单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000031
单体电芯的电压随时间变化的序列的长度m由所截取的充电数据的长度确定。
步骤3：利用各个单体电芯的电压随时间变化的序列计算全部任意两个单体电芯的相似程度系数和每个单体电芯自身的相似程度系数。该步骤中，使用皮尔森系数表示任意两个单体电芯的相似程度系数和每个单体电芯自身的相似程度系数，则第i(i∈[1,n])个单体电芯与第j(j∈[1,n])个单体电芯的相似程度系数为：
Figure BDA0003016241010000032
其中，
Figure BDA0003016241010000033
为第i个单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000034
的平均数，
Figure BDA0003016241010000035
第j个单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure BDA0003016241010000036
的平均数。当i≠j时，计算出任意两个单体电芯的相似程度系数，当i＝j时，计算出每个单体电芯自身的相似程度系数均为1。
步骤4：利用任意两个单体电芯的相似程度系数和每个单体电芯自身的相似程度系数分别计算各个单体电芯的一致性系数和不一致性系数。计算第i个单体电芯的一致性系数Ci的方法为：
Figure BDA0003016241010000041
也就是说，对于每个单体电芯，其与其他单体电芯的相似程度系数的平均值，即为该单体电芯与其他单体电芯的一致程度。则计算第i个单体电芯的不一致性系数NCi的方法为：
NCi＝1-Ci
步骤5：利用各个单体电芯的一致性系数和不一致性系数计算电池包的一致性系数和不一致性系数。计算电池包的一致性系数Cpack的方法为：
Figure BDA0003016241010000042
电池包中各个单体电芯的一致性系数的平均值即为该电池包的一致程度。计算电池包的不一致性系数NCpack的方法为：
NCpack＝1-Cpack
步骤6：利用电池包的不一致性系数对电池包的不一致性进行评价，利用单体电芯的不一致性系数对单体电芯的不一致性进行评价，从而筛选出一致性最差的单体电芯或电池包。在同一评估体系下，比较不同电池包的不一致性系数，若电池包的不一致性系数越大，则电池包的一致性越差；比较每个电池包中不同单体电芯的不一致性系数，若单体电芯的不一致性系数越大，则单体电芯的一致性越差。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池不一致性的评估方法，用于对由n个单体电芯构成的电池包进行不一致性评估，其特征在于：所述电池不一致性的评估方法包括以下步骤：
步骤1：从所述电池包的使用数据中截取所述电池包的充电数据；
步骤2：由所述电池包的充电数据获取各个所述单体电芯的电压随时间变化的序列；
步骤3：利用各个所述单体电芯的电压随时间变化的序列计算全部任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数；
步骤4：利用任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数分别计算各个所述单体电芯的一致性系数和不一致性系数；
步骤5：利用各个所述单体电芯的一致性系数和不一致性系数计算所述电池包的一致性系数和不一致性系数；
步骤6：利用所述电池包的不一致性系数对电池包的不一致性进行评价，利用所述单体电芯的不一致性系数对所述单体电芯的不一致性进行评价。
2.根据权利要求1所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤1中，在同一评估体系下，对不同所述电池包的充电数据进行截取时的起始SOC和截止SOC保持一致。
3.根据权利要求2所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述起始SOC取60％，所述截止SOC取80％。
4.根据权利要求1所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤2中，所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure FDA0003016239000000011
所述单体电芯的电压随时间变化的序列的长度m由所截取的所述充电数据的长度确定。
5.根据权利要求1所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤3中，使用皮尔森系数表示任意两个所述单体电芯的相似程度系数和每个所述单体电芯自身的相似程度系数，则第i个所述单体电芯与第j个所述单体电芯的相似程度系数为：
Figure FDA0003016239000000012
其中，
Figure FDA0003016239000000013
为第i个所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure FDA0003016239000000014
的平均数，
Figure FDA0003016239000000015
第j个所述单体电芯的电压随时间变化的序列为
Figure FDA0003016239000000016
的平均数，i≠j；每个所述单体电芯自身的相似程度系数均为1。
6.根据权利要求5所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤4中，计算第i个所述单体电芯的一致性系数Ci的方法为：
Figure FDA0003016239000000021
计算第i个所述单体电芯的不一致性系数NCi的方法为：
NCi＝1-Ci。
7.根据权利要求6所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤5中，计算所述电池包的一致性系数Cpack的方法为：
Figure FDA0003016239000000022
计算所述电池包的不一致性系数NCpack的方法为：
NCpack＝1-Cpack。
8.根据权利要求1所述的电池不一致性的评估方法，其特征在于：所述步骤6中，在同一评估体系下，比较不同所述电池包的不一致性系数，若所述电池包的不一致性系数越大，则所述电池包的一致性越差；比较每个所述电池包中不同所述单体电芯的不一致性系数，若所述单体电芯的不一致性系数越大，则所述单体电芯的一致性越差。
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