一种锂电池分容容量标定方法及系统

技术领域

本发明涉及锂电池应用技术领域，尤其涉及一种锂电池分容容量标定方法及系统。

背景技术

锂电池具有比能量高、自放电率低、高低温性能好、充放电寿命长等优点，现已被广泛应用于汽车等行业，通常由许多电池单体串联或并联组成电池组使用，这对电池的一致性要求较高，尤其是容量的一致性。因此，在电池单体制作的最后一步，就是对其定容，筛选出容量一致的电池单体组成电池组。

但是，在传统的定容方式中，可能存在两个问题：电池充放电过程存在极化，充电过程中由于极化原因，电压虚高，导致提前达到截止电压，导致充电容量偏小，从而放出的容量也偏小；电池容量受到温度影响很大，而分容设备的温度场很难保持一致，同时电池充放电过程中自身也会放出热量，因而使得电池定容不准。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种锂电池分容容量标定方法及系统。

本发明实施例提供一种锂电池分容容量标定方法，包括：

对目标锂电池进行分容，并基于所述目标锂电池的使用标准，对所述分容后的目标锂电池采用所述使用标准进行充放电；

获取充放电过程中所述目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于所述电池温度数据对所述分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；

将所述容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于所述拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；

基于所述线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与所述归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定所述目标锂电池的最终容量。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

基于所述使用标准确定所述目标锂电池的充放电倍率，并以所述充放电倍率设置充放电参数；

通过所述充放电参数对所述分容后的目标锂电池进行恒流恒压充电、恒流放电，或，恒功率充电、恒功率放电。

在其中一个实施例中，所述电池温度数据，包括：

所述充放电过程中采集到的放电末期的电池温度数据。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

将所述电池温度数据相同时对应的分容容量数据分为一组，并对分组结果中每一组的分容容量数据进行离散程度检测；

当分组结果中存在分容容量数据的离散程度大于预设阈值时，排除离散程度大于预设阈值的分容容量数据后，获取分容容量数据的容量中位数。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当所述拟合优度小于0.8时，对所述目标锂电池的分容设备进行温度场波动排查，或，检测所述目标锂电池进行异常排查；

当所述拟合优度大于0.8小于0.9时，调整所述线性拟合中电池温度数据对应的温度数据范围；

当所述拟合优度大于0.9时，基于拟合优度的数据结果得到线性拟合方程。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

获取所述线性拟合方法中的温度点，基于所述温度点，结合线性拟合方程，计算每个温度点对应的预测容量值；

计算所述分容容量数据与预测容量值的相对值，得到归一化数据，并对比不同温度点下的归一化数据，确定归一化温度。

本发明实施例提供一种锂电池分容容量标定系统，包括：

分容模块，用于对目标锂电池进行分容，并基于所述目标锂电池的使用标准，对所述分容后的目标锂电池采用所述使用标准进行充放电；

分组模块，用于获取充放电过程中所述目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于所述电池温度数据对所述分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；

线性拟合模块，用于将所述容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于所述拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；

归一化模块，用于基于所述线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与所述归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定所述目标锂电池的最终容量。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

设置模块，用于基于所述使用标准确定所述目标锂电池的充放电倍率，并以所述充放电倍率设置充放电参数；

充放电模块，用于通过所述充放电参数对所述分容后的目标锂电池进行恒流恒压充电、恒流放电，或，恒功率充电、恒功率放电。

本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述锂电池分容容量标定方法的步骤。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述锂电池分容容量标定方法的步骤。

本发明实施例提供的一种锂电池分容容量标定方法及系统，对目标锂电池进行分容，并基于目标锂电池的使用标准，对分容后的目标锂电池采用使用标准进行充放电；获取充放电过程中目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于电池温度数据对分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；将容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；基于线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定目标锂电池的最终容量。这样能够在一定限度内排除温度和极化对容量标定的影响，获得锂电池真实容量；并使用统计分析方法，减小了容量-温度拟合过程中的误差，获得更准确的补偿容量，实现锂电池容量准确标定，进一步提高模组中电池容量的一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例中一种锂电池分容容量标定方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种锂电池分容容量标定系统的结构图；

图3为本发明实施例中电子设备结构示意图。

具体实施方式

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中的附图，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。

图1为本发明实施例提供的一种锂电池分容容量标定方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种锂电池分容容量标定方法：

步骤S101，对目标锂电池进行分容，并基于所述目标锂电池的使用标准，对所述分容后的目标锂电池采用所述使用标准进行充放电。

具体地，分容为将一个电池组分成多个电池单体，以便更好地管理和控制电池系统的性能和使用寿命。通过均衡电池单体之间的电荷和放电，以确保每个电池单体的性能和寿命相对均衡。如果电池单体之间存在差异，一些电池单体可能会过早失效，从而降低整个电池组的性能和寿命，其中，目标锂电池可以为大容量电池组，进行分容后，基于目标锂电池的使用标准确定后续的充放电标准，使用标准可以为锂电池的充放电倍率、电池容量等，比如充放电功率为0.5C/0.5C，然后通过充放电倍率，对分容后的锂电池进行一系列充放电循环，以测量电池的容量和性能。在这种情况下，0.5C表示充电和放电的电流都是电池容量的0.5倍，并且在充放电过程中，通过充放电参数对分容后的目标锂电池进行恒流恒压充电、恒流放电，或，恒功率充电、恒功率放电，通过增加恒压步骤消除电池极化。

步骤S102，获取充放电过程中所述目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于所述电池温度数据对所述分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数。

具体地，获取在充放电过程中，收集到的目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，分容容量数据是指将一个电池组分成多个电池单体后，每个电池单体的容量数据，在对分容后的锂电池进行一系列充放电循环中，电池温度数据可以采集放电末期的电池温度数据，并且采集在对应时间点的分容容量数据，并且在电池温度数据相同的情况下，对对应的分容容量数据分为同一组数据，并获取在分组结果中，分容容量数据的容量中位数。

另外，在确定分组之后，还可以通过测试分组数据的离散程度，对分组数据中的离群值进行预先的筛选排除，可以使用统计学中的标准差或者变异系数来衡量数据的离散程度。离散程度越大，表示数据的变化范围越广，在分组结果中，检查是否存在离散程度大于预设阈值的分容容量数据。预设阈值可以根据具体需求进行设定。如果离散程度大于预设阈值的数据存在，则将这些数据排除，对于剩余的分容容量数据，计算它们的容量中位数。中位数表示将数据按升序排列后，位于中间位置的数值，通过排除离散程度大于预设阈值的分容容量数据，可以减少异常值对分容容量数据的影响，从而更准确地计算容量中位数。

步骤S103，将所述容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于所述拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程。

具体地，确定各个电池温度数据下的容量中位数，并构成对应的数据集，对数据集进行线性拟合，具体的线性拟合过程可以通过将容量中位数作为纵轴，温度作为横轴，绘制散点图，散点图可以直观地展示容量中位数与温度之间的关系；通过最小二乘法，找到最佳的拟合直线，使得拟合直线与散点数据的误差平方和最小；最小二乘法的结果是得到拟合直线的斜率和截距，拟合直线的方程为：容量＝斜率×温度+截距。斜率表示容量随温度变化的速率，截距表示在零温度时的初始容量，最后使用得到的斜率和截距，绘制拟合直线，拟合直线可以用来表示容量中位数与温度的线性关系，然后基于线性拟合结果中的线性关系计算拟合优度，其中，拟合优度可以为观测值的平均值(容量中位数和温度的均值)、总平方和、回归平方和、残差平方和、相关系数、均方根误差等情况。比如通过相关系数表示分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度。并在确定拟合优度后，基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程，调整后的线性拟合方程可以更准确地描述容量中位数与温度之间的关系。比如拟合优度中，相关系数较低时，则说明拟合直线与观测数据之间的线性关系较弱，在这种情况下，可以尝试使用更高阶的多项式拟合，或者考虑其他非线性拟合方法。均方根误差较高时，说明拟合直线的预测值与观测值之间的差异较大，在这种情况下，可以考虑排除异常值或离群点，并重新进行线性拟合，还可以尝试使用加权最小二乘法，对不同温度下的数据赋予不同的权重，以减小拟合误差等等，并在适应调整后，对调整后的数据集进行重新线性拟合，检测新的线性拟合结果，确保调整后的拟合结果有所改进。从而通过适应性调整，可以提高线性拟合方程的准确性和适应性，更好地描述容量中位数与温度之间的关系。

另外，基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程具体可以为：当拟合优度相关系数小于0.8时，调整线性拟合中电池温度数据对应的温度数据范围,可能需要进一步排查分容设备温场波动是否太大，或者电池生产过程是否存在异常,这可能是导致拟合结果较差的原因。当拟合优度相关系数大于0.8小于0.9时，可以适当缩小拟合的温度选择范围，选择线性相关性较大的区间进行线性拟合，这样可以聚焦于温度范围内的数据，提高拟合的准确性和可靠性。当拟合优度相关系数大于0.9时，说明拟合结果良好，则基于拟合优度的数据结果得到线性拟合方程。

步骤S104，基于所述线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与所述归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定所述目标锂电池的最终容量。

具体地，在确定线性拟合方程后，将不同放电温度下的电池容量进行归一化。其中，归一化的步骤可以将每个温度下的容量值除以拟合方程中的斜率，得到归一化的容量值，也可以通过具体的步骤，获取线性拟合方法中的温度点，基于温度点，结合线性拟合方程，计算每个温度点对应的预测容量值，计算分容容量数据与预测容量值的相对值，得到归一化数据，通过归一化，可以将不同温度下的电池容量数据转化为相对值，以消除温度对容量的影响。这样可以更好地比较不同温度下的电池性能，然后计算温度波动对容量的补偿值。可以通过拟合方程计算不同温度下的预测容量，然后与实际容量进行比较，得到补偿值。补偿值可以是预测容量与实际容量之间的差异，或者是根据其他补偿算法得出的值，对归一化的容量值进行补偿。将归一化的容量值加上对应温度下的补偿值，得到补偿后的容量值，将补偿后的容量值转换为实际容量值。可以将补偿后的容量值乘以拟合方程中的斜率，得到最终的定容容量，另外，最终的定容容量可以为一定温度下的定容容量，其中，一定温度可以为受温度波动影响最小的温度值，也可以为预设的温度值，即为归一化温度对应的最终容量。

本发明实施例提供的一种锂电池分容容量标定方法，对目标锂电池进行分容，并基于目标锂电池的使用标准，对分容后的目标锂电池采用使用标准进行充放电；获取充放电过程中目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于电池温度数据对分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；将容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；基于线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定目标锂电池的最终容量。这样能够在一定限度内排除温度和极化对容量标定的影响，获得锂电池真实容量；并使用统计分析方法，减小了容量-温度拟合过程中的误差，获得更准确的补偿容量，实现锂电池容量准确标定，进一步提高模组中电池容量的一致性。

在另一实施例中，在一中具体的实施方式中，锂电池分容容量标定方法包括：

S1，对A批电池进行0.5C/0.5C分容；

S2，选取A批次电池的分容放电容量C

S3，对各放电末期温度下的容量中位数与温度进行线性拟合，得到分容容量C

计算确定拟合优度相关系数R

S4，通过线性拟合方程对不同放电温度下电池容量进行归一化，对受温度波动影响的容量进行补偿，获得某一特定温度下的补偿容量，作为锂电池定容的最终容量。选择31℃作为归一化温度，则C

图2为本发明实施例提供的一种锂电池分容容量标定系统，包括：分容模块S201、分组模块S202、线性拟合模块S203、归一化模块S204，其中：

分容模块S201，用于对目标锂电池进行分容，并基于所述目标锂电池的使用标准，对所述分容后的目标锂电池采用所述使用标准进行充放电。

分组模块S202，用于获取充放电过程中所述目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于所述电池温度数据对所述分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数。

线性拟合模块S203，用于将所述容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于所述拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程。

归一化模块S204，用于基于所述线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与所述归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定所述目标锂电池的最终容量。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

设置模块，用于基于所述使用标准确定所述目标锂电池的充放电倍率，并以所述充放电倍率设置充放电参数。

充放电模块，用于通过所述充放电参数对所述分容后的目标锂电池进行恒流恒压充电、恒流放电，或，恒功率充电、恒功率放电。

关于锂电池分容容量标定系统的具体限定可以参见上文中对于锂电池分容容量标定方法的限定，在此不再赘述。上述锂电池分容容量标定系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(Communications Interface)303和通信总线304，其中，处理器301，存储器302，通信接口303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器302中的逻辑指令，以执行如下方法：对目标锂电池进行分容，并基于目标锂电池的使用标准，对分容后的目标锂电池采用使用标准进行充放电；获取充放电过程中目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于电池温度数据对分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；将容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；基于线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定目标锂电池的最终容量。

此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：对目标锂电池进行分容，并基于目标锂电池的使用标准，对分容后的目标锂电池采用使用标准进行充放电；获取充放电过程中目标锂电池的分容容量数据及对应的电池温度数据，并基于电池温度数据对分容容量数据进行分组，获取分组结果中分容容量数据的容量中位数；将容量中位数及对应的电池温度数据进行线性拟合，并基于线性拟合结果计算分容容量数据与电池温度数据之间的拟合优度，并基于拟合优度的数据结果进行适应性调整，得到调整后的线性拟合方程；基于线性拟合方程对不同电池温度数据对应的分容容量数据进行归一化，确定归一化温度，并对与归一化温度下存在差异的电池温度数据进行容量补偿，确定目标锂电池的最终容量。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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计算机可读存储介质中，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，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：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。