一种电池配组方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电池配组方法和系统，其方法和系统的实施步骤如下：通过测试获取电池的实测数据得到“容量

【技术实现步骤摘要】
一种电池配组方法和系统


[0001]本专利技术属于电池配组
，具体涉及一种电池配组方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，动力电池使用愈来愈广泛，单体电池必须通过串/并联构成电池组才能满足应用所需的电压、容量等要求。由单体电池到电池组，配组方法至关重要。单体电池的性能通常需要满足两个条件才可能充分发挥出来。条件一是同组内各单体电池一致性好；条件二是组合前初始各单体电池的状态同步。否则，在电池组的使用过程中，容易发生由于某个单体电池的过充或过放，性能衰退并加速恶化，致使电池组整体很快失效。上述条件二是很容易做到的，而条件一的实现却非常困难，现有技术并未有相关方法去很好的解决如何快速的将一批单体电池组合成多个电池组，且使每个电池组中的电池的一致性相同或相似。

技术实现思路

[0003]电池配组最困难之处是将一致性好的单体挑出来放入一组，理想的配组期望是：一个组内的各个单体，在相同测试条件下，充放电曲线高度重合，内阻高度一致，衰减非常同步
……
所有能够想得到的、那些因单体之间的差异导致电池组整体性能降低的参数都是非常一致性的。但这只是理想情况，现实情况是：单体电池之间总是存在差异的。这就需要有一个方法去度量这种“差异”，即要建立“一致性”的量化模型。
[0004]目前，参与配组的各单体电池的各项指标值都是在相同测试条件下得到的，也只有这样，各单体才有更好的比较性。
[0005]以单体电池放电的“容量
‑‑
电压”曲线为例，到目前为止很难找到一个通用而有效的描述二次电池“容量
‑‑
电压”曲线的方法，目前能完整地描述该曲线，还只能依赖于大量的实测数据记录点，很难将每个单体的整条“容量
‑‑
电压”曲线完整地纳入量化模型；同时，由于一次参与配组的单体电池可能很多，大量的电池将对应着大量的充放电曲线，在这种情况下，如果配组还需要比较复杂的运算，纳入完整的充放电曲线将导致算法强度过大而只能用于实验研究却难以用于生产实际。
[0006]本专利技术中，在“容量
‑‑
电压”曲线上选取一些有代表意义的特征点。先假设只在曲线上选取两个点：放电至3.6V对应的容量和放电至2.75V对应的容量。如果只考虑这两个指标值该怎么来度量各单体之间“差异”，将放电至3.6V对应的容量指标值作为横坐标，将放电至2.75V对应的容量指标值作为纵坐标，每个单体电池都将能与平面上的一个点对应。那么点与点在坐标平面上的距离就对应了电池与电池之间的距离即电池的“一致性”。
[0007]下面从两方面讲述电池的一致性：
[0008](1)两个单体电池的一致性
[0009]将一个单体电池看成是多维空间中的一个点，该电池的各项指标值即构成该点的多维坐标。两个点在多维空间中的距离就代表两个单体电池之间的差异。距离越小，表示两个单体电池之间的差异越小，一致性也就越好。
[0010]集合S
U
表示,即S
U
＝{E1,E2,
…
,E
n
}。同理，一个组电池也可以用一个集合来表示，S
P
＝{E1,E2,
…
,Em}。
[0011](2)一组单体电池的一致性
[0012]为了易于描述，多个电池可以用一个集合来表示。例如一批单体单体电池E1,E2,
…
,E
n
，用点集S
U
表示,即S
U
＝{E1,E2,
…
,E
n
}。同理，一个电池配组用一个点集集合来表示，S
P
＝{E1,E2,
…
,Em}。
[0013]将每个电池看成是多维空间中的一个点，一个电池组中的各单体电池对应的点在多维空间中的聚集性越好，就表明各单体的一致性越好。
[0014]为了解决电池一致性筛选困难的问题，基于以上电池及电池配组一致性的计算方法本专利技术提出一种电池配组方法和系统，本方法具有一定的数学模型基础的、开放性强、且能处理大量单体电池的二次电池配组。
[0015]容易想到的是，为了使得到的λ个电池配组总体一致性尽量好，那么如果使得到的λ个电池组中最差的那一组的一致性尽量好，总体一致性一定不会很差。
[0016]从基于“将每个电池看成是多维空间中的一个点”的视角来看，通常是将集聚性好的那些电池优先配组，但这可能并不合适。因为相对而言，集聚性好的那些电池容易配组成功，尤其对那些分布在多维空间中心附近的电池；而多维空间中分布偏僻的点不容易配组成功。如果将分布在多维空间中心附近的易于配组的电池优先配组，必将导致分布偏僻的电池配组更加困难，强行配组的结果将导致两极分化，或者只能得到很少的合格配组。因此考虑将多维空间中的分布偏僻的点优先配组。基于此，有了如下电池配组方法；
[0017]实现本专利技术目的之一的一种电池配组方法，包括如下步骤：
[0018]S1、获取待配组的每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，每个待配组的单体电池构成点集S
U
；
[0019]S2、计算点集S
U
的重心G
U
的坐标；
[0020]S3、获取点集S
U
中与所述重心G
U
的距离最远的点Eq，以及距离Eq最近的m
‑
1个点，Eq与所述m
‑
1个点共同构成点集S
A
；所述m为电池配组中每个配组的单体电池的数量；
[0021]S4、将点集S
A
加入点集集合S
合格_1
中，并将S
A
中的点从点集S
u
中删除，如果点集S
u
中剩余点的数量大于m，返回步骤S2；否则点集集合S
合格_1
中的每个点集所代表的每个电池配组则为所要寻找的最优配组。
[0022]进一步地，计算点集S
U
的重心G
U
的坐标的方法包括：
[0023][0024]式中：
[0025]E
X,Y
：表示点集S中第X个点的第Y维坐标的值，X∈[1,m]，Y∈[1,L]，共有L维坐标；
[0026]E
1,1+
E
2,1
,
……
,E
m,1
：表示点集S中所有点的第一维坐标的均值；
[0027]依次类推，则：
[0028]表示点集S中所有点的第L维坐标的均值。
[0029]所述步骤S3中，得到点集S
A
的方法有很多，采用何种方法可以得到最优集合是要考虑的问题，将每个电池看成是多维空间中的一个点，易知包含Eq的最好的配组，则由该点
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池配组方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取待配组的每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，每个待配组的单体电池构成点集S
U
；S2、计算点集S
U
的重心G
U
的坐标；S3、获取点集S
U
中与所述重心G
U
的距离最远的点Eq，以及距离Eq最近的m
‑
1个点，Eq与所述m
‑
1个点共同构成点集S
A
；S4、将点集S
A
加入点集集合S
合格_1
中，并将S
A
中的点从点集S
u
中删除，如果点集S
u
中剩余点的数量大于m，返回步骤S2；否则点集集合S
合格_1
中的每个点集所代表的每个电池配组则为所要寻找的最优配组。2.如权利要求1所述的一种电池配组方法，其特征在于，所述步骤S4后还包括如下步骤：S5、新建空的点集集合S
合格_2
；S6、计算点集集合S
合格_1
中每个点集的一致性指标，并从优到劣排序；S7、取前λ个点集S1～S
λ
所包含的点构成新的点集S
U
'；S8、计算点集S
U
'的重心G
S
'；S9、获取点集S
U
'中与所述重心G
S
'距离最远的点E'，以及距离E'最近的m
‑
1个点，E'与所述m
‑
1个点共同构成点集S
A
'；S10、计算点集S
A
'的一致性指标；S11、如果点集S
A
'的一致性指标不满足设定条件，则跳转至下一步；否则跳转到S13；S12、将点E'加入到点集S
落选
中，并将点E'从点集S
U
'中删除；如果点集S
U
'中剩余点的数量小于m，则点集集合S
合格_2
中的每个点集所代表的每个电池配组则为所要寻找的最优配组，算法结束；否则返回步骤S8；S13、将点集S
A
'加入点集集合S
合格_2
中，并将S
A
'中的点从点集S
U
'中删除；当点集S
U
'中剩余点的数量大于m时：返回步骤S8；当点集S
U
'中剩余点的数量小于m时：如果点集集合S
合格_2
中的点集个数大于λ，则清空点集集合S
合格_1
，将点集集合S
合格_2
中的所有点集加入到点集集合S
合格_1
中，返回步骤S6；如果点集集合S
合格_2
中的点集个数小于λ，则点集集合S
合格_2
中的每个点集所代表的每个电池配组则为所要寻找的最优配组，算法结束。3.如权利要求1所述的一种电池配组方法，其特征在于，所述步骤S13后还包括如下步骤：S14、依次遍历点集集合S
合格_2
中的每个点集S
i
；S15、将S
i
中的每个点与点集S
落选
中的每个点构成新的点集S
u1
；并初始化优化次数T为0；S16、依次遍历S
i
中的每个点E
j
；S17、获取点集S
u1
中距离E
j
最近的m个点构成点集S
A1
；S18、计算点集S
A1
的重心G
A1
；S19、获取点集S
u1
中与G
A1
距离最近的m个点，构成点集S
A2
；S20、如果S
A2
≠S
A1
，清空S
A1
并将S
A2
中的点加入到S
A1
,返回步骤S18；如果S
A2
＝S
A1
，则将S
A2
或S
A1
加入新的点集集合S3中；
S21、如果S
i
中的点没遍历完则返回步骤S16，否则转下一步；S22、如果S
i
中的点都已遍历完，则计算点集集合S3中每个点集的一致性指标，选出一致性指标最优的组S
best
；S23、如果S
best
包含的点与S
i
所包含的点相同，则T加1；如果T小于设定值，返回步骤S16；如果T等于设定值，将S
best
加入新的点集集合S
合格_3
，如果点集集合S
合格_2
中的每个点集S
i
都遍历完成，跳转到下一步，否则返回步骤S14取下一个点集进行优化；如果S
best
包含的点与S
i
所包含的点不同，则T＝0，将S
best
中属于点集S
落选
中的点从S
落选
中删除，将S
i
中不属于S
best
中的点加入到点集S
落选
中，令S
i
＝S
best
，S
u1
＝S
best
∪S
落选
，返回步骤S17；S24、当点集集合S
合格_2
中的每个点集S
i
都遍历完成，则点集集合S
合格_3
中的每个点集所代表的每个电池配组则为所要寻找的最优配组。4.如权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，所述步骤S3中，得到点集S
A
的方法包括：S301、计算点集S
U
中所有的点与Eq的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，舒晶晶，
申请(专利权)人：武汉市蓝电电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：