容量预测方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本申请涉及容量测试领域，尤其涉及一种容量预测方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

目前，充电电池(例如：锂离子电池)因具有高电压、高能量密度、循环寿命长和绿色无污染等特点，被广泛的应用于电动汽车等储能领域。将锂离子电池应用于电动车时，需要将多个具备相同容量的电芯装配成电池组。因此，在生产制作过程中需要对每一个电芯进行容量测试。

在相关技术中，大容量电芯使用0.5c的电流密度进行分容工序时，电芯容量测试时长约为六小时。上述测试方法不仅耗时长，而且在同样产能条件下，需要测试设备投入更高的成本。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种容量预测方法、装置、电子设备及存储介质，能够提高电芯放电容量的测试效率，从而降低了测试设备的投入成本。

根据本申请的第一方面实施例的容量预测方法，包括：对待测电芯进行预处理；获取所述预处理后的所述待测电芯的第一开路电压；根据所述第一开路电压计算出所述待测电芯的第一放电容量；其中，所述对待测电芯进行预处理包括：对所述待测电芯进行满充操作，对所述满充操作后的所述待测电芯进行第一放电操作，以使所述待测电芯的荷电状态在预设范围内。

根据本申请实施例的容量预测方法，至少具有如下有益效果：在对待测电芯进行预处理操作后，通过预先拟合得到的公式和待测电芯的第一开路电压对待测电芯的第一放电容量进行计算，提高了待测电芯第一放电容量的获取效率以及准确性，从而降低了测试设备的成本。

根据本申请的一些实施例，在所述对待测电芯进行预处理之前，所述方法还包括：对至少两个测试电芯进行预处理；获取每一个所述测试电芯的第二开路电压；对每一个所述测试电芯进行分容处理；获取每一个所述测试电芯的第二放电容量；根据所述第二开路电压和所述第二放电容量得到至少两个特征点；对至少两个所述特征点进行拟合处理，以得到容量系数和容量常数；所述根据所述第一开路电压计算出所述待测电芯的第一放电容量，包括：根据所述第一开路电压、所述容量系数和所述容量常数计算出所述第一放电容量。

根据本申请的一些实施例，所述对至少两个测试电芯进行预处理，包括：对所述测试电芯进行满充操作；对所述满充操作后的所述测试电芯进行第二放电操作，以使所述测试电芯的荷电状态在所述预设范围内。

根据本申请的一些实施例，所述对每一个所述测试电芯进行分容处理，包括：对每一个所述测试电芯进行第三放电操作，以使所述测试电芯的电压满足第一阈值条件；对每一个所述测试电芯进行充电操作，以使所述测试电芯的电流满足第二阈值条件；对每一个所述测试电芯进行第四放电操作，以使所述测试电芯的电压满足所述第一阈值条件。

根据本申请的一些实施例，所述对所述测试电芯进行满充操作，包括：对所述测试电芯进行恒流充电，以使所述测试电芯的电压满足第三阈值条件；对所述测试电芯进行恒压充电，以使所述测试电芯的电流满足第四阈值条件。

根据本申请的一些实施例，所述对所述待测电芯进行满充操作，包括：对所述待测电芯进行恒流充电，以使所述待测电芯的电压满足第五阈值条件；对所述待测电芯进行恒压充电，以使所述待测电芯的电流满足第六阈值条件。

根据本申请的第二方面实施例的容量预测装置，包括：处理模块，用于对待测电芯进行预处理；检测模块，与所述处理模块连接，用于获取所述待测电芯的第一开路电压；计算模块，与所述检测模块连接，用于根据所述第一开路电压计算出所述待测电芯的第一放电容量；其中，所述处理模块对所述待测电芯进行预处理包括：对所述待测电芯进行满充操作，对所述满充操作后的所述待测电芯进行第一放电操作，以使所述待测电芯的荷电状态在预设范围内。

根据本申请的一些实施例，所述处理模块还用于对至少两个测试电芯进行预处理和分容处理；所述检测模块还用于获取所述预处理后每一个所述测试电芯的第二开路电压，和获取所述分容处理后每一个所述测试电芯的第二放电容量；所述计算模块还用于根据所述第二开路电压和所述第二放电容量得到至少两个特征点，对至少两个所述特征点进行拟合处理，以得到容量系数和容量常数，并根据所述第一开路电压、所述容量系数和所述容量常数计算出所述第一放电容量；其中，所述对至少两个测试电芯进行预处理包括：对所述测试电芯进行满充操作，对所述满充操作后的所述测试电芯进行第二放电操作，以使所述测试电芯的荷电状态在所述预设范围内。

根据本申请的第三方面实施例的电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：如上述任一实施例所描述的容量预测方法。

根据本申请的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施例所描述的容量预测方法。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例容量预测方法的一流程示意图；

图2为本申请实施例容量预测方法的另一流程示意图；

图3为本申请实施例特征点拟合的一示意图；

图4为本申请实施例容量预测方法的另一流程示意图；

图5为本申请实施例容量预测方法的另一流程示意图；

图6为本申请实施例容量预测方法的另一流程示意图；

图7为本申请实施例偏差值的正态分布示意图；

图8为本申请实施例容量预测装置的一模块框图。

附图标记：

处理模块100、检测模块200、计算模块300。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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申请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。

参照图1，本申请实施例提供了一种容量预测方法。该容量预测方法包括步骤：s100、对待测电芯进行预处理；s200、获取预处理后待测电芯的第一开路电压；s300、根据第一开路电压计算出待测电芯的第一放电容量。

其中，步骤s100、对待测电芯进行预处理的一实施方式为：对待测电芯进行满充操作，使得待测电芯中的电芯活性物质能够充分反应。对满充操作后的待测电芯进行第一放电操作，以使待测电芯的荷电状态在预设范围内。例如：将满充操作后的待测电芯放电至荷电状态soc满足：50％≤soc≤90％。可以理解的是，预设范围还可以根据实际需要进行适应性设置。

步骤s200、获取预处理后待测电芯的第一开路电压的一实施方式为：将预处理操作后的待测电芯静置一段时间，例如：静置12h至72h中的任意时长。通过分容柜等方式对静置后待测电芯的第一开路电压ocv1进行采集。

步骤s300、根据第一开路电压计算出待测电芯的第一放电容量的一实施方式为：根据预先得到的公式或模型对第一开路电压ocv1进行处理，以计算出与第一开路电压ocv1对应的第一放电容量c1，从而实现对待测电芯放电容量的预测。

本申请实施例在对待测电芯进行预处理操作后，通过预先得到的公式和待测电芯的第一开路电压对待测电芯的第一放电容量进行计算，提高了待测电芯第一放电容量的获取效率以及准确性，从而降低了测试设备的成本。

参照图2，在一些实施例中，在步骤s100之前，容量预测方法还包括步骤：s400、对至少两个测试电芯进行预处理；s500、获取每一个测试电芯的第二开路电压；s600、对每一个测试电芯进行分容处理；s700、获取每一个测试电芯的第二放电容量；s800、根据第二开路电压和第二放电容量得到至少两个特征点；s900、对至少两个特征点进行拟合处理，以得到容量系数和容量常数。

其中，步骤s400至步骤s500的一实施方式为：获取同一生产批次中具有相同容量或不同容量的电芯，例如：获取至少两个同一种材料体系的电芯，以形成测试电芯样本。其中，测试电芯样本中的测试电芯具有不同的容量，且采用不同的极片长度制备而成，待测电芯与测试电芯为同一生产批次。对测试电芯样本中的每一个测试电芯进行预处理操作，即对每一个测试电芯进行满充操作，对满充操作后的测试电芯进行第二放电操作，以使测试电芯的荷电状态soc满足：50％≤soc≤90％。将预处理操作后的测试电芯静置一段时间，例如：静置12h至72h中的任意时长。通过分容柜等方式对静置后测试电芯的第二开路电压进行采集，以得到至少两个第二开路电压ocv2。

步骤s600至步骤s700的一实施方式为：对预处理后的每一个测试电芯进行分容操作，并通过分容柜等方式对每一个测试电芯分容操作后的测试电芯第二放电容量c2进行采集，以得到至少两个第二放电容量c2。

参照图3，步骤s800至步骤s900的一实施例方式为：第二开路电压ocv2与对应的第二放电容量c2形成一个特征点(ocv2，c2)，对根据步骤s400至步骤s700获取的至少两个特征点进行拟合处理，以得到特征点间的线性关系：y＝ax+b。其中，y表示第二放电容量c2，a表示容量系数，x表示第二开路电压ocv2，b表示容量常数，第二放电容量c2的单位为ah。参照图3，为实际测试中第二开路电压ocv2与第二放电容量c2的相关曲线，此时，预测公式y＝245.47x-881.17，即容量系数a＝245.47，容量常数b＝-881.17。

步骤s300包括：根据第一开路电压、容量系数和容量常数计算出第一放电容量。具体地，根据第一开路电压ocv1和预先得到的预测公式y＝ax+b计算出待测电芯的第一放电容量c1。其中，y表示第一放电容量c1，a表示容量系数，x表示待测电芯的第一开路电压ocv1，b表示容量常数，第一放电容量c1的单位为ah。

参照图4，在一些实施例中，步骤s600包括子步骤：s610、对每一个测试电芯进行第三放电操作，以使测试电芯的电压满足第一阈值条件；s620、对每一个测试电芯进行充电操作，以使测试电芯的电流满足第二阈值条件；s630、对每一个测试电芯进行第四放电操作，以使测试电芯的电压满足第一阈值条件。

其中，子步骤s610、对每一个测试电芯进行第三放电操作，以使测试电芯的电压满足第一阈值条件的一实施方式为：将经过预处理的测试电芯在标准温度下进行分容，以采集测试电芯的第二放电容量c2。例如：将预处理后的测试电芯静置，例如：静置1min，然后对测试电芯进行0.5c恒流放电，使得测试电芯的电压达到测试电芯的下限截止电压，即满足第一阈值条件。可以理解的是，下限截止电压可通过该测试电芯的性能说明书中获取，标准温度、静置时间、放电电流和下限截止电压还可根据实际需要进行设置。

子步骤s620、对每一个测试电芯进行充电操作，以使测试电芯的电流满足第二阈值条件的一实施方式为：将第三放电操作后的测试电芯静置，例如：静置1min，然后对测试电芯进行充电，使得测试电芯的电流满足第二阈值条件。例如：对静置1min的测试电芯进行0.5c恒流充电，直至测试电芯的电压达到上限截止电压。静置1min后，在上限截止电压下再次对测试电芯进行恒压充电，直至电流小于0.05c，即直至电流满足第二阈值条件。可以理解的是，上限截止电压可通过该测试电芯的性能说明书中获取，静置时间、充电电流、充电电压和上限截止电压还可根据实际需要进行设置。

子步骤s630、对每一个测试电芯进行第四放电操作，以使测试电芯的电压满足第一阈值条件的一实施方式为：将充电操作后的测试电芯静置，例如：静置1min，然后对测试电芯进行0.5c恒流放电，直至电压达到下限截止电压。在此状态下，通过分容柜等方式测量得到测试电芯的第二放电容量c2。可以理解的是，静置时间和放电电流可以根据实际需要进行设置。

参照图5，在一些实施例中，对测试电芯进行满充操作包括步骤：s401、对测试电芯进行恒流充电，以使测试电芯的电压满足第三阈值条件；s402、对测试电芯进行恒压充电，以使测试电芯的电流满足第四阈值条件。

其中，步骤s401至步骤s402的一实施方式为：使用0.5c对测试电芯进行恒流充电，直至测试电芯的电压达到测试电芯的上限截止电压，即满足第三阈值条件。在上限截止电压下，对测试电芯进行恒压充电，直至电流小于0.05c，即满足第四阈值条件。可以理解的是，充电电流和充电电压可以根据实际需要进行适应性设置，本申请实施不作具体限制。通过满充操作，使得测试电芯在初始状态下完成一次充电过程(满充过程)，即完成锂离子嵌入负极材料的过程，以减小电芯的个体差异，从而实现在稳态的电化学体系条件下得到预测公式。

参照图6，在一些实例中，对待测电芯进行满充操作包括步骤：s101、对待测电芯进行恒流充电，以使待测电芯的电压满足第五阈值条件；s102、对待测电芯进行恒压充电，以使待测电芯的电流满足第六阈值条件。

其中，步骤s101至步骤s102的一实施方式为：使用0.5c对待测电芯进行恒流充电，直至待测电芯的电压达到上限截止电压，即满足第五阈值条件。在上限截止电压下，对待测电芯进行恒压充电，直至电流小于0.05c，即满足第六阈值条件。可以理解的是，充电电流和充电电压可以根据实际需要进行适应性设置，本申请实施不作具体限制。通过满充操作，使得待测电芯在初始状态下完成一次充电过程(满充过程)，即完成锂离子嵌入负极材料的过程，以减小电芯的个体差异，从而实现在稳态的电化学体系条件下，根据第一开路电压对第一放电容量进行预测。

在一个具体的实施例中，制备至少两个不同容量梯度的测试电芯，对测试电芯进行满充操作后放电至荷电状态soc等于70％。将测试电芯静置24h，通过分容柜采集此时测试电芯的第二开路电压ocv2，记录为x值。在标准温度环境下对测试电芯进行分容操作，并采集分容操作后待测电芯的第二放电容量c2，记录为y值。根据x值和y值建立第二开路电压ocv2与第二放电容量c2的相关性模型，以得到第二开路电压ocv2与第二放电容量c2的预测公式：y＝ax+b。当需要获取同批次的待测电芯的第一放电容量c1时，只需获取待测电芯经预处理操作后的第一开路电压ocv1，将第一开路电压ocv1代入预测公式中，即可计算出该待测电芯的第一放电容量c1，从而提高了放电容量测试的效率和准确性。

参照图7，通过上述方法对1000个电芯进行实验，即通过预测公式分别获取1000个电芯的预测放电容量，并通过分容柜获取1000个电芯的实际放电容量。根据预测放电容量和实际放电容量可计算出偏差比例，其中，偏差比例＝(预测放电容量-实际放电容量)/实际放电容量。由图7可知，通过上述方法得到的预测放电容量与实际放电容量的误差小于2.5％。因此，利用上述方法对待测电芯的放电容量进行预测可降低测试时间和测试成本，并提高测试设备(例如：分容柜)的利用率。

参照图8，本申请实施例还提供了一种容量预测装置。该容量预测装置包括：处理模块100、检测模块200和计算模块300。处理模块100用于对待测电芯进行预处理；检测模块200与处理模块100连接，用于获取待测电芯的第一开路电压；计算模块300与检测模块200连接，用于根据第一开路电压计算出待测电芯的第一放电容量。其中，对待测电芯进行预处理包括：对待测电芯进行满充操作，对满充操作后的待测电芯进行第一放电操作，以使待测电芯的荷电状态在预设范围内。具体地，处理模块100对待测电芯进行满充操作，使得待测电芯中的电芯活性物质能够充分反应。处理模块100对满充操作后的待测电芯进行第一放电操作，以使待测电芯的荷电状态soc在预设范围内。例如：将满充操作后的待测电芯放电至荷电状态soc满足：50％≤soc≤90％。可以理解的是，预设范围还可以根据实际需要进行适应性设置。将预处理操作后的待测电芯静置一段时间，例如：静置12h至72h中的任意时长。检测模块200通过分容柜等方式对静置后的待测电芯的第一开路电压ocv1进行采集。计算模块300根据预先得到的公式或模型对第一开路电压ocv1进行处理，以计算出与第一开路电压ocv1对应的第一放电容量c1。

在一些实施例中，处理模块100还用于对至少两个测试电芯进行预处理和分容处理。检测模块200还用于获取预处理后每一个测试电芯的第二开路电压，和获取分容处理后的每一个测试电芯的第二放电容量。计算模块300还用于根据第二开路电压和第二放电容量得到至少两个特征点，对至少两个特征点进行拟合处理，以得到容量系数和容量常数，并根据第一开路电压、容量系数和容量常数计算出第一放电容量c1。

具体地，获取同一生产批次中具有相同容量或不同容量的电芯，例如：获取至少两个同一种材料体系的电芯，以形成测试电芯样本。其中，测试电芯样本中的测试电芯具有不同的容量，且采用不同的极片长度制备而成，待测电芯与测试电芯为同一生产批次。处理模块100对测试电芯样本中的每一个测试电芯进行预处理操作，即对每一个测试电芯进行满充操作，对满充操作后的测试电芯进行第二放电操作，以使测试电芯的荷电状态soc满足：50％≤soc≤90％。将预处理操作后的测试电芯静置一段时间，例如：静置12h至72h中的任意时长。检测模块200通过分容柜等方式对静置后测试电芯的第二开路电压ocv2进行采集，以得到至少两个第二开路电压ocv2。处理模块100还用于对预处理后的每一个测试电芯进行分容操作，检测模块200通过分容柜等方式对每一个测试电芯分容操作后的第二放电容量c2进行采集，以得到至少两个第二放电容量c2。

第二开路电压ocv2与对应的第二放电容量c2形成一个特征点(ocv2，c2)，计算模块300根据获取的至少两个特征点进行拟合处理，以得到特征点间的线性关系：y＝ax+b。其中，y表示第二放电容量c2，a表示容量系数，x表示第二开路电压ocv2，b表示容量常数，第二放电容量c2的单位为ah。根据第一开路电压ocv1和预先得到的预测公式y＝ax+b计算出待测电芯的第一放电容量c1。其中，y表示第一放电容量c1，a表示容量系数，x表示待测电芯的第一开路电压ocv1，b表示容量常数，第一放电容量c1的单位为ah。

本申请实施还提供了一种电子设备。该电子设备包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行该指令时实现如上述任一实施所描述的容量预测方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施所描述的容量预测方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。