CN113138347B - 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法 - Google Patents

一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113138347B
CN113138347B CN202110554657.2A CN202110554657A CN113138347B CN 113138347 B CN113138347 B CN 113138347B CN 202110554657 A CN202110554657 A CN 202110554657A CN 113138347 B CN113138347 B CN 113138347B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
sample
test
residual energy
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110554657.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113138347A (zh
Inventor
殷劲松
郑郧
李姗慧
罗开玉
鲁金忠
涂蔷
黄立新
周赵亮
谢登印
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhangjiagang Qingyan Detection Technology Co ltd
Original Assignee
Zhangjiagang Qingyan Detection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhangjiagang Qingyan Detection Technology Co ltd filed Critical Zhangjiagang Qingyan Detection Technology Co ltd
Priority to CN202110554657.2A priority Critical patent/CN113138347B/zh
Publication of CN113138347A publication Critical patent/CN113138347A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113138347B publication Critical patent/CN113138347B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health

Abstract

本发明公开了一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，包括以下步骤：选取一件测试样品A，用传统的充放电测试方法测量它的SOH值和DCR值；采用快检专机对样品A进行测试，利用信号采集系统对电压和电流双脉冲信号进行采集，后台计算机对脉冲的幅度、宽度和频率的特征信息进行分析和处理，获取电池参数的特征值以及理论分析模型足够的样本数据；快检专机对样品A测试获取的特征值结合所述的SOH值、DCR值建立电池包的计算模型，同时创建数据库进行存储；快检专机对待测样品B进行测试，利用数据库和计算模型以获取待测样品B的SOH值和DCR值。本发明能够更加快速精准地计算动力电池的余能。

Description

一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法
技术领域
本发明涉及动力电池检测领域，特别是涉及一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法。
背景技术
随着我国新能源汽车产业的高速增长，新能源汽车成为我国汽车产业转型发展的重点方向，到2020年，我国以电动汽车为主的新能源汽车保有量预计将突破500万台，动力电池累计装车容量将突破200GWh，新能源汽车及充电桩保有量迅速增加。国内自主开发的燃料电池动力系统与国际先进产品相比，普遍存在功率低、可靠性不足、寿命短、环境适应性差等问题。因此动力电池的电池余能评测是我国电动汽车行业健康发展的关键。
然而目前缺乏对在役动力电池及退役动力电池余能的快速有效采集手段和装备，传统的动力电池检测装备需要将电池从新能源汽车上拆解下来后方可进行检测，因此无法对在役动力电池直接进行检测，另外由于传统电池检测装备的检测周期长、成本高等缺点，无法满足动力电池回收梯次利用产业的需求，导致动力电池余能的检测评估技术已经成为新能源汽车行业的一个新难点，因此，开展动力电池余能快速智能检测技术的研发对保障新能源汽车的安全运营以及退役动力电池回收梯次利用意义重大。
专利申请公布号CN202010259215.0的专利公开了一种用于确定退役动力电池剩余寿命的方法及系统，通过选取多个相同型号的退役动力电池进行恒流放电试验获取在不同搁置天数下的自放电率进行拟合，以确定当前型号的退役动力电池的自放电率和搁置天数的拟合函数，从而估算出每个当前型号的退役动力电池的剩余日历寿命。该方法所需设备简单耗时短，但易受其他外界环境的影响，不确定因素多，容易导致样品测量出现误差，影响函数的准确性，从而使得出的电池寿命不正确。
专利申请公布号CN201911148806.4的专利公开了一种退役动力电池余能快速检测系统及方法，通过多个传感器与退役动力电池的电性连接，AD转换单元与控制单元的连接以及控制单元通过DA转换与显示单元的连接实现退役动力电池余能的快速检测。该系统检测效率较高，但没有考虑对在役电池进行不拆包检测电池余能，此外，如果待检测动力电池数量过多，该检测速度还有待提高。因此，提供一种快速原位不拆包采集电池参数和计算电池的SOH（健康状态）和DCR（直流阻抗）的方法在新能源电池领域尤为重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，能够快速精确计算在役动力电池或退役动力电池余能，仅耗时30秒钟左右，即可完成对动力电池余能的估算。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，具体包括以下步骤：
S1：首先选取一件测试样品A，用传统的充放电测试方法测量它的健康状态（SOH值）和直流阻抗（DCR值）；
S2：采用快检专机对样品A进行测试，利用信号采集系统对电压和电流双脉冲信号进行采集，后台计算机对脉冲的幅度、宽度和频率的特征信息进行分析和处理，获取电池参数的特征值以及理论分析模型足够的样本数据；
S3：利用快检专机对样品A测试获取的特征值结合所述的SOH值、DCR值建立电池包的计算模型，同时创建数据库进行存储；
S4：最后用快检专机对待测样品B进行测试，利用数据库和所述的计算模型以获取待测样品B的SOH值和DCR值。
优选地，所述步骤S1中，传统的充放电测试方法包括以下步骤，将样品A充电至满电荷状态，在恒流条件下对其进行自放电以确定电池的容量损失，多次充放电后得到样品A的电池余能。
优选地，所述步骤S2中，所述信号采集系统包括与后台计算机相连接的双脉冲输入、调理电路、光电隔离电路、触发电路以及数据采集卡，所述调理电路用于对双脉冲输入信号进行放大和滤波处理，所述光电隔离电路用于输入信号的安全隔离，消除共模干扰。
优选地，所述触发电路包括触发器，所述触发器选用简单的脉冲信号识别上升沿的D触发器，当输入端D=0，时钟脉冲为上升沿时，触发器置0；当输入端D=1，时钟脉冲为上升沿时，触发器置1，信号被触发，数据采集卡进行动力电池参数信号的采集和存储，以成组数据传送方式传送至后台计算机，进行参数的分析和处理。
优选地，所述步骤S3中，所述的特征值包括电极材料，电解液和阻抗，根据电池基础材料的特性参数，构建单电池余能衰减速率的计算模型。
优选地，所述步骤S4中，根据试验测试得出的燃料电池系统余能衰减曲线来计算待测电池样品B的SOH值和DCR值，在利用所述计算模型分析多类电池余能的过程中，根据逐步建立的数据库及时修正分析计算模型，提高检测的精度。
本发明的有益效果是：本发明的一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，能够快速精确计算在役动力电池或退役动力电池的余能，仅耗时30秒钟左右，即可完成对动力电池余能的估算，相较于传统满充法省时省力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明计算动力电池余能过程示意图；
图2为本发明脉冲信号采集系统组成图；
图3为本发明脉冲信号采集流程图。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，包括：，具体包括以下步骤：
S1：首先选取一件测试样品A，用传统的充放电测试方法测量它的健康状态（SOH值）和直流阻抗（DCR值）；
S2：采用快检专机对样品A进行测试，利用信号采集系统对电压和电流双脉冲信号进行采集，后台计算机对脉冲的幅度、宽度和频率的特征信息进行分析和处理，获取电池参数的特征值以及理论分析模型足够的样本数据；
S3：利用快检专机对样品A测试获取的特征值结合所述的SOH值、DCR值建立电池包的计算模型，同时创建数据库进行存储；
S4：最后用快检专机对待测样品B进行测试，利用数据库和所述的计算模型以获取待测样品B的SOH值和DCR值。
优选地，所述步骤S1中，传统的充放电测试方法包括以下步骤，将样品A充电至满电荷状态，在恒流条件下对其进行自放电以确定电池的容量损失，多次充放电后得到样品A的电池余能。
优选地，所述步骤S2中，所述信号采集系统包括与后台计算机相连接的双脉冲输入、调理电路、光电隔离电路、触发电路以及数据采集卡，所述调理电路用于对双脉冲输入信号进行放大和滤波处理，所述光电隔离电路用于输入信号的安全隔离，消除共模干扰。
优选地，所述触发电路包括触发器，所述触发器选用简单的脉冲信号识别上升沿的D触发器，当输入端D=0，时钟脉冲为上升沿时，触发器置0；当输入端D=1，时钟脉冲为上升沿时，触发器置1，信号被触发，数据采集卡进行动力电池参数信号的采集和存储，以成组数据传送方式传送至后台计算机，进行参数的分析和处理。
优选地，所述步骤S3中，所述的特征值包括电极材料，电解液和阻抗，根据电池基础材料的特性参数，构建单电池余能衰减速率的计算模型。
优选地，所述步骤S4中，根据试验测试得出的燃料电池系统余能衰减曲线来计算待测电池样品B的SOH值和DCR值，在利用所述计算模型分析多类电池余能的过程中，根据逐步建立的数据库及时修正分析计算模型，提高检测的精度。
下面结合附图1-3和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
选择动力电池参数特征的采集和余能计算作为任务，以电池编码，SOH，DCR，开路电压，放电电流，检测时长，电池原始参数等作为电池余能采集计算数据。
一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其步骤包括：
（1）首先选取一件测试电池样品，型号为Baic新能源EV2的样品A，利用传统测试方法的循环充放电测试电池余能试验方法将样品A充电至满充状态后，在恒流条件下对其进行自放电以确定电池的容量损失，多次充放电后得到样品A的健康状态（SOH值），根据电压降和电流的比值得到样品A的直流阻抗（DCR）；
（2）然后采用信号采集系统对动力电池的参数电压和电流信号进行脉冲信号的采集，脉冲信号采集电路包括双脉冲的输入，调理电路，光电隔离电路，触发电路和数据采集卡、后台计算机等，调理电路主要是对双脉冲信号进行放大和滤波处理，光电隔离电路主要由一个驱动三极管和高速光耦组成，用于提供安全隔离，抑制共模干扰，提高信噪比，触发电路由或非门，比较器和触发器组成，主要用于脉冲信号的随机极性脉冲信号提取触发器适应的正极性或负极性的固定极性触发信号，当正脉冲输入信号大于比较器的阈值或负脉冲输入信号小于比较器的阈值时，或非门会输出一个低电平使触发器置位，产生触发信号输出。触发器选用简单的脉冲信号识别上升沿的D触发器，当输入端D=0，时钟脉冲为上升沿时，触发器置0；当输入端D=1，时钟脉冲为上升沿时，触发器置1，信号被触发，数据采集卡采用PCI-9812高速采集卡进行动力电池参数信号的采集和存储，以成组数据传送（DMA）方式传送到计算机进行参数的分析和处理；
（3）根据快检专机对电池样品A测试获取的电极材料，电解液和电阻等特征值与传统试验方法测得的SOH值和DCR结果进行比对，包括动力电池极片特性，电解质的纯度和性质以及测量过程的温度时间等，利用双脉冲信号采集的电池参数和计算机分析得到的模型，根据电池基础材料的特性参数，建立该规格电池包的电池余能衰减计算模型，同时创建数据库存储，进行历史数据调取；
（4）最后采用快检专机对Baic新能源EV2样品B（与样品A为同规格型号）进行测试，利用历史数据库调取和建立的计算模型根据试验测试得出的燃料电池系统余能衰减曲线来计算待测电池样品的SOH值和DCR，此外在利用动力电池检测数据计算模型分析多类电池余能过程中，还需要根据逐步建立的数据库及时修正分析计算模型来提高检测的精度。
本实施例采集和计算电池余能快速高效且精度高，能够在30秒内完成测量，测量误差±5%以内，且测量过程能耗少、成本低，该方法适用范围广，比如分选产线、拆解现场、4S店等场景等。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：首先选取一件测试样品A，用传统的充放电测试方法测量它的健康状态SOH值和直流阻抗DCR值；
S2：采用快检专机对样品A进行测试，利用信号采集系统对电压和电流双脉冲信号进行采集，后台计算机对脉冲的幅度、宽度和频率的特征信息进行分析和处理，获取电池参数的特征值以及理论分析模型足够的样本数据；
S3：利用快检专机对样品A测试获取的特征值结合所述的SOH值、DCR值建立电池包的计算模型，同时创建数据库进行存储，所述步骤S3中，所述的特征值包括电极材料，电解液和阻抗，根据电池基础材料的特性参数，构建单电池余能衰减速率的计算模型；
S4：最后用快检专机对待测样品B进行测试，利用数据库和所述的计算模型以获取待测样品B的SOH值和DCR值。
2.根据权利要求1所述的双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其特征在于，所述步骤S1中，传统的充放电测试方法包括以下步骤，将样品A充电至满电荷状态，在恒流条件下对其进行自放电以确定电池的容量损失，多次充放电后得到样品A的电池余能。
3.根据权利要求1所述的双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述信号采集系统包括与后台计算机相连接的双脉冲输入、调理电路、光电隔离电路、触发电路以及数据采集卡，所述调理电路用于对双脉冲输入信号进行放大和滤波处理，所述光电隔离电路用于输入信号的安全隔离，消除共模干扰。
4.根据权利要求3所述的双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其特征在于，所述触发电路包括触发器，所述触发器选用脉冲信号识别上升沿的D触发器，当输入端D=0，时钟脉冲为上升沿时，触发器置0；当输入端D=1，时钟脉冲为上升沿时，触发器置1，信号被触发，数据采集卡进行动力电池参数信号的采集和存储，以成组数据传送方式传送至后台计算机，进行参数的分析和处理。
5.根据权利要求1所述的双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据试验测试得出的燃料电池系统余能衰减曲线来计算待测电池样品B的SOH值和DCR值，在利用所述计算模型分析多类电池余能的过程中，根据逐步建立的数据库及时修正分析计算模型，提高检测的精度。
CN202110554657.2A 2021-05-21 2021-05-21 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法 Active CN113138347B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110554657.2A CN113138347B (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110554657.2A CN113138347B (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113138347A CN113138347A (zh) 2021-07-20
CN113138347B true CN113138347B (zh) 2023-01-31

Family

ID=76818035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110554657.2A Active CN113138347B (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113138347B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114113854A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 中国汽车工程研究院股份有限公司 新能源汽车充电检测系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344921A (zh) * 2013-07-08 2013-10-09 华南师范大学 锂离子动力电池健康状态评估系统及方法
TW201612539A (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Nat Inst Chung Shan Science & Technology Method and apparatus for battery states detection
CN105676134A (zh) * 2016-01-08 2016-06-15 中国第一汽车股份有限公司 一种车用锂离子动力电池的soh估算方法
CN110837052A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 长沙矿冶研究院有限责任公司 一种退役动力电池余能快速检测系统及方法
CN111025171A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 张家港清研检测技术有限公司 一种快速的动力蓄电池soh（健康状态）测量方法
CN111812536A (zh) * 2020-07-06 2020-10-23 安徽恒明工程技术有限公司 一种退役动力电池残值快速评估方法
CN112051511A (zh) * 2020-08-26 2020-12-08 华中科技大学 基于多通道技术的动力电池健康状态的估计方法及系统
CN112180279A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 杭州科工电子科技有限公司 一种退役电池健康状态诊断专家系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344921A (zh) * 2013-07-08 2013-10-09 华南师范大学 锂离子动力电池健康状态评估系统及方法
TW201612539A (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Nat Inst Chung Shan Science & Technology Method and apparatus for battery states detection
CN105676134A (zh) * 2016-01-08 2016-06-15 中国第一汽车股份有限公司 一种车用锂离子动力电池的soh估算方法
CN112180279A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 杭州科工电子科技有限公司 一种退役电池健康状态诊断专家系统
CN110837052A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 长沙矿冶研究院有限责任公司 一种退役动力电池余能快速检测系统及方法
CN111025171A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 张家港清研检测技术有限公司 一种快速的动力蓄电池soh（健康状态）测量方法
CN111812536A (zh) * 2020-07-06 2020-10-23 安徽恒明工程技术有限公司 一种退役动力电池残值快速评估方法
CN112051511A (zh) * 2020-08-26 2020-12-08 华中科技大学 基于多通道技术的动力电池健康状态的估计方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113138347A (zh) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104502859B (zh) 电池荷电量及电池健康状态的检测、诊断方法
CN108306065A (zh) 锂离子电池配组方法及锂离子电池配组系统
CN108363017B (zh) 一种长时间存放的退役锂电池稳定容量值标定方法
CN108490366B (zh) 电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法
CN107015163B (zh) 一种电池容量的获取方法和装置
CN102944849A (zh) 一种锂离子电池的电池容量快速检测方法
CN111948546A (zh) 一种锂电池健康度评估方法及系统
CN102393508A (zh) 无损诊断电池性能
CN102854394A (zh) 锂离子电池健康状态估算系统及使用该系统对锂离子电池健康状态估算的方法
CN104237803A (zh) 基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法
CN105277791A (zh) 直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测方法
CN107015153B (zh) 一种蓄电池soh的电压和电流采样控制方法
CN111458649A (zh) 一种电池模组健康度快速检测方法
CN105203968A (zh) 一种铅酸蓄电池剩余电量的在线测量系统
CN205157652U (zh) 直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置
CN106324538A (zh) 一种局部放电自动校准系统
CN113138347B (zh) 一种双脉冲信号采集电池参数及计算动力电池余能的方法
CN103353575A (zh) 测量ocv和soc对应关系的测试装置及测试方法
CN107656213B (zh) 一种电池芯的智能测试方法及系统
CN105717458A (zh) 一种电池内阻的在线实时检测方法
CN102814292A (zh) 锂离子电池一致性配组方法和系统
CN105785269A (zh) 一种电池电量计量系统及方法
CN115241958B (zh) 一种超级电容循环充放电储能监管控制系统
CN110346651A (zh) 超级电容器模组容量内阻测试仪及其检测方法
CN201319063Y (zh) 继电保护测试仪检测分析装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant