CN115639480B

CN115639480B - 一种电池健康状态的检测方法及装置

Info

Publication number: CN115639480B
Application number: CN202211645372.0A
Authority: CN
Inventors: 高坡; 李奎; 马瑞军
Original assignee: China Lithium Battery Technology Co Ltd
Current assignee: China Lithium Battery Technology Co Ltd
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2042-12-21
Also published as: EP4390423A1; CN115639480A

Abstract

本发明公开了一种电池健康状态的检测方法及装置，在获取到动力电池的DRT谱图时，可以从DRT谱图给出的峰信息中确定出峰参量，经过与参考动力电池中对应峰的峰参量作差后可以得到偏差，利用该偏差可以从偏差与容量损失率的对应关系中查找出对应的容量损失率，再基于查找到的容量损失率确定出的电池健康状态，这样可以快速、准确地检测出动力电池的电池健康状态，为动力电池的使用提供数据参考。

Description

一种电池健康状态的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤指一种电池健康状态的检测方法及装置。

背景技术

电池健康状态反映了随着动力电池使用次数的增大，其实际容量逐渐衰减。对动力电池的电池健康状态的检测，是电池管理系统（Battery Management System，BMS）的核心功能之一，对保障电池安全使用，延长电池循环寿命具有重要意义。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池健康状态的检测方法及装置，用以对动力电池的电池健康状态进行检测。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池健康状态的检测方法，包括：

在对动力电池进行电化学阻抗测试且获得测试数据时，对所述测试数据进行DRT处理，获得DRT谱图；

确定所述DRT谱图的多个峰中至少部分峰的峰参量，所述峰参量包括峰值频率和/或峰的积分面积；

计算确定出的峰参量与参考动力电池对应的DRT谱图中对应峰的峰参量的偏差；

根据预设的各个峰的偏差与容量损失率的对应关系，确定出计算出的偏差对应的容量损失率；

根据确定出的容量损失率，确定该动力电池的电池健康状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种电池健康状态的检测装置，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以下过程：

第三方面，本发明实施例提供了一种电池装置，包括：动力电池、以及如本发明实施例提供的上述检测装置。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种电池健康状态的检测方法及装置，在获取到动力电池的DRT谱图时，可以从DRT谱图给出的峰信息中确定出峰参量，经过与参考动力电池中对应峰的峰参量作差后可以得到偏差，利用该偏差可以从偏差与容量损失率的对应关系中查找出对应的容量损失率，再基于查找到的容量损失率确定出的电池健康状态，这样可以快速、准确地检测出动力电池的电池健康状态，为动力电池的使用提供数据参考。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种电池健康状态的检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中提供的DRT谱图；

图3为本发明实施例中提供的不同容量损失率对应的DRT谱图；

图4为本发明实施例中提供的一种偏差与容量损失率的关系曲线；

图5为本发明实施例中提供的另一种偏差与容量损失率的关系曲线；

图6为本发明实施例中提供的一种电池健康状态的检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种电池装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种电池健康状态的检测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健康状态的检测方法，如图1所示，包括：

S101、在对动力电池进行电化学阻抗测试且获得测试数据时，对测试数据进行DRT处理，获得DRT谱图；

在一些实施例中，动力电池可以但不限于为：电池单体、电池组或电池包。

应理解，DRT的中文释义为弛豫时间分布，英文全称为Distribution ofRelaxation Times。

S102、确定DRT谱图的多个峰中至少部分峰的峰参量，峰参量包括峰值频率和/或峰的积分面积；

在一些实施例中，DRT谱图可以如图2所示，图2中示出的曲线具有6个峰，从左至右每个峰对应的阻抗种类分别为：固相扩散阻抗、液相扩散阻抗、负极电荷转移阻抗、正极电荷转移阻抗、膜阻抗和接触阻抗。

当然，在实际情况中，DRT谱图中的曲线中的峰的数量并不限于6个，可能少于6个，还可以大于6个，需要根据实际情况而定，此处只是图2所示为例进行说明而已。

基于此，在一些实施例中，上述S102的实现过程可以包括：

在多个峰中每个峰对应一种阻抗时，确定DRT谱图中膜阻抗和/或接触阻抗对应峰的峰参量。

也就是说，结合图2所示，若从左至右对6个峰分别编号为：P1、P2、P3、P4、P5和P6时，可以确定出峰P5的峰参量和/或峰P6的峰参量。

这样，通过将P5、P6峰对应的电池内部阻抗进行参量化，即可以通过该峰参量确定出电池内部阻抗的变化。

当然，在实际情况中，并不限于基于峰P5和/或峰P6的峰参量确定电池健康状态，还可以基于峰P1、峰P2、峰P3和/或峰P4的峰参量确定电池健康状态，具体可以根据实际情况而定，以满足不同应用场景的需要。

S103、计算确定出的峰参量与参考动力电池对应的DRT谱图中对应峰的峰参量的偏差；

在一些实施例中，参考动力电池为：出厂时的该动力电池，或与该动力电池具有相同性能参数且充放电循环次数小于10次的动力电池。其中，并不限于10次，还可以设置为5次或15次等其他次数，但是这个次数并不能设置的太大，以避免参考动力电池出现衰减而导致后续的检测结果不准确。

并且，该动力电池可以为出厂后开始正式使用的动力电池，参考动力电池可以为电池健康状态良好且未出现容量损失的动力电池；这样，通过与参考动力电池相比较，可以确定出该动力电池在出厂使用的过程中峰参量的偏移量以反映出容量损失率，从而有利于后续检测出该动力电池的电池健康状态。

在一些实施例中，以S102中的至少部分峰为一个峰，且该峰为膜阻抗对应的峰，同时S102中确定出膜阻抗对应峰的峰参量为例，上述S103的具体实现过程包括：

如果峰参量为峰值频率，则计算该动力电池的膜阻抗对应峰的峰值频率与参考动力电池对应的DRT谱图中膜阻抗对应峰的峰值频率的偏差；

如果峰参量为峰的积分面积，则计算该动力电池的膜阻抗对应峰的积分面积与参考动力电池对应的DRT谱图中膜阻抗对应峰的积分面积的偏差。

这样，不管上述S102中的至少部分峰为几个峰，均可以确定出峰参量对应的偏差，从而有利于后续检测出该动力电池的电池健康状态。

例如，如图3所示，该图给出三种不同容量损失率下的DRT谱图，从图中可见，不同的容量损失率下对应的峰P4、峰P5和峰P6的峰参量存在着较大的差异，假设曲线1为参考动力电池对应的曲线时，可以计算出曲线2与曲线1中峰P4、峰P5和峰P6的峰参量的偏差，以及计算出曲线3与曲线1中峰P4、峰P5和峰P6的峰参量的偏差。

S104、根据预设的各个峰的偏差与容量损失率的对应关系，确定出计算出的偏差对应的容量损失率；

在一些实施例中，对应关系可以但不限于如表1所示。

表1

从上述表1中可知，每个峰在不同的容量损失率下对应不同的偏差，所以在确定出某个峰的偏差时，可以从上述表1中找到该峰的偏差对应的容量损失率。例如，若上述S102中确定出的是峰P4的峰参量，所以在上述S103中计算出的是峰P4的偏差，假设峰P4的偏差为△x10，那么从表1中查找出对应的容量损失率为k2。

在一些实施例中，对应关系还可以满足以下公式（即公式1）：

k=a*△Vi+b；

其中，在对多个峰依次编号时，i表示峰的编号，△Vi表示第i个峰对应的偏差，k表示容量损失率，a∈[-200，0)，b∈[0，200]。在峰参量为峰值频率时，△Vi可以替换为△log(fi)，在峰参量为峰的积分面积时，△Vi可以被替换为△Si，S表示积分面积。

如图4所示的峰参量为峰值频率时峰P5对应的偏差（即△log(f5)）与容量损失率的关系曲线，以及如图5所示的峰参量为峰的积分面积时峰P6对应的偏差（即△S6）与容量损失率的关系曲线，其中偏差与容量损失率为线性关系，符合上述公式1中偏差与容量损失率的关系。

这样，通过上述公式1，可以计算出确定出的各峰的偏差对应的容量损失率，进而可以确定出该动力电池的电池健康状态。

并且，上述公式1适用的动力电池的种类不限于为：三元锂电池或铁锂电池。

当然，对应关系并不限于上述公式1所给出的形式，还可以为其他满足偏差与容量损失率对应关系的形式，在此不作限定。

在一些实施例中，该对应关系可以是预先建立的，且预先植入至检测装置的存储空间中，在检测装置需要检测电池健康状态时，可以从存储空间调用该对应关系。

并且，该对应关系的确定方法包括：

选取样品动力电池；

对样品动力电池进行电化学阻抗测试，对测试数据进行DRT处理后，得到对应的DRT谱图，并从谱图中提取出各个峰的峰参量并作为各个峰的初始峰参量；确定出样品动力电池当前的容量并作为初始容量；

对样品动力电池进行工况老化，获取不同容量下的各个峰的峰参量；

计算不同容量下各个峰的峰参量与对应峰的初始峰参量之间的偏差；

根据初始容量，计算不同容量对应的容量损失率；

建立各个峰的偏差与容量损失率的对应关系。

其中，可以选取很多的样品动力电池，并且进行多种不同的工况老化过程，以便于模拟出不同工况下的容量损失，从而使得该对应关系可以适用于多种应用场景，在多种应用场景下均可以实现电池健康状态快速准确地检测。

S105、根据确定出的容量损失率，确定该动力电池的电池健康状态。

在一些实施例中，上述S105的实现过程包括：

上述S102中的至少部分峰为一个峰，且确定出的容量损失率为1个时，根据确定出的容量损失率，换算出该动力电池的电池健康状态；

上述S102中的至少部分峰为多个峰（如n个峰，且n为大于1的整数），且确定出的容量损失率为n个时，计算确定出的各容量损失率的平均值，并根据该平均值，换算出该动力电池的电池健康状态。

当然，在容量损失率为n个时，并不限于基于各容量损失率的平均值换算电池健康状态，还可以设置为：

基于各容量损失率中的最小值，换算出该动力电池的电池健康状态；

或，基于各容量损失率中的最大值，换算出该动力电池的电池健康状态。

这样，在容量损失率为1个时，表示上述S102中确定出了一个峰的峰参量，这样经过S103和S104的处理后，可以得到一个容量损失率，进而可以直接基于该容量损失率，换算出该动力电池的电池健康状态即可。在容量损失率为n个时，表示上述S102中确定出了多个峰的峰参量，这样经过S103和S104的处理后，可以得到多个容量损失率，进而可以对多个容量损失率进行简单的数学处理后，换算出该动力电池的电池健康状态。从而，该检测方法可以适用于多种应用场景，同时在容量损失率为n个时，还有利于提高检测结果的准确性，减少误差。

在一些实施例中，在基于容量损失率换算电池健康状态时，可以包括：

将100%减去容量损失率的值作为电池健康状态。

例如，容量损失率为20%时，换算出的电池健康状态可以为80%。

如此，在获取到动力电池的DRT谱图时，可以从DRT谱图给出的峰信息中确定出峰参量，经过与参考动力电池中对应峰的峰参量作差后可以得到偏差，利用该偏差可以从各个峰的偏差与容量损失率的对应关系中查找出对应的容量损失率，再基于查找到的容量损失率确定出的电池健康状态，这样可以快速、准确地检测出动力电池的电池健康状态，为动力电池的使用提供数据参考。

在一些实施例中，上述S101至S105的过程可以定期执行。例如，按照设定的检测周期执行，设置计时器，在计时器到达检测周期时，就执行上述S101至S105的过程，实现对电池健康状态的检测，以确定动力电池是否还可以继续使用；其中，检测周期的长短可以根据动力电容的应用场景、容量以及检测需求等因素进行设置，在此不作限定。

或者，上述S101至S105的过程还可以按照用户的使用需求进行。例如，在安装有动力电池的设备中设置检测按键，在用户想要检测电池健康状态时，点击检测按键，使得检测装置进入检测程序，实现对电池健康状态的检测，以便于用户掌握动力电池的性能。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池健康状态的检测装置，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现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健康状态的检测装置，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以下过程：

在对动力电池进行电化学阻抗测试且获得测试数据时，对测试数据进行DRT处理，获得DRT谱图；

确定DRT谱图的多个峰中至少部分峰的峰参量，峰参量包括峰值频率和/或峰的积分面积；

在一些实施例中，处理器用于：

至少部分峰为一个峰，且确定出的容量损失率为1个时，根据确定出的容量损失率，换算出该动力电池的电池健康状态；

至少部分峰为多个峰，且确定出的容量损失率为多个时，计算确定出的各容量损失率的平均值，并根据该平均值，换算出该动力电池的电池健康状态。

在一些实施例中，处理器还用于：

建立各个峰的偏差与容量损失率的对应关系。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池装置，如图7所示，包括：动力电池701、以及如本发明实施例提供的上述检测装置702。

在一些实施例中，检测装置可以但不限于为电池管理系统。

在一些实施例中，动力电池为单体电池或电池组时，电池装置可以为电池包；动力电池为电池包时，电池装置可以为集成储能系统。

在一些实施例中，电池装置除了包括动力电池和检测装置之外，还可以包括其他用于实现电池装置功能的结构，在此不作限定。

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

1.一种电池健康状态的检测方法，其特征在于，包括：

根据确定出的容量损失率，确定该动力电池的电池健康状态；

所述对应关系满足以下公式：

k=a*△Vi+b；

其中，在对所述多个峰依次编号时，i表示峰的编号，△Vi表示所述第i个峰对应的偏差，k表示所述容量损失率，a∈[-200，0)，b∈[0，200]。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，确定所述DRT谱图的多个峰中至少部分峰的峰参量，包括：

在所述多个峰中每个峰对应一种阻抗时，确定所述DRT谱图中膜阻抗和/或接触阻抗对应峰的峰参量。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，根据确定出的容量损失率，确定该动力电池的电池健康状态，包括：

所述至少部分峰为一个峰，且确定出的容量损失率为1个时，根据确定出的容量损失率，换算出该动力电池的电池健康状态；

所述至少部分峰为多个峰，且确定出的容量损失率为多个时，计算确定出的各容量损失率的平均值，并根据该平均值，换算出该动力电池的电池健康状态。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述参考动力电池为：出厂时的该动力电池，或与该动力电池具有相同性能参数且充放电循环次数小于10次的动力电池。

5.一种电池健康状态的检测装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序指令；

所述对应关系满足以下公式：

k=a*△Vi+b；

6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述处理器用于：

7.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述处理器用于：

8.如权利要求5-7任一项所述的检测装置，其特征在于，所述处理器还用于：

建立各个峰的偏差与容量损失率的对应关系。

9.一种电池装置，其特征在于，包括：动力电池、以及如权利要求5-8任一项所述的检测装置。