CN114636943B - 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置 - Google Patents

电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114636943B
CN114636943B CN202210515569.6A CN202210515569A CN114636943B CN 114636943 B CN114636943 B CN 114636943B CN 202210515569 A CN202210515569 A CN 202210515569A CN 114636943 B CN114636943 B CN 114636943B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
difference
determining
value
discharge
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
CN202210515569.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114636943A (zh
Inventor
马瑞军
张士荟
刘志鹏
李绮茹
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.)
China Lithium Battery Technology Co Ltd
Original Assignee
China Lithium Battery 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 China Lithium Battery Technology Co Ltd filed Critical China Lithium Battery Technology Co Ltd
Priority to CN202210515569.6A priority Critical patent/CN114636943B/zh
Publication of CN114636943A publication Critical patent/CN114636943A/zh
Priority to US17/855,810 priority patent/US20230366949A1/en
Priority to EP22183858.4A priority patent/EP4276485A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN114636943B publication Critical patent/CN114636943B/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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator 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]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • 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
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置，通过控制任意两个电池单元的特征值的差值在预设范围，可以使得各电池单元之间具有较好的一致性，从而可以使得电池装置具有较优异的性能。特征值反应了不同电池单元间极化内阻的差异，进而可以反应出不同电池单元之间的一致性差异；在基于特征值筛选电池单元时，可以使得筛选出的各电池单元之间具有较好的一致性，且筛选出来的电池单元，在经历一定时间存放后，一致性依然较好。该方案还可以对电池装置中各电池单元的一致性进行动态监测，可以反应出电池单元在使用过程中的一致性，实现了电池单元的在线监测，从而可以为电池装置的后续使用提供了指导。

Description

电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤指电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置。
背景技术
在单体电池的制备过程中，由于物料批次间的差异，及合浆、涂布、辊压等电池制造工艺的限制，即使同一批生产的单体电池，不可避免地会出现由制程导致单体电池间一致性差异，导致制得的各单体电池之间存在差异，如果直接将这些单体电池进行成组，将导致电池组之间出现差异，使得电池组内单体电池之间一致性较差，因此在电池成组前都会经过电池一致性筛选，以选取一致性较好的单体电池进行成组。
现有技术中，通常选取电池电压、内阻、容量等指标一致性较好的单体电池进行成组。但是，在单体电池刚生产出来后，通过电池电压、内阻、容量等指标筛选出的一致性较好的单体电池，在组装成电池组后，在电池装车前一般都会经历一段时间的存储搁置，这个过程一般少则数月，多则一年，在此存储过程中，单体电池内部会自发地发生一系列的电化学变化，使得单体电池之间的一致性再次变差。
因此，提供一种电池组，使其在经历一段时间的存储搁置后，单体电池之间依然具有较好的一致性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置，用以提高电池模组中各单体电池之间的一致性，并且在经历一段时间的存储搁置后，单体电池之间依然具有较好的一致性。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池装置，包括至少两个电池单元，任意两个所述电池单元的特征值的差值位于预设范围；
其中，所述预设范围为0.5%-40%；
所述特征值采用如下方法测试得到：
所述电池单元分别在放电倍率0.05C和放电倍率1C下，在2.8V至4.2V的放电电压区间内进行放电时，得到两条放电差分电压分析DVA（Differential Voltage Analyse）曲线，根据两条所述放电DVA曲线的最小值的差值确定。
第二方面，本发明实施例提供了一种电池单元的筛选方法，包括：
确定多个待选的电池单元中每个所述电池单元的特征值；其中，所述特征值为：根据所述电池单元的放电DVA曲线的最小值确定；
计算任意两个所述电池单元的特征值的差值；
选择出所述差值位于预设范围的所述电池单元，进行成组；
其中，确定每个所述电池单元的特征值，具体包括：
针对任一所述电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一所述电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条所述放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个所述最小值的差值；
根据计算出的所述最小值的差值，确定该所述电池单元的特征值。
第三方面，本发明实施例提供了一种电池装置的检测方法，包括：
在所述电池装置包括多个电池单元时，确定每个所述电池单元的特征值；其中，所述特征值为：根据所述电池单元的放电DVA曲线的最小值确定；
计算任意两个所述电池单元的特征值的差值；
根据所述差值，确定所述电池装置的一致性；
其中，确定每个所述电池单元的特征值，具体包括：
针对任一所述电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一所述电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条所述放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个所述最小值的差值；
根据计算出的所述最小值的差值，确定该所述电池单元的特征值。
第四方面，本发明实施例提供了一种电池单元的筛选装置，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述筛选方法。
第五方面，本发明实施例提供了一种电池装置的检测装置，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述检测方法。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置，具有以下优势：
第一，通过将任意两个电池单元的特征值的差值控制在预设范围，使得任意两个电池单元的特征值之间的差异较小，可以使得各电池单元之间具有较好的一致性，并且使用这种方式筛选得到的电池组，在经历存储搁置后依然具有较好的一致性，不至于经历一定时间存储后电池单元间的一致性变差，从而可以使得电池装置具有较优异的性能。
第二，特征值是根据电池单元的放电DVA曲线的最小值确定出的，使得该特征值反应了不同电池单元间极化内阻的差异，进而可以反应出不同电池单元之间的一致性差异；在基于特征值筛选电池单元时，可以使得筛选出的各电池单元之间具有较好的一致性。
第三，该方案可以对电池装置中各电池单元的一致性进行动态监测，可以反应出电池单元在使用过程中的一致性，实现了电池单元的在线监测，从而可以为电池装置的后续使用提供了指导。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种电池单元的筛选方法的流程图；
图2为本发明实施例中提供的放电DVA曲线的示意图；
图3为本发明实施例中提供的单体电池的特征值的统计结果的条形图；
图4为本发明实施例中提供的一种电池装置的检测方法的流程图；
图5为本发明实施例中提供的一种电池单元的筛选装置的结构示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种电池装置的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例提供的电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
发明人在研究中发现，在进行电池单元的筛选时，目前技术中，可以在多次模拟使用状态下，对电池单元进行连续地充放电测试，以得到电量与电压的微分结果（可以用dQ/dV表示）与电压的微分曲线，再基于该微分曲线中的峰值进行筛选。
上述筛选方法存在以下问题：
1、需要在模拟使用状态下进行充放电测试，而模拟使用状态是比较复杂的，导致测试条件比较苛刻，实现难度较大；
2、由于是在模拟使用状态下进行连续地充放电测试，所以放电电压区间会比较大，且耗时比较长，导致筛选效率较低；
3、该微分曲线中的峰表示电化学反应平台的情况，峰的数量对应电化学反应平台的数量，所以通过该微分曲线进行筛选时，本质上依据的是电化学反应平台的区别进行筛选，考察的是电池单元的稳定性，进而通过这种方式筛选出的电池单元的一致性可能并不高；
4、因该微分曲线中的峰表示电化学反应平台的情况，所以在进行筛选时，需要从多个参数进行筛选；例如，各曲线中峰对应的电压的差值，该值反应的是各电池单元对应的电化学反应平台的大小的差异，各曲线中峰的微分值的差值、以及峰面积的差值，这两个值反应的是各电池单元对应的电化学反应平台的长短的差异；如此，从多个参数进行筛选，导致筛选过程较复杂。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置，用于在较简单的测试条件下，简单、快速、有效地进行电池单元的筛选和配组。
本发明实施例提供了一种电池装置，包括至少两个电池单元，任意两个电池单元的特征值的差值位于预设范围；
其中，预设范围为0.5%-40%；
特征值采用如下方法测试得到：
电池单元分别在放电倍率0.05C和放电倍率1C下，在2.8V至4.2V的放电电压区间内进行放电时，得到两条放电DVA曲线，根据两条放电DVA曲线的最小值的差值确定。
电池装置包括的电池单元的数量，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
如此，通过将任意两个电池单元的特征值的差值控制在预设范围，使得任意两个电池单元的特征值之间的差异较小，可以使得各电池单元之间具有较好的一致性，并且使用这种方式筛选得到的电池组，在经历存储搁置后依然具有较好的一致性，不至于经历一定时间存储后电池单元间的一致性变差，从而可以使得电池装置具有较优异的性能。
并且，特征值是根据放电DVA曲线的最小值确定出的，使得该特征值反应了不同电池单元间极化内阻的差异，进而可以反应出不同电池单元之间的一致性差异。
此外，在进行配组时，仅需要通过特征值一个参数即可实现配组，简化了配组的过程，提高了配组的效率；并且，在确定特征值时，是在一个比较简单的测试条件下，依据得到的放电DVA曲线确定出的，所以较容易实现，且耗时较短，配组后的电池单元的一致性也较好。
说明一点，以放电倍率1C为例，表示的含义包括：
C表示电池单元的放电电流，1C指的是电池单元的容量的1倍，若电池单元的容量为2.5Ah，1C则为2.5A；
所以，采用放电倍率1C放电，即为采用2.5A的放电电流进行放电。
在一些实施例中，电池单元的容量可以但不限于采用以下方式得到：
在25℃环境下，将电池单元静置4h，待电池单元的温度稳定后，执行以下过程：
步骤1：采用5A的放电电流对电池单元进行恒流放电，放电至2.8V；
步骤2：将电池单元静置5min；
步骤3：采用5A的充电电流，恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流小于或等于1A；
步骤4：将电池单元静置5min；
步骤5：采用5A的放电电流对电池单元进行恒流放电，放电至2.8V；
步骤6：记录步骤5完成时的放电容量，将该放电容量作为电池单元的容量。
或者，在一些实施例中，还可以采用其他可以确定出电池容量的方法进行确定，并不限于上述过程。
又或者，在一些实施例中，若电池单元的容量可以通过电池单元的参数直接获得时，可以无需采用上述过程再次确定。
在一些实施例中，预设范围进一步地可以设置为2%至25%。
由于因制程缺陷而导致的电池单元的一致性差异，会降低电池装置的可用容量，降低电池装置的循环寿命和安全性，所以将预设范围进一步地设置为2%至25%，可以有效避免因制程缺陷而导致的电池单元的一致性差异，使得各电池单元的一致性差异更小，从而可以使得各电池单元具有更好的一致性。
在一些实施例中，由于上述预设范围为百分数，所以对应的差值可以理解为相对差值；
在实际情况中，差值并不限于为相对差值，差值还可以为绝对差值，此时预设范围可以根据正常的电池单元（或者已知的一致性较好的电池单元）的特征值之间的差值进行设置，在此并不限定。
在一些实施例中，特征值可以设置为0.01-0.15。
由于电池单元在放电时，采用不同的放电倍率，且采用相同的放电电压区间进行两次放电，所以可以得到对应的两条放电DVA曲线；如果电池单元的极化内阻保持不变，两条放电DVA曲线的差异可能来自于放电倍率的差异。
并且，因特征值基于两条放电DVA曲线的最小值的差值确定，所以差值越小，说明电池单元的极化内阻的变化越小，电池单元的稳定性越好。
因此，特征值为0.01-0.15时，表示电池单元的极化内阻未发生较大的变化，电池单元的稳定性较好。
进一步地，在一些实施例中，特征值可以设置为0.04-0.1。
如此，可以进一步地说明电池单元的极化内阻未发生较大的变化，电池单元的稳定性较好。
在一些实施例中，在采用上述测试过程对电池单元进行放电时，可以得到电压的数据、容量的数据、电量的数据和时间的数据，进而可以得到电压与电量的微分结果（即dV/dQ），然后建立微分结果与容量的对应关系，即可得到放电DVA曲线。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池单元的筛选方法，如图1所示，包括：
S101、确定多个待选的电池单元中每个电池单元的特征值；其中，特征值为：根据电池单元在放电过程中获得的放电DVA曲线的最小值确定；
S102、计算任意两个电池单元的特征值的差值；
S103、选择出差值位于预设范围的电池单元；
其中，确定每个电池单元的特征值，具体包括：
针对任一电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个最小值的差值；
根据计算出的最小值的差值，确定该电池单元的特征值。
例如，以N为2，且某个电池单元（记为电池单元M1）为例，在采用两个不同的预设放电条件对电池单元M1分别进行放电后，可以得到对应的2条放电DVA曲线，如图2所示，实线1和实线2分别表示两条放电DVA曲线，分别找到两条放电DVA曲线中的最小值（如图2中的A点和B点所示）并计算差值，将计算出的差值作为电池单元M1的特征值。
在图2中，-dV/dQ表示电压与电量的微分。
选择出的电池单元可以用于组装电池装置。
如此，通过将任意两个电池单元的特征值的差值控制在预设范围，可以使得各电池单元之间具有较好的一致性，从而可以使得电池装置具有较优异的性能。
并且，特征值是根据电池单元放电过程中得到的放电DVA曲线的最小值确定出的，使得该特征值反应了不同电池单元间极化内阻的差异，进而可以反应出不同电池单元之间的一致性差异；在基于特征值筛选电池单元时，可以使得筛选出的各电池单元之间具有较好的一致性。
说明一点，在N为大于2的整数时，计算出的差值可以有多个，此时：
可以计算各差值的均值，将该差值作为电池单元的特征值；
或者，可以从各差值中选择出最大值作为电池单元的特征值；
又或者，可以从各差值中选择出最小值作为电池单元的特征值。
如此，可以基于放电时得到的放电DVA曲线，确定出电池单元的特征值，以便于基于各电池单元的特征值筛选出一致性较好的电池单元，从而使得组装的电池装置具有优异的一致性，使得电池装置具有优异的充放电性能，有效消除木桶效应造成的不良影响。
当然，在一些实施例中，除了可以依据上述方法确定电池单元的特征值之外，还可以依据但不限于以下方法进行确定：
在确定出放电DVA曲线中的最小值时，可以计算任意两个最小值的比值，然后基于各比值的均值（或各比值中的最大值或最小值），确定电池单元的特征值；
或者，仅采用一个预设放电条件，对电池单元进行放电，得到对应的一条放电DVA曲线，找到该放电DVA曲线中的最小值和次小值，基于最小值和次小值的差值或比值，确定电池单元的特征值。
也就是说，在具体实施时，可以根据实际需要，选择确定电池单元的特征值的方法，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
在一些实施例中，预设放电条件包括：
预设的放电倍率；
根据对满电的电池单元进行放电得到放电DVA曲线，确定出放电电压区间；
其中，不同的预设放电条件中的放电倍率不同，且不同的预设放电条件中的放电电压区间相同。
具体地，放电倍率可以根据实际需要进行设置，例如但不限于设置为0.05C或1C等，在此并不限定。
具体地，根据对满电的电池单元进行放电时得到的放电DVA曲线，确定出的放电电压区间，可以具体包括：
选择一个满电（即充满电）的电池单元（记为电池单元M2）；
按照预设的放电倍率，对电池单元M2进行放电，得到对应的放电DVA曲线，如图2中的实线1表示的曲线（记为曲线1）；
从曲线1中选择出包括最小值在内的放电容量的区间（如图2中虚线3和虚线4之间）；
基于放电容量与放电电压的对应关系，确定选择出的放电容量区间对应的放电电压并作为放电电压区间。
例如，若虚线3对应的放电容量1.2Ah对应的放电电压为U1，虚线4对应的放电容量1.6Ah对应的放电电压为U2时，放电电压区间则为U1-U2。
说明一点，在确定出放电电压区间时，后续对电池单元进行放电时，均可以采用该放电电压区间。
需要强调的是，通过控制在不同的放电倍率下，将放电DVA曲线的最小值的差值控制在预设范围内，即控制电池单元的电化学极化、浓差极化较小，进而降低电池单元自发发生电化学的几率，可以减少电池单元的自放电、电解液发生氧化还原分解等现象，使得电池单元间的一致性依然较好。
在一些实施例中，预设范围的确定方法具体包括：
确定M个电池单元样本；M为大于1的整数；
确定各电池单元样本的特征值；
计算各特征值的均值和方差；
根据均值和方差，确定预设范围。
其中，在用a表示均值，b表示方差时，预设范围可以为：[a-xb，a+xb]，x可以设置为1、2、3或更大值，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
如此，通过上述方式确定出的预设范围，具有更加可靠的参考性，更加接近真实的情况，在利用该预设范围筛选电池单元时，可以有利于提高筛选出的电池单元的一致性。
当然，在一些实施例中，除了可以基于上述方法确定预设范围之外，还可以基于以下方法确定：
根据经验设置预设范围；
或将[a-w，a+w]作为预设范围，其中，a表示均值，w表示根据经验确定的允许的误差。
也就是说，在具体实施时，可以根据实际需要，选择确定预设范围的方法，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
下面举例说明。
1、对预设范围的确定进行举例说明。
以软包单体电池、放电倍率为0.05C和1C，放电电压区间为3.4V至3.7V，x为3为例进行说明。
对于任一单体电池而言：将任一个单体电池分别以0.05C和1C两种放电倍率在3.4V至3.7V之间放电，得到两条放电DVA曲线，找出两条放电DVA曲线中的最小值，将找出的两个最小值的差值作为该单体电池的特征值；
此时，得到的各特征值可以分别为：0.0501、0.05075、0.04849、0.04764、0.04798......；
计算出均值为0.05125，方差为0.00295；
此时a-3b为0.0424，a+3b为0.0601，所以预设范围为[0.0424，0.0601]。
2、对筛选过程进行举例说明。
以软包单体电池、放电倍率为0.05C和1C，放电电压区间为3.4V至3.7V为例进行说明。
对待选的每个单体电池，分别以0.05C和1C两种放电倍率在3.4V至3.7V之间放电，得到两条放电DVA曲线，找到两条放电DVA曲线中的最小值，将找出的两个最小值的差值作为该单体电池的特征值；
结合图3所示，将特征值位于[0.0424，0.0601]之间的单体电池筛选出单体电池出来，组装电池装置。
其中，在图3中，横坐标表示特征值，纵坐标表示数量，每个条形表示在该特征值对应的单体电池的数量。
并且，结合图3所示，可以将特征值位于[0.0424，0.0601]之间的单体电池看作是一致性较好的单体电池，而将特征值位于[0.0424，0.0601]之外的单体电池看作是一致性较差的单体电池。
3、以多个体系的电池装置进行说明。
为了更好地反应出基于特征值筛选出的电池单元组装的电池装置的性能，选取了三元体系的电池装置进行举例说明，具体结果可以参见表1。
其中，在表1中，4#为对比例，a表示上述内容提及的均值，b表示上述内容中提及的方差，k表示在电池装置包括多个（即两个或两个以上）电池单元时，任意两个电池单元的特征值的相对差值中的最大值，圈数表示电池装置在25℃采用阶梯充电，且电池单元的电池健康状态从100%衰减至80%时，电池装置循环使用的次数。
表1
Figure 535351DEST_PATH_IMAGE001
从表1中可以得出以下结论：
第一，从实施例1#、实施例2#和实施例3#中可以确定出，随着k的增加，圈数逐渐减小，也即随着任意两个电池单元的特征值的相对差值中的最大值的增加，电池装置到达目标状态（即电池单元的电池健康状态从100%衰减至80%时的状态）时循环使用的次数逐渐减小，并且k越小表示一致性越好，进而可以说明一致性越好，电池装置到达目标状态时循环使用的次数越多，电池装置的性能越稳定，使用寿命越长。
第二，从实施例1#和对比例4#中可以确定出，对比例4#的k明显比实施例1#的k大很多，相应地，对比例4#的电池装置到达目标状态时循环使用的次数相应地就少很多，这也证实了一致性越好，电池装置的性能越稳定，使用寿命越长，而一致性越差，电池装置的性能越不稳定，衰减速度越快，使用寿命越短。
需要强调的是，放电DVA曲线的峰表示活性物质在嵌入和脱出过程中的相变，而该相变的过程反应了极化内阻的变化。
并且，基于电池单元在放电过程中获得的放电DVA曲线的最小值确定出的特征值，可以反映电池单元的极化内阻的差异，进而可以反映出电池单元之间的一致性差异。
其中，电池单元的电压与电量之间的关系，可以参见以下公式推导过程：
V=OCV-η=OCV-I×DCR；
dV/dQ=dOCV/dQ-d(I×DCR)/dQ；
Q=I×t；
dV/dQ=dOCV/dQ-d(I×DCR)/d(I×t)；
在I恒定时，dV/dQ=dOCV/dQ-dDCR/dt；
dV/dQ-dOCV/dQ=-dDCR/dt。
其中，V表示带负载时电池单元的电压，OCV表示电池单元的开路电压，I表示放电时电池单元中的电流，t表示放电时间，DCR表示电池单元的直流内阻，η表示电池单元的极化电压，Q表示电池单元放电时的电量。
通过上述公式推导过程，可以反映出电池单元在放电过程中极化内阻的变化，所以通过在不同的放电倍率下进行放电，即可反映出放电过程中极化内阻的差异，从而可以基于该差异判断电池单元之间的一致性差异。
并且，电池单元的极化电阻可以包括：欧姆极化内阻，电化学极化内阻、以及浓差极化内阻，极化内阻的大小决定着极化电压的大小，极化内阻太大，表示电池单元的内阻太大，以及表示电池单元中离子迁移困难，严重影响电池单元的倍率和循环性能；
因此，极化内阻可以作为反应电池单元内部电解液、正负极活性材料、隔膜相匹配的综合性能的参数，进而可以评价电池单元的性能，从而通过测试电池单元的极化内阻，可以快速地筛选出性能一致性较好的电池单元，控制电池组的一致性。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池装置的检测方法，如图4所示，包括：
S401、在电池装置包括多个电池单元时，确定每个电池单元的特征值；其中，特征值为：根据电池单元在放电过程中获得的放电DVA曲线的最小值确定；
其中，每个电池单元的特征值的具体确定过程，可以参见上述内容，在此不再详述。
S402、计算任意两个电池单元的特征值的差值；
S403、根据差值，确定电池装置的一致性；
其中，确定每个电池单元的特征值，具体包括：
针对任一电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个最小值的差值；
根据计算出的最小值的差值，确定该电池单元的特征值。
如此，该方案可以对电池装置中各电池单元的一致性进行动态监测，可以反应出电池单元在使用过程中的一致性，实现了电池单元的在线监测，从而可以为电池装置的后续使用提供了指导。
并且，该检测方法所用时间较短，测试成本较低，可以实现低成本、快速有效地检测。
在一些实施例中，根据差值，确定电池装置的一致性，具体包括：
确定全部差值中的最大值；
根据预设的差值范围与一致性等级的对应关系，确定最大值所在的差值范围对应的一致性等级。
例如，差值范围与一致性等级的对应关系，可以如表2所示。
表2
Figure 921333DEST_PATH_IMAGE002
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c2，c3)时，表示电池装置的一致性等级为中，说明电池装置的性能和使用寿命均一般；
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c1，c2)时，表示电池装置的一致性等级为优，说明电池装置的性能和使用寿命均较好；
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c3，c4)时，表示电池装置的一致性等级为差，说明电池装置的性能和使用寿命均较差。
当然，差值范围与一致性等级的对应关系并不限于表2所示，此处只是以表2为例进行说明而已，在实际情况中，可以根据实际需要预先设置差值范围与一致性等级的对应关系，在此并不限定。
如此，可以根据基于全部差值中的最大值、以及差值范围与一致性等级的对应关系，确定出电池装置的一致性，为电池装置的使用提供参考。
当然，在一些实施例中，除了可以依据全部差值中的最大值确定电池装置的一致性之外，还可以包括：
计算全部差值的均值，确定均值所在的差值范围对应的一致性等级。
如此，可以反映出全部电池单元的差异，从整体上评判电池装置的一致性。
在一些实施例中，还包括：
确定全部差值中的最大值；
根据预设的差值范围与预警等级的对应关系，确定最大值所在的差值范围对应的预警等级。
例如，差值范围与预警等级的对应关系，可以如表3所示。
表3
Figure 560125DEST_PATH_IMAGE003
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c7，c8)时，表示电池装置的预警等级为二级，若一级表示最低等级，三级表示最高等级，可以确定出当前电池装置存在较大的安全隐患，但安全隐患的程度并不高也不低，需要引起重视，若该电池装置继续使用，出现危险的可能性非常大；
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c5，c6)时，表示电池装置的预警等级为一级，可以确定出当前电池装置存在一定的安全隐患，但安全隐患的程度较小，以提醒电池装置的使用者可以随时关注电池装置的使用情况；
假设确定出的最大值所在的差值范围为[c9，c10)时，表示电池装置的预警等级为三级，可以确定出当前电池装置存在非常大的安全隐患，需要立刻停止使用该电池装置。
当然，差值范围与预警等级的对应关系并不限于表3所示，此处只是以表3为例进行说明而已，在实际情况中，可以根据实际需要预先设置差值范围与预警等级的对应关系，在此并不限定。
如此，可以确定出电池装置的预警等级，为电池装置的后续使用及维护提供参考，避免危险的发生。
当然，在一些实施例中，除了可以依据全部差值中的最大值确定电池装置的预警等级之外，还可以包括：
计算全部差值的均值，确定均值所在的差值范围对应的预警等级。
如此，可以反映出全部电池单元的差异，从整体上评判电池装置的预警等级。
在一些实施例中，电池装置为电池包，电池单元为电池模组或电池组；
或，电池装置为电池组或电池模组时，电池单元为单体电池；
或，电池装置为集装箱式电池系统时，电池单元为电池包。
如此，该检测方法可以评判集装箱式电池系统、电池包、电池模组（或电池组）三种层级的一致性差异，具有较广泛的应用领域，具有较强的实用性。
在一些实施例中，还可以基于确定出的电池装置的一致性进行预警、显示、以及记录，为后续电池性能的改进和分析提供数据参考，为使用者提供更加直观地数据，让使用者随时关注电池装置的性能变化，并为危险的发生提前做好准备，提高电池装置在使用过程中的安全性。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池单元的筛选装置，该筛选装置的实现原理与前述筛选方法的实现原理类似，该筛选装置的具体实施例方式可参见前述筛选方法的具体实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种电池单元的筛选装置，如图5所示，包括：
存储器501，用于存储程序指令；
处理器502，用于调用存储器501中存储的程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述筛选方法。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池装置的检测装置，该检测装置的实现原理与前述检测方法的实现原理类似，该检测装置的具体实施例方式可参见前述检测方法的具体实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种电池装置的检测装置，如图6所示，包括：
存储器601，用于存储程序指令；
处理器602，用于调用存储器601中存储的程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述检测方法。
在一些实施例中，该检测装置可以为电池管理系统中的某个模块，且该模块可以为电池管理系统中原本就存在的模块，或者可以为电池管理系统中新增加的模块，只要将检测功能集成于电池管理系统中即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种电池装置，其特征在于，包括至少两个电池单元，任意两个所述电池单元的特征值的差值位于预设范围；
其中，所述预设范围为0.5%-40%；
任一所述电池单元的特征值采用如下方法测试得到：
任一所述电池单元分别在放电倍率0.05C和放电倍率1C下，在2.8V至4.2V的放电电压区间内进行放电时，得到两条放电DVA曲线，根据两条所述放电DVA曲线的最小值的差值确定特征值。
2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述预设范围为2%至25%。
3.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述特征值为0.01-0.15。
4.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述特征值为0.04-0.1。
5.一种电池单元的筛选方法，其特征在于，包括：
确定多个待选的电池单元中每个所述电池单元的特征值；其中，所述特征值为：根据所述电池单元在放电过程中获得的放电DVA曲线的最小值确定；
计算任意两个所述电池单元的特征值的差值；
选择出所述差值位于预设范围的所述电池单元；
其中，确定每个所述电池单元的特征值，具体包括：
针对任一所述电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一所述电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条所述放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个所述最小值的差值；
根据计算出的所述最小值的差值，确定该电池单元的特征值。
6.如权利要求5所述的筛选方法，其特征在于，所述预设放电条件包括：
预设的放电倍率；
根据对满电的电池单元进行放电得到放电DVA曲线，确定出放电电压区间；
其中，不同的所述预设放电条件中的所述放电倍率不同，且不同的所述预设放电条件中的所述放电电压区间相同。
7.如权利要求5或6所述的筛选方法，其特征在于，所述预设范围的确定方法具体包括：
确定M个电池单元样本；M为大于1的整数；
确定各所述电池单元样本的特征值；
计算各所述电池单元样本的特征值的均值和方差；
根据所述均值和所述方差，确定所述预设范围。
8.一种电池装置的检测方法，其特征在于，包括：
在所述电池装置包括多个电池单元时，确定每个所述电池单元的特征值；其中，所述特征值为：根据所述电池单元在放电过程中获得的放电DVA曲线的最小值确定；
计算任意两个所述电池单元的特征值的差值；
根据所述差值，确定所述电池装置的一致性；
其中，确定每个所述电池单元的特征值，具体包括：
针对任一所述电池单元，均执行以下过程：
按照N个不同的预设放电条件，分别对任一所述电池单元进行放电，得到对应的N条放电DVA曲线；N为大于1的整数；
确定每条所述放电DVA曲线中的最小值；
计算任意两个所述最小值的差值；
根据计算出的所述最小值的差值，确定该电池单元的特征值。
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，根据所述差值，确定所述电池装置的一致性，具体包括：
确定全部所述差值中的最大值；
根据预设的差值范围与一致性等级的对应关系，确定所述最大值所在的差值范围对应的一致性等级。
10.如权利要求8或9所述的检测方法，其特征在于，还包括：
确定全部所述差值中的最大值；
根据预设的差值范围与预警等级的对应关系，确定所述最大值所在的差值范围对应的预警等级。
11.一种电池单元的筛选装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序指令执行如权利要求5-7任一项所述的筛选方法。
12.一种电池装置的检测装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序指令执行如权利要求8-10任一项所述的检测方法。
CN202210515569.6A 2022-05-12 2022-05-12 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置 Active CN114636943B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210515569.6A CN114636943B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
US17/855,810 US20230366949A1 (en) 2022-05-12 2022-07-01 Battery device, detection method thereof, and screening method and device of battery unit
EP22183858.4A EP4276485A1 (en) 2022-05-12 2022-07-08 Battery device, detection method thereof, and screening method and device of battery unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210515569.6A CN114636943B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114636943A CN114636943A (zh) 2022-06-17
CN114636943B true CN114636943B (zh) 2022-08-30

Family

ID=81953204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210515569.6A Active CN114636943B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230366949A1 (zh)
EP (1) EP4276485A1 (zh)
CN (1) CN114636943B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117783887B (zh) * 2024-02-28 2024-05-14 深圳市神通天下科技有限公司 一种锂离子电池电芯配组筛选方法
CN117930064B (zh) * 2024-03-21 2024-06-14 四川新能源汽车创新中心有限公司 一种无损检测析锂的方法、系统、计算设备及介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2720136A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary battery system
CN102097657A (zh) * 2010-12-19 2011-06-15 重庆美尔安电子有限公司 一种动力锂离子二次电池配组方法
CN110579716A (zh) * 2019-10-22 2019-12-17 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种电池检测方法及装置
CN111090053A (zh) * 2019-11-29 2020-05-01 力神动力电池系统有限公司 一种用于动力电池分档的方法
CN112186278A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 珠海冠宇动力电池有限公司 一种锂离子电池配组方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5662968B2 (ja) * 2012-06-19 2015-02-04 株式会社日立製作所 二次電池の検査システム、充放電機、及び検査方法
WO2016132586A1 (ja) * 2015-02-17 2016-08-25 三菱電機株式会社 電力変換システム
CN107020251B (zh) * 2017-03-23 2019-03-26 苏州协鑫集成储能科技有限公司 电池及电池组的筛选方法
KR102537607B1 (ko) * 2019-05-14 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 퇴화도를 결정하기 위한 장치, 방법 및 배터리 팩
CN112505551B (zh) * 2020-12-16 2023-01-10 北方工业大学 一种面向退役动力电池的筛选方法
JP7235790B2 (ja) * 2021-03-18 2023-03-08 本田技研工業株式会社 劣化セルの内部劣化状態推定方法、及び測定システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2720136A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary battery system
CN102097657A (zh) * 2010-12-19 2011-06-15 重庆美尔安电子有限公司 一种动力锂离子二次电池配组方法
CN110579716A (zh) * 2019-10-22 2019-12-17 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种电池检测方法及装置
CN111090053A (zh) * 2019-11-29 2020-05-01 力神动力电池系统有限公司 一种用于动力电池分档的方法
CN112186278A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 珠海冠宇动力电池有限公司 一种锂离子电池配组方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
锂离子动力电池一致性评价方法的研究进展;靳尉仁等;《电池》;20140228;第44卷(第1期);第53-56页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114636943A (zh) 2022-06-17
US20230366949A1 (en) 2023-11-16
EP4276485A1 (en) 2023-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114636943B (zh) 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
JP3669673B2 (ja) 電気化学素子の劣化検出方法、残容量検出方法、並びにこれらを用いた充電器および放電制御装置
CN109941147B (zh) 一种用于延长动力电池使用寿命的方法和电子设备
Vega-Garita et al. Selecting a suitable battery technology for the photovoltaic battery integrated module
CN104062594B (zh) 锂离子动力电池配组方法
JP4759795B2 (ja) 二次電池の残存容量検知方法
US9506988B2 (en) Condition estimation device and method of estimating condition
CN109586373A (zh) 一种电池充电方法和装置
EP3051305A1 (en) Status determining method for secondary battery, status determining apparatus for secondary battery, secondary battery system, and charge/discharge control apparatus having status determining apparatus
CN105634063B (zh) 一种基于电池历史数据的主动均衡方法
CN105759213A (zh) 一种测量蓄电池剩余容量soc的方法
CN110797577B (zh) 一种锂离子电池充电方法、装置及计算机存储介质
CN105762869A (zh) 一种电池组均衡控制方法及系统
CN111142028B (zh) 一种锂电池电量的测量方法及装置
CN112653209A (zh) 一种电池均衡方法及装置
CN114660478B (zh) 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
CN106249165A (zh) 一种单体铅酸蓄电池优劣判定的测试方法
CN114879053A (zh) 一种储能磷酸铁锂电池寿命预测方法
JP2000278874A (ja) 蓄電池の充電方法
CN112117505B (zh) 一种化成分容控制方法及化成分容控制系统
JP3184308B2 (ja) 二次電池の充電制御方法
CN113839440B (zh) 电池的充电方法、装置、计算机可读存储介质及处理器
CN116540128A (zh) 一种快速判定电池充电能力的检测方法
Li et al. Research on Echelon Utilization of Lithium Battery
CN118818309A (zh) 动力电池的充电策略评估方法、装置、电子设备和存储介质

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