一种锂离子电芯一致性的确定方法和系统与流程

1.本发明涉及电池检测技术领域，特别涉及一种锂离子电芯一致性的确定方法和系统。


背景技术：

2.锂离子电池目前在新能源汽车、智能电网等领域中大规模应用情况在逐年增加，但目前电池参数的不一致性是影响电池组使用寿命的关键因素，虽然热管理水平的提升在某种程度上保证了电池组的安全运行，但对于提升电池的一致性水平仍然是大规模使用锂电池的重要技术影响因素。由于同一类型、规格的电池在电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别，使其在电动汽车上使用时，性能指标往往达不到单体电池的原有水平，严重影响其在电动汽车上的应用。
3.单体电池在制造出来后，本身存在一定性能差异。初始的不一致度随着电池在使用过程中连续的充放电循环而累计，导致各单体电池状态(荷电状态、电压等)产生更大的差异；电池组内的使用环境对于各单体电池也不尽相同。这就导致了单体电池的不一致在使用过程中逐步放大，从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减，并最终引发电池组过早失效。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种锂离子电芯一致性的确定方法和系统，以解决电池电芯不一致导致电池性能加速衰减的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种锂离子电芯一致性的确定方法，包括：
7.对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，并获取第一状态信息；
8.对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态；
9.将调整荷电状态后的锂离子电芯在恒温环境搁置第一预设时间，并获取第二状态信息；
10.根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯。
11.进一步地，所述对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，包括：
12.对所述锂离子电芯以第一预设电流恒流充电至第一充电状态；
13.所述第一充电状态时以当前电压恒压充电，至锂离子电芯的充电电流为第二预设电流时停止充电。
14.进一步地，所述对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，还包括：
15.将充电后的所述锂离子电芯搁置预设第二预设时间。
16.进一步地，所述第一状态信息至少包括：
17.单体放电容量、单体直流内阻、单体电压和完全放电的第一放电时间。
18.进一步地，所述对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态，包括：
19.获取调整荷电状态的参数；
20.根据所述荷电状态的参数，获取调整荷电状态的第二放电时间；
21.对充放电实验后的锂离子电芯充满电，以第三预设电流恒流放电第二放电时间。
22.进一步地，将n只调整荷电状态后且状态一致的锂离子电芯在恒温环境均搁置第一预设时间；
23.获取搁置第一预设时间的n只锂离子电芯的第二状态信息，n为正整数。
24.进一步地，所述第二状态信息包括：
25.放电容量的平均值、直流内阻的平均值、电压的平均值和锂离子电芯的自放电率。
26.进一步地，所述确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯，包括：
27.锂离子电芯的自放电率小于或等于第一范围时，确定锂离子电芯放电一致性。
28.进一步地，所述方法还包括：根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯不一致的锂离子电芯；
29.其中，在制程能力指数大于或等于第一值，且过程能力指数大于或等于第二值，且单体放电容量比放电容量的平均值大于第二范围时，确定锂离子电芯容量衰减不一致；
30.在制程能力指数大于或等于第一值，且过程能力指数大于或等于第二值，且单体电压比电压的平均值大于第二范围时，确定锂离子电芯电压不一致；
31.在制程能力指数大于或等于第一值，且过程能力指数大于或等于第二值，且单体直流内阻比直流内阻的平均值大于第三范围时，确定锂离子电芯内阻不一致。
32.本发明还提供一种锂离子电芯一致性的确定系统，包括：
33.充放电实验装置，用于对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，获取第一状态信息，对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态；
34.恒温装置，用于容置锂离子电芯，将调整荷电状态后的锂离子电芯在恒温环境搁置第一预设时间，并获取第二状态信息；
35.处理装置，用于根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯。
36.本发明的有益效果是：
37.本发明的锂离子电芯一致性的确定方法可以确定出一致性较好的电芯并组合为电池组，将单体电芯组成电池系统后每个电池组的各个指标都是基本一致的，可以大大提高模组的使用寿命和安全性。
附图说明
38.图1表示本发明实施例提供的锂离子电芯一致性的确定方法的流程示意图；
39.图2表示本发明实施例提供的锂离子电芯一致性的确定系统的模块示意图。
具体实施方式
40.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实
施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
41.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
42.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
43.本发明针对电池电芯不一致导致电池性能加速衰减的问题，提供一种锂离子电芯一致性的确定方法和系统。
44.如图1所示，本发明一可选实施例提供的锂离子电芯一致性的确定方法，包括：
45.步骤100，对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，并获取第一状态信息；
46.步骤200，对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态；
47.步骤300，将调整荷电状态后的锂离子电芯在恒温环境搁置第一预设时间，并获取第二状态信息；
48.步骤400，根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯。
49.该实施例中，对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，得到实验过程中的电压、容量、内阻等参数结果，再通过恒温环境操作，获取多组锂离子电芯的电压平均值、容量平均值、内阻平均值等参数结果，通过对比、分析单体电芯和多组电芯的数据结果，根据确定参数的要求，选取一致性接近的锂离子电芯组成电池组，提高电池系统的使用寿命，减少电池系统的使用故障。
50.本发明一具体实施例中，所述步骤100包括；
51.对所述锂离子电芯以第一预设电流恒流充电至第一充电状态；
52.所述第一充电状态时以当前电压恒压充电，至锂离子电芯的充电电流为第二预设电流时停止充电。
53.需要说明的是，所述第一预设电流优选为1ca，对待测试的锂离子动力电池以1ca电流恒流充电至第一充电状态，此时获取所述第一充电状态的电压，以当前的电压继续充电，充电至待测试的锂离子动力电池中的充电电流降低至第二预设电流时停止充电，所述第二预设电流为0.05ca，其中，若充电过程中锂离子电芯的电压超过0.1v时，则直接停止充电。
54.进一步地，对待测试的锂离子电芯进行充电之后，所述方法还包括：
55.将充电后的所述锂离子电芯搁置第二预设时间。
56.需要说明的是，所述第二预设时间为搁置1-2小时，这样是为了保证测试样品的一致性和稳定性，保证后续热失控实验的准确性。
57.在上述实施例进行充放电实验前先对锂离子电芯进行放电操作，优选锂离子电芯以1c电流放电至空电状态，为了保证实验操作前锂离子电芯的一致性，保证后续实验的准确性。
58.具体地，所述步骤100中第一状态信息至少包括：
59.单体放电容量、单体直流内阻、单体电压和完全放电的第一放电时间。
60.需要说明的是，第一状态信息的参数结果是后续实验过程中的基础参数，通过对参数的使用、分析进一步地确定锂离子电芯的一致性。
61.进一步地，所述步骤200包括：
62.获取调整荷电状态的参数；
63.根据所述荷电状态的参数，获取调整荷电状态的第二放电时间；
64.对充放电实验后的锂离子电芯充满电，以第三预设电流恒流放电第二放电时间。
65.该实施例中，通过调整荷电状态(soc)的参数，调整荷电状态的第二放电时间，举例说明，要获取30％的soc状态，通过第一状态信息中的完全放电的第一放电时间乘30％，即30％的soc状态的第二放电时间，即表示为获取x的soc状态，x的soc状态的第二放电时间＝x*第一放电时间；通过确定了荷电状态的放电时间，再次对锂离子电芯充满电，然后以第三预设电流恒流放电第二放电时间即得到调整荷电状态后的锂离子电芯，这里所述第三预设电流优选为1c电流，保证电流放电的稳定和速度。
66.在一具体实施例中，所述步骤300包括：
67.将n只调整荷电状态后且状态一致的锂离子电芯在恒温环境均搁置第一预设时间；
68.获取搁置第一预设时间的n只锂离子电芯的第二状态信息，n为正整数。
69.需要说明的是，所述第一预设时间为40h至80h；n优选为选取大于制备一锂离子电池的电芯数量，然后获取n只锂离子电芯的所述第二状态信息；这里，所述第二状态信息包括：放电容量的平均值、直流内阻的平均值、电压的平均值和锂离子电芯的自放电率。
70.进一步地，所述步骤400包括：
71.锂离子电芯的自放电率小于或等于第一范围时，确定锂离子电芯放电一致性。
72.需要说明的是，所述锂离子电芯的自放电率(k)主要为电池充放电时的电压信息和荷电状态，通过调整至对应的荷电状态，进行搁置放电，以准确快速的判断出锂离子电池的自放电异常状态；若所述k小于或等于0.065～0.02时，则确定锂离子电芯放电一致性，k的单位为(mv/h)。
73.进一步地，根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯不一致的锂离子电芯；
74.其中，在制程能力指数大于或等于第一值，且过程能力指数大于或等于第二值，且单体放电容量比放电容量的平均值大于第二范围时，确定锂离子电芯容量衰减不一致；
75.在制程能力指数(cpk)大于或等于第一值，且过程能力指数(ppk)大于或等于第二值，且单体电压比电压的平均值大于第二范围时，确定锂离子电芯电压不一致；
76.在制程能力指数大于或等于第一值，且过程能力指数大于或等于第二值，且单体直流内阻比直流内阻的平均值大于第三范围时，确定锂离子电芯内阻不一致。
77.需要说明的是，cpk表示制程能力的指标。制程能力强才可能生产出质量、可靠性高的产品。而ppk是实验过程中控制图中用来计算工序能力或叫过程能力的指数，是指考虑过程有偏差时，样本数据的过程性能。其中，cpk：取样是进行分组，涉及到子组，子组容量，采值频次；ppk：连续取样也可以间断采值；cpk的过程必须是稳定的；ppk可以不是稳定的过
程。
78.该实施例中，在恒温环境搁置完之后，还会得到cpk和ppk的数值，通过确定cpk≥1.33，ppk≥1.67时，进一步分析第一状态信息和第二状态的信息，这里，第一值为1.33，第二值为1.67。当cpk≥1.33且ppk≥1.67时，且单体放电容量比放电容量的平均值大于1％时，确定锂离子电芯容量衰减不一致，即确定此单体电芯为容量衰减异常单体，则此电芯将淘汰；当cpk≥1.33且ppk≥1.67时，且单体电压比电压的平均值大于1％时，确定锂离子电芯电压不一致，即确定此单体电芯为电压异常单体，则此电芯将淘汰；当cpk≥1.33且ppk≥1.67时，且单体直流内阻比直流内阻的平均值大于10％时，确定锂离子电芯内阻不一致，即确定此单体电芯为内阻增大异常单体，则此电芯将淘汰；上述第二范围优选为1％，第三范围优选为10％，可根据具体电池电芯的参数适当进行调整。
79.通过上述的方法可以根据确定参数的要求，选取一致性接近的锂离子电芯组成电池组，提高电池系统的使用寿命，减少电池系统的使用故障。
80.如图2所示，本发明一可选实施例提供的锂离子电芯一致性的确定系统，包括：
81.充放电实验装置，用于对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，获取第一状态信息，对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态；
82.恒温装置，用于容置锂离子电芯，将调整荷电状态后的锂离子电芯在恒温环境搁置第一预设时间，并获取第二状态信息；
83.处理装置，用于根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯。
84.需要说明的是，通过充放电实验装置对待测试的锂离子电芯进行充放电实验，将获取后的第一状态信息存储至处理装置中，再通过调取第一状态信息对充放电实验后的锂离子电芯调整荷电状态，通过恒温容置锂离子电芯，将调整荷电状态后的锂离子电芯在恒温环境搁置第一预设时间，并获取第二状态信息，处理装置通过存储第二状态信息，并根据所述第一状态信息和所述第二状态信息，确定锂离子电芯一致性的锂离子电芯。
85.综上所述，本发明提供的锂离子电芯一致性的确定方法和系统，可以根据确定参数的要求，选取一致性接近的锂离子电芯组成电池组，为锂离子电池系统管理与控制提供有力的数据支撑，为电池系统的安全可靠提供保障，减少锂离子电池的安全事故。
86.以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。