电池包初始参数检测方法、装置、系统、设备和介质与流程

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池包初始参数检测方法、装置、系统、设备和介质。


背景技术：

2.在电池使用过程中，为了保证电池的安全运行并延长电池的寿命，通常采用等效电路模型实时对电池状态如soc等进行估计，那么必须首先获取电池参数。
3.通常电池参数的获取方法为，抽样选取几颗电芯，分别对每颗电芯进行混合功率脉冲特性(hybrid pulsepower characteristic，hppc)测试，利用hppc测试数据，采取递推最小二乘或遗传算法等方法进行电池参数辨识。
4.然而在电芯成组后，电芯的不一致性及成组会带来差异，电压、荷电量、容量、衰退率、内阻等参数的一致性是影响电池包性能发挥和使用寿命的关键因素，电芯测试获取的电池参数不能很好地表征电池包的特征。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电池包初始参数检测方法、装置、系统、设备和介质。
6.为了实现上述目的及其他目的，本技术的第一方面提供了一种电池包初始参数检测方法，所述方法包括：
7.获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
8.获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
9.于上述实施例提供的电池包初始参数检测方法中，获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。由于电池参数在不同温度下是不同的，故设定预设温度以便于获取电池包在不同温度下的电参数，再根据预设算法计算出电池包的初始参数，以便于在保证电池包一致性的同时测出电池包的初始参数。
10.在其中一个实施例中，所述获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，包括：
11.获取所述电池包的一阶等效电路模型的公式：
12.u1＝ir1·
[1-exp(-t/τ1)]；
[0013]ut
＝ocv(soc)-ir
0-u1；
[0014]
根据所述公式获取传递函数：
[0015][0016]
对所述传递函数进行双线性变换得到端电压函数：
[0017]ut,k
＝(1-a1)ocvk+a1u
t,k-1
+a2ik+a3i
k-1
；
[0018]
根据所述端电压函数确定所述电池包的输出量、测量向量及待估向量：
[0019]
yk＝u
t,k
；
[0020][0021]
θk＝[(1-a1)ocv
k a
1 a
2 a3]
t
；
[0022]
根据所述输出电压、所述输出电流、所述输出量、所述测量向量及所述待估向量按照递推最小二乘计算，获取所述初始参数；
[0023]
其中，u
t
为电池的端电压，i为电池的充放电电流，ocv为电池开路电压，u1为电容电阻网络的端电压，r0为电池内阻，r1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值、c1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值，ik为系统输入电流，u
t,k
为系统输出电压，yk为电池包的输出量，为电池包的测量向量，θk为电池包的待估向量，a1、a2、a3为相应系数。
[0024]
在其中一个实施例中，所述获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压，包括：
[0025]
根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，至所述电池包的输出电压达到预设截止电压，以便于电池在充放电过后，去电池极化；
[0026]
在去电池极化后的电池包进行预设充放电工况循环期间，获取所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数。
[0027]
在其中一个实施例中，所述根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，包括：
[0028]
控制预设温度下的所述电池包以第一预设电流值进行充电。
[0029]
本技术的第二方面提供一种电池包初始参数检测装置，包括：
[0030]
电池电参数获取模块，用于获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0031]
初始参数获取模块，用于获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0032]
于上述实施例提供的电池包初始参数检测装置中，通过电池电参数获取模块获取不同温度下对应的电参数，再通过初始参数获取模块中的预设算法获得电池包的初始参数。
[0033]
在其中一个实施例中，所述初始参数获取模块被配置为：
[0034]
获取所述电池包的一阶等效电路模型的公式：
[0035]
u1＝ir1·
[1-exp(-t/τ1)]；
[0036]ut
＝ocv(soc)-ir
0-u1；
[0037]
根据所述公式获取传递函数：
[0038][0039]
对所述传递函数进行双线性变换得到端电压函数：
[0040]ut,k
＝(1-a1)ocvk+a1u
t,k-1
+a2ik+a3i
k-1
；
[0041]
根据所述端电压函数确定所述电池包的输出量、测量向量及待估向量：
[0042]
yk＝u
t,k
；
[0043][0044]
θk＝[(1-a1)ocv
k a
1 a
2 a3]
t
；
[0045]
根据所述输出电压、所述输出电流、所述输出量、所述测量向量及所述待估向量按照递推最小二乘计算，获取所述初始参数；
[0046]
其中，u
t
为电池的端电压，i为电池的充放电电流，ocv为电池开路电压，u1为电容电阻网络的端电压，r0为电池内阻，r1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值、c1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值，ik为系统输入电流，u
t,k
为系统输出电压，yk为电池包的输出量，为电池包的测量向量，θk为电池包的待估向量，a1、a2、a3为相应系数。
[0047]
在其中一个实施例中，所述初始参数获取模块被配置为：
[0048]
根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，至所述电池包的输出电压达到预设截止电压；
[0049]
在去电池极化后的电池包进行预设充放电工况循环期间，获取所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数。
[0050]
本技术的第三方面提供一种电池包初始参数检测系统，包括：
[0051]
温度仓，用于为放置在其内部的电池包提供预设温度的恒温环境；
[0052]
电池充放电设备，用于为所述电池包充电或放电；以及
[0053]
任一本技术实施例中所述的电池包初始参数检测装置。
[0054]
于上述实施例提供的电池包初始参数检测系统中，由于电池参数在不同温度下是不同的，所以获取电池参数是要获取电池在不同温度下的参数，但电池在充放电过程中会存在温升，故一般将电池包放置在温度仓内，使电池包能将温度恒定在预设温度。然后通过电池电参数获取模块获取电参数，再通过电池充放电设备对电池包放电或充电，然后使初始参数获取模块根据预设算法获取电池包初始参数。
[0055]
本技术的第四方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0056]
获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0057]
获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0058]
本技术的第五方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0059]
获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0060]
获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0061]
上述实施例可以借助电池包下线检测过程，对每个电池包获取初始参数，避免了电芯的不一致性及成组带来的影响，使每个电池包均可获得更加准确的初始参数。
附图说明
[0062]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0063]
图1为本技术第一实施例中提供的一种电池包初始参数检测方法流程示意图；
[0064]
图2为本技术第二实施例中提供的一种电池包初始参数检测方法流程示意图；
[0065]
图3为本技术第三实施例中提供的一种电池包初始参数检测方法流程示意图；
[0066]
图4为本技术第四实施例中提供的一种电池包初始参数检测方法流程示意图；
[0067]
图5为本技术一实施例中提供的一种电池包初始参数检测系统的结构图；
[0068]
附图标记说明：
[0069]
10、电池电参数获取模块；20、初始参数获取模块；30、温度仓；40、电池充放电设备。
具体实施方式
[0070]
为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
[0071]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0072]
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“及/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0073]
正如背景技术所述，现有技术中获取电池参数的方法为抽样选取几颗电芯，分别对每颗电芯进行为hppc测试，利用hppc测试数据，采取递推最小二乘或遗传算法等方法进行电池参数辨识。然而电芯具有不一致性，且在使用过程中不一致性会增大，从而使电芯测试获取的电池参数不能很好地表征电池包的特征。
[0074]
基于以上原因，请参考图1，在本技术的一些实施例中，提供了一种电池包初始参
数检测方法，包括以下步骤：
[0075]
s200:获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0076]
s400:获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0077]
通过上述技术方案，预设温度可以为-20℃～60℃，例如，在一些实施例中，预设温度可以每10℃一个间隔，即-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。在预设温度下电池包的电池参数均是不同的，首先获取预设温度下电池包的输出电流及输出电压，及所有电池单体的输出电压，然后运用预设算法计算得出电池包的初始参数。
[0078]
作为示例，请参考图2，在本技术的一些实施例中，所述获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，包括：
[0079]
s410:获取所述电池包的一阶等效电路模型的公式：
[0080]
u1＝ir1·
[1-exp(-t/τ1)]；
[0081]ut
＝ocv(soc)-ir
0-u1；
[0082]
s420:根据所述公式获取传递函数：
[0083][0084]
s430:对所述传递函数进行双线性变换得到端电压函数：
[0085]ut,k
＝(1-a1)ocvk+a1u
t,k-1
+a2ik+a3i
k-1
；
[0086]
s440:根据所述端电压函数确定所述电池包的输出量、测量向量及待估向量：
[0087]
yk＝u
t,k
；
[0088][0089]
θk＝[(1-a1)ocv
k a
1 a
2 a3]
t
；
[0090]
s450:根据所述输出电压、所述输出电流、所述输出量、所述测量向量及所述待估向量按照递推最小二乘计算，获取所述初始参数；
[0091]
其中，其中，u
t
为电池的端电压，i为电池的充放电电流，ocv为电池开路电压，u1为电容电阻网络的端电压，r0为电池内阻，r1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值、c1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值，ik为系统输入电流，u
t,k
为系统输出电压，yk为电池包的输出量，为电池包的测量向量，θk为电池包的待估向量，a1、a2、a3为相应系数。
[0092]
具体地，上述公式中，ocv(open circuit voltage)为开路电压，指的是电池不放电开路时，两极之间的电位差。其中，
[0093]
[0094][0095][0096]
作为示例，请参考图3，在本技术的一些实施例中，所述获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压，包括：
[0097]
根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，至所述电池包的输出电压达到预设截止电压，以便于电池在充放电过后，去电池极化；
[0098]
在去电池极化后的电池包进行预设充放电工况循环期间，获取所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数。
[0099]
具体地，在电池包下线检测时，由于电池在充放电过程中会存在温升，故为了将电池包温度调整至预设温度，将电池包放置在预设温度的温度仓30内静止第一预设时间，例如，在一些实施例中，第一预设时间可以为8h-24h，具体可以为8h、12h、16h、20h或24h。然后设置预设放电设备程序控制电池包进行充放电，直到电池包的输出电压达到预设截止电压后停止并静止第二预设时间，为了去电池极化。例如，在一些实施例中，第二预设时间可以为0.5h-2h，具体可以为0.5h、1h、1.5h或2h。当电池有电流通过，使电位偏离了平衡电位的现象，称为电极极化，故需要去电池极化，使达到平衡状态。在去电池极化之后进行预设充放电工况循环，并获取所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数。例如，在一些实施例中，预设充放电工况可以为电池系统典型充放电工况，如fuds工况等。
[0100]
作为示例，请参考图4，在本技术的一些实施例中，所述根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，包括：
[0101]
控制预设温度下的所述电池包以第一预设电流值进行充电，例如，在一些实施例中，第一预设电流值可以为0.5c、1c或1.5c等。
[0102]
应该理解的是，除非本文中有明确的说明，所述的步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，所述的步骤的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0103]
请参考图5，在本技术的一些实施例中，提供了一种电池包初始参数检测装置，包括：
[0104]
电池电参数获取模块10，用于获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0105]
初始参数获取模块20，用于获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0106]
于上述实施例提供的电池包初始参数检测装置中，通过电池电参数获取模块10获取不同温度下对应的电参数，再通过初始参数获取模块20中的预设算法获得电池包的初始参数。
[0107]
在其中一个实施例中，所述初始参数获取模块被配置为：
[0108]
获取所述电池包的一阶等效电路模型的公式：
[0109]
u1＝ir1·
[1-exp(-t/τ1)]；
[0110]ut
＝ocv(soc)-ir
0-u1；
[0111]
根据所述公式获取传递函数：
[0112][0113]
对所述传递函数进行双线性变换得到端电压函数：
[0114]ut,k
＝(1-a1)ocvk+a1u
t,k-1
+a2ik+a3i
k-1
；
[0115]
根据所述端电压函数确定所述电池包的输出量、测量向量及待估向量：
[0116]
yk＝u
t,k
；
[0117][0118]
θk＝[(1-a1)ocv
k a
1 a
2 a3]
t
；
[0119]
根据所述输出电压、所述输出电流、所述输出量、所述测量向量及所述待估向量按照递推最小二乘计算，获取所述初始参数；
[0120]
其中，u
t
为电池的端电压，i为电池的充放电电流，ocv为电池开路电压，u1为电容电阻网络的端电压，r0为电池内阻，r1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值、c1为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值，ik为系统输入电流，u
t,k
为系统输出电压，yk为电池包的输出量，为电池包的测量向量，θk为电池包的待估向量，a1、a2、a3为相应系数。
[0121]
在本技术的一些实施例中，所述初始参数获取模块被配置为：
[0122]
根据预设充放电设备程序控制预设温度下的所述电池包充电，至所述电池包的输出电压达到预设截止电压；
[0123]
在去电池极化后的电池包进行预设充放电工况循环期间，获取获取所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压。
[0124]
请继续参考图5，在本技术的一些实施例中，提供了一种电池包初始参数检测系统，包括：
[0125]
温度仓30，用于为放置在其内部的电池包提供预设温度的恒温环境；
[0126]
电池充放电设备40，用于为所述电池包充电或放电；以及
[0127]
任一本技术实施例中所述的电池包初始参数检测装置。
[0128]
具体地，上述实施例提供的电池包初始参数检测系统中，由于电池参数在不同温度下是不同的，所以获取电池参数是要获取电池在不同温度下的参数，但电池在充放电过程中会存在温升，故一般将电池包放置在温度仓30内，使电池包的温度能恒定在预设温度。然后通过电池电参数获取模块10获取电参数，再通过电池充放电设备40对电池包放电或充电，然后使初始参数获取模块20根据预设算法获取电池包初始参数。
[0129]
在本技术的一些实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0130]
获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0131]
获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0132]
在本技术的一些实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0133]
获取预设温度下所述电池包的电参数及所述电池包中每个电池单体的电参数，所述电参数为电池单体的电压；
[0134]
获取所述电池包的一阶等效电路模型，根据所述电参数及所述一阶等效电路模型按照预设算法计算所述电池包的初始参数，所述初始参数包括电池内阻r0、电池等效电路模型一阶rc环节对应的电阻值r1、为电池等效电路模型一阶rc环节对应的电容值c1。
[0135]
上述实施例可以借助电池包下线检测过程，对每个电池包获取初始参数，避免了电芯的不一致性及成组带来的影响，使每个电池包均可获得更加准确的初始参数。
[0136]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0137]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0138]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0139]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0140]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。