CN102269799B - 一种检测二次电池容量的方法及*** - Google Patents

Abstract

一种检测二次电池容量的方法，包括：计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值；根据所述内阻差值，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；根据所述矩阵关系数据表以及放电平台下降值V₂，计算出待检电池容量，和/或待检电池容量百分比。本发明提供一种检测二次电池容量的方法及***，测试时间短；不会浪费大量的能量及不会减少循环寿命；测试结果较准确，成本低。

Description

一种检测二次电池容量的方法及***

技术领域

本发明涉及电池应用领域，尤其涉及一种检测二次电池容量的方法及***。

背景技术

在电池应用领域，目前主要有两种电池剩余电量的检测方法：1、传统的方法主要是采用MCU检测电池电压并结合自定义算法预估电池剩余电量；2、对精度要求较高的应用场合，普遍采用TI、MAXIM等公司设计的专用电量计IC来检测电池剩余电量。

方案一：将待检电池按照IEC标准以恒流恒压充满电，然后恒流放电至终止电压，恒定电流与放电时间的乘积就代表该电池的放电容量。

方案一缺点：检测时间长，需要对待检电池做一个完整的充放电循环，最主要是浪费了大量的能量及减少了一次循环寿命。此方法适合应用于工业测试。

方案二：利用BP神经网络模型，用锂离子电池至少前10min恒流放电过程的路端电压作为BP神经网络的输入，电池放电容量为输出预测锂离子放电容量的方法。详细查看相关专利文献“一种锂离子电池放电容量的预测方法”(申请号：200810065341.1)。

方案二缺点：此检测方法适合电池制造商做电池分容检测，不适合电池应用领域的容量检测。因为此检测方法是选取同型号的没有经过充放电的锂离子电池作为测试样本，排除电池内阻对BP网络输出结果的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测二次电池容量的方法及***，测试时间短；不会浪费大量的能量及不会减少循环寿命；测试结果较准确，成本低。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种检测二次电池容量的方法，所述方法包括：

1)计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值；

2)根据所述内阻差值，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；

3)根据所述标准电池的矩阵关系数据表以及放电平台下降值V₂，计算出待检电池容量，和/或待检电池容量百分比。

优选地，所述步骤3)具体为：

在所述标准电池的矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；

根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂；

根据V₄查找所述标准电池的矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

优选地，所述标准电池的矩阵关系数据表包括：所述标准电池的矩阵关系数据表包括放电时在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表和放电时放电容量与内阻矩阵关系数据表。

优选地，所述选用放电平台中心位置为选用标准电池的50％容量的对应点。

优选地，所述计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值的步骤具体为：

根据待检电池的当前电量值C₁查找所述标准电池的矩阵关系数据表，得出标准电池的内阻值R₂，计算标准电池内阻与待检电池内阻的差值R₃＝R₂-R₁。

优选地，判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％？若是执行步骤2)，否则充电处理所述待检电池。

优选地，判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％？若是搁置预定时间后，执行步骤3)。

本发明还提供一种检测二次电池容量的***，所述***包括：

第一计算单元，计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值；

第二计算单元，用于根据所述内阻差值，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；

第三计算单元，根据所述矩阵关系数据表以及放电平台下降值V₂，计算出待检电池容量，和/或待检电池容量百分比。

优选地，第三计算单元具体按照如下计算方式计算；

在矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂，根据V₄查找矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

优选地，所述第一计算单元，根据待检电池的当前电量值C₁查找所述矩阵关系数据表，得出标准电池的内阻值R₂，计算标准电池内阻与待检电池内阻的差值R₃＝R₂-R₁。

优选地，还包括判断单元，用于判断当待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％时，所述第一计算单元计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值，当待检电池当前容量值C₁＜标准电池容量的15％时，充电处理所述待检电池。

优选地，还包括计时单元，当判断单元判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％时，搁置预定时间。

本发明实施例所述检测二次电池容量的方法及***是利用待检电池内阻与标准电池内阻的差值作为检测依据，通过预存的标准电池的矩阵关系数据表，快速计算出待检电池容量，也可计算出待检电池容量百分比。因此，测试时间短；不会浪费大量的能量及不会减少循环寿命；由于是利用待检电池内阻与标准电池内阻的差值作为检测依据，测试结果较准确，兼容性较好；且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述检测二次电池容量的方法第一实施例流程图；

图2是本发明所述老化电池与标准电池放电曲线图；

图3是本发明所述检测二次电池容量的***第一实施例结构框图；

图4是本发明所述检测二次电池容量的***结构示意图；

图5是本发明所述检测二次电池容量的***结构轴测图。

具体实施方式

本发明提供一种检测二次电池容量的方法及***，测试时间短；不会浪费大量的能量及不会减少循环寿命；测试结果较准确。

为了更清楚地说明本发明的具体实现过程，下面结合附图具体说明。

参见图1和图2，图1是本发明所述检测二次电池容量的方法第一实施例流程图；图2是本发明所述老化电池与标准电池放电曲线图。

本发明第一实施例所述检测二次电池容量的方法，所述方法包括：

S100、计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值。

预估电池当前电量：

当电池放进充电兜时，通过按快检功能按键，所述MCU控制开始恒流放电(放电的时间一般可以选用30秒；放电电流优选与建立标准电池的矩阵关系数据表时的放电电流一致)，检测电池放电时当前在线电压V1，根据当前在线电压V1的值查找储存在充电兜里面的矩阵关系数据表(放电时在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表)，得出待检电池当前容量值C1。

如果待检电池当前容量值C1在一定的范围(一般选用C1≥标准电池容量的15％)，就可以开始快检功能，如果待检电池当前容量值C1不在上述范围内时需要充电处理。直到待检电池当前容量值C1符合上述范围要求(一般选用C1≥标准电池容量的15％)，才开始快检功能。

检测待检电池内阻，计算待检电池的容量或容量百分比：

当待检电池的当前电量C1达到上述范围要求后，可以搁置预定时间(所述预定时间具体可以选用30秒或30秒以上)，待待检电池电压稳定后检测待检电池的内阻值R1。

根据待检电池的当前电量值C1查找储存在充电兜里面的矩阵关系数据表(放电时放电容量与内阻矩阵关系数据表)，得出标准电池的内阻值R2，算出标准电池内阻与待检电池内阻的差值R3(R3＝R2-R1)。

S200、根据所述内阻差值，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值。

根据所述内阻差值R3，从而可以算出旧电池(待检电池)相对于新电池(标准电池)的放电平台下降值V2(V2＝R3*I1)，I1选用建立标准电池的矩阵关系数据表时的放电电流值。

所述标准电池的矩阵关系数据表具体包括：所述标准电池的矩阵关系数据表包括放电时在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表和放电时放电容量与内阻矩阵关系数据表。

将新电池(标准电池)以恒流恒压充满电，然后恒流放电至终止电压，测出放电时电池的在线电池电压与放电容量的矩阵关系数据，及放电容量与内阻的矩阵关系数据。分别如表一、表二所示。

将此两组矩阵关系数据作为标准电池信息保存在充电兜的储存芯片内。

当测试在线电池电压与对应放电容量的矩阵关系数据时，一般可以选用每隔1分钟记录一次在线电压与放电容量的矩阵关系数据。

记录数据的时间间隔越短，则快检容量精度越高。放电电流一般选用不大于1C。

表一、放电时某种电池的在线电池电压与对应容量的矩阵关系参照数据表：

注：表一为某种电池放电时的在线电池电压与对应容量的矩阵关系具体实例数据表。

表二、某种电池放电时放电容量与内阻矩阵关系参照数据表：

注：表二为某种电池放电时放电容量与内阻矩阵关系具体实例数据表

原理概述：由于已老化的电池(被检的二次电池)具有较高的阻抗，对于给定的负载电流而言，老化电池的放电平台比新电池的放电平台要低很多。如图2所示。因此本发明可以用待检电池的内阻与标准电池的内阻比较，计算内阻差值，再根据MCU内置算法估算出电池容量。

S400、根据所述矩阵关系数据表以及放电平台下降值V₂，计算出待检电池容量，和/或待检电池容量百分比。

步骤S400具体可以通过以下步骤实现：

在矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；

根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂；

根据V₄查找矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

在矩阵关系数据表(在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表)中选用放电平台中心位置(一般选用标准电池的50％容量的对应点)的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂。根据放电平台下降值V₂可以算出相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄(V₄＝V₃-V₂)，根据V₄查找矩阵关系数据表(在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表)对应的容量值C₃。当需要计算容量百分比时，容量百分比＝C₃/C₂。

本发明实施例所述检测二次电池容量的方法利用待检电池内阻与标准电池内阻的差值作为检测依据，通过预存的标准电池的矩阵关系数据表，可以快速计算出待检电池容量，也可计算出待检电池容量百分比。因此，测试时间短；不会浪费大量的能量及不会减少循环寿命。由于是利用待检电池内阻与标准电池内阻的差值作为检测依据，通过预存的标准电池的矩阵关系数据表，计算出待检电池容量，因此测试结果较准确，兼容性较好。

参见图3，该图为本发明所述检测二次电池容量的***第一实施例结构框图。

本发明第一实施例所述检测二次电池容量的***包括：第一计算单元12、第二计算单元13和第三计算单元14。

第一计算单元12，计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值；

所述第一计算单元，根据待检电池的当前电量值C₁查找所述矩阵关系数据表，得出标准电池的内阻值R₂，计算标准电池内阻与待检电池内阻的差值R₃＝R₂-R₁。

第二计算单元13，用于根据所述内阻差值，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；

第三计算单元14，根据所述矩阵关系数据表以及放电平台下降值V₂，计算出待检电池容量，和/或待检电池容量百分比。

第三计算单元14具体按照如下计算方式计算。

在矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂，根据V₄查找矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

本发明实施例所述的检测二次电池容量的***，还可以包括判断单元(图中未示出)，用于判断当待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％时，所述第一计算单元12计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值；当待检电池当前容量值C₁＜标准电池容量的15％时，充电处理所述待检电池。

本发明实施例所述的检测二次电池容量的***，还可以计时单元(图中未示出)，当判断单元判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％时，搁置所述待检电池预定时间。

本发明实施例所述检测二次电池容量的***，可以为前文方法中的合适一种形式，具体不再详述。

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合图4和图5具体的结构形式，说明本发明所述检测二次电池容量的***。

参见图4和图5，图4是本发明所述检测二次电池容量的***结构示意图；图5是本发明所述检测二次电池容量的***结构轴测图。

图4中的各个附图标记说明，1、AC插头；2、开关电源；3、电源开关；4、充电插槽；5、充电指示灯；6、选择按键；7、LCD；8、USB接口；9、DC接口。其中充电插槽4可以根据需要进行设定，具体可以为一个或多个(图4所示为6个充电插槽4的情况)。

在如图5所示的充电兜里面放置储存芯片，该储存芯片保存标准电池放电时的在线电池电压与放电容量的矩阵关系数据，以及放电容量与内阻的矩阵关系数据。

用户可以通过选择按键6(快检功能按键)，将待检的电池内阻与标准电池内阻做比较，通过MCU内置算法，将快检结果(容量百分比或容量的数据)通过LCD 7显示出来。

本发明所述方法和***的兼容性强，不同形状的电池只需更换不同形状的充电兜，主控板可以保持不变。

如果待检电池版本(电芯或保护板等)发生了升级，与标准电池不同时，可以通过设备学习或通过通信端口升级标准电池的矩阵数据实现。

本发明所述方法和***可以实现电池的快速检测功能，不需要对电池做一个充放电循环，导致消耗电池的使用寿命。本发明所述方法和***提高了检测效率及能量利用率，对电池检测具有一定的可标准化意义。

本发明所述方法和***可以不需要增加硬件成本，检测精度较高，可以满足用户筛选电池的要求。通过更换充电兜可以兼容多种机型，提升了产品的竞争力。

对所公开的本发明实施例上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改，对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测二次电池容量的方法，其特征在于，所述方法包括：

1)计算待检电池内阻R₁与标准电池内阻R₂的内阻差值R₃；

2)根据所述内阻差值R₃，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；

3)在所述标准电池的矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂；根据V₄查找所述标准电池的矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

2.根据权利要求1所述的检测二次电池容量的方法，其特征在于，所述标准电池的矩阵关系数据表包括放电时在线电池电压与对应容量的矩阵关系数据表和放电时放电容量与内阻矩阵关系数据表。

3.根据权利要求1所述的检测二次电池容量的方法，其特征在于，所述选用放电平台中心位置为选用标准电池的50％容量的对应点。

4.根据权利要求1所述的检测二次电池容量的方法，其特征在于，所述计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值的步骤具体为：

根据待检电池的当前电量值C₁查找所述标准电池的矩阵关系数据表，得出标准电池的内阻值R₂，计算标准电池内阻与待检电池内阻的差值R₃＝R₂-R₁。

5.根据权利要求4所述的检测二次电池容量的方法，其特征在于，

判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％是否成立，若是执行步骤1)，否则充电处理所述待检电池。

6.根据权利要求5所述的检测二次电池容量的方法，其特征在于，判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％是否成立，若是在搁置达到预定时间后，执行步骤1)。

7.一种检测二次电池容量的***，其特征在于，所述***包括：

第一计算单元，计算待检电池内阻R₁与标准电池内阻R₂的内阻差值R₃；

第二计算单元，用于根据所述内阻差值R₃，计算所述待检电池相对于标准电池的放电平台的下降值V₂＝R₃*I₁，其中，I₁选用预存的标准电池的矩阵关系数据表的放电电流值；

第三计算单元，用于在矩阵关系数据表中选用放电平台中心位置的在线电压值V₃及V₃对应的容量值C₂；根据放电平台下降值V₂计算相对于标准电池的放电平台中心位置的在线电压值V₄＝V₃-V₂，根据V₄查找矩阵关系数据表对应的容量值C₃，即待检电池的容量百分比等于C₃/C₂，待检电池的容量等于标称电池容量*(C₃/C₂)。

8.根据权利要求7所述的检测二次电池容量的***，其特征在于，所述第一计算单元，根据待检电池的当前电量值C₁查找所述矩阵关系数据表，得出标准电池的内阻值R₂，计算标准电池内阻与待检电池内阻的差值R₃＝R₂-R₁。

9.根据权利要求8所述的检测二次电池容量的***，其特征在于，还包括判断单元，用于判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％是否成立，若是所述第一计算单元计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值，否则充电处理所述待检电池。

10.根据权利要求9所述的检测二次电池容量的***，其特征在于，还包括计时单元，当判断单元判断待检电池当前容量值C₁≥标准电池容量的15％时，在搁置达到预定时间后，所述第一计算单元计算待检电池内阻与标准电池内阻的内阻差值。

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