一种电芯内阻确定方法及装置

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电芯内阻确定方法及装置。

背景技术

随着新能源汽车的发展，新能源汽车中动力电池内阻的分析与确定对车辆安全至关重要。

目前，确定新能源汽车的动力电池内阻的方式为通过电路连接以及相应的测量仪器确定内阻值。但是这种方法只能依靠电化学实验室，以及搭建电化学工作站和外部电路环境完成，可用性不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电芯内阻确定方法及装置，用于确定电芯内阻，提高电芯内阻测量的便利性。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

本申请实施例提供一种电芯内阻确定方法，所述方法包括：

获取欧姆内阻；

获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；所述充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整；

根据所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线；

获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线；

根据第一截距和第二截距确定极化内阻；所述第一截距为所述目标曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第二截距为所述充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第一截距表征充电电流变化时的所述电芯内阻的电压；所述第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后所述电芯内阻的电压；

基于所述欧姆内阻和所述极化内阻确定所述电芯内阻。

可选的，所述获取欧姆内阻，包括：

获取充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压；

通过所述充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压计算电芯瞬间端电压的变化量；

根据充电电流变化前的充电电流和充电电流变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

根据所述电芯瞬间端电压的变化量和所述电池的充电电流变化量确定欧姆内阻。

可选的，所述根据所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线，包括：

将所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线向下平移预设距离，获得目标曲线；所述预设距离为电芯瞬间端电压的变化量。

可选的，所述根据第一截距和第二截距确定极化内阻，包括：

通过第一截距和第二截距确定极化内阻引起的电压变化量；

根据充电电流变化前的充电电流和充电电流变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

根据所述极化内阻引起的电压变化量和所述电池的充电电流变化量确定所述极化内阻。

可选的，所述方法还包括：

将所述电芯内阻的阻值和电芯内阻正常值进行比较，获取比较结果；

当所述比较结果为所述电芯内阻的阻值大于所述电芯内阻正常值时，确定所述电芯老化。

本申请实施例还提供了一种电芯内阻确定装置，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取欧姆内阻；

第二获取单元，用于获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；所述充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整；

第三获取单元，用于根据所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线；

第四获取单元，用于获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线；

第一确定单元，用于根据第一截距和第二截距确定极化内阻；所述第一截距为所述目标曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第二截距为所述充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第一截距表征充电电流变化时的所述电芯内阻的电压；所述第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后所述电芯内阻的电压；

第二确定单元，用于基于所述欧姆内阻和所述极化内阻确定所述电芯内阻。

可选的，所述第一获取单元包括：

第一获取子单元，用于获取充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压；

第一计算子单元，用于通过所述充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压计算电芯瞬间端电压的变化量；

第二计算子单元，用于根据充电电流变化前的充电电流和充电电流变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

第一确定子单元，用于根据所述电芯瞬间端电压的变化量和所述电池的充电电流变化量确定欧姆内阻。

可选的，所述第三获取单元包括：

第二获取子单元，用于将所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线向下平移预设距离，获得目标曲线；所述预设距离为电芯瞬间端电压的变化量。

本申请实施例还提供了一种电芯内阻确定设备，包括：存储器，处理器，及存储在所述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计算机程序时，实现所述的电芯内阻确定方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序用于执行所述的电芯内阻确定方法。

通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种电芯内阻确定方法及装置，包括：获取欧姆内阻。获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整。根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线。获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线。根据第一截距和第二截距确定极化内阻；第一截距为目标曲线所在直线在纵轴上的截距；第二截距为充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；第一截距表征充电电流变化时的电芯内阻的电压；第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后电芯内阻的电压。基于欧姆内阻和极化内阻确定电芯内阻。通过该方法，不需要依靠电化学实验室，以及搭建电化学工作站和外部电路环境即可确定电芯内阻，提高了电芯内阻测量的便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的一种电芯内阻确定方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的电芯等效电路图；

图3为本申请实施例提供的电压容量曲线与电流时间曲线示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电芯内阻确定装置的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种电芯内阻确定方法的流程图。作为一种示例，该方法应用于云端，例如云平台。作为另一种示例，该方法应用于车端，例如车载终端。如图1所示，该方法包括S101-S106：

S101：获取欧姆内阻。

具体实施时，获取欧姆内阻，包括：

获取充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压；

通过充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压计算电芯瞬间端电压的变化量；

根据充电电流变化前的充电电流和电池变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

根据电芯瞬间端电压的变化量和电池的充电电流变化量确定欧姆内阻。

需要说明的是，充电电流变化瞬间，电芯瞬间端电压的变化由欧姆内阻决定。上述计算欧姆内阻的过程遵循欧姆定律。

在本申请实施例中，充电电流变化为车辆电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整。作为一种示例，本申请实施例中的车辆为新能源汽车。可以理解的是，充电电流为电池电流，也为电芯电流。需要注意的是，由于电池中有多个电芯，此处的电芯瞬间端电压为其中一个电芯的瞬间端电压。

在电池快充过程中，电池管理系统根据电池的荷电状态(State of charge，SOC)调节电池的电流。荷电状态用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。具体实现时，作为一种示例，可以通过阶梯调节法调节电池的电流。例如，当SOC＝60％，采用120A充电，当SOC＝80％，由120A调整至60A充电，当SOC＝90％，由60A调整至30A充电。

具体实施时，在电池充放电过程中，电池管理系统实时采集动力电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压。作为一种示例，可以通过电池管理系统获取充电电流变化前后的电芯瞬间端电压。之后，云平台或者车载终端可通过电池管理系统获取充电电流变化前后的电压和电流等用于后续计算的值。

本申请实施例所提供的电芯内阻确定方法是基于车辆充电过程中充电电流的变化以及引起的电芯端电压的变化来计算电芯内阻的。电芯内阻包括欧姆内阻和极化内阻。欧姆内阻跟电芯隔膜、极耳有关，极化内阻跟电芯电解液及电极有关。参见图2，图2为本申请实施例提供的电芯等效电路图。如图2所示，U

调整充电电流瞬间电池会产生极化现象，例如，当充电电流为120A时电池有一个极化的稳态，将充电电流由120A调整至60A时，会产生极化现象。主要包括两方面的极化，其一为欧姆极化，欧姆极化为由电池连接各部分的欧姆内阻造成，其压降值遵循欧姆定律，电流减小，极化立即减小，电流停止后立即消失。充电电流变化瞬间，电芯瞬间端电压的变化由欧姆内阻决定。其二为电化学极化，即退极化，由极化内阻决定。电化学极化为由电极表面电化学反应的迟缓性造成极化。随着电流变小，在微秒级内显著降低。

作为一种示例，参见图3，图3为本申请实施例提供的电压容量曲线与电流时间曲线示意图。图3的上图为电压容量曲线示意图，下图为电流时间曲线示意图。如图3下图所示，在t

S102：获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；所述充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整。

获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线。作为一种示例，充电电流变化前的稳态电压容量曲线即为图3中的ab。具体的，充电电流变化前的稳态电压容量曲线对应有充电电流变化前的稳态电压容量公式。需要说明的是，图3中的充电电流变化前的稳态电压容量曲线对应电池在充电电流为在120A的稳态。

稳态电压容量曲线表征了电芯端电压和充电量Q成正相关关系。需要说明的是，由图2可知，电芯端电压U由开路电压U

S103：根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线。

在获得充电电流变化前的稳态电压容量曲线之后，可以根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线。

需要说明的是，通过充电电流计算欧姆内阻引起的电压增量，根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线是为了使电芯端电压减掉欧姆内阻引起的电压增量。

具体实施时，根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线，包括：

将充电电流变化前的稳态电压容量曲线向下平移预设距离，获得目标曲线；预设距离为电芯瞬间端电压的变化量。作为一种示例，参见图3，将线ab向下平移△u的量，得到a′b′。a′b′即为获得的目标曲线。目标曲线a′b′对应于U＝U

S104：获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线。

获得充电电流变化后的稳态电压容量曲线。作为一种示例，充电电流变化后的稳态电压容量曲线为图3中的cd。充电电流变化后的稳态电压容量曲线cd为U＝U

需要说明的是，图3中的充电电流变化后的稳态电压容量曲线对应电池在充电电流为60A的稳态，即在t

需要说明的是，b′c曲线表征了由极化内阻引起的退极化过程。在该过程中极化内阻电压减小，直到达到电池的电流达到下一稳态则不变。

S105：根据第一截距和第二截距确定极化内阻；第一截距为目标曲线所在直线在纵轴上的截距；第二截距为充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；第一截距表征充电电流变化时的电芯内阻的电压；第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后电芯内阻的电压。

获得第一截距和第二截距，其中，第一截距为目标曲线所在直线在纵轴上的截距；第二截距为充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；第一截距表征充电电流变化时的电芯内阻的电压；第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后电芯内阻的电压。作为一种示例，参见图3，第一截距为目标曲线a′b′所在直线在纵轴上的截距，即为(R

具体实施时，根据第一截距和第二截距确定极化内阻，包括：

通过第一截距和第二截距确定极化内阻引起的电压变化量；

根据充电电流变化前的充电电流和电池变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

根据极化内阻引起的电压变化量和电池的充电电流变化量确定极化内阻。

由第一截距和第二截距确定极化内阻引起的电压变化量，即两个截距相减，即为极化内阻引起的电压变化量。作为一种示例，如图3，极化内阻引起的电压变化量为△u

S106：基于欧姆内阻和极化内阻确定电芯内阻。

由于电芯内阻由欧姆内阻和极化内阻组成，因此，在获得欧姆内阻和极化内阻后，基于欧姆内阻和极化内阻可确定电芯内阻。

根据本申请实施例提供的电芯内阻确定方法，可以确定电池的每个电芯内阻的阻值。在获得电池的每个电芯内阻阻值后，则可根据电芯内阻挖掘电芯不同的老化程度。具体的，将电芯内阻的阻值和电芯内阻正常值进行比较，获取比较结果，当比较结果为电芯内阻的阻值大于电芯内阻正常值时，确定电芯老化。具体实施时，有如下步骤：

将欧姆内阻的阻值和欧姆内阻正常值进行比较，获得第一比较结果；

当第一比较结果为欧姆内阻的阻值大于欧姆内阻正常值时，确定电芯老化；

将极化内阻的阻值和极化内阻正常值进行比较，获得第二比较结果；

当第二比较结果为极化内阻的阻值大于极化内阻正常值时，确定电芯老化。

需要说明的是，在电池老化中，欧姆内阻的增大主要由极片与隔膜老化导致，极化内阻的增加主要由电解液及正负极老化决定。基于欧姆内阻和极化内阻均能判断电池老化程度。通过电芯级别的欧姆内阻与极化内阻的计算，能够更加细粒度地评估电芯老化原因。

通过本申请实施例提供的一种电芯内阻确定方法，包括：获取欧姆内阻。获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整。根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线。获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线。根据第一截距和第二截距确定极化内阻；第一截距为目标曲线所在直线在纵轴上的截距；第二截距为充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；第一截距表征充电电流变化时的电芯内阻的电压；第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后电芯内阻的电压。基于欧姆内阻和极化内阻确定电芯内阻。通过该方法，不需要依靠电化学实验室，以及搭建电化学工作站和外部电路环境即可确定电芯内阻，提高了电芯内阻测量的便利性。

参见图4，图4为本申请实施例提供的一种电芯内阻确定装置的示意图。该装置包括：

第一获取单元401，用于获取欧姆内阻；

第二获取单元402，用于获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；所述充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整；

第三获取单元403，用于根据所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线；

第四获取单元404，用于获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线；

第一确定单元405，用于根据第一截距和第二截距确定极化内阻；所述第一截距为所述目标曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第二截距为所述充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；所述第一截距表征充电电流变化时的所述电芯内阻的电压；所述第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后所述电芯内阻的电压；

第二确定单元406，用于基于所述欧姆内阻和所述极化内阻确定所述电芯内阻。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第一获取单元401包括：

第一获取子单元，用于获取充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压；

第一计算子单元，用于通过所述充电电流变化前的电芯瞬间端电压和充电电流变化后的电芯瞬间端电压计算电芯瞬间端电压的变化量；

第二计算子单元，用于根据充电电流变化前的充电电流和充电电流变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

第一确定子单元，用于根据所述电芯瞬间端电压的变化量和所述电池的充电电流变化量确定欧姆内阻。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第三获取单元403包括：

第二获取子单元，用于将所述充电电流变化前的稳态电压容量曲线向下平移预设距离，获得目标曲线；所述预设距离为电芯瞬间端电压的变化量。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第二确定单元406包括：

第二确定子单元，用于通过第一截距和第二截距确定极化内阻引起的电压变化量；

第三计算子单元，用于根据充电电流变化前的充电电流和充电电流变化后的充电电流计算电池的充电电流变化量；

第三确定子单元，用于根据所述极化内阻引起的电压变化量和所述电池的充电电流变化量确定所述极化内阻。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述装置还包括：

第五获取单元，用于将所述电芯内阻的阻值和电芯内阻正常值进行比较，获取比较结果；

第三确定单元，用于当所述比较结果为所述电芯内阻的阻值大于所述电芯内阻正常值时，确定所述电芯老化。

通过本申请实施例提供的一种电芯内阻确定装置，获取欧姆内阻。获取充电电流变化前的稳态电压容量曲线；充电电流变化为电池充电时，根据电池的充电状态进行的充电电流的调整。根据充电电流变化前的稳态电压容量曲线获取目标曲线。获取充电电流变化后的稳态电压容量曲线。根据第一截距和第二截距确定极化内阻；第一截距为目标曲线所在直线在纵轴上的截距；第二截距为充电电流变化后的稳态电压容量曲线所在直线在纵轴上的截距；第一截距表征充电电流变化时的电芯内阻的电压；第二截距表征充电电流变化后电芯端电压达到稳态后电芯内阻的电压。基于欧姆内阻和极化内阻确定电芯内阻。通过该装置，不需要依靠电化学实验室，以及搭建电化学工作站和外部电路环境即可确定电芯内阻，提高了电芯内阻测量的便利性。

本申请实施例还提供了一种电芯内阻确定设备，包括：存储器，处理器，及存储在所述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计算机程序时，实现如上述实施例所述的电芯内阻确定方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序用于执行如上述实施例任所述的电芯内阻确定方法。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

需要说明的是，本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。