锂离子电池一致性筛选方法技术

本发明专利技术涉及电池测试技术，其公开了一种锂离子电池一致性筛选方法，有效降低锂电池组内单体电芯差异，提高整组电池的使用寿命。包括：a.选取N个单体锂离子电池作为测试样本组，在测试环境下，对测试样本组中的各个电池恒流放电至预设的放电终止电压，然后搁置一定时间；b.对测试样本组中的各个电池恒流充电至预设的充电终止电压后，再进行恒压充电后，搁置一定时间，测试并记录容量数据组qi(i＝1，2，……N)及内阻数据组ri(i＝1，2，……N)；c.将测试样本组在高温、高湿度环境下搁置一定时间后测试样本组中的各个电池的电压vi(i＝1，2，……N)；d.对向量组Xi(qi,ri,vi)进行K‑均值聚类分组计算，根据计算结果完成样本组的一致性筛选。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池测试技术，具体涉及一种锂离子电池一致性筛选方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有高能量存储密度、长寿命、低自放电率、环境污染小等特点，已逐渐成为数码产品及新能源汽车的主要动力源。锂电池单体电压通常仅为3.0V～4.0V(公称电压为3.6V)，且容量有限，所以在电动车、电动工具等大功率系统中，需要将几十节、上百节的锂电池串联、并联成组使用。由于工艺制备的局限性，即使是同批次生产出的单体电池，也会存在电压、容量、内阻及自放电率的差异性。若不经过筛选随意配组使用，这些差异就会严重降低整体电池组的使用寿命，所以有必要对电池进行一致性的筛查。常用的筛查方法包括电压配组法、容量配组法、内阻匹配法。它们各有优缺点，比如电压法操作简单，但未考虑荷载变化；容量法需按照特定的充放电条件进行，花费时间长，测试成本高；内阻法虽可快速完成测量，但由于无法去除极化内阻的影响而导致精确度不高。电池的生产过程不可能完全避免灰尘和杂质，它们的存在会导致电池内部微短路进而引发自放电现象。单体间自放电率的差异也会影响到整体电池组的性能和使用寿命，所以配组时，还有必要对自放电率差异进行筛选。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种锂离子电池一致性筛选方法，有效降低锂电池组内单体电芯差异，提高整组电池的使用寿命。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：锂离子电池一致性筛选方法，包括以下步骤：a.选取N个单体锂离子电池作为测试样本组，在测试环境下，对测试样本组中的各个电池恒流放电至预设的放电终止电压，然后搁置一定时间；b.对测试样本组中的各个电池恒流充电至预设的充电终止电压后，再进行恒压充电后，搁置一定时间，测试并记录测试样本组中的各个电池的容量及内阻，获得对应的容量数据组qi(i＝1，2，……N)及内阻数据组ri(i＝1，2，……N)；c.将测试样本组在高温、高湿度环境下搁置一定时间后测试样本组中的各个电池的电压vi(i＝1，2，……N)；d.对向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)进行K-均值聚类分组计算，根据计算结果
完成样本组的一致性筛选。作为进一步优化，步骤a中，所述测试环境的温度为25℃±5℃，对测试样本组中的各个电池以0.2C～1C恒流放电至预设的放电终止电压。作为进一步优化，步骤b中，对测试样本组中的各个电池以0.2C～1C恒流充至预设的充电终止电压后，转恒压充电致充电倍率降至0.05C为止。作为进一步优化，步骤c中，所述高温、高湿度环境为45℃±2℃，95％。作为进一步优化，步骤a、b中所述一定时间为1小时，步骤c中所述一定时间为7天。作为进一步优化，步骤d中，对向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)进行K-均值聚类分组计算，根据计算结果完成样本组的一致性筛选的具体方法包括：d1.根据初始化设定的聚类数初值K，从向量组Xi中随机选取K个样本作为初始聚类中心向量Fj,m(qj,m,rj,m,vj,m)(j＝1，2，……K)，其中m为聚类次数，初始值为1；d2.对剩余的向量Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……(N–K))进行随机归组，分配到某一个聚类组中；d3.计算所有剩余成员向量Xi(i＝1，2，……(N–K))至各聚类中心Fj,m(qj,m,rj,m,vj,m)的欧式距离： d ( F j , m , X i ) = Σ ( F j , m - X i ) 2 ]]>d4按最小距离原则，重新分配Xi(i＝1，2，……(N–K))的聚类位置，将其分配到欧式距离为最小的那个聚类组；d5.根据更新后的聚类组，通过三个分量(qj,rj,vj)的算术平均值，计算出新的聚类中心向量F j,(m+1)(qj,(m+1),rj,(m+1),vj,(m+1)),j≤K；d6.聚类持续判断：若Fj,(m+1)(qj,(m+1),rj,(m+1),vj,(m+1))＝Fj(qj,rj,vj)，则完成聚类；否则重复d3-d5步，直到K-均值聚类收敛，也即相邻两次聚类中心向量相等为止，完成样本组的一致性筛查。作为进一步优化，在步骤d5中，当出现某组除聚类中心之外未能包含其它成员，则取消该组，将聚类中心按最小距离原则归入剩余的某组中去。本专利技术的有益效果是：将锂电池的电压、内阻、容量、自放电率、环境温湿度、筛查时长、检测成本等多项因素综合考虑，使用数据处理中能快速收敛、算法简单的K-均值滤波聚类原理而完成的一致性筛查方法；经实践检验，与现有技术相比简便实用、可靠性高，可有效降低锂电池组内单体电芯差异，提高整组的使用寿命。附图说明图1为本专利技术中锂离子电池一致性筛选方法流程图；图2是K-均值聚类算法流程图。具体实施方式在完成了尺寸、外观、印刷、安全(包括撞击、跌落、振动)等基本测试后，对同批次锂电池的一致性进行配组筛选，如图1所示，步骤如下：1.选取数量为N的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至预设的放电终止电压，搁置一段时间；2.再以0.2C～1C的恒流充至预设的充电终止电压，转恒压充电至电流降为0.05C；记录容量数据组qi(i＝1，2，……N)、内阻数据组ri(i＝1，2，……N)；3.将样本搁置一段时间后，使用测试仪测其开路电压，获得vi(i＝1，2，……N)；4.获得K-均值聚类向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)；对Xi进行K-均值聚类计算如图2所示：41.根据初定的聚类数初值K，从Xi中随机选取K个样本作为初始聚类中心向量Fj,m(qj,m,rj,m,vj,m)(j＝1，2，……K)，其中m为聚类次数，初始值为1；42.对剩余的向量Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……(N–K))进行随机归组，分配到某一个聚类组中；43.计算所有剩余成员向量Xi(i＝1，2，……(N-k))至各聚类中心Fj,m(qj,m,rj,m,vj,m)的欧式距离： d ( F j , m 本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：a.选取N个单体锂离子电池作为测试样本组，在测试环境下，对测试样本组中的各个电池恒流放电至预设的放电终止电压，然后搁置一定时间；b.对测试样本组中的各个电池恒流充电至预设的充电终止电压后，再进行恒压充电后，搁置一定时间，测试并记录测试样本组中的各个电池的容量及内阻，获得对应的容量数据组qi(i＝1，2，……N)及内阻数据组ri(i＝1，2，……N)；c.将测试样本组在高温、高湿度环境下搁置一定时间后测试样本组中的各个电池的电压vi(i＝1，2，……N)；d.对向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)进行K‑均值聚类分组计算，根据计算结果完成样本组的一致性筛选。

【技术特征摘要】
1.锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：a.选取N个单体锂离子电池作为测试样本组，在测试环境下，对测试样本组中的各个电池恒流放电至预设的放电终止电压，然后搁置一定时间；b.对测试样本组中的各个电池恒流充电至预设的充电终止电压后，再进行恒压充电后，搁置一定时间，测试并记录测试样本组中的各个电池的容量及内阻，获得对应的容量数据组qi(i＝1，2，……N)及内阻数据组ri(i＝1，2，……N)；c.将测试样本组在高温、高湿度环境下搁置一定时间后测试样本组中的各个电池的电压vi(i＝1，2，……N)；d.对向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)进行K-均值聚类分组计算，根据计算结果完成样本组的一致性筛选。2.如权利要求1所述的锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤a中，所述测试环境的温度为25℃±5℃，对测试样本组中的各个电池以0.2C～1C恒流放电至预设的放电终止电压。3.如权利要求1所述的锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤b中，对测试样本组中的各个电池以0.2C～1C恒流充至预设的充电终止电压后，转恒压充电致充电倍率降至0.05C为止。4.如权利要求1所述的锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤c中，所述高温、高湿度环境为45℃±2℃，95％。5.如权利要求1所述的锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤a、b中所述一定时间为1小时，步骤c中所述一定时间为7天。6.如权利要求1所述的锂离子电池一致性筛选方法，其特征在于，步骤d中，对向量组Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……N)进行K-均值聚类分组计算，根据计算结果完成样本组的一致性筛选的具体方法包括：d1.根据初始化设定的聚类数初值K，从向量组Xi中随机选取K个样本作为初始聚类中心向量Fj,m(qj,m,rj,m,vj,m)(j＝1，2，……K)，其中m为聚类次数，初始值为1；d2.对剩余的向量Xi(qi,ri,vi)(i＝1，2，……(N–K))进行随机归组，分配到某一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珣，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51