CN108199073B - 一种电池内阻及容量的快速筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池内阻及容量的快速筛选方法，包括如下步骤：从N个待筛选的电池单体中选M个作为一个，将其进行并联均衡后获得相同的初始电压U₀；将该测试组改为串联进行恒流快速充电，电流为I₁，结束充电时记录每个电池单体的电压U₁；对M个电池单体进行脉冲充电，电流为I₂，结束充电时记录每个电池单体的电压U₂；根据充电电压和充电电流的变化得到内阻R从而获得每个电池单体的开路电压U；从N个待筛选的电池单体再选M个作为一个测试组重复上述步骤直至N个电池单体均获得内阻R及测试结束时的开路电压U；将N个电池单体的开路电压U[Umin,Umax]进行x等分，第y小区间为[Umin+(y‑1)(Umax‑Umin)/x，Umin+y(Umax‑Umin)/x]；依次获得每个测试组的各电池单体的容量。

Description

一种电池内阻及容量的快速筛选方法

技术领域

本发明属于电池筛选领域，具体涉及一种电池内阻及容量的快速筛选方法。

背景技术

近年来随着一些发展中国家对工业化的不断深入推进，人类所面临的环境和能源问题的日益突出，各国政府为了抢占未来新能源市场均推出了一系列的发展政策。特别是汽车行业，各国都开始大力发展新能源汽车，这其中又以纯电动汽车和插电式电动汽车为主。而无论纯电动汽车和插电式电动汽车都含有大量的电池组来作为汽车的动力源。

电池在加工制造的过程中不可避免的产生一些差异，如受原材料及加工工艺的影响而造成的电池之间的差异。电池在循环使用过程中，由于其使用环境、循环次数的不同更进一步加深了电池的不一致性。电池的不一致性主要体现在容量、内阻、自放电等方面，在电池的实际使用过程中，往往是要进行串并联的，而串联电路往往会因为电池组的不一致性出现短板效应，比如在串联电池组放电过程中，当容量最低的电池单体的容量会最先放完，此时电池组将停止放电，而此时其他容量较高电池单体内的电量还未完全放出，如果继续进行放电将对容量较低的电池单体造成不可逆的伤害。在充电过程也发生着相似的短板效应。

因此为解决上述问题，在将电池组进行串并联使用之前应先对其进行一致性筛选，即将容量、内阻、自放电等参数一致的电池筛选出来，组成串并联电路使用，从而降低电池短板效应对整个电池组的影响。

在电池筛选中又以电池的容量和自放电两个参数筛选比较困难，因为容量测试和自放电的测试要耗费大量的时间。本发明主要针对提高容量、内阻的筛选速度，提出一种电池内阻、容量快速筛选方法，可以有效的提高电池内阻、容量的筛选速度。因此本发明方法对电池单体快速筛选的设计及其它电池参数筛选具有重要的参考价值。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种电池内阻及容量的快速筛选方法。

本发明提供了一种电池内阻及容量的快速筛选方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

步骤1，从N个待筛选的电池单体中选择M个电池单体作为一个测试组，将该测试组内的M个电池单体进行并联均衡，从而获得相同的初始电压U₀；

步骤2，将均衡后的M个电池单体改为串联进行恒流快速充电，充电电流为I₁，至t₁时刻结束充电，记录t₁时刻每个电池单体的电压值U₁；

步骤3，对M个电池单体进行脉冲充电，脉冲电流为I₂，至t₂时刻结束充电，记录t₂时刻每个电池单体的电压值U₂；

步骤4，根据每个电池单体的充电电压的变化和充电电流的变化来获得每个电池单体的内阻R，进一步获得每个电池单体t₁时刻的开路电压U，该开路电压U＝U₁-I₁*R；

步骤5，从N个待筛选的电池单体再选取M个电池单体作为一个测试组，重复步骤1-4，直至N个电池单体均获得对应的内阻R及测试结束时的开路电压U；

步骤6 ，将N 个电池单体的开路电压U[Umin,Umax] 进行x 等分，形成x 个电池小组，第y小区间为[Umin+(y-1)(Umax-Umin)/x ，Umin+y (Umax-Umin)/x] ；

步骤7，依次获得每个测试组 的各个电池单体的容量。

在本发明提供的电池内阻及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，t₁小于30min。

在本发明提供的电池内阻及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，t₂-t₁≤30s。

在本发明提供的电池内阻及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤7包括如下子步骤：

从第i个电池小组中抽取1个电池单体进行容量测试从而获得该电池单体的标准容量C_i，

第i个测试组中的各个电池单体的容量均由C_i表示。

在本发明提供的电池内阻及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中抽取1个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_i，

步骤7-2，采用步骤7-1抽出的电池单体的标准容量C_i进行拟合，获得开路电压U与容量的关系式C＝f(U)，

步骤7-3，采用上述拟合后获得的关系式C＝f(U)，将各测试组容量未知的电池开路电压U代入C＝f(U)从而依次计算各个电池单体的容量，

其中，C_i表示第i个测试组中的各个电池单体的容量。

在本发明提供的电池内阻及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中等距抽取F个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_iF；

步骤7-2，将F个电池单体容量C_iF的均值y作为每个测试组内的其余各个电池单体的容量，

其中，C_iF表示第i个测试组中的第F个电池单体的容量。

在本发明提供的测试组及容量的快速筛选方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中等距抽取F个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_iF；

步骤7-2，通过对F个容量已知的电池单体进行插值从而来获得每个测试组中的其余电池单体的容量，

其中，C_iF表示第i个测试组中的第F个电池单体的容量。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的电池内阻及容量的快速筛选方法根据充电电压将大量的电池单体进行分组，然后在小组内通过部分电池单体的容量测试，从而获取整体电池单体的容量，可以在保证精度的情况下有效的减少整体容量获取时所使用的时间；而且可以利用脉冲充电直接获得各电池单体的内阻。另外，本发明的电池内阻及容量的快速筛选方对电池单体快速筛选的设计及其它电池参数筛选具有重要的参考价值。

附图说明

图1是本发明的实施例中的电池单体的充电电压变化曲线示意图；

图2是本发明的实施例中的电池单体的充电电流变化曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

图1是本发明的实施例中的电池单体的充电电压变化曲线示意图；图2是本发明的实施例中的电池单体的充电电流变化曲线示意图。

如图1和2所示，本发明的一种电池内阻及容量的快速筛选方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

步骤1，从N个待筛选的电池单体中选择M个电池单体作为一个测试组，将该测试组内的M个电池单体进行并联均衡，从而获得相同的初始电压U₀。

步骤2，将均衡后的M个电池单体改为串联进行恒流快速充电，充电电流为I₁，至t₁时刻结束充电，记录t₁时刻每个电池单体的电压值U₁。

步骤2中，t₁小于30min。

步骤3，对M个电池单体进行脉冲充电，脉冲电流为I₂，至t₂时刻结束充电，记录t₂时刻每个电池单体的电压值U₂。

步骤3中，t₂-t₁≤30s。

步骤4，根据每个电池单体的充电电压的变化和充电电流的变化来获得每个电池单体的内阻R，进一步获得每个电池单体t₁时刻的开路电压U，该开路电压U＝U₁-I₁*R。

步骤5，从N个待筛选的电池单体再选取M个电池单体作为一个测试组，重复步骤1-4，直至N个电池单体均获得对应的内阻R及测试结束时的开路电压U。

步骤6，将N个电池单体的开路电压U[Umin,Umax]进行x等分，第y小区间为[Umin+(y-1)(Umax-Umin)/x，Umin+y(Umax-Umin) /x]。

步骤7，依次获得每个测试组的各个电池单体的容量。

步骤7包括如下子步骤：

从第i个测试组中抽取1个电池单体进行容量测试从而获得该电池单体的标准容量C_i，

第i个测试组中的各个电池单体的容量均由C_i表示。

步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中抽取1个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_i，

步骤7-2，采用步骤7-1抽出的电池单体的标准容量C_i进行拟合，获得开路电压U与容量的关系式C＝f(U)，

步骤7-3，采用上述拟合后获得的关系式C＝f(U)，将各测试组容量未知的电池开路电压U代入C＝f(U)从而依次计算各个电池单体的容量，

其中，C_i表示第i个测试组中的各个电池单体的容量。

步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中等距抽取F个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_iF；

步骤7-2，将F个电池单体容量C_iF的均值y作为每个电池小组内的其余各个电池单体的容量，

其中，C_iF表示第i个测试组中的第F个电池单体的容量。

步骤7包括如下子步骤：

步骤7-1，从每个测试组中等距抽取F个电池单体进行容量测试从而获得各个抽出的电池单体的标准容量C_iF；

步骤7-2，通过对F个容量已知的电池单体进行插值从而来获得每个电池小组中的其余电池单体的容量，

其中，C_iF表示第i个测试组中的第F个电池单体的容量。

另外，此方法还适用于放电过程，即对所抽取的M个电池单体进行并联均衡—恒流放电—脉冲放电等过程，然后重复上述过程，直至N个电池单体均获得相应的内阻即容量值。

实施例：

选取12个待筛选的电池单体中的6个作为一组进行并联均衡。各电池的起始电压分别为3.281V、3.117V、3.067V、3.319V、3.07V、 3.11V，随着并联均衡的进行，各电池单体的电压将逐渐趋于一致，当并联均衡结束后6个电池单体的电压被均衡至3.191V。

将均衡后的6个电池单体改为串联方式进行恒流快速充电，充电电流为11A，恒流充电10min后改为22A脉冲充电，脉冲时间5S。记录恒流充电结束t₁时刻每个电池单体的电压U₁及脉冲结束t₂时刻各电池电压U₂，如表1所示。

表1

电池	#001	#002	#003	#004	#005	#006
							U<sub>1</sub>(V)	3.47	3.383	3.573	3.62	3.762	3.681
U<sub>2</sub>(V)	3.761	3.68	3.824	3.856	3.889	3.909
							R(mΩ)	26.46	27	22.82	21.46	11.55	20.73
U(V)	3.179	3.086	3.322	3.384	3.635	3.453

重新选取剩余6个电池单体进行相同条件下的并联均衡，各电池起始电压分别为3.015V、3.312V、3.212V、3.05V、3.451V、3.31V，均衡后达到一致电压3.26V，然后进行并联放电至3.191V。然后进行串联11A恒流充电，充电时间为10min，后改为22A的脉冲充电，充电时间5S。记录恒流充电结束t1时刻每个电池单体的电压U₁及脉冲结束t₂时刻各电池电压U₂，如表2所示。

表2

电池	#007	#008	#009	#010	#011	#012
							U<sub>1</sub>(V)	3.587	3.437	3.391	3.448	3.69	3.336
U<sub>2</sub>(V)	3.861	3.67	3.824	3.826	3.81	3.35
							R(mΩ)	24.91	21.18	39.36	34.36	10.91	1.27
U(V)	3.313	3.204	2.958	3.07	3.57	3.322

将上述12个电池单体的开路电压U[2.958，3.635]进行4等分，则每个小区间长度为0.16925，因此所分4个小区间分别为[2.958， 3.12725)，[3.12725，3.2965)，[3.2965，3.46575)，[3.46575，3.635)；根据开路电压可将上述12个电池单体分为4个小组，分别为第一组： #002，#009，#010；第二组：#001，#008；第三组：#003，#004，#006， #007，#012；第四组：#005，#011。则分别在每个小组抽取一个电池单体进行标准容量测试，第一组抽取#002，第二组抽取#008，第三组抽取#006，第四组抽取#011。测试后#002号电池容量为30.75Ah，#008 号电池容量为28.19Ah，#006号电池容量为26.9Ah，#011号电池容量为24.29Ah。则各组电池单体容量如表3所示。

表3

实施例的作用与效果

本实施例的电池内阻及容量的快速筛选方法根据充电电压将大量的电池单体进行分组，然后在小组内通过部分电池单体的容量测试，从而获取整体电池单体的容量，可以在保证精度的情况下有效的减少整体容量获取时所使用的时间；而且可以利用脉冲充电直接获得各电池单体的内阻。另外，本发明的电池内阻及容量的快速筛选方对电池单体快速筛选的设计及其它电池参数筛选具有重要的参考价值

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电池内阻及容量的快速筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，从N个待筛选的电池单体中选择M个所述电池单体作为一个测试组，将该测试组内的M个所述电池单体进行并联均衡，从而获得相同的初始电压U₀；

步骤2，将均衡后的M个所述电池单体改为串联进行恒流快速充电，充电电流为I₁，至t₁时刻结束充电，记录所述t₁时刻每个所述电池单体的电压值U₁；

步骤3，对M个所述电池单体进行脉冲充电，脉冲电流为I₂，至t₂时刻结束充电，记录所述t₂时刻每个所述电池单体的电压值U₂；

步骤4，根据每个所述电池单体的充电电压的变化和充电电流的变化来获得每个所述电池单体的内阻R，进一步获得每个所述电池单体t₁时刻的开路电压U，该开路电压U＝U₁-I₁*R；

步骤5，从所述N个待筛选的电池单体再选取M个所述电池单体作为一个所述测试组，重复步骤1-4，直至N个所述电池单体均获得对应的内阻R及测试结束时的开路电压U；

步骤6，将所述N个电池单体的开路电压U[Umin,Umax]进行x等分，形成x个电池小组，第y小区间为[Umin+(y-1)(Umax-Umin)/x，Umin+y(Umax-Umin)/x]；

步骤7，依次获得每个所述电池小组的各个所述电池单体的容量。

2.根据权利要求1所述的电池内阻及容量的快速筛选方法，其特征在于：

其中，所述步骤2中，t₁小于30min。

3.根据权利要求1所述的电池内阻及容量的快速筛选方法，其特征在于：

其中，所述步骤3中，t₂-t₁≤30s。

4.根据权利要求1所述的电池内阻及容量的快速筛选方法，其特征在于：

其中，所述步骤7包括如下子步骤：

从第i个电池小组中抽取1个电池单体进行容量测试从而获得该电池单体的标准容量C_i，

所述第i个电池小组中的各个所述电池单体的容量均由C_i表示。

Images