锂离子电池循环中直流内阻的校正方法及装置与流程

1.本发明涉及锂离子电池测试领域，更具体涉及锂离子电池循环中直流内阻的校正方法及装置。


背景技术：

2.锂离子电池具有高能量密度和长循环寿命等优点，在便携式电子产品和电动汽车等领域都得到非常广泛的应用。直流内阻是锂离子电池的重要电性能之一，锂离子电池的直流内阻简称dcr，是评价锂离子电池性能好坏的重要指标，直接影响锂离子电池的功率性能和循环寿命。因此测试锂离子电池的dcr很有必要。
3.目前测试锂离子电池的dcr一般是在锂离子电池循环前后单独测试，传统的方法是将电池循环停止并取下，将电池置于特定条件下单独进行dcr测试，dcr测试完成后，再对电池重新进行充放电循环测试，操作比较麻烦。中国专利公开号cn111525202a，公开了一种锂离子电池循环中dcr的监测方法、系统、设备和介质，所述监测方法包括获取锂离子电池充放电循环中的数据，包括时间以及在充放电过程中相应时间的锂离子电池的电压值、温度和充放电电流值，从中提取若干个充放电循环的测试数据，包括充电开始时一段时间内的电压值、电流值、放电开始前一段时间内的电压值、电流值；根据dcr计算公式得出放电dcr和充电dcr。该专利申请技术方案可以更好地了解锂离子电池在循环过程中充电dcr和放电dcr的变化趋势，提前识别电芯性能异常的风险，还能在程度上节省时间成本、测试成本。研究表明，电池内阻受温度和荷电状态(soc)影响，因此，内阻测试应是在相同荷电状态和温度环境下测量所得。但是dcr测试方法没有考虑温度对测量dcr的影响，导致dcr计算结果不够准确。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于现有技术dcr测量方法没有考虑温度对测量dcr的影响，导致dcr计算结果不够准确的问题。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：锂离子电池循环中直流内阻的校正方法，所述方法包括以下步骤：
6.步骤一：利用锂离子电池直流电阻测量方法获取在相同温度下进行测试的所有实验电池的第一周循环的直流内阻dcr1和相应温度值t1，以及第n周循环的直流内阻dcrn和相应温度值tn；
7.步骤二：计算dcr增长率和温度变化值；
8.步骤三：将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合，得到温度变化值与dcr增长率的关系式；
9.步骤四：根据上述关系式将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻；
10.步骤五：计算得到所有的实验电池经温度校正后的直流内阻。
11.本发明通过将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合得到温度变化值与dcr增长率的关系式，将实验电池的直流内阻校正为相同温度下的直流内阻，可以降低温度对测量直流内阻的影响，提高计算结果的准确性。
12.进一步地，所述锂离子电池直流电阻测量方法为：
13.s11、选择一组实验电池，在相同温度下对电池进行充放电测试；
14.s12、获取锂离子电池充放电循环中的数据，包括时间以及在充放电过程中相应时间的锂离子电池的电压值、温度和充放电电流值；
15.s13、从获取的数据中提取若干个充放电循环的测试数据，每个充放电循环的测试数据均包括放电开始前的最后一个电压值u1、放电时间段t末端的电压值u2，以及放电电流值i；
16.s14、计算所述锂离子电池每周循环的直流内阻，计算公式如下：
17.dcr＝(u1
‑
u2)/i，所述每周循环表示每个充放电循环。
18.更进一步地，所述充放电循环中放电时间段t内为恒流持续放电。
19.更进一步地，所述锂离子电池直流电阻测量方法还包括：根据计算得出的不同循环周数的直流内阻，获取直流内阻的变化趋势。
20.进一步地，所述实验电池的原材料、工艺参数、制造批次相同。
21.进一步地，所述在相同温度下进行测试的温度范围为
‑
25～45℃。
22.进一步地，所述温度变化值和dcr增长率的计算公式如下：
23.温度变化值x＝tn
‑
t1
24.dcr增长率y＝(dcrn
‑
dcr1)/dcr1*100％。
25.更进一步地，所述温度变化值与dcr增长率的关系式为y＝ax+b，其中，a为斜率，b为截距，均为常数。
26.进一步地，所述步骤四包括：
27.将实验电池第n周循环的温度校正为第一周循环的温度，此时温度变化值x为0，将其代入温度变化值与dcr增长率的关系式得到dcr增长率为b，利用锂离子电池直流电阻测量方法获取第一周循环的直流内阻，将第一周循环的直流内阻按照dcr增长率b进行增长得到第n周循环的直流内阻，从而将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻。
28.本发明还提供锂离子电池循环中直流内阻的校正装置，所述装置包括：
29.直流内阻测量模块，用于利用锂离子电池直流电阻测量方法获取在相同温度下进行测试的所有实验电池的第一周循环的直流内阻dcr1和相应温度值t1，以及第n周循环的直流内阻dcrn和相应温度值tn；
30.参数计算模块，用于计算dcr增长率和温度变化值；
31.关系式获取模块，用于将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合，得到温度变化值与dcr增长率的关系式；
32.校正模块，用于根据上述关系式将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻；
33.校正结果输出模块，用于计算得到所有的实验电池经温度校正后的直流内阻。
34.进一步地，所述锂离子电池直流电阻测量方法为：
35.s11、选择一组实验电池，在相同温度下对电池进行充放电测试；
36.s12、获取锂离子电池充放电循环中的数据，包括时间以及在充放电过程中相应时间的锂离子电池的电压值、温度和充放电电流值；
37.s13、从获取的数据中提取若干个充放电循环的测试数据，每个充放电循环的测试数据均包括放电开始前的最后一个电压值u1、放电时间段t末端的电压值u2，以及放电电流值i；
38.s14、计算所述锂离子电池每周循环的直流内阻，计算公式如下：
39.dcr＝(u1
‑
u2)/i，所述每周循环表示每个充放电循环。
40.更进一步地，所述充放电循环中放电时间段t内为恒流持续放电。
41.更进一步地，所述锂离子电池直流电阻测量方法还包括：根据计算得出的不同循环周数的直流内阻，获取直流内阻的变化趋势。
42.进一步地，所述实验电池的原材料、工艺参数、制造批次相同。
43.进一步地，所述在相同温度下进行测试的温度范围为
‑
25～45℃。
44.进一步地，所述温度变化值和dcr增长率的计算公式如下：
45.温度变化值x＝tn
‑
t1
46.dcr增长率y＝(dcrn
‑
dcr1)/dcr1*100％。
47.更进一步地，所述温度变化值与dcr增长率的关系式为y＝ax+b，其中，a为斜率，b为截距，均为常数。
48.进一步地，所述校正模块还用于：
49.将实验电池第n周循环的温度校正为第一周循环的温度，此时温度变化值x为0，将其代入温度变化值与dcr增长率的关系式得到dcr增长率为b，利用锂离子电池直流电阻测量方法获取第一周循环的直流内阻，将第一周循环的直流内阻按照dcr增长率b进行增长得到第n周循环的直流内阻，从而将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻。
50.本发明的优点在于：
51.(1)本发明通过将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合得到温度变化值与dcr增长率的关系式，将实验电池的直流内阻校正为相同温度下的直流内阻，可以降低温度对测量直流内阻的影响，提高计算结果的准确性。
52.(2)本发明在电池充放电循环中，通过放电过程的数据计算得到dcr，省去了单独进行dcr测试的步骤，节省测试时间，并进一步估算dcr的变化趋势。
附图说明
53.图1为本发明实施例所公开的锂离子电池循环中直流内阻的校正方法中锂离子电池的放电曲线；
54.图2为本发明实施例所公开的锂离子电池循环中直流内阻的校正方法中dcr增长率的校正曲线。
具体实施方式
55.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.实施例1
57.锂离子电池循环中直流内阻的校正方法，所述方法包括以下步骤：
58.首先进行直流内阻的测量，然后进行直流内阻的校正，测量过程如下：
59.s11、选择7只实验电池作为一组，在相同温度下对7只电池进行充放电测试；
60.s12、获取锂离子电池充放电循环过程中的数据，包括时间以及在充放电过程中相应时间的锂离子电池的电压值、温度和放电电流值；
61.s13、从步骤s1获取的数据中提取两个充放电循环的测试数据，每个充放电循环的测试数据均包括放电开始前的最后一个电压值u1、放电时间段t末端的电压值u2，以及放电电流值i和对应温度t；
62.s14、计算所述锂离子电池的dcr，计算公式如下：
63.dcr＝(u1
‑
u2)/i，锂离子电池的放电曲线如图1所示。
64.本实施例中提取测试数据过程中，每隔0.1秒时间获取一次数据。
65.本实施例中提取的测试数据中，所述放电时间段t为30秒。
66.本实施例中提取的测试数据中，所述循环周数选择第1周和第100周。
67.本实施例中提取的测试数据中，锂离子电池测试温度选择为25℃，实际温度范围为25
±
1℃。
68.计算结果如下表1所示。下表1中的dcr数值为在特定环境条件下对特定锂离子电池测试获取的数值，仅供参考，本领域技术人员应当理解，在不同测试环境和测试对象时所得到的数值可能有所差异。
69.可以理解的是，上述具体应用实例中出现的各个时间段值、电流值、电压值、以及所提取的测试数据对应的循环序号等仅是示例，不应对本发明实施例中各步骤的执行带来任何限制，本领域技术人员可以根据需要采用不同的数值。
70.表1所有电池的dcr测量结果
71.[0072][0073]
基于上述dcr测量方法，本实施例提供一种锂离子电池循环过程中dcr的校正方法，所述方法包括如下步骤：
[0074]
s21、利用锂离子电池直流电阻测量方法获取7只实验电池的第1周循环的dcr1和相应温度值t1，以及第100周dcr100和相应温度值t100，测试数据如表2所示；
[0075]
s22、计算dcr增长率和温度变化值，计算公式如下：
[0076]
温度变化值(x)＝t100
‑
t1
[0077]
dcr增长率(y)＝(dcr100
‑
dcr1)/dcr1*100％
[0078]
s23、将7只实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合，得到关系式：y＝ax+b；
[0079]
s24、根据上述关系式将实验电池第100周循环的dcr增长率校正为与第一周循环温度相同时的dcr增长率；
[0080]
s25、计算得到温度校正后的dcr。
[0081]
表2电池的第1周循环和第100周循环的测试数据
[0082][0083][0084]
根据表2，可以做出拟合曲线y＝
‑
0.0242x+0.0082，如图2所示。
[0085]
根据拟合曲线，可以得出保持温度不变时，直流内阻增长率的实际值为0.82％。由
此，如表3所示，每个电池在100周循环时的温度校正dcr是第一周循环时的dcr按照0.82％的增长率计算所得，例如，1#电池在100周循环时的温度校正为第一周循环时的温度也即25.7℃，此时第一周循环到第100周循环的温度变化值x为0，第一周循环到第100周循环的dcr增长率根据公式y＝
‑
0.0242x+0.0082计算为0.0082，根据表2可知第一周循环的dcr为1.282，那么第100周循环的dcr为1.282
×
(1+0.0082)＝1.293，通过上述方法可以分别计算出所有电池在100周循环时的温度校正dcr。
[0086]
表3所有电池在100周循环时的温度校正dcr
[0087]
电池编号循环周数校正温度(℃)校正dcr(mω)1#10025.71.2932#10025.41.2793#10025.41.2944#10025.11.2765#10025.01.2936#10024.41.3157#10025.71.268
[0088]
通过以上技术方案，本发明将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合得到温度变化值与dcr增长率的关系式，将实验电池的直流内阻校正为相同温度下的直流内阻，可以降低温度对测量直流内阻的影响，提高计算结果的准确性。
[0089]
实施例2
[0090]
基于实施例1，本发明实施例2还提供锂离子电池循环中直流内阻的校正装置，所述装置包括：
[0091]
直流内阻测量模块，用于利用锂离子电池直流电阻测量方法获取在相同温度下进行测试的所有实验电池的第一周循环的直流内阻dcr1和相应温度值t1，以及第n周循环的直流内阻dcrn和相应温度值tn；
[0092]
参数计算模块，用于计算dcr增长率和温度变化值；
[0093]
关系式获取模块，用于将所有实验电池的dcr增长率和温度变化值进行曲线拟合，得到温度变化值与dcr增长率的关系式；
[0094]
校正模块，用于根据上述关系式将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻；
[0095]
校正结果输出模块，用于计算得到所有的实验电池经温度校正后的直流内阻。
[0096]
具体的，所述锂离子电池直流电阻测量方法为：
[0097]
s11、选择一组实验电池，在相同温度下对电池进行充放电测试；
[0098]
s12、获取锂离子电池充放电循环中的数据，包括时间以及在充放电过程中相应时间的锂离子电池的电压值、温度和充放电电流值；
[0099]
s13、从获取的数据中提取若干个充放电循环的测试数据，每个充放电循环的测试数据均包括放电开始前的最后一个电压值u1、放电时间段t末端的电压值u2，以及放电电流值i；
[0100]
s14、计算所述锂离子电池每周循环的直流内阻，计算公式如下：
[0101]
dcr＝(u1
‑
u2)/i，所述每周循环表示每个充放电循环。
[0102]
更具体的，所述充放电循环中放电时间段t内为恒流持续放电。
[0103]
更具体的，所述锂离子电池直流电阻测量方法还包括：根据计算得出的不同循环周数的直流内阻，获取直流内阻的变化趋势。
[0104]
具体的，所述实验电池的原材料、工艺参数、制造批次相同。
[0105]
具体的，所述在相同温度下进行测试的温度范围为
‑
25～45℃。
[0106]
具体的，所述温度变化值和dcr增长率的计算公式如下：
[0107]
温度变化值x＝tn
‑
t1
[0108]
dcr增长率y＝(dcrn
‑
dcr1)/dcr1*100％。
[0109]
更具体的，所述温度变化值与dcr增长率的关系式为y＝ax+b，其中，a为斜率，b为截距，均为常数。
[0110]
具体的，所述校正模块还用于：
[0111]
将实验电池第n周循环的温度校正为第一周循环的温度，此时温度变化值x为0，将其代入温度变化值与dcr增长率的关系式得到dcr增长率为b，利用锂离子电池直流电阻测量方法获取第一周循环的直流内阻，将第一周循环的直流内阻按照dcr增长率b进行增长得到第n周循环的直流内阻，从而将实验电池第n周循环的直流内阻校正为与第一周循环温度相同时的直流内阻。
[0112]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。