电池的性能参数的检测方法和系统及电池性能评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池的性能参数的检测方法和系统及电池性能评估方法。所述性能参数包括电动势E0、内阻r和电功转化系数K，所述检测方法包括以下步骤：S1、测量电池的电动势E0；S2、测量不同负荷下所述电池的两组以上的工作电流I和输出电压U；S3、根据计算公式及所述两组以上的工作电流I和输出电压U计算内阻r和电功转化系数K，所述计算公式如下：K＝(IU+I

Test Method and System of Battery Performance Parameters and Evaluation Method of Battery Performance

The invention discloses a method for detecting the performance parameters of batteries and a system and a method for evaluating the performance of batteries. The performance parameters include electromotive force E0, internal resistance R and power conversion coefficient K. The detection method includes the following steps: S1, measuring electromotive force E0 of the battery; S2, measuring more than two groups of working current I and output voltage U of the battery under different loads; S3, calculating internal resistance R and power conversion coefficient K according to calculation formula and above two groups of working current I and output voltage U. The formulas are as follows:K=(IU+I)

【技术实现步骤摘要】
电池的性能参数的检测方法和系统及电池性能评估方法
本专利技术涉及电池
，特别涉及一种电池的性能参数的检测方法和系统及电池性能评估方法。
技术介绍
电化学电池是一种将化学能转化成电能的电化学装置，其基本结构由阳极、阴极和电解质层所组成。由于电化学电池具有高效率、低排放等优点，目前在可移动电源及备份电源领域正获得广泛的应用，特别是作为动力电池，在电动汽车行业有着广阔的应用前景。随着动力电池作为一种商业产品进入商品市场，电池的性能参数的测量和表达也尤为迫切和重要。目前市场上的电池商品往往只有开路电压和电池容量(安培小时数)来标示电池性能，但是这两个参数并不能反映电池的放电和做功能力。要全面了解电池的放电性能，理论上可以通过测量电池的电压-电流曲线来判断，也就是通过测量不同工作电流时电池的输出电压，获得电池的电压-电流曲线，该曲线被称为电池的工作曲线，也称为电池的极化曲线。通过比对电池的工作曲线可以判断不同电池的放电和做功能力。然而用这一方法描述电池的发电性能往往不够简洁，在商业过程中不能以明确的数值来表达电池性能。常用的方法是采用某一特定工作电流下的输出电压值来评价电池性能的优劣，然而这一方法并不能全面反映整个电池工作曲线的电池特性。比如对于内电阻较大的电池，虽然在较小的工作电流下具有较高的输出电压，但是随着工作电流增大，输出电压会很快的衰减，这说明电池内电阻是影响电池发电性能的重要因素之一。电池内阻值的大小，目前采用直流法和交流法两种方法来测量。其中直流法是通过测量电池的直流电压和直流电流信号来计算电池内阻。其具体方法是测量不同工作电流时电池的输出电压，通过计算电池电压与电流的变化率求得电池的内电阻值。由于电池工作曲线是一个非线性的曲线，其斜率值在不同工作电流时互不相同，用这种方法测量的电池内阻随工作电流大小而变化，因此无法获得一个具体单一的数值。而交流法的基本原理是将一已知的交流信号通过电池，通过测量该交流信号强度和相位的变化来推算电池内阻的大小。采用交流法测量电池内阻，所用的交流信号强度不宜过大以免影响电池内部的电化学反应，当电池内阻很小时，精确测量交流信号强度的变化量就很困难，电池内阻的测量误差也会随之增大。此外交流信号的频率也会影响所测电池内阻值的大小和精度。虽然交流法所测量的电池内阻值在一定程度上能够反映出电池内电阻的大小信息，但数值并不能等同于电池在某一实际工作状态下的电池内阻值。电池内阻值在检测方法上所表现出的不统一性及在不同工作电流时所表现出的不一致性，使商品电池难以标示电池内电阻这一重要的电池性能参数。电池内部的导电性能决定了电池内电阻大小，会影响电池的放电性能；而电池内部的电化学反应特性同样也会影响电池的放电性能。具有良好的电化学反应特性的电池，反映在电池工作曲线上表现出较高的电池输出电压。相反，具有较差的电化学反应特性的电池，则会表现出较低的电池输出电压。然而目前这种影响电池放电性能的电化学反应特性同样缺少一种简洁明了的表达方式和性能参数用以说明和标示电池的不同放电和做功能力。在电池商品市场上，缺少适当的性能参数，既不方便用户选用合适的电池产品，又不利于产品生产企业提高产品质量提升市场竞争力，最终影响了电池行业的总体效益。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中不能通过定量的性能参数评估电池的缺陷，提供一种电池的性能参数的检测方法和系统及电池性能评估方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种电池的性能参数的检测方法，所述性能参数包括电动势E0、内阻r和电功转化系数K，所述检测方法包括以下步骤：S1、测量电池的电动势E0；S2、测量不同负荷下所述电池的两组以上的工作电流I和输出电压U；S3、根据计算公式及所述两组以上的工作电流I和输出电压U计算内阻r和电功转化系数K，所述计算公式如下：K＝(IU+I2r)/(E0-U-Ir)2。较佳地，当步骤S2中获取的工作电流I和输出电压U的组数为两组时；步骤S3具体包括：将两组工作电流I和输出电压U代入所述计算公式计算得到内阻r和电功转化系数K。较佳地，当步骤S2中获取的工作电流I和输出电压U的组数大于两组；步骤S3具体包括：S31、根据所述计算公式获得拟合函数；S32、将每组工作电流I和输出电压U代入所述拟合函数进行非线性拟合，以计算内阻r和电功转化系数K；所述拟合函数如下：较佳地，步骤S3具体包括；S31’、预设内阻r的数值为r’；S32’、根据r’以及所述两组以上工作电流I和输出电压U分别计算(IU+I2r)和(E0-U-Ir)2的数值，并以(E0-U-Ir)2的数值作为横坐标、(IU+I2r)的数值作为纵坐标作图；S33’、在判断图像为曲线时，调节r’的大小，并返回步骤S32’；在判断图像为直线时，将当前r’确定为内阻r，直线的斜率确定为电功转化系数K。较佳地，步骤S33’中，若所述曲线的二次导数大于0，则调节r’的大小的步骤，具体包括：减小r’；若所述曲线的二次导数小于0，则调节r’的大小的步骤，具体包括：增大r’。较佳地，步骤S1中，基于对消法测量电池的电动势E0；或，采用数字电压表测量电池的开路电压来近似表示电动势E0。本方案中，当数字电压表的内阻非常大时，采用数字电压表测量电池的开路电压与电池电动势值非常接近，将电池的开路电压近似表示电池的电动势，其误差在允许误差范围之内，准确度可以得到保障。本专利技术还提供一种电池性能的评估方法，所述评估方法包括以下步骤：利用上述所述的检测方法获取所述电动势E0、所述内阻r和所述电功转化系数K；分别判断所述电动势E0、所述内阻r和所述电功转化系数K是否在各自的阈值范围内，根据判断结果生成评估报告。本专利技术还提供一种电池的性能参数的检测系统，所述检测系统包括：检测电路；所述检测电路包括电压表、电流表和可控负荷，电池与所述电流表和所述可控负荷串联，所述电压表与所述电池并联；所述电压表用于测量所述电池的电动势E0；控制模块，用于调节所述可控负荷的电阻值；所述电压表还用于测量不同负荷下所述电池的两组以上的输出电压U，并发送至运算模块；所述电流表用于测量不同负荷下所述电池的两组以上的工作电流I，并发送至所述运算模块；所述运算模块，用于根据计算公式及两组以上的工作电流I和输出电压U计算内阻r和电功转化系数K，所述计算公式如下：K＝(IU+I2r)/(E0-U-Ir)2。本方案中，电压表还用于测量电池的工作电压。较佳地，所述运算模块包括第一运算单元；当获取的工作电流I和输出电压U的组数为两组时，所述第一运算单元用于将两组工作电流I和输出电压U代入所述计算公式计算得到内阻r和电功转化系数K。较佳地，所述运算模块包括第二运算单元；当获取的工作电流I和输出电压U的组数大于两组，所述第二运算单元用于根据所述计算公式获得拟合函数，并将每组工作电流I和输出电压U代入所述拟合函数进行非线性拟合，以计算内阻r和电功转化系数K；所述拟合函数如下：较佳地，所述运算模块包括：阻值设置单元，用于将内阻r的数值预设为r’；第三运算单元，用于根据r’以及所述两组以上的工作电流I和输出电压U分别计算(IU+I2r)和(E0-U-Ir)2的数值；作图单元，用于以(E0-U-Ir)2的数值作为横坐标、(IU+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池的性能参数的检测方法，其特征在于，所述性能参数包括电动势E0、内阻r和电功转化系数K，所述检测方法包括以下步骤：S1、测量电池的电动势E0；S2、测量不同负荷下所述电池的两组以上的工作电流I和输出电压U；S3、根据计算公式及所述两组以上的工作电流I和输出电压U计算内阻r和电功转化系数K，所述计算公式如下：K＝(IU+I

【技术特征摘要】
1.一种电池的性能参数的检测方法，其特征在于，所述性能参数包括电动势E0、内阻r和电功转化系数K，所述检测方法包括以下步骤：S1、测量电池的电动势E0；S2、测量不同负荷下所述电池的两组以上的工作电流I和输出电压U；S3、根据计算公式及所述两组以上的工作电流I和输出电压U计算内阻r和电功转化系数K，所述计算公式如下：K＝(IU+I2r)/(E0-U-Ir)2。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，当步骤S2中获取的工作电流I和输出电压U的组数为两组时；步骤S3具体包括：将两组工作电流I和输出电压U代入所述计算公式计算得到内阻r和电功转化系数K。3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，当步骤S2中获取的工作电流I和输出电压U的组数大于两组时；步骤S3具体包括：S31、根据所述计算公式获得拟合函数；S32、将每组工作电流I和输出电压U代入所述拟合函数进行非线性拟合，以计算内阻r和电功转化系数K；所述拟合函数如下：4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤S3具体包括；S31’、预设内阻r的数值为r’；S32’、根据r’以及所述两组以上的工作电流I和输出电压U分别计算(IU+I2r)和(E0-U-Ir)2的数值，并以(E0-U-Ir)2的数值作为横坐标、(IU+I2r)的数值作为纵坐标作图；S33’、在判断图像为曲线时，调节r’的大小，并返回步骤S32’；在判断图像为直线时，将当前r’确定为内阻r，直线的斜率确定为电功转化系数K。5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，步骤S33’中，若所述曲线的二次导数大于0，则调节r’的大小的步骤，具体包括：减小r’；若所述曲线的二次导数小于0，则调节r’的大小的步骤，具体包括：增大r’。6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤S1中，基于对消法测量电池的电动势E0；或，采用数字电压表测量电池的开路电压来表示电动势E0。7.一种电池性能的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：利用权利要求1-6中任意一项所述的检测方法获取所述电动势E0、所述内阻r和所述电功转化系数K；分别判断所述电动势E0、所述内阻r和所述电功转化系数K是否在各自的阈值范围内，根据判断结果生成评估报告。8.一种电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈慕仲，姚景行，高健，李广玉，
申请(专利权)人：沈慕仲，
类型：发明
国别省市：江苏,32