一种动力电池组一致性检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动力电池组一致性检测方法及装置，属于动力电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于动力电池容量和端电压的限制，在电动车辆采用的动力电池应用中通常需要 多个电池进行串联、并联组合来达到较高的电压和较大的容量。而由于电池特性的高度非 线性，同时电池组中众多电池之间存在制造工艺、材质、使用环境、连接方式等差异，单个电 池之间存在容量、端电压和内阻的不一致在所难免。因此电动汽车动力电池组在长期的充 放电过程中，由于电池组内各单体电池间充电接受能力的差异、自放电率的差异、容量衰减 速率的差异，可能会导致各电芯在充放电时的实时电压分配不均，呈发散趋势，容易造成电 池组内部电池离散性加大，个别电池性能衰减加剧，从而导致整组电池失效，因此将影响整 个电池系统的可靠性。
[0003] 为解决上述问题，当前的电池管理系统均衡设计大多数都是通过单体压差来判断 电池的不一致性，由于单体压差只能反映整个电池组中最高单体电压与最低单体电压的差 值，无法反映所有单体电压的分布情况，导致对一致性判断较片面，判断结果也不准确。动 力电池组的一致性检测直接影响到电池组的使用性能，并且是电池均衡控制的理论基础， 因此如何对成组后的动力电池组进行一致性检测是电池成组应用技术中需要解决的主要 问题。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有的电池管理技术存在的只能反映整个电池组中最高单体电压 与最低单体电压的差值，无法反映所有单体电压的分布情况的问题，进而提出了一种动力 电池组一致性检测方法及装置。本发明提出的技术方案包括：
[0005] 一种动力电池组一致性检测方法，所述动力电池组由多个电池单体串及/或并联 组成，并通过采样线束与电池管理系统连接，所述电池管理系统用于控制所述动力电池组 充电或放电，所述方法包括：
[0006] 在SOC(StateofCharge，荷电状态）为100%的动力电池组的放电过程中，每隔 预定百分数的S0C获取所述动力电池组中每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对 偏差中的任意一种以及每个电池单体的电压标准差；
[0007] 将所述每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种或几种 的组合以及每个电池单体的电压标准差与阈值进行比较，以对所述动力电池组的一致性进 行检测。
[0008] 在本发明所述的动力电池组一致性检测方法中，每个所述电池单体的极端电压偏 差包括极端电压正偏差和极端电压负偏差，所述极端电压正偏差和所述极端电压负偏差分 别通过以下方法计算获得：
[0009] r; = r--V _〇]
[0011] 其中，匕 +表示所述极端电压正偏差，￥_表示所述电池单体的最高电压，歹表示所 有单体电池的电压平均值，G表示所述极端电压负偏差，vmin表示所述电池单体的最低电 压。
[0012] 在本发明所述的动力电池组一致性检测方法中，每个所述电池单体的极端电压相 对偏差包括极端电压相对正偏差和极端电压相对负偏差，所述极端电压相对正偏差和极端 电压相对负偏差分别通过以下方法计算获得：
【主权项】
1. 一种动力电池组一致性检测方法，所述动力电池组由多个电池单体串及/或并联组 成，并通过采样线束与电池管理系统连接，所述电池管理系统用于控制所述动力电池组充 电或放电，其特征在于，所述方法包括： 在荷电状态SOC为100 %的动力电池组的放电过程中，每隔预定百分数的SOC获取所述 动力电池组中每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种以及每个 电池单体的电压标准差； 将所述每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种或几种的组 合以及每个电池单体的电压标准差与阈值进行比较，以对所述动力电池组的一致性进行检 测。
2. 如权利要求1所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，每个所述电池单体 的极端电压偏差包括极端电压正偏差和极端电压负偏差，所述极端电压正偏差和所述极端 电压负偏差分别通过以下方法计算获得：
其中，匕 +表示所述极端电压正偏差，￥_表示所述电池单体的最高电压，歹表示所有单 体电池的电压平均值，巧表示所述极端电压负偏差，Vmin表示所述电池单体的最低电压。
3. 如权利要求2所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，每个所述电池单体 的极端电压相对偏差包括极端电压相对正偏差和极端电压相对负偏差，所述极端电压相对 正偏差和极端电压相对负偏差分别通过以下方法计算获得：
其中，G表示所述极端电压相对正偏差，￡表示所述极端电压相对负偏差。
4. 如权利要求2所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，每个所述电池单体 的电压标准差通过以下方法计算获得：
其中，V。表示电池单体的电压标准差，Vi表示第i个电池单体的电压，n表示所述动力 电池组中电池单体的数量，n表示自然数且iGn。
5. 如权利要求1所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，在SOC为10%? 100%的范围内，所述阈值包括：所述电压标准差的阈值范围为0. 007?0. 02,所述极端电 压偏差的阈值范围为21mV?30mV，所述极端电压相对偏差的阈值范围为0. 7%?1% ;在 S0C为0?10%的范围内，所述阈值包括：所述电压标准差的阈值范围为0. 068?0. 07， 所述极端电压偏差的阈值范围为l〇〇mV?200mV，所述极端电压相对偏差的阈值范围为 11% ?12%〇
6. 如权利要求1所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，在SOC为100%的动 力电池组的放电过程中，每隔预定百分数的SOC还获取所述动力电池组中每个电池单体的 电压变异系数。
7. 如权利要求6所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，每个所述电池单体 的电压变异系数通过以下方法计算获得：
其中，I。表示电池单体的电压变异系数，V。表示电池单体的电压标准差，f表示所有 单体电池的电压平均值。
8. 如权利要求7所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，在SOC为10%? 100%的范围内，所述阈值还包括：所述电压变异系数的阈值范围为0. 21 %?0. 5%;在SOC 为0?10%的范围内，所述阈值还包括：所述电压变异系数的阈值范围为2. 4%?3%。
9. 如权利要求1至8任意一项所述的动力电池组一致性检测方法，其特征在于，所述方 法还包括： 通过放电装置对所述动力电池组按预定放电倍率进行恒流放电，直至达到所述电池管 理系统自动终止放电，静止预定时间； 通过充电装置对所述动力电池组按预定充电倍率进行恒流充电，当总电压达到预定值 时变为恒压充电，当充电倍率降为预定充电值时充电终止，所述电池管理系统将所述动力 电池组的SOC修正为100%。
10. -种动力电池组一致性检测装置，所述动力电池组由多个电池单体串及/或并联 组成，并通过采样线束与电池管理系统连接，所述电池管理系统用于控制所述动力电池组 充电或放电，其特征在于，所述装置包括： 数据获取单元，用于在荷电状态SOC为100%的动力电池组的放电过程中，每隔预定百 分数的SOC获取所述动力电池组中每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中 的任意一种以及每个电池单体的电压标准差； 检测单元，将所述每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种以 及每个电池单体的电压标准差与阈值进行比较以对所述动力电池组的一致性进行检测。
11. 如权利要求10所述的动力电池组一致性检测装置，其特征在于，在所述数据获取 单元中，每个所述电池单体的极端电压偏差包括极端电压正偏差和极端电压负偏差，所述 极端电压正偏差和所述极端电压负偏差分别通过以下方法计算获得：
其中，匕 +表示所述极端电压正偏差，表示所述电池单体的最高电压，F表示所有单 体电池的电压平均值，表示所述极端电压负偏差，vmin表示所述电池单体的最低电压； 每个所述电池单体的极端电压相对偏差包括极端电压相对正偏差和极端电压相对负 偏差，所述极端电压相对正偏差和极端电压相对负偏差分别通过以下方法计算获得：
其中，G表示所述极端电压相对正偏差，G表示所述极端电压相对负偏差； 每个所述电池单体的电压标准差通过以下方法计算获得：
其中，V。表示电池单体的电压标准差，Vi表示第i个电池单体的电压，n表示所述动力 电池组中电池单体的数量，n表示自然数且iGn。
12. 如权利要求10所述的动力电池组一致性检测装置，其特征在于，所述数据获取单 元还用于在SOC为100 %的动力电池组的放电过程中，每隔预定百分数的SOC获取所述动力 电池组中每个电池单体的电压变异系数。
13. 如权利要求12所述的动力电池组一致性检测装置，其特征在于，在所述数据获取 单元中，所述每个电池单体的电压变异系数通过以下方法计算获得：
其中，I。表示电池单体的电压变异系数，V。表示电池单体的电压标准差，歹表示所有 单体电池的电压平均值。
14. 如权利要求10至13任意一项所述的动力电池组一致性检测装置，其特征在于，所 述装置还包括： 放电单元，用于通过放电装置对所述动力电池组按预定放电倍率进行恒流放电，直至 达到所述电池管理系统自动终止放电，静止预定时间； 充电单元，用于通过充电装置对所述动力电池组按预定充电倍率进行恒流充电，当总 电压达到预定值时变为恒压充电，当充电倍率降为预定充电值时充电终止，所述电池管理 系统将所述动力电池组的SOC修正为100%。
【专利摘要】本发明提供了一种动力电池组一致性检测方法及装置，属于动力电池技术领域。所述方法包括：在动力电池组的放电过程中，获取动力电池组中每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种以及每个电池单体的电压标准差；将每个电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任意一种或几种的组合以及每个电池单体的电压标准差与阈值进行比较以对动力电池组的一致性进行检测。本发明将动力电池组中电池单体的极端电压偏差和极端电压相对偏差中的任一种以及电池单体的电压标准差作为参数，能有效表示电池之间的内在差异，将相应参数与阈值进行比较以对动力电池组的一致性进行检测，具有操作简便、检测过程稳定可靠及评判结果准确的特点。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104614675
【申请号】CN201410855854
【发明人】张红昌, 牟其勇, 赵迎宾
【申请人】普天新能源车辆技术有限公司, 普天新能源有限责任公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月31日