一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，包含如下步骤：S1、获取目标电池基准曲线数据、电池标称容量Capinitial；S2、对电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量；S3、计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数；S4、对电池包充电曲线进行处理，记录特征值位置电池的充电容量；S5、计算S4步骤得到的电池特征值之间容量，并根据S3步骤中所述的关系系数，逐一计算出电池包中所有单体电池的容量。本发明专利技术方法在电池组正常充电过程中适用，不影响电池工作输入输出，只需要提前获取到电池SOC‑OCV曲线数据或者一条历史充电曲线、电池标称容量，不需要额外测试电池参数，电池组中所有单体电池的总容量都可实时得出。

A Fast Method to Get the Capacity of All Single Batteries in Battery Pack

【技术实现步骤摘要】
一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法
本专利技术涉及一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法。
技术介绍
本专利技术与电池组中所有单体电池的容量有关，特别是由多个单体电池相串联所构成的电池组中的所有单体电池的容量。锂离子电池因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已经在电动汽车领域、电化学储能领域、3C电子产品等领域得到广泛的应用。电池的有效容量与电池持续工作时间有关，电池阻值与电池瞬间充放电能力密切相关，另外在串联成组的电池包中，单体电池的容量分布与电池包的一致性紧密相关。锂离子电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量(可用JS-150D做放电测试)，即电池的容量，通常以安培·小时为单位(简称，以A·H表示，1A·h＝3600C)。实际使用过程中的锂离子电池，基本不会存在电池满充满放的情况，难以知道电池的总容量，从而影响电池和核电状态(SOC)的估计，对电池容量的精准实时计算，对于电池安全管理存在重要意义。中国专利技术专利(专利号：CN109342955A，专利名称：一种锂离子电池容量的推算方法及系统)，该专利通过将锂离子电池在n个实验温度下进行放电测试，得出该锂电池在对于实验温度下的放电容量，结合阿伦尼乌斯公式建立模型，推算出任意温度点下的电池容量值。该方法需要提前进行n个放电测试，操作复杂，且该方法只能推算出该电池在不同温度下对于的容量值，不能对电池老化后的容量值进行精准计算，实用性较差。中国专利技术专利(专利号：CN108152747A，专利名称：蓄电池容量的检测方法与装置)，该专利通过在获取风力发电机组在利用蓄电池供电变桨过程中的蓄电池放电参数的测量值；根据所述测量值以及通过蓄电池试验利用所述放电参数构建的函数关系，检测所述蓄电池当前容量。该方法需要在使用前进行大量的蓄电池试验构造出测量值与电池容量的关系数据库，在实际使用过程中通过抓取合适的放电参数，计算出需要的测量值，通过查取提前准备好的数据库中对应的容量，评估出蓄电池当前容量。该方法需要提前建立关系数据库，实际运用麻烦，成本昂贵；而且由于电池的非线性特性，在实施过程中，蓄电池容量与对应测量值的对应关系是否还成立，结果的准确度缺乏数据支持。中国专利技术专利(专利号：CN108732508，专利名称：一种锂离子电池容量的实时估计方法)，该方法通过电池耐久性试验，获取标准容量测试中的充电数据——实时容量VS电压曲线，然后对曲线进行数据拟合在进行差分。差分结果曲线中的峰值位置与大小与电池的剩余容量具有相关性，对比初始情况和某时刻情况下的差分曲线，即可以对于电池容量进行估计。该方法需要对电池进行耐久性试验，这种方法的实际操作性差；差分结果曲线的峰值大小与数据筛选处理方法有关，误差较大。中国专利(专利号：CN109031153，专利名称：一种锂离子电池的健康状态在线估计方法)，该方法通过短期的循环寿命测试，作为模型训练的初始参数，利用容量增量分析法，从容量增量曲线中提取多个特征参数，形成特征参数集合，对电池的健康状态进行刻画，并将特征参数的值作为多输出高斯过程回归模型方法的模型输出，完成对电池容量的在线评估。这种方法需要进行循环寿命测试，实际运用存在难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电池正常工作中的充电曲线，处理后提取特征值参数，带入模型进行计算，完成实时计算电池包中所有单体电池的容量值。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其包含如下步骤：S1、针对目标锂离子电池，获取电池基准曲线数据、电池标称容量Capinitial；S2、对锂离子电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量；S3、计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数；S4、对电池包充电曲线进行处理，记录特征值位置电池的充电容量；S5、计算S4步骤得到的电池特征值之间容量，并根据S3步骤中所述的关系系数，逐一计算出电池包中所有单体电池的容量。其中，所述步骤S1中所述的电池基准曲线数据可以是从厂家获取电池SOC-OCV曲线数据，也可以是历史充电曲线数据。其中，所述步骤S2中所述对锂离子电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量：根据电池材料类型，对于磷酸铁锂电池取SOC大于20％的数据，求取出容量增量曲线，计算公式为提取出特征值，特征值位置是容量增量曲线中的极大值位置，并记录特征值位置对应的容量Q或充电容量Q′；对于三元材料电池，取SOC大于20％的数据求取d2Q/dV2曲线，计算公式为提取特征值，特征值位置是的位置，并记录特征值位置对应的容量Q或充电容量Q′；Q＝SOC*Capinitial；其中：Q为电池的容量，Q′为充电容量，dQ为容量的微分，d2Q为容量的二阶微分,ΔQk为相邻采样点间容量的差值，V为电池的电压，dV为电压的微分，dV2为电压的二阶微分，ΔVk为相邻采样点间电压的差值，对于每个采样点k，ΔQk＝Qk-Qk-1，ΔVk＝Vk-Vk-1，ΔQk-1＝Qk-1-Qk-2，ΔVk-1＝Vk-1-Vk-2。其中，所述电池基准曲线的特征值有2个，即第一特征值和第二特征值，记录第1个特征值位置的容量Q1或充电容量Q‘1，第2个特征值位置的容量Q2或充电容量Q‘2。其中，所述步骤S3中计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数g＝ΔQ/Capinitial；其中ΔQ为第1个特征值到第2个特征值之间的容量差，ΔQ＝|Q2-Q1|；如果采用历史充电曲线数据，则ΔQ＝|Q‘2-Q‘1|。其中，所述步骤S4对电池包充电曲线进行处理，记录特征值位置电池充电容量具体为：提取在电池包充电过程中满足ΔV≥X条件的数据。根据电池材料类型，对于磷酸铁锂电池取SOC大于20％的数据利用容量增量分析法，通过对容量增量曲线提取特征值，并记录特征值位置对应的充电容量；对于三元材料电池，取SOC大于20％的数据求取d2Q/dV2曲线，提取特征值，并记录特征值位置对应的充电容量；特征值对应的充电容量包括第1个特征值位置的充电容量Q‘1j和第2个特征值位置的充电容量Q‘2j，其中：Q1j为第1个特征值位置第j号单体电池容量，Q2j为第2个特征值位置第j号单体电池容量，Q‘1j为第1个特征值位置第j号单体充电容量，Q‘2j为第2个特征值位置第j号单体充电容量。其中，所述S5步骤计算S4步骤得到的电池特征值之间容量，并根据S3步骤中所述的关系系数，逐一计算出电池包中所有单体电池的容量具体为：计算第j号单体电池第1个特征值到第2个特征值之间的容量差，ΔQj＝|Q2j-Q1j|＝|Q‘2j-Q‘1j|，再根据公式Capj＝ΔQj/g得出第j号单体电池容量，然后逐一计算出电池包中其他单体电池容量；其中，Capj为第j号单体电池容量，g为权利要求5中所得到的电池特征值之间容量与总容量的关系系数。其中，所述X的取值范围为1mV≤X≤10mV。其中，所述电池包充电曲线可以是最近一次的充电曲线，也可以是最近10次的充电曲线中抽取充电曲线跟最近那次进行组合，使其成为一根包含2个个特征值点曲线。其中，所述最近10次的充电曲线中抽取充电曲线跟最近那次进行组合，首先选取最近本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：包含如下步骤：S1、针对目标锂离子电池，获取电池基准曲线数据、电池标称容量Capinitial；S2、对锂离子电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量；S3、计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数；S4、对电池包充电曲线进行处理，记录特征值位置电池的充电容量；S5、计算S4步骤得到的电池特征值之间容量，并根据S3步骤中所述的关系系数，逐一计算出电池包中所有单体电池的容量。

【技术特征摘要】
1.一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：包含如下步骤：S1、针对目标锂离子电池，获取电池基准曲线数据、电池标称容量Capinitial；S2、对锂离子电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量；S3、计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数；S4、对电池包充电曲线进行处理，记录特征值位置电池的充电容量；S5、计算S4步骤得到的电池特征值之间容量，并根据S3步骤中所述的关系系数，逐一计算出电池包中所有单体电池的容量。2.如权利要求1所述的一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：所述步骤S1中所述的电池基准曲线数据可以是从厂家获取电池SOC-OCV曲线数据，也可以是历史充电曲线数据。3.如权利要求1所述的一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：所述步骤S2中所述对锂离子电池基准曲线数据进行处理，记录特征值位置电池的容量或充电容量：根据电池材料类型，对于磷酸铁锂电池取SOC大于20％的数据，求取出以SOC为横坐标的容量增量曲线，计算公式为提取出特征值，特征值位置是容量增量曲线中的极大值位置，并记录特征值位置对应的容量Q或充电容量Q′；对于三元材料电池，取SOC大于20％的数据求取以电压为横坐标的d2Q/dV2曲线，计算公式为提取特征值，特征值位置是的位置，并记录特征值位置对应的容量Q或充电容量Q′；Q＝SOC*Capinitial；其中：Q为电池的容量，Q′为充电容量，dQ为容量的微分，d2Q为容量的二阶微分,ΔQk为相邻采样点间容量的差值，V为电池的电压，dV为电压的微分，dV2为电压的二阶微分，ΔVk为相邻采样点间电压的差值，对于每个采样点k，ΔQk＝Qk-Qk-1，ΔVk＝Vk-Vk-1，ΔQk-1＝Qk-1-Qk-2，ΔVk-1＝Vk-1-Vk-2。4.如权利要求3所述的一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：所述电池基准曲线的特征值有2个，即第一特征值和第二特征值，记录第1个特征值位置的容量Q1或充电容量Q‘1，第2个特征值位置的容量Q2或充电容量Q‘2。5.如权利要求4所述的一种快速得到电池包中所有单体电池容量的方法，其特征在于：所述步骤S3中计算电池特征值之间容量与总容量的关系系数g＝ΔQ/Capinitial；其中ΔQ为第1个特征值到第2个特征值之间的容量差，ΔQ＝|Q2-Q1|；如果采用历史充电曲线数据，则ΔQ＝|Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中财，王东征，严晓，黄碧雄，马非凡，丁家宝，郭海龙，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31