CN114660478B - 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置 - Google Patents

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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，通过将任意两个电池单元在目标荷电状态下的特征值的差值控制在第一预设范围，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。通过不同电池单元的过电位的差异，可以反映出不同电池单元的极化差异，从而反映出不同电池单元之间的一致性差异，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。该方案可以对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在目标荷电状态下的特征值的相对差值位于第一预设范围；
其中，所述第一预设范围为0.5%至10%，所述相对差值为：两个所述特征值的差值与两个所述特征值中的较大值的比值；
所述特征值采用如下方法测试得到：
处于3.6V的所述电池单元采用放电倍率6C放电40s，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线，从所述变化曲线中选取出微分结果为0.02对应的目标点，在所述目标点具有两个时，根据各所述目标点中对应的时间的最大值确定所述特征值。
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：
对于多个待选的电池单元，确定每个所述电池单元在目标荷电状态下的特征值；其中，所述特征值为：在处于所述目标荷电状态的所述电池单元，按照所述目标荷电状态对应的目标放电倍率进行放电获得过电位时，根据所述过电位确定；
计算任意两个所述特征值的差值；
选择出所述差值位于第一预设范围的所述电池单元，进行成组。
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在当前荷电状态下的特征值；其中，所述特征值为：在处于所述当前荷电状态的所述电池单元，按照所述当前荷电状态对应的放电倍率进行放电获得过电位时，根据所述过电位确定；
计算任意两个所述特征值的差值；
根据所述差值，确定所述电池装置的一致性。
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在目标荷电状态下的特征值的差值（或相对差值）控制在第一预设范围，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在目标荷电状态下，按照目标荷电状态对应的目标放电倍率进行放电时，获得的过电位确定的，使得该特征值反应了电池单元在放电过程中的极化（包括浓差极化、电化学极化、以及欧姆极化等）情况，也即通过不同电池单元的过电位的差异，反映出不同电池单元的极化差异，从而反映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变化曲线的示意图；
图3为本发明实施例中提供的另一种变化曲线的示意图；
图4为本发明实施例中提供的确定任一荷电状态下的最大放电倍率的流程图；
图5为本发明实施例中提供的又一种变化曲线的示意图；
图6为本发明实施例中提供的再一种变化曲线的示意图；
图7为本发明实施例中提供的电池装置的检测方法的流程图；
图8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9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。
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，任意两个电池单元在目标荷电状态下的特征值的相对差值位于第一预设范围；
其中，第一预设范围为0.5%至10%，相对差值为：两个特征值的差值与两个特征值中的较大值的比值；
特征值采用如下方法测试得到：
处于3.6V的电池单元采用放电倍率6C放电40s，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线，从变化曲线中选取出微分结果为0.02对应的目标点，在目标点具有两个时，根据各目标点中对应的时间的最大值确定特征值。
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。
目标荷电状态具体为多少，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定，但不同电池单元的特征值需要为同一荷电状态下的特征值。
如此，通过将任意两个电池单元在目标荷电状态下的特征值的相对差值控制在第一预设范围，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，特征值是根据过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线中，微分结果为0.02对应的目标点确定的，使得该特征值反应了电池单元在放电过程中的极化（包括浓差极化、电化学极化、以及欧姆极化等）情况，也即通过不同电池单元的过电位的差异，反映出不同电池单元的极化差异，从而反映出不同电池单元之间的一致性差异。
说明一点，放电倍率6C，表示的含义包括：
C表示电池单元的放电电流，6C指的是电池单元的容量的6倍，若电池单元的容量为2.5Ah，6C则为15A；
所以，采用放电倍率6C放电，即为采用15A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，第一预设范围进一步地可以设置为2%至5%。
进一步地，在任意两个电池单元在目标荷电状态下的特征值的相对差值在2%至4%之间时，可以使得任意两个电池单元在目标荷电状态下的特征值之间的差异更小，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，除了可以采用相对差值之外，还可以采用绝对差值，此时第一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）在目标荷电状态下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，任一电池单元在目标荷电状态下的特征值位于第二预设范围；
第二预设范围为27s至36s。
如此，在基于特征值的相对差值在第一预设范围内的基础上，再进一步地限定特征值在第二预设范围内，不仅可以使得各电池单元具有更好的一致性，还可以保证每个电池单元具有较优异的性能，从而可以进一步地提高电池装置的性能。
在一些实施例中，电池单元的壳体的制作材质包括非金属，第二预设范围为27s至33s；
或，电池单元的壳体的制作材质包括金属，第二预设范围为27s至36s。
其中，非金属壳的电池单元可以但不限于包括软包电池，金属壳的电池单元可以但不限于包括方壳电池。
也就是说，非金属壳体的电池单元对应的第二预设范围进一步地可以设置为27s至33s，金属壳体的电池单元对应的第二预设范围进一步地可以设置为27s至36s。
如此，可以基于不同种类的电池单元给出不同的第二预设范围，使得与电池单元的种类相匹配，进而可以进一步地使得各电池单元具有更好的一致性，进一步地保证每个电池单元具有较优异的性能，从而尽可能地提高电池装置的性能。
在一些实施例中，过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线的确定过程可以包括：
在采用放电倍率6C放电40s后，可以得到电压数据和时间数据；
将每一时刻的电压减去初始放电时刻的电压（也即3.6V），即可得到过电位；
计算过电位与时间的微分结果；
建立微分结果与时间的对应关系，得到变化曲线。
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、对于多个待选的电池单元，确定每个电池单元在目标荷电状态下的特征值；其中，特征值为：在处于目标荷电状态的电池单元，按照目标荷电状态对应的目标放电倍率进行放电获得过电位时，根据过电位确定；
在一些实施例中，目标放电倍率是与目标荷电状态一一对应的，与哪个电池单元无关。
S102、计算任意两个特征值的差值；
S103、选择出差值位于第一预设范围的电池单元。
其中，选择出的电池单元可以用于组装电池装置。
并且，S103中提及的第一预设范围，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在目标荷电状态下的特征值的差值控制在第一预设范围，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在目标荷电状态下，按照目标放电倍率进行放电时，获得的过电位确定的，使得该特征值反应了电池单元在放电过程中的极化（包括浓差极化、电化学极化、以及欧姆极化等）情况，也即通过不同电池单元的过电位的差异，反映出不同电池单元的极化差异，从而反映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。
在一些实施例中，根据过电位确定特征值，具体包括：
处于目标荷电状态的电池单元，按照目标放电倍率进行放电时，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
按照预设选取要求，从变化曲线中选取出目标点，并根据目标点确定特征值。
如此，可以基于电池单元在放电时获得的过电位，确定出过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线，并从该变化曲线中选取出目标点，以确定特征值，从而可以基于过电位的变化情况确定出特征值。
当然，在一些实施例中，在根据过电位确定特征值时，除了可以具体依据过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线进行确定之外，还可以依据其他与过电位相关的数据，只要能够确定出目标荷电状态下的特征值即可。
例如，其他与过电位相关的数据，具体可以包括：极化内阻的特征参数。
也就是说，在具体实施时，可以根据实际需要，选择确定特征值的方法，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，按照预设选取要求，从变化曲线中选取出目标点，并根据目标点确定特征值，具体包括：
将预设微分结果在变化曲线中对应的点确定为目标点；
在目标点具有一个时，将目标点对应的时间作为特征值；或，在目标点具有多个时，将各目标点中对应的时间的最大值作为特征值。
例如，结合图2所示的变化曲线的示意图，其中，dη/dt表示过电位与时间的微分结果，η表示过电位，t表示时间；在预设微分结果设置为0.02时，可以在图中示出纵坐标恒定为0.02的虚线1，该虚线1与变化曲线具有两个交点，此时可以将这两个交点确定为目标点（分别记为目标点A和目标点B）；
并且，目标点A对应的时间（也即目标点A的横坐标）大于目标点B对应的时间（也即目标点B的横坐标），所以可以将目标点A对应的时间作为特征值。
或者，在预设微分结果设置为0.009时，可以在图中示出纵坐标恒定为0.009的虚线2，该虚线2与变化曲线具有一个交点，此时可以将这一个交点确定为目标点（记为目标点C）；并且，将目标点C对应的时间（也即目标点C的横坐标）作为特征值。
需要说明的是，预设微分结果在进行设置时，可以根据实际需要进行设置，但是不能设置的太大，这是由于：
结合图2所示，变化曲线在末端（如虚线圈内所示）出现突变且上升，说明随着时间的增加，过电位出现了较大的变化且增加的较快，如果将预设微分结果设置的较大时，选取的目标点的纵坐标就会较大，对应的过电位也较大（其中，以图2所示为例，纵坐标的值与过电位为正相关），而过电位过大会导致电池单元的极化增加，而极化增加会降低电池单元的性能；
所以将预设微分结果设置为合适的值，例如但不限于为0.02，可以避免过电位过大，进而避免电池单元的极化过大，避免电池单元的性能下降，从而可以在避免对电池单元的性能造成影响的基础上，筛选出一致性较好且性能较好的电池单元，使得最终组装的电池装置具有优异的性能。
如此，可以基于过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线、以及预设微分结果，确定出特征值，以便于后续进行电池单元的筛选，使得筛选出的电池单元具有较好的一致性。
还需要强调的是，在本发明实施例中，特征值实质上为基于过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线确定出的时间，该时间考察了电池单元的放电过程受扩散步骤控制（可以理解为：浓差极化、电化学极化和欧姆极化的影响）时，过电位出现特征变化率的时间；
并且，电池单元在设计时，设计参数（包括但不限于正极设计容量与负极设计容量的比值、面密度、压实程度、孔隙率、浸润度等）的不一致、制程缺陷（包括但不限于划痕、异物等）的引入等因素，均会影响到浓差极化，进而影响到过电位出现特征变化率的时间；
因此，基于过电位出现特征变化率的时间确定特征值，可以有效反应出电池单元本身的特性，进而可以从电池单元本身的性质出发，以评价各电池单元的一致性，进行电池单元的筛选，从而可以使得筛选出的电池单元的一致性更好。
在一些实施例中，还包括：
从已选择出的电池单元中，筛选出特征值位于第二预设范围的电池单元；
其中，第二预设范围为：在从预设的荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系中，查找到目标荷电状态对应的特征值范围时，根据查找到的特征值范围确定。
也就是说，在筛选电池单元时，在依据特征值的差值进行筛选的基础上，依据特征值是否位于第二预设范围进行进一步地筛选，实现了双重筛选，如此可以保证筛选出的电池单元的性能更加优异，一致性更好。
在一些实施例中，目标放电倍率可以为：根据从对应关系中查找到的目标荷电状态对应的最大放电倍率确定。
其中，荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系可以如表1所示。
表1
Figure 968823DEST_PATH_IMAGE001
通过表1可以确定出：
每个荷电状态可以对应一最大放电倍率，每个荷电状态可以对应一特征值范围，使得荷电状态、最大放电倍率和特征值范围为一一对应的关系。
如此，在确定出目标荷电状态时，可以从表1中查找到对应的最大放电倍率，进而可以将查找到的最大放电倍率作为目标放电倍率，使得处于目标荷电状态的电池单元可以依据对应的目标放电倍率进行放电，从而可以确定出该电池单元在目标荷电状态下的特征值，便于电池单元的筛选。
说明一点，第二预设范围可以为表1中目标荷电状态对应的特征值范围，如此，若电池单元在目标荷电状态下的特征值位于第二预设范围，说明电池单元在目标荷电状态下的特征值位于对应的特征值范围，进而说明电池单元的性能更好，从而保证组装的电池装置具有更加优异的性能。
在一些实施例中，对应关系的确定方法，具体包括：
根据样本电池单元在任一荷电状态下且采用不同放电倍率进行放电时获得的过电位，确定该荷电状态对应的最大放电倍率；
在样本电池单元具有多个，且各样本电池单元在该荷电状态下，按照最大放电倍率进行放电，获得各样本电池单元对应的过电位时，根据各样本电池单元对应的过电位，确定各样本电池单元的特征值；
计算各特征值的均值和方差，并根据计算出的均值和方差，确定该荷电状态对应的特征值范围；
建立该荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系。
其中，在同一荷电状态时，不同样本电池单元的最大放电倍率可以相同，不同样本电池单元的特征值可以不同，且不同样本电池单元的特征值范围可以相同。
并且，在样本电池单元进行放电时，可以根据预设放电时间控制放电是否结束，也即样本电池单元可以从开始放电进行计时，待计时到预设放电时间时，可以控制样本电池单元放电结束；预设放电时间可以但不限于为30s、40s、50s或60s等，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，可以建立荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系，以便于确定出目标荷电状态对应的目标放电倍率，以及在进一步筛选时可以确定出目标荷电状态对应的第二预设范围，从而实现电池单元的筛选。
下面举例说明对应关系的确定过程。
例如，以荷电状态为50%，预设放电时间为40s为例，先准备M（M为大于1的整数）个样本电池单元，且保证每个样本电池单元的荷电状态均为50%；同时，最大放电倍率与哪个样本电池单元无关，但与荷电状态相关，也即最大放电倍率是由荷电状态决定的，所以在确定出50%的荷电状态下的最大放电倍率为Ia时，可以控制各样本电池单元均采用最大放电倍率为Ia进行放电，且放电时间控制为40s；
此时，可以得到M个过电位，进而可以基于M个过电位，确定出M个特征值；若计算出的M个特征值的均值用a表示，方差用b表示时，50%的荷电状态对应的特征值范围可以为[a-xb，a+xb]，其中，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；
因此，可以建立一条50%的荷电状态、最大放电倍率为Ia、以及特征值范围为[a-xb，a+xb]的对应关系，且对于其余荷电状态下的对应关系的确定方法同上，在此不再详述。
说明一点，由于不同样本电池单元在放电时获得的过电位存在差异，所以不同样本电池单元的特征值会存在不同。
当然，在一些实施例中，除了可以基于上述方法确定特征值范围之外，还可以基于以下方法确定：
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。
在一些实施例中，根据样本电池单元在任一荷电状态下且采用不同放电倍率进行放电时获得的过电位，确定该荷电状态对应的最大放电倍率，具体包括：
按照预设的多个放电倍率从小到大的顺序，控制样本电池单元在任一荷电状态下采用各放电倍率依次进行放电，依次获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
将末端出现突变的变化曲线对应的放电倍率，确定该荷电状态对应的最大放电倍率。
其中，变化曲线的末端出现突变，可以理解为：
结合图3所示，图中示出了5条曲线，每条曲线对应一个放电倍率，其中，2C、3C、4C、5C和6C分别表示放电倍率，且2C对应的曲线记为曲线1，3C对应的曲线记为曲线2，4C对应的曲线记为曲线3，5C对应的曲线记为曲线4，6C对应的曲线记为曲线5；
曲线1至曲线4的变化趋势较接近，从大约10s之后曲线较平缓，并没有较大的起伏和波动；
而曲线5大约从20s开始出现快速的上升，显示出与曲线1至曲线4完全不同的变化趋势；尤其是曲线5的末端（如图3中虚线圈所示）的斜率非常大，此时可以认为曲线5的末端出现了突变，而曲线1至曲线4的末端未出现突变。
具体地，对于确定任一荷电状态下的最大放电倍率的过程，具体可以包括：
步骤S1、在将预设的多个放电倍率从小到大进行排序，得到放电倍率集合时，控制样本电池单元在任一荷电状态下，采用放电倍率集合中最小的放电倍率进行放电，获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
例如，结合图3所示，可以将2C看作是最小的放电倍率，且获得的变化曲线可以如图3中所示。
其中，在进行放电时，可以将放电时间控制但不限于为40s。
并且，预设的多个放电倍率，可以根据实际需要进行设置，例如但不限于图3中所示的2C、3C、4C、5C和6C，在此并不限定。
步骤S2、判断当前获得的变化曲线的末端是否出现突变；若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S4；
步骤S3、将最近采用的放电倍率确定为该荷电状态下的最大放电倍率；结束流程；
步骤S4、控制样本电池单元在该荷电状态下，采用放电倍率集合中大于最近采用的放电倍率且与之相邻的放电倍率进行放电，获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；回到步骤S2。
例如，结合图3所示，若最近采用的放电倍率为2C时，放电倍率集合中大于最近采用的放电倍率且与之相邻的放电倍率则可以为3C。
或者，对于确定任一荷电状态下的最大放电倍率的过程，还可以为以下过程：
结合图4所示。
S401、控制样本电池单元在任一荷电状态下，采用预设的初始放电倍率进行放电，获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
S402、判断当前获得的变化曲线的末端是否出现突变；若是，则执行S403；若否，则执行S404；
S403、将最近采用的放电倍率确定为该荷电状态下的最大放电倍率；结束流程；
S404、按照预设调整步长，对最近采用的放电倍率进行增加处理；
S405、控制样本电池单元在该荷电状态下，采用增加处理后的放电倍率进行放电，获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；回到S402。
其中，预设调整步长可以但不限于为1C；若最近采用的放电倍率为3C时，那么增加处理后的放电倍率即为4C。
如此，通过上述方式即可确定出任一荷电状态下的最大放电倍率，进而可以便于建立荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系，实现电池单元的筛选。
下面举例说明。
一、以软包的单体电池，50%的荷电状态为例。
1、确定50%的荷电状态对应的最大放电倍率。
在50%的荷电状态下，依次采用放电倍率为2C、3C、4C、5C和6C，对单体电池放电40s，获得对应的5条变化曲线，如图3所示；
其中，在图3中，曲线5的末端出现突变，此时可以将6C确定为50%的荷电状态对应的最大放电倍率。
2、确定50%的荷电状态对应的特征值范围。
选取15个（当然并不限于此，此处只是以15为例进行说明）样本单体电池，每个样本单体电池的荷电状态均为50%，采用放电倍率为6C，分别对15个样本单体电池放电40s，可以获得对应15条变化曲线，如图5所示中虚线圈所圈出的曲线；
在预设微分结果为0.02（如图5中虚线所示），且特征值范围为[a-3b，a+3b]时，则可以根据图5中15条变化曲线与虚线的交点的横坐标，确定出特征值范围，且确定出的特征值范围可以为[27.18s，32.54s]，如图5所示。
3、对正向植入制程缺陷的单体电池进行筛选。
缺陷单体电池（记为电池A）：缺陷种类为正极底部划痕2mm，确定出的特征值（记为Ta）为38.2s（如图5中的A点所示）；
缺陷单体电池（记为电池B）：缺陷种类为金属异物大小为50μm，重量为0.1mg，确定出的特征值（记为Tb）为37.76s（如图5中的B点所示）；
缺陷单体电池（记为电池C）：缺陷种类为负极中部划痕2mm，确定出的特征值（记为Tc）为35.37s（如图5中的C点所示）；
缺陷单体电池（记为电池D）：缺陷种类为极片发生偏移，确定出的特征值（记为Td）为13.03s（如图5中的D点所示）。
通过计算可以得出：
Ta与Tb的相对差值为：(38.2-37.76)/38.2=1.15%；
Ta与Tc的相对差值为：(38.2-35.37)/38.2=7.41%；
Ta与Td的相对差值为：(38.2-13.03)/38.2=65.89%；
在第一预设范围设置为0.5%至10%时，由于Ta与Td的相对差值不在第一预设范围内，而Ta与Tb的相对差值、以及Ta与Tc的相对差值在第一预设范围内，所以可以首先将电池D剔除，确定电池D的一致性较差；
因Tb与Tc的相对差值为：(37.76-35.37)/37.76=6.33%，且6.33%在第一预设范围内，所以可以暂时保留电池A、电池B和电池C。
进一步，由于Ta、Tb和Tc均不在[27.18s，32.54s]之内，所以可以进一步地确定出电池A、电池B和电池C的一致性均较差，均被剔除。
二、以方壳的单体电池，30%的荷电状态为例。
1、确定30%的荷电状态对应的最大放电倍率。
在30%的荷电状态下，依次采用放电倍率为2C、3C、4C和5C，对单体电池放电40s，获得对应的4条变化曲线；
其中，仅放电倍率为5C的变化曲线的末端出现突变，此时可以将5C确定为30%的荷电状态对应的最大放电倍率。
2、确定30%的荷电状态对应的特征值范围。
选取15个（当然并不限于此，此处只是以15为例进行说明）样本单体电池，每个样本单体电池的荷电状态均为30%，采用放电倍率为5C，分别对15个样本单体电池放电40s，可以获得对应15条变化曲线，如图6所示中虚线圈所圈出的曲线；
在预设微分结果为0.02（如图6中虚线所示），且特征值范围为[a-3b，a+3b]时，则可以根据图6中15条变化曲线与虚线的交点的横坐标，确定出特征值范围，且确定出特征值范围可以为[27.68s，35.75s]，如图6所示。
3、对正向植入偏差单体电池进行筛选。
偏差单体电池（记为电池E）：特征值（记为Te）为23.12s（如图6中的E点所示）；
偏差单体电池（记为电池F）：特征值（记为Tf）为23.44s（如图6中的F点所示）；
偏差单体电池（记为电池G）：特征值（记为Tg）为25.45s（如图6中的G点所示）。
其中，偏差原因可以为不同程度的隔膜闭孔。
通过计算可以得出：
Tf与Te的相对差值为：(23.44-23.12)/23.44=1.37%；
Tg与Te的相对差值为：(25.45-23.12)/25.45=9.16%；
Tg与Tf的相对差值为：(25.45-23.44)/25.45=7.90%；
在第一预设范围设置为0.5%至10%时，Tf与Te的相对差值、以及Tg与Tf的相对差值、以及Tg与Te的相对差值均在第一预设范围内，所以可以暂时保留电池E、电池F和电池G。
进一步，由于Te、Tf和Tg均不在[27.68s，35.75s]之内，所以可以进一步地确定出电池E、电池F和电池G的一致性均较差，均被剔除。
三、以特定体系为例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2。
其中，在表2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，任意两个电池单元在目标荷电状态下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2
Figure 167854DEST_PATH_IMAGE002
从表2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在目标荷电状态下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。
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7所示，包括：
S701、在电池装置包括多个电池单元时，确定每个电池单元在当前荷电状态下的特征值；其中，特征值为：在处于当前荷电状态的电池单元，按照当前荷电状态对应的放电倍率进行放电获得过电位时，根据过电位确定；
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。
S702、计算任意两个特征值的差值；
S703、根据差值，确定电池装置的一致性。
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3所示。
表3
Figure 275487DEST_PATH_IMAGE003
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4所示。
表4
Figure 670696DEST_PATH_IMAGE004
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4所示，此处只是以表4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8所示，包括：
存储器801，用于存储程序指令；
处理器802，用于调用存储器801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9所示，包括：
存储器901，用于存储程序指令；
处理器902，用于调用存储器901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 (15)

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在目标荷电状态下的特征值的相对差值位于第一预设范围；
其中，所述第一预设范围为0.5%至10%，所述相对差值为：两个所述特征值的差值与两个所述特征值中的较大值的比值；
所述特征值采用如下方法测试得到：
处于3.6V的所述电池单元采用放电倍率6C放电40s，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线，从所述变化曲线中选取出微分结果为0.02对应的目标点，在所述目标点具有两个时，根据各所述目标点中对应的时间的最大值确定所述特征值。
2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述第一预设范围为2%至5%。
3.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，任一所述电池单元在所述目标荷电状态下的特征值位于第二预设范围；
所述第二预设范围为27s至36s。
4.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述电池单元的壳体的制作材质包括非金属，所述第二预设范围为27s至33s；
或，所述电池单元的壳体的制作材质包括金属，所述第二预设范围为27s至36s。
5.一种电池单元的筛选方法，其特征在于，包括：
对于多个待选的电池单元，确定每个所述电池单元在目标荷电状态下的特征值；其中，所述特征值为：在处于所述目标荷电状态的所述电池单元，按照所述目标荷电状态对应的目标放电倍率进行放电获得过电位时，根据所述过电位确定；
计算任意两个所述特征值的差值；
选择出所述差值位于第一预设范围的所述电池单元；
其中，根据所述过电位确定所述特征值，具体包括：
处于所述目标荷电状态的所述电池单元，按照所述目标放电倍率进行放电时，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
将预设微分结果在所述变化曲线中对应的点确定为目标点，并根据所述目标点确定所述特征值。
6.如权利要求5所述的筛选方法，其特征在于，根据所述目标点确定所述特征值，具体包括：
在所述目标点具有一个时，将所述目标点对应的时间作为所述特征值；在所述目标点具有多个时，将各所述目标点中对应的时间的最大值作为所述特征值。
7.如权利要求5或6所述的筛选方法，其特征在于，还包括：
从已选择出的所述电池单元中，筛选出所述特征值位于第二预设范围的所述电池单元；
其中，所述第二预设范围为：在从预设的荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系中，查找到所述目标荷电状态对应的特征值范围时，根据查找到的特征值范围确定。
8.如权利要求7所述的筛选方法，其特征在于，所述目标放电倍率为：根据从所述对应关系中查找到的所述目标荷电状态对应的最大放电倍率确定。
9.如权利要求7所述的筛选方法，其特征在于，所述对应关系的确定方法，具体包括：
根据样本电池单元在任一荷电状态下且采用不同放电倍率进行放电时获得的过电位，确定该荷电状态对应的最大放电倍率；
在所述样本电池单元具有多个，且各所述样本电池单元在该荷电状态下，按照所述最大放电倍率进行放电，获得各所述样本电池单元对应的过电位时，根据各所述样本电池单元对应的过电位，确定各所述样本电池单元的特征值；
计算各所述特征值的均值和方差，并根据计算出的所述均值和所述方差，确定该荷电状态对应的特征值范围；
建立该荷电状态、最大放电倍率和特征值范围的对应关系。
10.如权利要求9所述的筛选方法，其特征在于，根据样本电池单元在任一荷电状态下且采用不同放电倍率进行放电时获得的过电位，确定该荷电状态对应的最大放电倍率，具体包括：
按照预设的多个放电倍率从小到大的顺序，控制所述样本电池单元在任一荷电状态下采用各所述放电倍率依次进行放电，依次获得对应的过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
将末端出现突变的所述变化曲线对应的放电倍率，确定为该荷电状态对应的最大放电倍率。
11.一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在当前荷电状态下的特征值；其中，所述特征值为：在处于所述当前荷电状态的所述电池单元，按照所述当前荷电状态对应的放电倍率进行放电获得过电位时，根据所述过电位确定；
计算任意两个所述特征值的差值；
根据所述差值，确定所述电池装置的一致性；
其中，根据所述过电位确定所述特征值，具体包括：
处于所述当前荷电状态的所述电池单元，按照所述当前荷电状态对应的放电倍率进行放电时，获得过电位与时间的微分结果与时间的变化曲线；
将预设微分结果在所述变化曲线中对应的点确定为目标点，并根据所述目标点确定所述特征值。
12.如权利要求11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。
13.如权利要求11或12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。
14.一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，按照获得的程序执行如权利要求5-10任一项所述的筛选方法。
15.一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，按照获得的程序执行如权利要求11-13任一项所述的检测方法。
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