CN114089209A - 电池可靠性评估方法及装置 - Google Patents

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CN114089209A
CN114089209A CN202111424864.2A CN202111424864A CN114089209A CN 114089209 A CN114089209 A CN 114089209A CN 202111424864 A CN202111424864 A CN 202111424864A CN 114089209 A CN114089209 A CN 114089209A
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李文文
袁瑞铭
郭皎
谭志强
易忠林
巨汉基
刘岩
姜振宇
燕凯
庞富宽
王晨
崔文武
鲁观娜
高帅
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Abstract

本申请提供了一种电池可靠性评估方法及装置,该方法包括:获取目标电池的脉冲参数;根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。本申请能够实现电池容量退化情况的量化,进而能够提高电池可靠性评估的准确性。

Description

电池可靠性评估方法及装置
技术领域
本申请涉及电能表仪器检测技术领域,尤其涉及一种电池可靠性评估方法及装置。
背景技术
锂亚硫酰氯电池是智能电能表中的关键部件,在停电事件发生时为智能电能表提供备用能源。目前,智能电能表锂亚硫酰氯电池故障在各类故障中占比较高。一旦电池容量不足出现故障,将会导致时钟失准、数据丢失、黑屏等多种严重故障,其容量状态是影响对智能电能表可靠运行的关键。由于锂亚硫酰氯电池是不可充电的一次电池,其容量的测试往往是耗时且具有破坏性的,初始容量未知,则电池的容量退化情况难以量化。此外,退化建模缺乏与电池容量退化机理的紧密结合,使得目前仍不能够准确地对智能电能表中的锂亚硫酰氯电池进行可靠性评估。
发明内容
针对现有技术中的问题,本申请提出了一种电池可靠性评估方法及装置,能够实现电池容量退化情况的量化,进而能够提高电池可靠性评估的准确性。
为了解决上述技术问题,本申请提供以下技术方案:
第一方面,本申请提供一种电池可靠性评估方法,包括:
获取目标电池的脉冲参数;
根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;
在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;
根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
进一步地,所述获取目标电池的脉冲参数,包括:
根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理;
在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
进一步地,在所述根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量之前,还包括:
对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
进一步地,所述在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型,包括:
在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量;
对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值;
根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
进一步地,所述根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果,包括:
根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值;
根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;
所述容量退化模型包括:温度、目标电池的剩余容量百分比和已使用时长之间的对应关系。
第二方面,本申请提供一种电池可靠性评估装置,包括:
获取模块,用于获取目标电池的脉冲参数;
确定模块,用于根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;
加速退化模块,用于在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;
评估模块,用于根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
进一步地,所述获取模块,包括:
钝化消除单元,用于根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理;
脉冲负载放电单元,用于在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
进一步地,所述的电池可靠性评估装置,还包括:
构建模型模块,用于对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
进一步地,所述加速退化模块包括:
加速退化单元,用于在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量;
拟合单元,用于对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值;
构建单元,用于根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
进一步地,所述评估模块,包括:
确定单元,用于根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值;
时长确定单元,用于根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;
所述容量退化模型包括:温度、目标电池的剩余容量百分比和已使用时长之间的对应关系。
第三方面,本申请提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现所述的电池可靠性评估方法。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述指令被执行时实现所述的电池可靠性评估方法。
由上述技术方案可知,本申请提供一种电池可靠性评估方法及装置。其中,该方法包括:获取目标电池的脉冲参数;根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果,能够实现电池容量退化情况的量化,进而能够提高电池可靠性评估的准确性;具体地,采用的脉冲负载测试可以快速无损准确地获得电池容量,同时消除钝化膜,使得被试电池达到相同的退化初始状态,解决了目前智能电能表锂亚硫酰氯电池容量退化量化困难的问题;以电池容量退化机理为基础,考虑了电池的个体差异与分散性,可靠性评估结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例,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他的附图。
图1是本申请实施例中的电池可靠性评估方法的流程示意图;
图2是本申请另一实施例中的电池可靠性评估方法的流程示意图;
图3是本申请实施例中的电池可靠性评估方法的步骤301至步骤303的流程示意图;
图4是本申请应用实例中的电池可靠性评估方法的流程示意图;
图5是本申请一种举例中的脉冲电压波形示意图;
图6是本申请一种举例中的脉冲参数随容量变化曲线示意图;
图7是本申请一种举例中电流随温度变化曲线示意图;
图8是本申请一种举例中多种温度条件下,剩余容量随已使用时长变化曲线示意图;
图9是本申请实施例中电池可靠性评估装置的结构示意图;
图10为本申请实施例的电子设备的系统构成示意框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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他实施例,都属于本申请保护的范围。
为了解决目前智能电能表的锂亚硫酰氯电池容量退化量化困难的问题,同时考虑电池的个体差异与分散性以容量退化机理为基础进行的可靠性评估结果更加准确。本申请实施例提供一种电池可靠性评估方法及装置,首先通过对电池进行脉冲负载测试获得电池脉冲参数与容量的关系,建立电池容量检测模型同时获得电池的初始容量分布;其次,以等间隔的温度应力倒数等来确定应力水平,根据电池初始容量分布情况确定测量温度加速退化试验样本的数量与样本容量测试时间间隔;之后,对所有样本电池进行脉冲负载测试获得初始容量同时消除钝化后,在智能电能表低功耗模式的电流下进行温度加速退化试验,根据退化试验数据进行容量退化模型建立;最后,结合电池的初始容量与退化模型进行电池的可靠性评估。
基于此,为了实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性,本申请实施例提供一种电池可靠性评估装置,该装置可以是一服务器或客户端设备,所述客户端设备可以包括智能手机、平板电子设备、网络机顶盒、便携式计算机、台式电脑、个人数字助理(PDA)、车载设备和智能穿戴设备等。其中,所述智能穿戴设备可以包括智能眼镜、智能手表和智能手环等。
在实际应用中,进行电池可靠性评估的部分可以在如上述内容所述的服务器侧执行,也可以所有的操作都在所述客户端设备中完成。具体可以根据所述客户端设备的处理能力,以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述客户端设备中完成,所述客户端设备还可以包括处理器。
上述的客户端设备可以具有通信模块(即通信单元),可以与远程的服务器进行通信连接,实现与所述服务器的数据传输。所述服务器可以包括任务调度中心一侧的服务器,其他的实施场景中也可以包括中间平台的服务器,例如与任务调度中心服务器有通信链接的第三方服务器平台的服务器。所述的服务器可以包括单台计算机设备,也可以包括多个服务器组成的服务器集群,或者分布式装置的服务器结构。
所述服务器与所述客户端设备之间可以使用任何合适的网络协议进行通信,包括在本申请提交日尚未开发出的网络协议。所述网络协议例如可以包括TCP/IP协议、UDP/IP协议、HTTP协议、HTTPS协议等。当然,所述网络协议例如还可以包括在上述协议之上使用的RPC协议(Remote Procedure Call Protocol,远程过程调用协议)、REST协议(Representational State Transfer,表述性状态转移协议)等。
具体通过下述各个实施例进行说明。
为了实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性,本实施例提供一种执行主体是电池可靠性评估装置的电池可靠性评估方法,该电池可靠性评估装置包括但不限于服务器,如图1所示,该方法具体包含有如下内容:
步骤100:获取目标电池的脉冲参数。
具体地,所述目标电池可以是智能电能表锂亚硫酰氯电池。
步骤200:根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量。
具体地,所述预设的容量检测模型是通过对批量样本电池进行脉冲负载测试得到的;样本电池和目标电池属于同一生产批次。
步骤300:在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
具体地,所述预设的环境条件包括:预设的温度条件和在智能电能表低功耗模式的电流条件;可以有一个或多个预设的环境条件,所述预设的温度条件可以根据实际需要进行设置,本申请对此不作限制,例如,25℃、31℃、45℃和74℃等;可以在不同的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到不同环境条件下的目标电池的剩余容量变化曲线,将各个剩余容量变化曲线对应的函数作为所述容量退化模型。
步骤400:根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
具体地,所述失效容量阈值可以表示电池失效时的剩余容量。
为了提高获取初始容量的准确性和效率,在本申请一个实施例中,步骤100包括:
步骤101:根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理。
具体地,可以预先从电池手册中获得规定的最大脉冲放电电流;所述最短钝化消除时长满足:在进行最短钝化消除时长的钝化消除之后,在电池手册中规定的最大持续电流下放电的前一个小时内,钝化压差小于钝化压差阈值,例如,钝化压差阈值为0.003V。
步骤102:在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
具体地,所述最大脉冲放电时长和预设静置时长均可以根据实际需要进行设置,本申请对此不作限制;举例来说,可以对目标电池进行最大脉冲放电电流下1秒的放电,记录电池脉冲电压参数。
为了实现快速无损准确地获得电池容量,同时消除钝化膜,使得被试电池达到相同的退化初始状态,实现电池容量退化量化,参见图2,在本申请一个实施例中,在步骤200之前,还包括:
步骤001:对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
具体地,可以根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对批量样本电池进行钝化消除处理;最短钝化消除时长满足在进行最短钝化消除时长的钝化消除之后,在电池手册中规定的最大持续电流下放电的前一个小时内,钝化压差小于钝化压差阈值;静置批量样本电池预设静置时长;根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的批量样本电池进行脉冲负载放电处理,得到批量样本电池的脉冲参数;根据预设的标准放电电流和标准放电时长对批量样本电池容量进行消耗,记录此放出电量;重复此钝化消除放电、脉冲负载放电和标准放电电流放电过程,直至电池容量耗尽达到截止电压,获得不同容量下的电池脉冲参数;通过最小二乘法拟合不同容量下的电池脉冲参数,得到所述容量检测模型。
为了进一步提高容量退化模型的可靠性,参见图3,在本申请一个实施例中,步骤300包括:
步骤301:在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量。
具体地,多个时间点可以是预设时间范围内按照相同时间间隔划分的时间点,预设时间范围可以根据实际需要进行设置,本申请对此不作限制,例如,24周。
步骤302:对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值。
具体地,所述功耗电流值随温度变化函数可以为:I(t)=A·eB·T,A和B为功耗电流值随温度变化函数的参数,通过拟合处理,可以确定A和B的最优值。
步骤303:根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
具体地,可以将所述最优参数值加入所述初始容量退化模型中,应用加入最优参数值的初始容量退化模型和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量进行拟合处理,确定每个预设的环境条件各自对应的温度拟合系数、第一时间拟合系数和第二时间系数的值;基于所述最优参数值、每个预设的环境条件各自对应的温度拟合系数、第一时间拟合系数、第二时间系数的值和所述初始容量退化模型中,得到所述目标电池对应的容量退化模型。所述初始容量退化模型可以如下所示:
Figure BDA0003377806030000081
其中,Cap%为剩余容量百分比,CT为温度拟合系数;T0为参考温度,可以任意选取,ΔT设定为10℃;t表示已使用时长;Ca为第一时间拟合系数,b为第二时间拟合系数;Cap%=(初始容量-已使用容量)/初始容量×100%。
为了进一步提高可靠性评估结果的准确性,在本申请一个实施例中,步骤400包括:
步骤401:根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值。
其中,失效容量百分比阈值=失效容量阈值/初始容量×100%;所述失效容量百分比阈值可以表示目标电池由有效转为失效时的剩余容量百分比。
步骤402:根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;所述容量退化模型可以包含有:剩余容量百分比、温度和电池已使用时长之间的对应关系。
可以理解的是,在一环境条件下,当所述目标电池的已使用时长未达到所述失效容量百分比阈值对应的已使用时长,可以将所述目标电池确定为可靠电池,否则,将所述目标电池确定为失效电池。
为了进一步说明本方案,本申请提供一种电池可靠性评估方法的应用实例,参见图4,具体描述如下:
步骤1:通过对样本电池进行脉冲负载测试获得电池脉冲参数与容量的关系,建立电池容量检测模型同时获得样本电池的初始容量分布。
具体地,可以对不少于20支智能电能表锂亚硫酰氯电池进行脉冲负载测试。首先,在电池手册规定的最大脉冲放电电流Ipul下进行时长为Teli的钝化消除,最短钝化消除时间Teli的选取满足以下条件:在进行Teli时间的钝化消除后,电池在其手册中规定的最大持续电流下放电的前一个小时内,钝化压差小于0.003V。其次,再钝化消除之后静置电池5分钟,对电池进行最大脉冲放电电流Ipul下1秒的放电,记录电池脉冲电压参数。之后,采用电池手册规定的标准放电电流Is对电池容量进行消耗,记录此放出电量,标准放电电流放电的时长可以根据实际情况进行设置,本申请对此不作限制。最后,重复此钝化消除放电、脉冲负载放电、标准放电电流放电过程,直至电池容量耗尽达到截止电压,获得不同容量下的电池脉冲参数,通过最小二乘法拟合参数变化趋势得到容量检测模型,根据被测电池放出的总容量得到该批电池的初始容量分布。
步骤2:以等间隔的温度应力倒数来确定应力水平;根据电池的初始容量分布确定测量温度加速退化试验样本即目标样本的数量。
具体地,可以以等间隔的温度应力倒数等来确定温度应力水平T:
Figure BDA0003377806030000091
式中,l为总应力水平数,Tl为最高应力水平,T1为最低应力水平,最高温度应力水平Tl不能超过78℃;Tl和T1的具体数值可以根据实际情况进行设置,本申请对此不作限制。
步骤3:对目标电池进行脉冲负载测试后,进行温度应力加速退化试验,测量功耗电流随温度变化数据;即对所有目标电池进行脉冲负载测试获得的初始容量同时消除钝化之后,在智能电能表低功耗模式的电流下进行温度加速退化试验,确定功耗电流随温度的变化数据。
具体地,目标电池与样本电池属于同一生产批次,根据步骤1建立的容量检测模型,对所有目标电池进行消除钝化并测得初始容量后,在智能电能表低功耗模式的电流下进行温度加速退化试验。
步骤4:根据功耗电流随温度的变化数据,确定描述功耗电流与温度的最佳形式即功耗电流值随温度变化函数。
具体地,拟合功耗电流随温度的变化数据,通过比较拟合优度,确定功耗电流值随温度变化函数。在一种举例中,功耗电流与温度的最佳形式为:I(T)=6.994+e0.2422·T
步骤5:构建容量退化模型;即将温度应力与时间对容量损失的影响以指数形式,根据步骤4确定的功耗电流与温度的最佳形式进行容量退化模型建立。
具体地,容量退化模型的形式如下所述:
Figure BDA0003377806030000101
式中,Capd为退化后实测容量,Capi为脉冲测试所确定的初始容量;B(T)与F(t)表示分别温度和时间对容量衰减的影响,P(T,t)用于描述低功耗电流对容量消耗的影响。
B(T)有如下形式:
Figure BDA0003377806030000102
式中,CT为拟合系数;T0为参考温度,可以任意选取;ΔT设定为10℃,T为温度应力水平T。
F(t)有以下形式:
F(t)=Ca·tb
式中,Ca为拟合系数,b为系数。
P(T,t)表示功耗电流对电池容量损失的影响,具体形式由步骤四中确定的功耗电流与温度的最佳形式与时间相乘进行表达,在一种举例中,P(T,t)=(6.994+e0.2422·T)×t。
步骤6:结合目标电池的初始容量与容量退化模型进行电池的可靠性评估。
为了进一步说明本方案,本申请提供一种电池可靠性评估方法的具体应用实例,在本应用实例中,以智能电能表用ER14250碳包式锂亚硫酰氯电池为对象进行基于脉冲负载试验和加速退化试验的智能电能表锂亚硫酰氯电池可靠性评估,所述电池可靠性评估方法具体描述如下:
步骤11:对24支样本电池进行脉冲负载测试。首先,在电池手册规定的最大脉冲放电电流Ipul=50mA下进行时长为Teli=15分钟的钝化消除。钝化消除后的电池在其手册中规定的最大持续电流Is=15mA下放电的前一个小时内,钝化压差小于0.003V。之后静置电池5分钟,对电池进行最大脉冲放电电流Ipul=50mA下1秒的放电,记录电池脉冲电压参数。脉冲电压波形如图5所示。之后,采用电池手册规定的标准放电电流Is=15mA对电池容量进行6小时的放电消耗容量,记录放出电量。最后,重复此钝化消除放电、脉冲负载放电、标准放电电流放电测试过程,直至电池容量耗尽达到截止电压2.0V,如图6所示,获得不同容量下的电池脉冲参数,通过最小二乘法拟合参数变化趋势得到脉冲参数随容量变化曲线;脉冲参数随容量变化曲线对应的函数可以相当于所述容量检测模型。其他同一批次容量未知的电池仅需进行最大脉冲放电电流Ipul=50mA下进行时长为Teli=15分钟的钝化消除、静置5分钟、进行最大脉冲放电电流Ipul=50mA下1秒的放电得到脉冲参数后,便可根据脉冲参数与检测模型得到电池容量,避免了较长时间且具有破坏性的完全放电测试。由于24支测试样本进行了完全放电测试,故可根据24支电池的放出容量得到该批样本电池的初始容量分布。
步骤12:以等间隔的温度应力倒数等来确定应力水平T,若最高温度应力水平定为T1=78℃,应力水平l=4,最低温度应力水平定为T1=25℃,则可确定温度应力水平分别为25℃、31℃、45℃、78℃。25℃下每5周测试一次,31℃与45℃下每3周测量一次、78℃下每1周测量一次,每次测量均取6支目标电池。
步骤13:根据步骤11建立的检测模型,对所有目标电池进行消除钝化并测得初始容量后,在智能电能表低功耗模式的电流10μA下进行温度加速退化试验。
步骤14:根据功耗电流随温度的变化数据,确定功耗电流值随温度变化函数即电流随温度变化曲线,在一种举例中,如图7所示,选择对数据以e的指数形式拟合。
步骤15:根据测量得到的退化数据,低功耗模式中电池在贮存时间t和退化温度T下剩余归一化容量百分比通过下式拟合,如图8所示,可得到多条剩余容量变化曲线,多条剩余容量变化曲线对应的函数可以相当于所述容量退化模型。
Figure BDA0003377806030000121
步骤16:设定失效阈值容量为200mAh,结合目标电池的初始容量与退化模型,进行电池的可靠性评估。
从软件层面来说,为了实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性,本申请提供一种用于实现所述电池可靠性评估方法中全部或部分内容的电池可靠性评估装置的实施例,参见图9,所述电池可靠性评估装置具体包含有如下内容:
获取模块01,用于获取目标电池的脉冲参数;
确定模块02,用于根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;
加速退化模块03,用于在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;
评估模块04,用于根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
在本申请一个实施例中,所述获取模块,包括:
钝化消除单元,用于根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理;
脉冲负载放电单元,用于在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
在本申请一个实施例中,所述的电池可靠性评估装置,还包括:
构建模型模块,用于对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
在本申请一个实施例中,所述加速退化模块包括:
加速退化单元,用于在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量;
拟合单元,用于对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值;
构建单元,用于根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
在本申请一个实施例中,所述评估模块,包括:
确定单元,用于根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值;
时长确定单元,用于根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;
所述容量退化模型包括:温度、目标电池的剩余容量百分比和已使用时长之间的对应关系。
本说明书提供的电池可靠性评估装置的实施例具体可以用于执行上述电池可靠性评估方法的实施例的处理流程,其功能在此不再赘述,可以参照上述电池可靠性评估方法实施例的详细描述。
由上述描述可知,本申请提供的电池可靠性评估方法及装置,能够实现电池容量退化情况的量化,进而能够提高电池可靠性评估的准确性;具体地,采用的脉冲负载测试可以快速无损准确地获得电池容量,同时消除钝化膜,使得被试电池达到相同的退化初始状态,解决了目前智能电能表锂亚硫酰氯电池容量退化量化困难的问题;以电池容量退化机理为基础,考虑了电池的个体差异与分散性,可靠性评估结果更加准确。
从硬件层面来说,为了实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性,本申请提供一种用于实现所述电池可靠性评估方法中的全部或部分内容的电子设备的实施例所述电子设备具体包含有如下内容:
处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(Communications Interface)和总线;其中,所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;所述通信接口用于实现所述电池可靠性评估装置以及用户终端等相关设备之间的信息传输;该电子设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等,本实施例不限于此。在本实施例中,该电子设备可以参照实施例用于实现所述电池可靠性评估方法的实施例及用于实现所述电池可靠性评估装置的实施例进行实施,其内容被合并于此,重复之处不再赘述。
图10为本申请实施例的电子设备9600的系统构成的示意框图。如图10所示,该电子设备9600可以包括中央处理器9100和存储器9140;存储器9140耦合到中央处理器9100。值得注意的是,该图10是示例性的;还可以使用其他类型的结构,来补充或代替该结构,以实现电信功能或其他功能。
在本申请一个或多个实施例中,电池可靠性评估功能可以被集成到中央处理器9100中。其中,中央处理器9100可以被配置为进行如下控制:
步骤100:获取目标电池的脉冲参数。
步骤200:根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量。
步骤300:在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
步骤400:根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
从上述描述可知,本申请的实施例提供的电子设备,能够实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性。
在另一个实施方式中,电池可靠性评估装置可以与中央处理器9100分开配置,例如可以将电池可靠性评估装置配置为与中央处理器9100连接的芯片,通过中央处理器的控制来实现电池可靠性评估功能。
如图10所示,该电子设备9600还可以包括:通信模块9110、输入单元9120、音频处理器9130、显示器9160、电源9170。值得注意的是,电子设备9600也并不是必须要包括图10中所示的所有部件;此外,电子设备9600还可以包括图10中没有示出的部件,可以参考现有技术。
如图10所示,中央处理器9100有时也称为控制器或操作控件,可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置,该中央处理器9100接收输入并控制电子设备9600的各个部件的操作。
其中,存储器9140,例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息,此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器9100可执行该存储器9140存储的该程序,以实现信息存储或处理等。
输入单元9120向中央处理器9100提供输入。该输入单元9120例如为按键或触摸输入装置。电源9170用于向电子设备9600提供电力。显示器9160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器,但并不限于此。
该存储器9140可以是固态存储器,例如,只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器,其即使在断电时也保存信息,可被选择性地擦除且设有更多数据,该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器9140还可以是某种其它类型的装置。存储器9140包括缓冲存储器9141(有时被称为缓冲器)。存储器9140可以包括应用/功能存储部9142,该应用/功能存储部9142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器9100执行电子设备9600的操作的流程。
存储器9140还可以包括数据存储部9143,该数据存储部9143用于存储数据,例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器9140的驱动程序存储部9144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块9110即为经由天线9111发送和接收信号的发送机/接收机9110。通信模块(发送机/接收机)9110耦合到中央处理器9100,以提供输入信号和接收输出信号,这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术,在同一电子设备中,可以设置有多个通信模块9110,如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)9110还经由音频处理器9130耦合到扬声器9131和麦克风9132,以经由扬声器9131提供音频输出,并接收来自麦克风9132的音频输入,从而实现通常的电信功能。音频处理器9130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外,音频处理器9130还耦合到中央处理器9100,从而使得可以通过麦克风9132能够在本机上录音,且使得可以通过扬声器9131来播放本机上存储的声音。
上述描述可知,本申请的实施例提供的电子设备,能够实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的电池可靠性评估方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的电池可靠性评估方法的全部步骤,例如,所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤:
步骤100:获取目标电池的脉冲参数。
步骤200:根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量。
步骤300:在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
步骤400:根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
从上述描述可知,本申请实施例提供的计算机可读存储介质,能够实现电池容量退化情况的量化,进而提高电池可靠性评估的准确性。
本申请中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种电池可靠性评估方法,其特征在于,包括:
获取目标电池的脉冲参数;
根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;
在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;
根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
2.根据权利要求1所述的电池可靠性评估方法,其特征在于,所述获取目标电池的脉冲参数,包括:
根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理;
在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
3.根据权利要求1所述的电池可靠性评估方法,其特征在于,在所述根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量之前,还包括:
对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
4.根据权利要求1所述的电池可靠性评估方法,其特征在于,所述在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型,包括:
在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量;
对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值;
根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
5.根据权利要求1所述的电池可靠性评估方法,其特征在于,所述根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果,包括:
根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值;
根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;
所述容量退化模型包括:温度、目标电池的剩余容量百分比和已使用时长之间的对应关系。
6.一种电池可靠性评估装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取目标电池的脉冲参数;
确定模块,用于根据预设的容量检测模型和所述脉冲参数,确定所述目标电池的初始容量;
加速退化模块,用于在多个预设的环境条件下对所述目标电池进行加速退化试验,得到所述目标电池对应的容量退化模型;
评估模块,用于根据失效容量阈值、所述容量退化模型和初始容量,确定所述目标电池的可靠性评估结果。
7.根据权利要求6所述的电池可靠性评估装置,其特征在于,所述获取模块,包括:
钝化消除单元,用于根据预获取的最大脉冲放电电流和最短钝化消除时长,对所述目标电池进行钝化消除处理;
脉冲负载放电单元,用于在静置所述目标电池预设静置时长之后,根据预获取的最大脉冲放电电流和最大脉冲放电时长,对钝化消除处理后的目标电池进行脉冲负载放电处理,得到所述目标电池的脉冲参数。
8.根据权利要求6所述的电池可靠性评估装置,其特征在于,还包括:
构建模型模块,用于对批量样本电池进行脉冲负载测试,得到所述容量检测模型,所述容量检测模型包括:电池的脉冲参数与容量之间的对应关系。
9.根据权利要求6所述的电池可靠性评估装置,其特征在于,所述加速退化模块包括:
加速退化单元,用于在多个预设的环境条件下分别对所述目标电池进行加速退化试验,确定所述目标电池在每个预设的环境条件下的功耗电流值和多个时间点各自对应的剩余容量;
拟合单元,用于对各个预设的环境条件下的功耗电流值进行拟合处理,得到功耗电流值随温度变化函数的最优参数值;
构建单元,用于根据初始容量退化模型、所述最优参数值和每个预设的环境条件下的多个时间点各自对应的剩余容量,得到所述目标电池对应的容量退化模型。
10.根据权利要求6所述的电池可靠性评估装置,其特征在于,所述评估模块,包括:
确定单元,用于根据所述失效容量阈值和初始容量,确定所述目标电池的失效容量百分比阈值;
时长确定单元,用于根据所述容量退化模型,确定所述失效容量百分比阈值在不同环境条件下对应的已使用时长,并确定为该目标电池的可靠性评估结果;
所述容量退化模型包括:温度、目标电池的剩余容量百分比和已使用时长之间的对应关系。
11.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任一项所述的电池可靠性评估方法。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,所述指令被执行时实现权利要求1至5任一项所述的电池可靠性评估方法。
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