一种电池组一致性的判断方法、系统和介质

技术领域

本发明属于电池的一致性判断技术领域，具体涉及一种电池组一致性的判断方法、系统和介质。

背景技术

目前，动力电池使用愈来愈广泛，单体电池必须通过串/并联构成电池组才能满足应用所需的电压、容量等要求。由单体电池到电池组，单体电池的性能通常需要使同组内各单体电池一致性好，电池组的性能才能充分发挥出来，所述电池的一致性好包括在相同测试条件下，充放电曲线高度重合，内阻高度一致，衰减非常同步。否则，在电池组的使用过程中，容易发生由于某个单体电池的过充或过放，性能衰退并加速恶化，致使电池组整体很快失效。目前对于如何评判不同电池构成的电池组的一致性，并没有统一的标准。目前大多采取容量匹配的方法，即进行多轮充放电测试获得电池的平均容量，再将平均容量较为接近的单体电池匹配成组。这种方法由于评价方法过于单一，仅仅只考虑了电池的当前容量，而在实际使用过程中，由于缺乏对其它内部电化学参数的测试，各单体电池在重新使用中的发热情况、容量衰减速度等都会有差异，会很快出现新的不一致，导致筛选出来的单体电池组成的电池组并不能最大限度发挥其性能。

发明内容

为了使电池组中所包含的每个单体电池的性能差异尽可能小，使电池组的性能最大限度发挥出来，本发明提出一种电池组一致性的判断方法和系统。

实现本发明目的之一的一种电池组一致性的判断方法，包括如下步骤：

S1、获取电池组中每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，电池组中每个单体电池构成点集S；计算点集S中每两点的距离；

S2、根据所述点集S中每两点的距离计算点集S所代表的电池组的一致性指标值；所述电池组一致性指标值用于评价电池组的一致性。

当所述电池组的一致性指标值越小，则认为该电池组的一致性越好。

进一步地，所述步骤S1中，计算点集S中每两点的距离的方法包括：

式中：

X和Y表示点集S中的两个点；

D(X，Y)：表示点集S中的点X和Y的距离；其物理含义为点X和点Y所代表的两个电池的一致性，距离越近，则代表两个电池的性能越相似，反映其一致性越好；

X

Y

X

更进一步地，由于不同的电池性能指标值可能对于单体电池之间的差异的影响不同，因此对每个电池性能指标值赋予了不同的权重，所述步骤S1中，计算点集S中每两点的距离的方法包括：

式中：

K

更进一步地，由于权重的量纲不同会对距离的计算产生影响，为了统一量纲从而增大权值的取值自由度，所述步骤S1中，计算点集S中每两点的距离的计算方法包括：

进一步地，所述步骤S2中，根据所述点集S中每两点的距离计算电池组一致性值的计算方法包括：

D

式中：

D

D(E

进一步地，所述步骤S2中，根据所述点集S中每两点的距离计算电池组一致性值的计算方法包括：

式中：

m：表示点集S所代表的电池组中的单体电池的个数；

表示点集S中所有点的重心，可以看成是同一多维空间中的一个点，其物理含义为由m个单体电池的多个性能指标值所组成的多维数组的均值；如每个单体电池用一个三维数组表示，那么/>

式中：

为第一维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第一个性能指标的平均值；

为第二维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第二个性能指标的平均值；

为第三维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第三个性能指标的平均值；

表示点集S中点E

实现本发明目的之二的一种电池组一致性的判断系统，包括电池距离计算模块，电池组一致性值计算模块；

所述电池距离计算模块用于获取电池组中每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，电池组中每个单体电池构成点集S；计算点集S中每两点；

所述电池组一致性值计算模块用于根据点集S中每两点的距离计算电池组的一致性指标值；所述电池组一致性指标值用于评价电池组的一致性。

进一步地，所述电池距离计算模块包括权重设定模块，用于表示每个电池性能指标值对于电池组一致性指标值的影响。

进一步地，所述电池组一致性值计算模块包括性能均值计算模块，用于计算电池组的所有电池对应的每个电池特性指标值的均值。

实现本发明目的之三的一种非暂态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所述电池组一致性的判断方法的任一步骤。

有益效果：

本发明通过以代表多个电池性能指标的点在多维空间中的聚集性作为描述电池组一致性的指标值，将电池与电池的一致性抽象为多维空间中点与点之间的聚合，使得电池组中的每个单体电池的各项性能指标都趋于一致，最大限度发挥电池组的性能。

附图说明

图1所示为本发明所述方法实施例的流程示意图；

图2所示为本发明所述系统的框图；

图3所示为本发明所述方法实施例中的电压-容量曲线图。

具体实施方式

下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。

下面结合附图1～2，对本发明的具体实施方式作进一步具体的说明。

S1、获取电池组中每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，电池组中每个单体电池构成点集S；计算点集S中每两点的距离；

电池特性指标值一般以性能曲线的形式表示，目前完整地描述性能曲线还只能依赖于大量的实测数据记录点；由于电池组中的单体电池可能很多，大量的电池将对应着大量的性能曲线，在这种情况下，根据电池特性指标值去评价电池组的电池一致性很复杂。

本发明中通过在性能曲线上选取一些有代表意义的特征点去表征电池的多个特性指标值；如以“容量--电压”曲线为例，在曲线上选取多个点：放电至V

具体地，选定一组电池包含4个电池(电池编号1,2,3,4)，经过测试得到电压-容量曲线如图2所示；选取3个特征点3.8V，3.85V，3.9V，分别得到各电池的性能指标为(容量：mV)：

电池编号1：(15692，22360，42365)；电池编号2：(6451，9785，18753)；电池编号3：(15269，21936，41938)；电池编号4：(13256，22617，42618)。

在一个实施例中，计算点集S中每两点的方法如下：

式中：

X和Y表示点集S中的两个点；

D(X，Y)：表示点集S中的点X和点Y的距离；其物理含义为点X和点Y所代表的两个电池的一致性，距离越近，则代表两个电池的性能越相似，反映其一致性越好；

X

Y

X

假设点集S中共有M个点，那么通过上述公式计算两两点间的距离，可得到M*(M-1)/2个距离值。

优选地，由于不同的电池性能指标值可能对于单体电池之间的差异的影响不同，因此引入代表电池性能指标值对于单体电池之间的差异的权重值，那么计算点集S中每两点的距离的方法如下：

式中：

X和Y表示点集S中的两个点；

D(X，Y)：表示点集S中的点X和点Y的距离；其物理含义为点X和点Y所代表的两个电池的一致性，距离越近，则代表两个电池的性能越相似，反映其一致性越好；

X

Y

X

K

优选地，由于权值K

式中：

X和Y表示点集S中的两个点；

D(X，Y)：表示点集S中的点X和点Y的距离；其物理含义为点X和点Y所代表的两个电池的一致性，距离越近，则代表两个电池的性能越相似，反映其一致性越好；

X

Y

X

K

采用上述方法后，权重设置的自由度更大，例如对于3个电池性能指标的权重而言，设定为“1.0,1.0,2.5”与设定为“2.0,2.0,5.0”没有任何区别；同时，如果需要增加一个维度的坐标，不会对距离的计算带来显著的影响。另一方面，可以更好地兼容不同类型的指标值(或不同的坐标类型)，所以K

具体地，将上述4个电池的值代入上式(3)得到，每两点的距离计算如下：

同理，分别求得其它点的距离为：

D(1,3)＝424；D(1,4)＝1421；D(2,3)＝15947；D(2,4)＝16129；D(3,4)＝1288。

S2、根据所述点集S中每两点的距离计算点集S所代表的电池组一致性指标值；所述电池组一致性指标值用于评价电池组的一致性。

为了易于描述，多个电池用一个集合来表示。例如一批单体电池E1,E2,…,En可以用一个集合来表示，点集S＝{E1,E2,…,Em}。

将每个电池看成是多维空间中的一个点，一个电池组中的各单体电池对应的点在多维空间中的聚集性越好，就表明各单体电池的一致性越好。

由于任意一个单体电池损坏，都会导致电池组整体的失效。因此两两之间最大距离Dmax(S)应该是描述一个点集S所代表电池组的一致性的一个非常重要的指标；因此，在一个实施例中，用以下方法来计算点集S所代表电池组的的一致性：即计算点集S中两点之间的最大距离Dmax(S)：

D

式中：

D

D(E

具体地，上述4个电池的一致性指标值为：

D

在另一个实施例中，用以下方法来计算点集S所代表的电池组的一致性：即计算标准差σ，可反映电池组整体的聚集性，整体聚集性越好，则表明各单体电池的一致性越好。

式中：

m：表示点集S所代表的电池组中的单体电池的个数；

表示点集S中所有点的重心，可以看成是同一多维空间中的一个点，其物理含义为电池组的性能均值；如每个单体电池用一个三维数组表示，那么/>

式中：

为第一维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第一个性能指标的平均值；

为第二维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第二个性能指标的平均值；

为第三维坐标值的平均值，其物理含义为电池组中所有电池的第三个性能指标的平均值；

表示点集S中点E

具体地，上述4个电池的一致性指标值的计算为：

/>

根据式(3)得到以下距离值的平方为：

本申请实施例还提供一种电池组一致性的判断系统，如图3所示包括电池距离计算模块，电池组一致性值计算模块；

电池距离计算模块用于获取电池组中每个单体电池的多个电池特性指标值，将每个单体电池映射至多维空间中的点，其点坐标由该单体电池的电池特征指标值构成，电池组中每个单体电池构成点集S；计算点集S中每两点；

电池组一致性值计算模块用于根据点集S中每两点的距离计算电池组的一致性指标值；所述电池组一致性指标值用于评价电池组的一致性。

优选地，电池距离计算模块包括权重设定模块，用于表示每个电池性能指标值对于组一致性指标值的影响。

优选地，所述电池组一致性值计算模块包括性能均值计算模块，用于计算电池组的所有电池对应的每个电池特性指标值的。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包括程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本发明所述方法的各个步骤，在此不再赘述。

计算机可读存储介质可以是前述任一实施例提供的数据传输装置或者计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。该计算机可读存储介质也可以是该计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmedia card，SMC)，安全数字(secure digital,SD)卡，闪存卡(flash card)等。

进一步地，该计算机可读存储介质还可以既包括该计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。该计算机可读存储介质用于存储该计算机程序以及该计算机设备所需的其他程序和数据。该计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储将要输出或己输出的数据。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明所描述的具体实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。