CN113433473A - 一种电池容量保持率的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电池容量保持率的检测方法和装置，所述方法包括：获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻和第二时刻，并获取每个时刻相应的温度和电压，根据温度和电压从预设的SOC－OCV曲线获取电池的剩余电量；获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。有益效果在于：选择电池的连续放电或充电的数据，通过策略计算快速计算电池容量保持率，无需增加额外采集成本或试验成本；同时获取选取的第一时刻和第二时刻以及获取选取时刻的温度，从而获取更加准确的SOC值数据，提高通过SOC值获取的电池容量保持率的精度。

Description

一种电池容量保持率的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池容量保持率的检测方法和装置。

背景技术

电池在长期工作后会产生老化，老化程度过高的电池在充电或者使用过程中存在安全风险，而容量保持率是电池老化程度判定的一个重要指标，精准的诊断电池容量保持率对电池安全预警至关重要。电池的应用非常广泛，可以应用于多种领域，如电动汽车技术领域。电动汽车如果因为电池老化在充电或行驶过程中发生意外，会造成严重的后果。因此需要对电动汽车中的电池进行定期的容积保持率检测，以用于判断电池的老化程度。

目前市场上主流的诊断电池容量保持率的方式有拆卸电池包进行台架测试、基于SOC变化在线估算等方案：

方案一：从车辆上拆卸下电池，进行电池包台架测试

从车辆上拆卸下电池包，使用电池充放电机柜，按照供应商设置的充电和放电电流和截止条件，进行3到5次充放电容量测试，记录每次测试的容量并取平均值，与电池额定容量的比值即为电池容量保持率，此方案能够精准的诊断电池容量保持率，但是从车辆拆卸电池包、运至测试机构进行台架测试、装回电池包需花费大量的人力物力。同时很多车辆在用户手上，召回车辆会影响用户的使用，造成用户体验下降。

方案二：基于SOC变化的容量在线估算

选取一段车辆行车和充电数据，通过对实时功率进行积分求出电池包消耗(或充入)的电量，容量保持率＝消耗(或充入)的电量/(△SOC×总电量)；其中，△SOC＝截止SOC－起始SOC，为截取的数据段SOC的差值。SOC为state of charge(电池剩余电量)的缩写。方案二虽然能够检测电池容量保持率，但是这种方法的精确度仅能达到±5％，精确度不高，基于SOC计算得出的电池容量保持率误差大，无法满足电池安全预警的应用需求。

综上可知需要一种方便准确的电池容积保持率的检测方法，不仅可以满足电池安全预警的应用需求，同时还可以节约人力物力，保证用户体验，避免给客户带来不必要的麻烦。

发明内容

本发明的目的是：提供一种方便准确的电池容积保持率的检测方法，不仅可以满足电池安全预警的应用需求，同时还可以节约人力物力，保证用户体验，避免给客户带来不必要的麻烦。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池容量保持率的检测方法，包括：

获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻。

获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量。

获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量。

获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

进一步的，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。

进一步的，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。

进一步的，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：

在常温条件下，将测试电池的电量充满；调整测试电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时测试电池的SOC值为100％；在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％；重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

进一步的，所述第三温度包括多个温度值，所述多个温度以等差数数列的方式排列。

进一步的，所述第一剩余电量和第二剩余电量的差值大于等于百分之三十。

本发明还公开了一种电池容量保持率的检测装置，包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块。

所述第一获取模块，用于获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻。

所述第二获取模块，用于获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量。

所述第三获取模块，用于获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量。

所述第四获取模块，用于获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

进一步的，在检测装置中，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。

进一步的，在检测装置中，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。

进一步的，在检测装置中，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：

在常温条件下，将测试电池的电量充满；调整电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时电池的SOC值为100％；在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％；重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

本发明实施例一种电池容量保持率的检测方法和装置与现有技术相比，其有益效果在于：选择电池的连续放电或充电的数据，通过策略计算快速计算电池容量保持率，无需增加额外采集成本或试验成本；同时获取选取的第一时刻和第二时刻以及获取选取时刻的温度，从而获取更加准确的SOC值数据，提高通过SOC值获取的电池容量保持率的精度，以满足电池安全预警等应用的要求。

附图说明

图1是本发明实施例1中一种电池容量保持率的检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例1中一种电池容量保持率的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种电池容量保持率的检测方法，应用于电池的容量保持率的检测，包括：

步骤S1，获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻。

步骤S2，获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量。

步骤S3，获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量。

步骤S4，获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

在本发明的实施例中，进行电池容积率保持方法的检测中，采用了电池的连续充电或放电数据，克服了传统诊断方法的需要拆卸电池包进行台架充放电测试时间长、操作繁琐、费用高的问题。

同时本发明的技术方案优选的应用于电动汽车技术领域，特别适用于电动汽车的电池，根据现有的国际规定和行业标准，电动汽车必须实时检测电池电芯的电压和电池模组的温度，因此在实际应用本发明的方法时非常适用于电动汽车电池的电池容量保持率的检测。可以非常方便的获取电池电芯的温度和电压，降低获取数据的难度。同时由于电池模组内的电芯是串联的，因此流过每个电芯的电流是相同的，因此可以根据同一条电流变化曲线检测一个电池模组内的多个电芯。同时每个电芯的电压也是可以单独测量的，由此可以根据电池模组的温度和每个电芯的电压从SOC－OCV曲线上获取每个电芯的SOC值。

以上对本方法应用于电动汽车领域的举例并非对本发明方法用途的限定，本领域技术人员可以根据需要应用于其它技术领域。

在步骤S1中，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。所述第一时间优选为四分钟，所述第一阈值优选为五安。通过选取满足相应要求的第一数据段可以使选取的第一时刻读取到的电压值接近静止电压，这使得应用连续的充电或放电曲线获取的电压值更加准确，避免了现有技术中随意选取第一时刻，读取的电压值偏离真实值的问题，提高了数据的准确性，使根据电压值和温度读取的SOC值更加准确。

在步骤S2中，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：在常温条件下，将测试电池的电量充满。调整测试电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时测试电池的SOC值为100％。在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％。重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

在本发明的实施例中，所述将电池在常温条件将电池充满的方法具体为：电池单体先在常温条件下，以制造商规定且不小于1/3安培的电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，搁置1h(或制造商提供的不大于1h的搁置时间)，然后按制造商提供的充电方法进行充电，充电后搁置1h(或制造商提供的不大于1h的搁置时间)。通过上述的充电方法可以保证电池在常温状态下达到充满的状态，如果不能达到充满的状态，则会对后续的步骤造成致命的影响，使测的SOC值偏离真实值，进而造成后续根据电池温度和电池电压读取的SOC值不准确。

在本发明的实施例中，所述第一电流优选为一安培。

在本发明的实施例中，调整测试电池的温度到第三温度，具体的方法为：将测试电池放入温度可以调节的温度箱中，并调整温度箱到预定的测试温度，如－30℃；同时为了方便进行试验，可以以温度序列－30℃、－25℃、－20℃、…(间隔5℃一个测试点)…45℃、50℃依次进行试验。上述的举例并非对测试温度的限制。根据实际需要可以将某个温度区间划分为更加具体的温度测试点，如将二十度到三十度的区间划分为十一个测试点，相邻两个测试点的温度差值为一度。待温度箱的温度稳定后，将电池单体放入其中并静置3h以保证测试电池的内部温度与温度箱的温度相同；记录此时测试电池的电压，此时对应SOC值为100％。

在本发明的实施例钟，所述第三温度包括多个温度值，优选的，多个温度以等差数数列的方式排列。可以更好的生成SOC－OCV曲线。通过对多个温度下电池的测试得到的多个SOC－OCV曲线可以得到电池在工作状态时不同温度和电压的SOC值。同时由于本发明的测试电池的测试过程采用了特定的电池充电和放电操作，可以使获取的SOC－OCV曲线更加准确，从而提高第一时刻和第二时刻获取的SOC值的准确性。

在本发明的实施例中，所述测试电池可以为电池模组，电池模组中包括若干个电芯，可以根据需要选取适当数量的电芯进行测试。

在步骤S2中，获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量。在本发明的实施例中，根据电池的第一电池温度从预设的不同电池温度的SOC－OCV曲线读取相应的第一剩余电量，可以获取更加准确的第一剩余电流。

在步骤S3中，结合步骤S2中关于第一时刻和第一时间段的论述，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。所述第二时间优选为三分钟，也可以选取比三分钟更大的值。所述第二阈值为五安。通过对第二数据段的限定，可以使通过第二数据段读取第二时刻的电池电压接近于静止电压，这使得应用连续的充电或放电曲线获取的电压值更加准确，避免了现有技术中随意选取第二时刻，读取的电压值偏离真实值的问题，提高了数据的准确性，使根据电压值和温度读取的SOC值更加准确。

在步骤S3中，获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量。在本发明的实施例中，根据电池的第二电池温度从预设的不同电池温度的SOC－OCV曲线读取相应的第二剩余电量，可以获取更加准确的第二剩余电流。

在步骤S4中，获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。具体方法为：对第一时刻和第二时刻之间的充放电曲线进行积分得到充放电电容量，并将第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量代入公式：

第一容量保持率＝充放电容量/[|第二剩余电量－第一剩余电量|＊额定容量]。

得到第一容量保持率。所述额定容量为电池的总电量，是根据具体的电池确定的常规参数。

在本发明的实施例中，所述第一剩余电量和第二剩余电量的差值大于等于百分之三十。具体为当获取到的第二时刻的第二剩余电量和第一剩余电量的差值小于百分之三十时，舍弃获取的第二时刻，并在第二时刻之后寻找新的第二时刻，直到所述新的第二时刻的第二剩余电量和第一剩余电量的差值大于等于百分之三十。由于限定了剩余电量之间的差值，这会造成可选的数据变少，因此优选剩余电量的差值为百分之三十。

实施例2：

如图2所示，本发明还公开了一种电池容量保持率的检测装置，应用电池容量保持率的检测，包括第一获取模块101、第二获取模块102、第三获取模块103和第四获取模块104。

所述第一获取模块101，用于获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻。

所述第二获取模块102，用于获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量。

所述第三获取模块103，用于获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量。

所述第四获取模块104，用于获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

在本发明的实施例2中，所述检测装置对应实施例1中的检测方法，相应的第一时刻、第二时刻和SOC－OCV曲线的获取方法和实施例1是相同的，因此对于部分重复的内容不在赘述。

在本实施例中，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。

在本实施例中，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。

在本实施例中，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：

在常温条件下，将测试电池的电量充满；调整电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时电池的SOC值为100％；在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％；重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

综上所述，本发明实施例提供一种电池容量保持率的检测方法和装置，有益效果在于：选择电池的连续放电或充电的数据，通过策略计算快速计算电池容量保持率，无需增加额外采集成本或试验成本；同时获取选取的第一时刻和第二时刻以及获取选取时刻的温度，从而获取更加准确的SOC值数据，提高通过SOC值获取的电池容量保持率的精度，以满足电池安全预警等应用的要求；选取的第一时刻和第二时刻并非随意选取而是选取充放电曲线上特定位置的时间点，保证获取的电压的准确性；同时用于获取SOC值的SOC－OCV曲线是通过特定的充放电试验以及温度调整得到的，可以进一步的提高SOC值的准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，包括：

获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻；

获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量；

获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量；

获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

2.根据权利要求1所述的一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。

3.根据权利要求2所述的一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。

4.根据权利要求1所述的一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：

在常温条件下，将测试电池的电量充满；

调整测试电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时测试电池的SOC值为100％；

在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％；

重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

5.根据权利要求4所述的一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，所述第三温度包括多个温度值，所述多个温度以等差数数列的方式排列。

6.根据权利要求1－5任一所述的一种电池容量保持率的检测方法，其特征在于，所述第一剩余电量和第二剩余电量的差值大于等于百分之三十。

7.一种电池容量保持率的检测装置，其特征在于，包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块；

所述第一获取模块，用于获取电池在持续充电或持续放电时的电流变化曲线，并从电流变化曲线获取第一时刻；

所述第二获取模块，用于获取第一时刻的第一电池温度和第一电池电压，并根据所述第一电池温度和第一电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第一时刻电池的第一剩余电量；

所述第三获取模块，用于获取电流变化曲线上的第二时刻，并获取第二时刻的第二电池温度和第二电池电压，并根据所述第二电池温度和第二电池电压从预设的SOC－OCV曲线获取第二时刻电池的第二剩余电量；

所述第四获取模块，用于获取第一时刻到第二时刻的充放电容量，并根据第一剩余电量、第二剩余电量和充放电容量得到电池的第一容量保持率。

8.根据权利要求7所述的一种电池容量保持率的检测装置，其特征在于，所述第一时刻为第一数据段的右端点且第一数据段的长度大于第一时间、第一数据段的最大值小于第一阈值；所述第一数据段为电流变化曲线上的一段连续曲线。

9.根据权利要求8所述的一种电池容量保持率的检测装置，其特征在于，所述第二时刻为第二数据段的右端点，所述第二数据段为第一数据段之后的一段连续曲线，所述第二数据段的长度大于第二时间且第二数据段的最大值小于第二阈值。

10.根据权利要求7所述的一种电池容量保持率的检测装置，其特征在于，所述预设的SOC－OCV曲线的获取方法为：

在常温条件下，将测试电池的电量充满；

调整电池的温度为第三温度，并记录测试电池的电压且此时电池的SOC值为100％；

在第三温度下使电池以第一电流放电第三时间，然后静置第四时间后记录测试电池的电压，此时对应的SOC值为99％；

重复进行放电和静置并记录每次放电和静置后的电压和SOC值，直至测试电池的SOC为0％，完成第三温度的SOC值测定，得到第三温度的SOC－OCV曲线。

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