CN104991201A - 锂离子电池单体一致性评测***与方法 - Google Patents

锂离子电池单体一致性评测***与方法 Download PDF

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武国良
徐冰亮
董尔佳
于海洋
张明江
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Electric Power Research Institute of State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

锂离子电池单体一致性评测***与方法，本发明属于电动汽车和新能源发电储能领域，具体涉及电池单体一致性评测技术，为了解决当前锂离子电池的单体一致性评测不够全面的问题，本发明中的锂离子电池测试设备的电压传感器、内阻传感器、温度传感器、电流传感器的充电性能、电流传感器的放电性能、荷电保持测试器和健康状态测试器的输出端分别与对应模块的输入端相连，各个模块的输出端分别与单体一致性综合评测模块的对应输入端连接，最后通过单体一致性综合评测程序进行评测。本发明综合考虑锂离子单体电池七方面一致性，保证锂离子电池单体一致性的科学性和准确性，适用于锂离子单体电池一致性测评。

Description

锂离子电池单体一致性评测***与方法
技术领域
本发明属于电动汽车和新能源发电储能领域，具体涉及电池单体一致性评测技术。
背景技术
在电动汽车和新能源发电储能领域中，锂离子电池是重要的储能电源。锂离子电池单体一致性直接影响了锂离子电池模块和电池包的充放电性能和健康状态。为更好的发挥锂离子电池的作用，更好的维护和使用好锂离子电池，对锂离子电池单体一致性评测尤为重要。当前锂离子电池的单体一致性评测主要在放电容量、充电容量一致性方面。
发明内容
本发明的目的是为了解决当前锂离子电池的单体一致性评测不够全面的问题，提供一种全面的锂电池单体一致性评测***与方法。
锂离子电池单体一致性评测***，它包括锂离子电池单体一致性评测平台和锂离子电池测试设备；
所述单体一致性评测平台包括放电性能一致性计算程序模块、充电性能一致性计算程序模块、电压一致性计算程序模块、内阻一致性计算程序模块、温度一致性计算程序模块、荷电保持一致性计算程序模块、健康状态一致性计算程序模块和单体一致性综合评测模块；
锂离子电池测试设备的电压数据输出端与电压一致性计算程序模块的电压数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的内阻数据输出端与内阻一致性计算程序模块的内阻数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的温度数据输出端与温度一致性计算程序模块的温度数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的放电性能数据输出端与放电性能一致性计算程序模块的放电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的充电电性能数据输出端与充电性能一致性计算程序模块的充电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的荷电保持数据输出端与荷电保持一致性计算程序模块的荷电保持数据输入端连接；
锂离子电池测试设备的健康状态数据输出端与健康状态一致性计算程序模块的健康状态数据输入端连接；
电压一致性计算程序模块的电压一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的电压一致性数据输入端连接；
内阻一致性计算程序模块的内阻一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的内阻一致性数据输入端连接；
温度一致性计算程序模块的温度一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的温度一致性数据输入端连接；
充电性能一致性计算程序模块的充电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的充电性能一致性数据输入端连接；
放电性能一致性计算程序模块的放电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的放电性能一致性数据输入端连接；
荷电保持一致性计算程序模块的荷电保持一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的荷电保持一致性数据输入端连接；
健康状态一致性计算程序模块的健康状态一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块的健康状态一致性数据输入端连接；
其中N为大于等于1的正整数。
本发明的有益效果是本发明综合考虑锂离子单体电池的放电能力、充电能力、电压、内阻、温度、荷电保持能力和健康状况七方面一致性，保证锂离子电池单体一致性的科学性和准确性。
附图说明
图1为具体实施方式一中锂离子电池单体一致性评测***的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的锂离子电池单体一致性评测***，它包括锂离子电池单体一致性评测平台2和锂离子电池测试设备1；
所述单体一致性评测平台2包括放电性能一致性计算程序模块3、充电性能一致性计算程序模块4、电压一致性计算程序模块5、内阻一致性计算程序模块6、温度一致性计算程序模块7、荷电保持一致性计算程序模块8、健康状态一致性计算程序模块9和单体一致性综合评测模块10；
锂离子电池测试设备1的电压数据输出端与电压一致性计算程序模块5的电压数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的内阻数据输出端与内阻一致性计算程序模块6的内阻数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的温度数据输出端与温度一致性计算程序模块7的温度数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的放电性能数据输出端与放电性能一致性计算程序模块3的放电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的充电电性能数据输出端与充电性能一致性计算程序模块4的充电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的荷电保持数据输出端与荷电保持一致性计算程序模块8的荷电保持数据输入端连接；
锂离子电池测试设备1的健康状态数据输出端与健康状态一致性计算程序模块9的健康状态数据输入端连接；
电压一致性计算程序模块5的电压一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的电压一致性数据输入端连接；
内阻一致性计算程序模块6的内阻一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的内阻一致性数据输入端连接；
温度一致性计算程序模块7的温度一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的温度一致性数据输入端连接；
充电性能一致性计算程序模块4的充电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的充电性能一致性数据输入端连接；
放电性能一致性计算程序模块3的放电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的放电性能一致性数据输入端连接；
荷电保持一致性计算程序模块8的荷电保持一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的荷电保持一致性数据输入端连接；
健康状态一致性计算程序模块9的健康状态一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块10的健康状态一致性数据输入端连接；
其中N为大于等于1的正整数。
具体实施方式二：本实施方式是基于具体实施方式一所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，在本实施方式中，所述锂离子电池测试设备1包括电压传感器、电流传感器、内阻传感器、温度传感器、荷电保持测试器和健康状态测试器。
电压传感器，用于测量被测锂离子电池单体的电压数据；
电流传感器，用于测量被测锂离子电池单体的放电性能数据和充电性能数据；
内阻传感器，用于测量被测锂离子电池单体的内阻数据；
温度传感器，用于测量被测锂离子电池单体的温度数据；
荷电保持测试器，用于测量被测锂离子电池单体的荷电保持数据；
健康状态测试器，用于测量被测锂离子电池单体的健康状态数据。
具体实施方式三：本实施方式是基于具体实施方式一所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，在本实施方式中，它是由以下步骤实现的：
步骤一、将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体电压测量，得到N个单体电压数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体内阻实验，得到N个单体内阻数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体温度和温度变化率测量，得到N个单体温度数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体各个倍率放电实验，得到N个单体各个倍率放电容量数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体各个倍率充电实验，得到N个单体各个倍率充电容量数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体荷电保持实验，得到N个单体荷电保持数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备1，进行N个单体健康状态实验，得到N个单体健康状态数据；
锂离子电池测试设备1将得到的相应数据分别输入给放电性能一致性计算程序模块3、充电性能一致性计算程序模块4、电压一致性计算程序模块5、内阻一致性计算程序模块6、温度一致性计算程序模块7、荷电保持一致性计算程序模块8和健康状态一致性计算程序模块9；
步骤二、放电性能一致性计算程序模块3、充电性能一致性计算程序模块4、电压一致性计算程序模块5、内阻一致性计算程序模块6、温度一致性计算程序模块7、荷电保持一致性计算程序模块8和健康状态一致性计算程序模块9对输入的数据进行计算，分别获得N个单体电池的电压一致性数值、内阻一致性数值、温度一致性数值、充电性能一致性数值、放电性能一致性数值、荷电保持能力一致性数值和健康状态一致性数值，每个一致性计算程序模块具体计算方法为：
输入N个单体电池的相应数据；
获得N个单体电池相应数据的平均值；
每个单体电池的相应数据与获得的平均值进行比较，获得每个单体电池的相应一致性数值；。单体电池的相应数据为Q，获得的平均值为M，所述单体电池的相应一致性数值为(Q-M)，|Q-M|越接近0单体电池的一致性越好。
步骤三、单体一致性综合评测模块10根据步骤二中N个单体电池的电压一致性数值、内阻一致性数值、温度一致性数值、充电性能一致性数值、放电性能一致性数值、荷电保持能力一致性数值和健康状态一致性数值进行综合，得出每个单体电池的一致性综合评测结果。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法进一步的限定，在本实施方式中，各个倍率放电容量数据是通过放电电流积分得到的，即，各个倍率放电容量数据通过电流传感器得到的。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法进一步的限定，在本实施方式中，各个倍率充电容量数据是通过充电电流积分得到的，即，各个倍率充电容量数据也是通过电流传感器得到的。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法进一步的限定，在本实施方式中，荷电保持数据是锂离子电池静止1个月时间后，电池还能保持电量的能力，通过测试电池静止1个月时间后的放电容量，与充满电的电池容量做商，得到的百分比数值，即通过测量锂离子电池放电容量来确定。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式三所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法进一步的限定，在本实施方式中，健康状态数据是测试充满电的电池的放电容量，与锂离子电池出厂标称的放电容量做商，得到的数值，即通过测量锂离子电池放电容量来确定。

Claims (7)

1.锂离子电池单体一致性评测***，其特征在于，它包括锂离子电池单体一致性评测平台(2)和锂离子电池测试设备(1)；
所述单体一致性评测平台(2)包括放电性能一致性计算程序模块(3)、充电性能一致性计算程序模块(4)、电压一致性计算程序模块(5)、内阻一致性计算程序模块(6)、温度一致性计算程序模块(7)、荷电保持一致性计算程序模块(8)、健康状态一致性计算程序模块(9)和单体一致性综合评测模块(10)；
锂离子电池测试设备(1)的电压数据输出端与电压一致性计算程序模块(5)的电压数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的内阻数据输出端与内阻一致性计算程序模块(6)的内阻数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的温度数据输出端与温度一致性计算程序模块(7)的温度数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的放电性能数据输出端与放电性能一致性计算程序模块(3)的放电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的充电电性能数据输出端与充电性能一致性计算程序模块(4)的充电性能数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的荷电保持数据输出端与荷电保持一致性计算程序模块(8)的荷电保持数据输入端连接；
锂离子电池测试设备(1)的健康状态数据输出端与健康状态一致性计算程序模块(9)的健康状态数据输入端连接；
电压一致性计算程序模块(5)的电压一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的电压一致性数据输入端连接；
内阻一致性计算程序模块(6)的内阻一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的内阻一致性数据输入端连接；
温度一致性计算程序模块(7)的温度一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的温度一致性数据输入端连接；
充电性能一致性计算程序模块(4)的充电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的充电性能一致性数据输入端连接；
放电性能一致性计算程序模块(3)的放电性能一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的放电性能一致性数据输入端连接；
荷电保持一致性计算程序模块(8)的荷电保持一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的荷电保持一致性数据输入端连接；
健康状态一致性计算程序模块(9)的健康状态一致性数据输出端与单体一致性综合评测模块(10)的健康状态一致性数据输入端连接；
其中N为大于等于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池单体一致性评测***，其特征在于，所述锂离子电池测试设备(1)包括电压传感器、电流传感器、内阻传感器、温度传感器、荷电保持测试器和健康状态测试器；
电压传感器，用于测量被测锂离子电池单体的电压数据；
电流传感器，用于测量被测锂离子电池单体的放电性能数据和充电性能数据；
内阻传感器，用于测量被测锂离子电池单体的内阻数据；
温度传感器，用于测量被测锂离子电池单体的温度数据；
荷电保持测试器，用于测量被测锂离子电池单体的荷电保持数据；
健康状态测试器，用于测量被测锂离子电池单体的健康状态数据。
3.基于权利要求1所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，其特征在于，它是由以下步骤实现的：
步骤一、将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体电压测量，得到N个单体电压数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体内阻实验，得到N个单体内阻数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体温度和温度变化率测量，得到N个单体温度数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体各个倍率放电实验，得到N个单体各个倍率放电容量数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体各个倍率充电实验，得到N个单体各个倍率充电容量数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体荷电保持实验，得到N个单体荷电保持数据；
将N个锂离子单体电池分别接入锂离子电池测试设备(1)，进行N个单体健康状态实验，得到N个单体健康状态数据；
锂离子电池测试设备(1)将得到的相应数据分别输入给放电性能一致性计算程序模块(3)、充电性能一致性计算程序模块(4)、电压一致性计算程序模块(5)、内阻一致性计算程序模块(6)、温度一致性计算程序模块(7)、荷电保持一致性计算程序模块(8)和健康状态一致性计算程序模块(9)；
步骤二、放电性能一致性计算程序模块(3)、充电性能一致性计算程序模块(4)、电压一致性计算程序模块(5)、内阻一致性计算程序模块(6)、温度一致性计算程序模块(7)、荷电保持一致性计算程序模块(8)和健康状态一致性计算程序模块(9)对输入的数据进行计算，分别获得N个单体电池的电压一致性数值、内阻一致性数值、温度一致性数值、充电性能一致性数值、放电性能一致性数值、荷电保持能力一致性数值和健康状态一致性数值，每个一致性计算程序模块具体计算方法为：
输入N个单体电池的相应数据；
获得N个单体电池相应数据的平均值；
每个单体电池的相应数据与获得的平均值进行比较，获得每个单体电池的相应一致性数值；
步骤三、单体一致性综合评测模块(10)根据步骤二中N个单体电池的电压一致性数值、内阻一致性数值、温度一致性数值、充电性能一致性数值、放电性能一致性数值、荷电保持能力一致性数值和健康状态一致性数值进行综合，得出每个单体电池的一致性综合评测结果。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，其特征在于，各个倍率放电容量数据是通过放电电流积分得到的。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，其特征在于，各个倍率充电容量数据是通过充电电流积分得到的。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，其特征在于，荷电保持数据是N个锂离子电池静止1个月时间后，电池还能保持电量的能力，通过测试电池静止1个月时间后的放电容量，与充满电的电池容量做商，得到的百分比数值。
7.根据权利要求3所述的锂离子电池单体一致性评测***的评测方法，其特征在于，健康状态数据是测试充满电的电池的放电容量，与锂离子电池出厂标称的放电容量做商，得到的数值。
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