CN114705991A - 一种电池容量快速估计的方法 - Google Patents

一种电池容量快速估计的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114705991A
CN114705991A CN202210366178.2A CN202210366178A CN114705991A CN 114705991 A CN114705991 A CN 114705991A CN 202210366178 A CN202210366178 A CN 202210366178A CN 114705991 A CN114705991 A CN 114705991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
current
capacity
constant
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.)
Withdrawn
Application number
CN202210366178.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王珏
王晓蕾
赵海东
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.)
Suzhou Zhuzhen New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Zhuzhen New Energy 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 Suzhou Zhuzhen New Energy Technology Co ltd filed Critical Suzhou Zhuzhen New Energy Technology Co ltd
Priority to CN202210366178.2A priority Critical patent/CN114705991A/zh
Publication of CN114705991A publication Critical patent/CN114705991A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

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]
    • G01R31/367—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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明尤其涉及一种电池容量快速估计的方法；将能源汽车上退役后单体锂电池在恒流恒压充放电测试后，将放电过程的容量值作为当前单体锂电池状态的容量值C1；选择C1值分布在70％～100％的额定容量C的范围内的若干单体锂电池作为测试样本，进行恒流放电测试，得到电阻特征参数ΔR；以不同衰减状态的电池容量C1和电阻特征参数ΔR的对应关系，建立电池衰减模型；利用恒流放电测试，获取该待测锂电池的电阻特征参数ΔRt；将电阻特征参数ΔRt输入电池衰减模型，估算出当前状态下该待测锂电池的电池容量；本发明提供的电池容量快速估计的方法提高了电池分选重组的效率，并减少了电力消耗和设备损耗成本。

Description

一种电池容量快速估计的方法
技术领域
本发明涉及一种电池能源检测的技术领域，尤其涉及一种电池容量快速估计的方法。
背景技术
在降低碳排放的共识下，搭载锂离子电池的新能源汽车因其能够有效减少路面碳排放，正在全球范围内广泛推广。中国的新能源汽车增长尤为迅猛，带动锂电池的装机量爆发增长。锂离子动力电池使用几年后，当其容量衰减为额定容量的70-80％时，电池组将会被退役。中国的退役动力电池量将随着新能源汽车的增长而增加，由于退役的动力电池仍然具有很大利用价值。因此通过合理高效地对退役电池分选重组，并再制造成为梯次利用电池产品，充分发挥电池生命周期内的价值，从而实现对节省资源和降低碳排放的效果。由于不同车辆的使用工况不一样，而且单体电池的异常也会导致整个电池模组退役，导致退役下来的单体电池容量、内阻等参数差异较大，需要分选重组才能够重新使用。退役电池的容量作为最为关键的指标，决定了电池梯次利用中能储存多少电量，对于大规模的退役电池，传统的确定容量的法是逐一对单体电池进行完整充放电周期测试来确定容量，这种方法将耗费大量时间，增加生产成本。
现有技术方法虽然能够准确得到电池的容量，但是检测耗费时间较长，通常不少于9小时，因此对于大规模退役电池的检测将耗费大量时间，同时检测的电费和设备耗损费用高，增加了生产成本。
因此，研究发明一种对汽车退役动力电池容量快速估计的方法，对新能源汽车退役电池再利用的应用具有重要意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无需进行完全充放电测试即可估算容量的电池容量快速估计的方法，极大地提高了电池分选重组的效率，并减少由检测产生电力消耗和设备损耗成本。
本发明提供的电池容量快速估计的方法，包括以下步骤：
步骤一：将能源汽车上退役后的电池模块拆分为单体锂电池，并且设定电池出厂的额定容量为C，将单体锂电池在恒流恒压充放电测试后，将放电过程的容量值作为当前单体锂电池状态的容量值C1；
步骤二、选择C1值分布在70％～100％的额定容量C的范围内的若干单体锂电池作为测试样本，进行恒流放电测试，得到电阻特征参数ΔR；
步骤三、以不同衰减状态的电池容量C1和电阻特征参数ΔR的对应关系，建立电池衰减模型；
步骤四、待测锂电池是与测试样本具有相同运行工况的锂电池，利用步骤二的恒流放电测试，获取该待测锂电池的电阻特征参数ΔRt；
步骤五、将步骤四得到的电阻特征参数ΔRt输入步骤三中的电池衰减模型，估算出当前状态下该待测锂电池的电池容量。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述步骤一中的恒流恒压充放电测试是在25℃下进行的。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述步骤一中的恒流恒压充放电测试指的是：以0.2C～1C的电流对单体锂电池进行恒流充电，当电压达到其工作电压上限时，转为恒压充电，当电流降至0.05C时结束充电，搁置30min以上后，以0.2C～1C电流恒流放电，当电压降低至其工作电压下限时停止放电，以放电过程的容量值作为当前单体锂电池状态的容量值C1。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述步骤二中的恒流放电测试是在25℃下进行的。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述步骤二中的恒流放电测试指的是：若干单体锂电池以0.2～1C的电流通过恒流恒压方式将其充满电，搁置30min以上，然后恒流放电，其中放电电流为I，放电时间为N秒，通过放电过程的电压变化，可以计算放电时间为1s和Ns时的电池电阻R1和RN，其中R1＝ΔV1/I，RN＝ΔVN/I，就可以得到电阻特征参数ΔR＝RN-R1。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述恒流放电过程中的放电电流设为I，取值在1C～2C之间，放电时间设为N秒，取值在36s～72s之间。
对发明提供的一种电池容量快速估计的方法做进一步的改进，所述步骤三中的电池衰减模型是将不同衰减状态的电池C1和电阻特征参数ΔR一一对应，并作为数据序列进行线性回归拟合，得到C1＝a＊ΔR+b的线性关系，建立电阻特征参数-电池容量的电池衰减模型。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明提供的电池容量快速估计的方法可以通过建立电池的电阻特征参数与容量之间的模型关系，对相同运行工况电池仅需测量满电状态下电池的电阻特征参数，便可快速估算出电池的容量，淘汰没有利用价值的电池，同时可以作为电池分选重组的依据；该方法无需进行完全充放电测试即可估算容量，极大地提高了电池分选重组的效率，并减少由检测产生电力消耗和设备损耗成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例中锂电池容量C1和电阻特征参数ΔR的线性关系；
图2是本发明的实施例中待测锂电池容量的估计值与实际值对比；
图3是本发明的实施例中测试样本锂电池放电1秒的电阻R1和电池实际容量的对应关系；
图4是本发明的实施例中测试样本锂电池放电72s的电阻R72和电池实际容量的对应关系。
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。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的退役锂电池容量快速估计方法作具体阐述。退役电池可以是退役的磷酸铁锂电池或三元电池等。以下实施例以新能源汽车退役的磷酸铁锂电池为例进行说明。
本实施例采用的退役电池为磷酸铁锂电池，电池模块拆解为单体锂电池，已知出厂额定容量C为23Ah，单体锂电池以恒流恒压方式进行完全充放电来确定电池容量。
实施例
一、建立电池衰减模型
单体锂电池在25℃环境中进行充放电，以11.5A(0.5C)电流恒流充电至截止电压3.65V(工作电压上限值)，接着以3.65V进行恒压充电，当电流降低至1.15A(0.05C)时，停止充电并搁置30min，然后以11.5A电流恒流放电至截止电压2.7V(工作电压下限值)停止，以放电过程的容量作为电池容量C1，电池容量C1分布在16Ah～23Ah范围内，约为额定容量的70％～100％。
选取不同电池容量的50个锂电池作为测试样本，将所有测试样本置于25℃的环境中，以11.5A电流恒流充电至3.65V，并恒压充电至电流减小至1.15A，搁置30分钟，随后以I＝23A(1C)电流进行恒流放电72s。
放电1s的电池电阻
R1＝ΔV1/I＝(V0-V1)/I ①
放电72s的电池电阻
R72＝ΔV72/I＝(V0-V72)/I ②
从恒流放电过程的数据中读取放电0s、1s和72s时的电压值V0，V1和V72，代入式①和②中计算得到R1和R72。
进一步计算电阻特征参数
ΔR＝R72-R1＝(V1-V72)/I ③
将测试样本的电池容量C1和电阻特征参数ΔR建立对应关系，并且采用线性回归方式拟合建立电池衰减模型，如图1所示，拟合方程为C1＝-0.972＊ΔR+23.869，R2＝0.99。
二、估计电池容量
从退役电池中任意选取多个非测试样本电池作为待估计容量的电池样本，将这些电池在25℃环境中，以11.5A电流恒流充电至3.65V，并恒压充电至电流减小至1.15A，搁置30分钟，随后以I＝23A(1C)电流进行恒流放电72s。通过式①、②和③计算得到待估计容量电池的电阻特征参数ΔR。
将待估计容量电池的电阻特征参数ΔR输入电池衰减模型方程C1＝-0.972＊ΔR+23.869可计算得到各个电池在当前衰减状态下的容量值，实现容量的快速估计。
将电池的估计容量与实际容量进行比较，并计算误差值，其中，
误差＝∣估计容量-实际容量∣/实际容量。
估计容量相对于实际容量的误差在3％以内的样本超过总样本的80％，最大误差3.6％如图2所示，模型精度高。采用该方法进行容量估算，实际测试时间在2h以内，相比传统的完全充放电测试(≥6h)方法，时间大幅缩短，从而减少电耗和设备损耗，降低电池分选的成本。
电池容量的衰减主要来自于电池内部可自由脱嵌锂离子的浓度降低，电池直流电阻主要由欧姆电阻(接触电阻)、电化学极化电阻以及扩散电阻(浓差极化电阻)组成，其中欧姆电阻几乎瞬间响应，电化学极化电阻的响应时间在微秒级，而扩散电阻的响应时间在秒级，因此R1主要体现了电池的欧姆电阻和电化学极化电阻，利用R72-R1＝ΔR则将R72中的欧姆电阻和电化学极化电阻部分消除，剩下扩散电阻。
图3为测试样本锂电池放电1秒的电阻R1和电池实际容量的对应关系，可以看出没有明显的规律，电阻R1的分布相对分散。图4为测试样本锂电池放电72s的电阻R72和电池实际容量的对应关系，从数据分布来看，R72随电池容量衰减逐渐增大，具有一定规律性，进行线性拟合得到R2＝0.74，说明数据离散，无法利用该关系来估算电池容量。
而利用R72-R1＝ΔR，建立电池电阻特征参数ΔR与衰减容量对应关系，能够满足较好的线性关系，如图1所示，相比R1和R72，通过ΔR能够建立电池容量衰减模型，更为准确地估算出电池容量。
本发明提供的一种电池容量快速估计的方法具有如下优势：
通过测试分析验证得出电池的电阻特征参数与容量之间的线性关系，根据这一关系，对相同运行工况电池仅需测量满电状态下电池的电阻特征参数，便可快速估算出电池的容量，淘汰没有利用价值的电池，同时可以作为电池分选重组的依据；该方法无需进行完全充放电即可估算容量，大大提高了电池分选重组的效率，并减少由检测产生电力消耗和设备损耗成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电池容量快速估计的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将能源汽车上退役后的电池模块拆分为单体锂电池，并且设定电池出厂的额定容量为C，将单体锂电池在恒流恒压充放电测试后，将放电过程的容量值作为当前单体锂电池状态的容量值C1；
步骤二、选择C1值分布在70％～100％的额定容量C的范围内的若干单体锂电池作为测试样本，进行恒流放电测试，得到电阻特征参数ΔR；
步骤三、以不同衰减状态的电池容量C1和电阻特征参数ΔR的对应关系，建立电池衰减模型；
步骤四、待测锂电池是与测试样本具有相同运行工况的锂电池，利用步骤二的恒流放电测试，获取该待测锂电池的电阻特征参数ΔRt；
步骤五、将步骤四得到的电阻特征参数ΔRt输入步骤三中的电池衰减模型，估算出当前状态下该待测锂电池的电池容量。
2.根据权利要求1所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于：所述步骤一中的恒流恒压充放电测试是在25℃下进行的。
3.根据权利要求1所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于，所述步骤一中的恒流恒压充放电测试指的是：以0.2C～1C的电流对单体锂电池进行恒流充电，当电压达到其工作电压上限时，转为恒压充电，当电流降至0.05C时结束充电，搁置30min或者30min以上后，以0.2C～1C电流恒流放电，当电压降低至其工作电压下限时停止放电，以放电过程的容量值作为当前单体锂电池状态的容量值C1。
4.根据权利要求1所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于，所述步骤二中的恒流放电测试是在25℃下进行的。
5.根据权利要求1所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于，所述步骤二中的恒流放电测试指的是：若干单体锂电池以0.2～1C的电流通过恒流恒压方式将其充满电，搁置30min或者30min以上，然后恒流放电，其中放电电流为I，放电时间为N秒，通过放电过程的电压变化，可以计算放电时间为1s和Ns时的电池电阻R1和RN，其中R1＝ΔV1/I，RN＝ΔVN/I，就可以得到电阻特征参数ΔR＝RN-R1。
6.根据权利要求5所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于：所述恒流放电过程中的放电电流设为I，取值在1C～2C之间，放电时间设为N秒，取值在36s～72s之间。
7.根据权利要求1所述的电池容量快速估计的方法，其特征在于，所述步骤三中的电池衰减模型是将不同衰减状态的电池C1和电阻特征参数ΔR一一对应，并作为数据序列进行线性回归拟合，得到C1＝a＊ΔR+b的线性关系，建立电阻特征参数-电池容量的电池衰减模型。
CN202210366178.2A 2022-04-08 2022-04-08 一种电池容量快速估计的方法 Withdrawn CN114705991A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210366178.2A CN114705991A (zh) 2022-04-08 2022-04-08 一种电池容量快速估计的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210366178.2A CN114705991A (zh) 2022-04-08 2022-04-08 一种电池容量快速估计的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114705991A true CN114705991A (zh) 2022-07-05

Family

ID=82173146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210366178.2A Withdrawn CN114705991A (zh) 2022-04-08 2022-04-08 一种电池容量快速估计的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114705991A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115201706A (zh) * 2022-09-14 2022-10-18 苏州时代华景新能源有限公司 一种锂电池的智能化筛选方法及系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115201706A (zh) * 2022-09-14 2022-10-18 苏州时代华景新能源有限公司 一种锂电池的智能化筛选方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102508165B (zh) 一种评价磷酸铁锂电池自放电一致性的方法
CN103995232B (zh) 一种磷酸铁锂动力电池组峰值充放电性能的检测方法
CN103698716B (zh) 一种基于衰减系数的串联电池组可放出电量衰减评价方法
Zheng et al. Fault identification and quantitative diagnosis method for series-connected lithium-ion battery packs based on capacity estimation
CN107015163B (zh) 一种电池容量的获取方法和装置
CN108490366B (zh) 电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法
CN111736085A (zh) 一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法
CN107861075A (zh) 一种确定动力电池sop的方法
EP3594705B1 (en) Method and device for estimating service capacity and state of health of minimum battery cell and battery system
CN102012485A (zh) 一种快速检测铅酸蓄电池循环寿命的方法
CN110749832B (zh) 一种电动汽车退役锂离子电池实际容量的快速估算方法
CN111766530B (zh) 锂离子蓄电池单体寿命检测方法
CN104950263A (zh) 汽车动力电池soc的估算方法
CN104237802A (zh) 一种锂离子电池低温性能一致性的检测方法
CN111064253A (zh) 一种基于平均离散Fréchet距离的电池健康度快速评估方法
CN113189496B (zh) 一种验证脉冲加热对动力电池寿命影响的方法
CN111036575A (zh) 一种基于温度变化分析的锂离子电池分选方法
CN114429050A (zh) 一种退役动力电池梯次利用的分选方法
CN113093010A (zh) 一种锂离子电池一致性评估方法
CN117310515A (zh) 一种锂离子电池直流内阻测试方法及系统
CN114705991A (zh) 一种电池容量快速估计的方法
CN106004481A (zh) 一种混合动力汽车电池组soh值估算方法
CN113238152A (zh) 锂电池自放电检测方法
CN112114260A (zh) 一种锂离子电池单体过充电稳定性的测试及评价方法
CN116736159A (zh) 一种退役动力电池梯次利用快速一致性筛分方法

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20220705

WW01 Invention patent application withdrawn after publication