CN117872187A - 电池健康状态的测试方法及装置、计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电池健康状态的测试方法及装置、计算机可读存储介质，该电池健康状态的测试方法包括：对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。通过上述方式，能够精确的测试电池健康状态。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池健康状态的测试方法及装置、计算机可读存储介质。
背景技术
磷酸铁锂电池在电动汽车和可再生能源存储中的应用日益增多，其卓越的循环寿命特性引发了消费者对电池实际衰减过程的关切。电池供应商和服务提供商需要提供可靠的电池状态健康(SOH)信息以满足消费者需求，但现有的测试SOH数据的方法不准确。
在相关技术中，一种常见的做法是在充放电循环中，记录某一时间点的电池电压，并将该电压值简单地映射为特定的电池剩余容量(SOC)。然而，这种方法存在明显的准确性问题，主要源于电压受温度波动的影响。温度变化会导致相同电压值对应的SOC在不同情况下可能不同，因此记录的SOC值变得不准确。
这一准确性问题在电池测试和监测中具有重要意义，因为准确的SOC信息对于SOH的计算以及有效的电池管理至关重要。过度依赖电压记录来估算SOC可能导致性能下降、不稳定性和安全问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供了一种电池健康状态的测试方法及装置、计算机可读存储介质，能够精确的测试电池健康状态。
本申请采用的一个技术方案是：提供一种电池健康状态的测试方法，该电池健康状态的测试方法包括：对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，设定充电截止电压大于3.60V。
在一实施例中，设定放电截止电压大于2.45V且小于2.55V。
在一实施例中，设定充电倍率小于或等于0.3C；和/或设定放电倍率小于或等于0.3C。
在一实施例中，确定电池的电池健康状态，包括：基于电池的放电参数确定电池的实际容量；根据实际容量和电池的额定容量确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，确定电池的电池健康状态，包括：至少两次确定电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；确定至少两个电池健康状态初始值的均值为电池的电池健康状态最终值。
在一实施例中，该方法还包括：基于预设时间间隔，至少两次执行对电池进行放电至电量为0％的步骤至确定电池的电池健康状态的步骤。
在一实施例中，电池为磷酸铁锂电池。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电池健康状态的测试装置，该电池健康状态的测试装置包括：放电模块，用于对电池进行放电至电量为0％；充电模块，用于采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；放电模块还用于采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；测试模块，用于确定电池的电池健康状态。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电池健康状态的测试装置，该电池健康状态的测试装置包括处理器和存储器，存储器用于存储程序数据，处理器用于执行程序数据以实现如上述的电池健康状态的测试方法。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有程序数据，程序数据在被处理器执行时，用以实现如上述的电池健康状态的测试方法。
本申请提供的电池健康状态的测试方法包括：对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。采用上述的方式，不仅可以精确的测量出电池的SOH值，还能有助于恢复电池的SOH值以延长电池寿命。通过提供更精确的SOH测量方法，促进储能技术的可持续发展，帮助电网更好地管理能源波动，提高能源效率，降低电能成本，同时提供更可靠的备用电源。这锂电池行业具有直接的经济和环境影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请提供的电池健康状态的测试方法一实施例的流程示意图；
图2是图1中步骤S14一实施例的流程示意图；
图3是一实施例中SOH值的恢复示意图；
图4是本申请提供的电池健康状态的测试装置一实施例的结构示意图；
图5是本申请提供的电池健康状态的测试装置另一实施例的结构示意图；
图6是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
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，本领域技术人员在没有作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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
本申请中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
参阅图1，图1是本申请提供的电池健康状态的测试方法一实施例的流程示意图，该方法包括：
步骤S11：对电池进行放电至电量为0％。
可选地，在一实施例中，该电池为磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池，是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池，单体额定电压为3.2V，充电截止电压为3.6V～3.65V。充电过程中，磷酸铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，嵌入负极碳材料；同时从正极释放出电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡。放电过程中，锂离子自负极脱出，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界提供能量。磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。
其中，这里的电量具体采用SOC(State of Charge，电池荷电状态)来表示，用来反映电池的剩余容量的，指的是电池当前所剩电荷量和额定电荷量的比值，也叫做电池剩余电量。可以理解地，本实施例中需要先对电池进行完全放电至SOC为0％。
步骤S12：采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压。
其中，充电倍率是充电快慢的一种量度，是指电池在规定的时间内充电至其额定容量时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数，即“充电电流/电池额定容量＝充电倍率”。
可选地，在一实施例中，充电倍率小于或等于0.3C，特别的，可以具体采用0.1C、0.2C或者0.3C。
可以理解地，相关技术中，在充放电循环中，记录某一时间点的电池电压，并将该电压值简单地映射为特定的电池剩余容量。这种方法存在的问题主要源于电压受温度波动的影响，温度变化会导致相同电压值对应的SOC在不同情况下可能不同，因此记录的SOC值变得不准确。因此，本实施例中，采用预先设置的较低的充电倍率进行充电，将电池温度控制在一个较低且相对恒定的范围内，由于充电倍率低，该充电过程大概会持续5-6小时。
其中，充电截止电压(limited charge voltage)又叫充电终止电压。是指在规定的恒流充电期间，电池达到完全充电状态时的电压。
可选地，在一实施例中，设定充电截止电压大于3.60V且小于3.70V，特别的，可以具体采用3.65V。
可以理解地，不同的电池个体性能有差异，本实施例采用的充电截止电压目的在于使得电池完成满充。
步骤S13：采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压。
其中，放电倍率是放电快慢的一种量度，是指电池在规定的时间内从满充放电至容量为0时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数，即“放电电流/电池额定容量＝放电倍率”。
可选地，在一实施例中，放电倍率小于或等于0.3C，特别的，可以具体采用0.1C、0.2C或者0.3C。
可以理解地，相关技术中，在充放电循环中，记录某一时间点的电池电压，并将该电压值简单地映射为特定的电池剩余容量。这种方法存在的问题主要源于电压受温度波动的影响，温度变化会导致相同电压值对应的SOC在不同情况下可能不同，因此记录的SOC值变得不准确。因此，本实施例中，采用预先设置的较低的放电倍率进行放电，将电池温度控制在一个较低且相对恒定的范围内，由于放电倍率低，该放电过程大概会持续5-6小时。
其中，放电截止电压是指电池在放电过程中电压降至一定程度停止放电的电压值。
可选地，在一实施例中，设定放电截止电压大于2.45V且小于2.55V，特别的，可以具体采用2.5V。
可以理解地，不同的电池个体性能有差异，本实施例采用的放电截止电压目的在于使得电池完成满放。
可选地，在一实施例中，对于上述的步骤S12和步骤S13，其目的在于使得电池在较低的充放电倍率下完成满充满放。在一应用场景中，对于电子设备而言，可以预先设置对应的DOD(Depth of Discharg，放电深度)值，将DOD值设置为100％。放电深度DOD(Depth ofDischarge)通常表示为已用电池容量与总容量之比的百分比，它可以用以下公式计算：
DOD＝(1-剩余电量/总电量)*100％；
即，将DOD值设置为100％，意味着在充电时，要将电池完全充电至电量为100％，在放电时，要将电池完全放电至剩余电量为0％。
可选地，在一实施例中，在上述步骤S12和步骤S13的充放电过程中，可以进一步对环境温度进行干扰。
具体地，由于温度对充放电的影响较大，在上述的充点电过程中可以将电池置于恒温环境中以控制电池的温度不会变化太大。
步骤S14：确定电池的电池健康状态。
可选地，如图2所示，图2是图1中步骤S14一实施例的流程示意图，步骤S14可以包括：
步骤S141：基于电池的放电参数确定电池的实际容量。
可选地，在一实施例中，可以基于放电电流和放电时间来确定实际容量。
具体地，上述的步骤13中的放电过程为恒流放电，假设放电电流为I，进一步在其放电过程中对放电时间进行监控，可以得到对应的放电时间T，然后采用以下公式确定对应的实际容量C1：
C1＝I*T。
步骤S142：根据实际容量和电池的额定容量确定电池的电池健康状态。
其中，额定容量是电池生产和出厂时规定的容量。
其中，电池健康状态(State of Health，SOH)表征当前电池相对于新电池存储电能的能力，指的是当前电池满电能量和新鲜态电池满电能量的比值。
可选地，假设电池的额定容量为C2，那么可以采用以下公式计算电池健康状态SOH：
SOH＝C1/C2。
可选地，在一实施例中，至少两次确定电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；确定至少两个电池健康状态初始值的均值作为电池的电池健康状态最终值。例如，上述的过程可以执行两次，将两个电池健康状态初始值的均值作为电池的电池健康状态最终值。
具体地，可以重复执行上述的步骤S12-S13，计算多个SOH初始值，然后基于多个多个SOH初始值的均值确定SOH最终值。
可选地，在一实施例中，可以基于预设时间间隔，至少两次执行上述步骤S11-S14。例如，相隔1周(7天)做一次。
本实施例提供的电池健康状态的测试方法包括：对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。采用上述的方式，主要影响因素包括以下两点：
第一是温度，如果在较低倍率下运行的电池系统，温升较低，此时的截止电压受到温度的影响会降到最低。
第二是DOD，电池在较低的DOD状态下运行时，部分电位下的锂离子并不会参与转移，电池体系中的锂离子并非平均分布，通常参与运行的锂离子密度略低。
通过上述的方式不仅可以精确的测量出电池的SOH值，还能进一步产生以下的有益效果：
1、延长电池寿命：准确测量SOH可以帮助监测电池的健康状态，及早检测到潜在问题，从而采取适当的维护措施，延长电池的使用寿命。这对于昂贵的电池系统如储能系统和电动车电池非常重要。
2、提高电池性能：通过准确监测SOH，可以更好地了解电池的性能特征。这有助于优化电池的充放电策略，确保其在最佳工作状态下运行，提高性能和效率。
3、安全性增加：不准确的SOH测量可能导致电池性能下降，甚至引发安全问题，如过度充电或过度放电。准确的SOH测量有助于降低这些风险，提高电池系统的安全性。
4、节约成本：准确的SOH监测可以帮助避免不必要的维护和更换电池的费用。它可以减少电池管理的运营成本，特别是在大规模储能系统中。
进一步参阅图3，图3是一实施例中SOH值的恢复示意图，从图3中可以看出，采用低倍率对电池进行满充满放后，电池的SOH逐渐恢复。
总的来说，在储能行业市场中，准确的SOH测量不仅有助于延长电池寿命，储能系统是可再生能源集成的核心，而准确的SOH测量对其稳定运行至关重要。通过提供更精确的SOH测量方法，促进储能技术的可持续发展，帮助电网更好地管理能源波动，提高能源效率，降低电能成本，同时提供更可靠的备用电源。这锂电池行业具有直接的经济和环境影响。
参阅图4，图4是本申请提供的电池健康状态的测试装置一实施例的结构示意图，该测试装置400包括放电模块401、充电模块402和测试模块403。
其中，放电模块401用于对电池进行放电至电量为0％；充电模块402用于采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；放电模块401还用于采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；测试模块403用于确定电池的电池健康状态。
可选地，在一实施例中，测试模块403用于基于电池的放电参数确定电池的实际容量；根据实际容量和电池的额定容量确定电池的电池健康状态。
可选地，在一实施例中，测试模块403用于至少两次确定电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；确定至少两个电池健康状态初始值的均值为电池的电池健康状态最终值。
参阅图5，图5是本申请提供的电池健康状态的测试装置另一实施例的结构示意图，该测试装置500包括处理器501和存储器502，存储器502用于存储程序数据，处理器501用于执行程序数据以实现如下的电池健康状态的测试方法：
对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，处理器501用于执行：基于电池的放电参数确定电池的实际容量；根据实际容量和电池的额定容量确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，处理器501用于执行：至少两次确定电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；确定至少两个电池健康状态初始值的均值为电池的电池健康状态最终值。
在一实施例中，处理器501用于执行：基于预设时间间隔，至少两次执行对电池进行放电至电量为0％的步骤至确定电池的电池健康状态的步骤。
可选地，该测试装置500可以是安装有磷酸铁锂电池的电子设备，例如电动汽车。
参阅图6，图6是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图，该计算机可读存储介质600中存储有程序数据601，程序数据601在被处理器执行时，用以实现如下的电池健康状态的测试方法：
对电池进行放电至电量为0％；采用设定充电倍率对电池进行充电至电压的电压到达设定充电截止电压；采用设定放电倍率对充电后的电池进行放电至电池的电压到达设定放电截止电压；确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，程序数据601在被处理器执行时，用以实现：基于电池的放电参数确定电池的实际容量；根据实际容量和电池的额定容量确定电池的电池健康状态。
在一实施例中，程序数据601在被处理器执行时，用以实现：至少两次确定电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；确定至少两个电池健康状态初始值的均值为电池的电池健康状态最终值。
在一实施例中，程序数据601在被处理器执行时，用以实现：基于预设时间间隔，至少两次执行对电池进行放电至电量为0％的步骤至确定电池的电池健康状态的步骤。
以上对本申请实施例所提供的显示屏进行了详细介绍，本文中应用了具体个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 (10)
1.一种电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述电池健康状态的测试方法包括：
对电池进行放电至电量为0％；
采用设定充电倍率对所述电池进行充电至所述电压的电压到达设定充电截止电压；
采用设定放电倍率对充电后的所述电池进行放电至所述电池的电压到达设定放电截止电压；
确定所述电池的电池健康状态。
2.根据权利要求1所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述设定充电截止电压大于3.60V。
3.根据权利要求1所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述设定放电截止电压大于2.45V且小于2.55V。
4.根据权利要求1所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述设定充电倍率小于或等于0.3C；和/或
所述设定放电倍率小于或等于0.3C。
5.根据权利要求1所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述确定所述电池的电池健康状态，包括：
基于所述电池的放电参数确定所述电池的实际容量；
根据所述实际容量和所述电池的额定容量确定所述电池的电池健康状态。
6.根据权利要求5所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述确定所述电池的电池健康状态，包括：
至少两次确定所述电池的电池健康状态，以得到至少两个电池健康状态初始值；
确定至少两个所述电池健康状态初始值的均值为所述电池的电池健康状态最终值。
7.根据权利要求1所述的电池健康状态的测试方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于预设时间间隔，至少两次执行所述对电池进行放电至电量为0％的步骤至所述确定所述电池的电池健康状态的步骤。
8.一种电池健康状态的测试装置，其特征在于，所述电池健康状态的测试装置包括：
放电模块，用于对电池进行放电至电量为0％；
充电模块，用于采用设定充电倍率对所述电池进行充电至所述电压的电压到达设定充电截止电压；
所述放电模块还用于采用设定放电倍率对充电后的所述电池进行放电至所述电池的电压到达设定放电截止电压；
测试模块，用于确定所述电池的电池健康状态。
9.一种电池健康状态的测试装置，其特征在于，所述电池健康状态的测试装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现如权利要求1-7任一项所述的电池健康状态的测试方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序数据，所述程序数据在被处理器执行时，用以实现如权利要求1-7任一项所述的电池健康状态的测试方法。
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| PB01 | Publication | ||
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