电池系统的容量损失测试方法及电池系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电池系统的容量损失测试方法，包括：在第一温度范围下且电池系统处于满电状态时，将电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量；保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态；保持第一温度范围不变，将电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间，并在第一预定时间到达后再次对电池系统放电直至电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量；根据第一放电量和第二放电量得到电池系统在第一温度范围下的容量损失率。根据本发明实施例的方法能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。本发明还提出了一种电池系统。
【专利说明】电池系统的容量损失测试方法及电池系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车【技术领域】，特别涉及一种电池系统的容量损失测试方法及电池系统。
【背景技术】
[0002]电池系统在存放过程、使用过程中，均存在着容量损失现象，即电池系统的能量未通过放电进入外电路而是通过其它方式损失的现象。相关技术中，对于电池系统的容量损失的检测，通常是通过检测单体电池的电芯的容量损失，以单体电池的电芯的容量损失来反映电池系统的容量损失。
[0003]上述方式存在以下缺点:电池系统的容量损失并不仅仅是单体电池的电芯的容量损失，因此，以单体电池的电芯的容量损失来反映电池系统的容量损失，并不准确。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种电池系统的容量损失测试方法。该方法能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种电池系统。
[0007]为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种电池系统的容量损失测试方法，包括以下步骤:A:在第一温度范围下且所述电池系统处于满电状态时，将所述电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量；B:保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统由空电状态充电至满电状态；C:保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间，并在所述第一预定时间到达后再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量；D:根据所述第一放电量和所述第二放电量得到所述电池系统在所述第一温度范围下的容量损失率。
[0008]根据本发明实施例的方法，可从诸如电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗等4个方面全面地分析电池系统的容量损耗，从而能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的电池系统的容量损失测试方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在一些示例中，在所述步骤B之后，还包括:将所述电池系统在第二温度范围且所述第一湿度范围下放置所述第一预定时间；在所述第一预定时间到达后，将所述电池系统在所述第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间；在所述第二预定时间到达后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量；根据所述第一放电量和所述第三放电量得到所述电池系统在所述第二温度范围下的容量损失率，其中，所述第二温度范围的下限温度高于所述第一温度范围的上限温度。
[0011]在一些示例中，还包括:在执行所述步骤A和所述步骤B的过程中，检测所述电池系统是否出现异常；如果出现异常，则在所述异常消除后，返回所述步骤A。
[0012]在一些示例中，所述电池系统的容量损失包括:所述电池包的单体电池的电芯容量损失、所述电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成所述电池包的微短路消耗和所述电池管理系统对所述电池包的电量均衡消耗。
[0013]在一些示例中，所述第一温度范围为[20度，30度]，所述第二温度范围为[43度，60度]，所述第一湿度范围为[5% RH，95% RH]，所述第一预设时间为[25天，35天]，所述满电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为100%，所述空电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值。
[0014]本发明第二方面的实施例公开了一种电池系统，包括:电池包和电池管系统，所述电池管理系统用于:A:在第一温度范围下且所述电池系统处于满电状态时，将所述电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量:保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态；C:保持第一温度范围不变，并在所述电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量；D:根据所述第一放电量和所述第二放电量得到所述电池系统在所述第一温度范围下的容量损失率。。
[0015]根据本发明实施例的电池系统，可从诸如电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗等4个方面全面地分析电池系统的容量损耗，从而能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0016]另外，根据本发明上述实施例的电池系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0017]在一些示例中，所述在保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统由空电状态充电至满电状态之后，所述电池管理系统还用于:当所述电池系统在第二温度范围且所述第一湿度范围下放置所述第一预定时间后，并随之在所述电池系统在所述第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量；根据所述第一放电量和所述第三放电量得到所述电池系统在所述第二温度范围下的容量损失率，其中，所述第二温度范围的下限温度高于所述第一温度范围的上限温度。
[0018]在一些示例中，所述电池管理系统还用于:在执行所述A和所述B的过程中，检测所述电池系统是否出现异常，如果出现异常，则在所述异常消除后，返回所述A。
[0019]在一些示例中，所述电池系统的容量损失包括:所述电池包的单体电池的电芯容量损失、所述电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成所述电池包的微短路消耗和所述电池管理系统对所述电池包的电量均衡消耗。
[0020]在一些示例中，所述第一温度范围为[20度，30度]，所述第二温度范围为[43度，60度]，所述第一湿度范围为[5% RH，95% RH]，所述第一预设时间为[25天，35天]，所述满电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为100%，所述空电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1是根据本发明一个实施例的电池系统的容量损失测试方法的流程图；
[0024]图2是根据本发明一个实施例的电池系统的结构框图；以及
[0025]图3是根据本发明一个实施例的电池系统的原理图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]以下结合附图描述根据本发明实施例的电池系统的容量损失测试方法及电池系统。
[0030]在描述根据本发明实施例的电池系统的容量损失测试方法之前，首先对本发明实施例中的电池系统进行描述。如图3所示，电池系统包括电池管理系统(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM,简称BMS)和电池包，电池包例如为电动汽车所使用的动力电池，动力电池可进一步包括多个电池模块，如图3所示，与单体电池管理控制器LECUl相连的多个单体电池组成为一个电池模块，与单体电池管理控制器LECU2相连的多个单体电池组成为一个电池模块，与单体电池管理控制器LECUn相连的多个单体电池组成为一个电池模块。进一步地，每个电池模块可包括多个单体电池。电池管理系统包括单体电池管理控制器(如LECUl至LECUn)和电池管理单元BMU。
[0031]在使用本发明实施例的电池系统的容量损失测试方法对电池系统的容量损失率进行测试之前，首先对电池系统进行预处理，例如设置BMS的一些保护参数，包括但不限于:电池包充放电循环保护参数,如过充、过放、过流、过温，电池系统充电、放电截止电压、荷电状态SOC工作电压范围等参数。针对不同的电池包等，其参数也可不同。
[0032]该方法是针对电池系统的系统级容量损失情况的综合评价的方法，具体的容量损失情况可从以下几个方面进行评价，例如:电池系统内单体电池的容量损失；电池系统内BMS均衡电路漏电流；电池系统内BMS等芯片静态消耗；单体电池组装加工成模块或电池包的过程中引入的微短路。即电池系统的容量损失包括但不限于:电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗。上述四个方面造成了电池系统主要的容量损失。
[0033]下面对本发明实施例的电池系统的容量损失测试方法进行描述。如图1所示，根据本发明一个实施例的电池系统的容量损失测试方法，包括如下步骤:
[0034]步骤SlOl:在第一温度范围下且电池系统处于满电状态时,将电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量。
[0035]作为一个具体的示例，第一温度范围例如为室温，通常为但不限于[20度，30度]。满电状态指电池系统的荷电状态SOC为100 %，空电状态指电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值，例如:S0C下限阈值为15%。因此，将电池系统由满电状态放电到空电状态(即SOC下限阈值，如单体电芯电压达2.5V或电源总电压值低于240V，此时，例如对应为标定的SOC下限阈值，电池管理系统BMS可主动切断接触器，停止对电池包的放电)，并记录放出的电量，即第一放电量Cl。当然还可记录此时的荷电状态SOC数值SOCl。
[0036]需要说明的是，该步骤中，对电池系统进行放电是在电池系统处于第一温度范围，并且电池系统处于满电状态下进行的。因此，如果之前电池系统未处于第一温度范围，则需要将电池系统放置在如20°C?30°C下一定的时间，如4小时后进行放电。如果电池系统未处于满电状态，则将电池系统充到满电状态(即SOC至100%，BMS主动切断接触器，停止充电)，还可记录充入的电量CO、SOC数值SOCO。
[0037]步骤S102:保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态。即:将电池系统由空电状态充到满电状态(即SOC为100%时，BMS主动切断接触器，停止充电)，并可记录充入的电量C2、当前的荷电状态SOC数值S0C2等。
[0038]步骤S103:保持第一温度范围不变，将电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间，并在第一预定时间到达后再次对电池系统放电直至电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量。作为一个具体的示例，第一湿度范围例如为[5% RH，95% RH]。第一预定时间可以设为I个月左右，例如[25天，35天]。
[0039]具体地说，首先将电池系统放置在第一温度范围，如室温(如23?30°C )的环境内，且湿度在5?95% RH范围内，切断电池系统与外部的任何电气连接、切断BMS的供电电源，保证BMS在非工作状态。准备就绪后开始计时，放置一段时间(时间为28?30天)。然后将电池系统进行放电,放电至空电状态(即SOC下限阈值，如单体电芯电压达2.5V或电源总电压值低于240V，并BMS系统主动切断接触器，停止放电)，并记录第二放电量C3 (即放出的电量)、当然还可记录此时的荷电状态SOC数值S0C3。
[0040]步骤S104:根据第一放电量和第二放电量得到电池系统在第一温度范围下的容量损失率。在本发明的一个实施例中，可通过如下公式得到电池系统在第一温度范围下的容量损失率，该公式为:(C1-C3)/C1*100%。利用该公式，得到了例如在室温下电池系统的
容量损失率。
[0041 ] 根据本发明实施例的方法，可从诸如电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗等4个方面全面地分析电池系统的容量损耗，从而能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0042]在以上描述中，该方法可对诸如室温(如23?30°C )下，电池系统的容量损失进行客观、全面、准确地评价，但是本发明的实施例并不限于此，还可对长期处于高温环境下的电池系统的容量损失进行行客观、全面、准确地评价。例如通过如下方式实现。即:在步骤S102之后，还包括:
[0043]1、将电池系统在第二温度范围且第一湿度范围下放置第一预定时间。其中，第二温度范围例如为高温环境，例如第二温度范围为[43度，60度]。
[0044]具体地说，将电池系统放置在高温环境(如43°C?60°C )内，且湿度在5?95%RH范围内。之后，切断电池系统与外部的任何电气连接、切断BMS的供电电源，保证BMS在非工作状态。准备就绪后开始计时，放置一段时间(时间为28?30天)。
[0045]2、在第一预定时间到达后，将电池系统在第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间；例如:在室温(如23?30°C )环境下，电池系统放置若干小时(如4小时，即第二预设时间)，且电池系统的平均温度与外界温度大致相同。这样做的目的是使电池系统的温度由高温恢复到诸如室温的温度。
[0046]3、在第二预定时间到达后，再次对电池系统放电直至电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量。例如:当上述条件成立后,对电池系统进行放电,放电至空电状态(即SOC下限阈值，如单体电池的电芯电压达2.5V或电源总电压值低于240V，BMS主动切断接触器，停止放电)，并记录第三放电量C4，即放出的电量等。
[0047]4、根据第一放电量和第三放电量得到电池系统在第二温度范围下的容量损失率，其中，第二温度范围的下限温度高于第一温度范围的上限温度。例如:通过公式:(C1-C4)/Cl*100%得到电池系统在高温(如43°C?60°C )环境下的容量损失率。由此，能够客观、全面、准确地反映出电池系统在高温环境下的容量损失情况。
[0048]为了保证通过本发明实施例的方法检测到的电池系统的容量损失更加准确可靠，该方法还包括:在执行步骤SlOl和步骤S102的过程中，检测电池系统是否出现异常；如果出现异常，则在异常消除后，返回步骤S101。即保证电池系统未出现故障报警、电池系统工作正常情况下对电池系统进行充放电，并记录相关数据。
[0049]需要说明的是，执行本发明实施例的方法的前提为电池处于第一温度范围下且电池系统处于满电状态。如果不满足上述前提条件，则该方法首先应在室温(如第一温度范围，23?30°C )下，将电池系统充到满电状态(即SOC自动校正至100%，BMS系统主动切断接触器，停止充电)。从而保证该方法的顺利执行，保证检测结果的可靠性。
[0050]当然，在通过诸如上述步骤S103，对电池系统放电后，为了避免电池系统亏电过度而降低电池系统的使用寿命，本发明实施例的方法还可将电池系统由空电状态进行或多或少的充电，如充电至半电状态(如荷电状态SOC为40%?70%之间的某参数值)。从而有效提升电池系统的使用寿命。
[0051]根据本发明实施例的方法，能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0052]本发明的进一步实施例提供了一种电池系统。如图2所示，根据本发明实施例的电池系统200，包括:电池包210和电池管系统BMS。[0053]其中，电池管理系统BMS用于A:在第一温度范围下且电池系统处于满电状态时，将电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量；B:保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态；C:保持第一温度范围不变，并在电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间后，再次对电池系统放电直至电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量；D:根据第一放电量和所述第二放电量得到电池系统在所述第一温度范围下的容量损失率。
[0054]在保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态之后，所述电池管理系统BMS还用于:当电池系统在第二温度范围且第一湿度范围下放置第一预定时间后，并随之在电池系统在第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间后，再次对电池系统放电直至电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量；根据第一放电量和第三放电量得到电池系统在第二温度范围下的容量损失率，其中，第二温度范围的下限温度高于第一温度范围的上限温度。
[0055]在本发明的一个实施例中，电池管理系统BMS还用于:在执行A和B的过程中，检测电池系统是否出现异常，如果出现异常，则在异常消除后，返回A。
[0056]在本发明的一个实施例中，电池系统的容量损失包括:电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗。
[0057]在本发明的一个实施例中，第一温度范围为[20度，30度]，第二温度范围为[43度，60度]，第一湿度范围为[5% RH，95% RH]，第一预设时间为[25天，35天]，满电状态指电池系统的荷电状态SOC为100%，空电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值。
[0058]需要说明的是，本发明实施例的电池系统的具体实现与方法部分的实现方式类似，具体请参见方法部分的描述。为了减少冗余，不做赘述。
[0059]根据本发明实施例的电池系统，可从诸如电池包的单体电池的电芯容量损失、电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成电池包的微短路消耗和电池管理系统对电池包的电量均衡消耗等4个方面全面地分析电池系统在室温(如23至30度)或者高温(如43至60度)的容量损耗，从而能够客观、全面、准确地反映出电池系统的容量损失情况。
[0060]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0061]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种电池系统的容量损失测试方法，其特征在于，包括以下步骤: A:在第一温度范围下且所述电池系统处于满电状态时，将所述电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量； B:保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统由空电状态充电至满电状态； C:保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间，并在所述第一预定时间到达后再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量； D:根据所述第一放电量和所述第二放电量得到所述电池系统在所述第一温度范围下的容量损失率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之后，还包括: 将所述电池系统在第二温度范围且所述第一湿度范围下放置所述第一预定时间；在所述第一预定时间到达后，将所述电池系统在所述第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间； 在所述第二预定时间到达后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量； 根据所述第一放电量和所述第三放电量得到所述电池系统在所述第二温度范围下的容量损失率， 其中，所述第二温度范围的下限温度高于所述第一温度范围的上限温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括: 在执行所述步骤A和所述步骤B的过程中，检测所述电池系统是否出现异常； 如果出现异常，则在所述异常消除后，返回所述步骤A。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池系统的容量损失包括:所述电池包的单体电池的电芯容量损失、所述电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成所述电池包的微短路消耗和所述电池管理系统对所述电池包的电量均衡消耗。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一温度范围为[20度，30度]，所述第二温度范围为[43度，60度]，所述第一湿度范围为[5% RH，95% RH]，所述第一预设时间为[25天，35天]，所述满电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为100%，所述空电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值。
6.—种电池系统,其特征在于,包括:电池包和电池管系统，所述电池管理系统用于: A:在第一温度范围下且所述电池系统处于满电状态时，将所述电池系统由满电状态放电至空电状态，并在放电结束时记录第一放电量； B:保持第一温度范围不变，将电池系统由空电状态充电至满电状态； C:保持第一温度范围不变，并在所述电池系统在第一湿度范围下放置第一预定时间后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第二放电量; D:根据所述第一放电量和所述第二放电量得到所述电池系统在所述第一温度范围下的容量损失率。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述在保持所述第一温度范围不变，将所述电池系统由空电状态充电至满电状态之后，所述电池管理系统还用于:当所述电池系统在第二温度范围且所述第一湿度范围下放置所述第一预定时间后，并随之在所述电池系统在所述第一温度范围和第一湿度范围下放置第二预定时间后，再次对所述电池系统放电直至所述电池系统为空电状态时停止放电并记录第三放电量； 根据所述第一放电量和所述第三放电量得到所述电池系统在所述第二温度范围下的容量损失率， 其中，所述第二温度范围的下限温度高于所述第一温度范围的上限温度。
8.根据权利要求6或7所述的电池系统，其特征在于，所述电池管理系统还用于:在执行所述A和所述B的过程中，检测所述电池系统是否出现异常，如果出现异常，则在所述异常消除后，返回所述A。
9.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统的容量损失包括:所述电池包的单体电池的电芯容量损失、所述电池管系统的芯片静态消耗、由单体电池组装成所述电池包的微短路消耗和所述电池管理系统对所述电池包的电量均衡消耗。
10.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述第一温度范围为[20度，30度]，所述第二温度范围为[43度，60度]，所述第一湿度范围为[5% RH，95% RH]，所述第一预设时间为[25天，35天]，所述满电状态指所述电池系统的荷电状态SOC为100%，所述空电状态指所 述电池系统的荷电状态SOC为标定的SOC下限阈值。
【文档编号】H01M10/48GK103995236SQ201410239031
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】刘俊平, 盛杰, 李鹏飞 申请人:长城汽车股份有限公司