电池快速老化方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池快速老化方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

在电池开发过程中，通常需要对电池的多项安全性能及电性能进行评定。不仅需要评估电池在BOL(Beginning of Life，寿命初期)状态下的电池性能，更需要关注电池在全寿命周期内的性能，即在MOL(Middle of Life，寿命中期)和EOL(End of Life，寿命末期)状态下的电池性能也同样需要进行测试验证，因此需要快速得到老化至MOL/EOL阶段的电池。通常存在以下两种方法：一、常规循环老化，对于能量型电池采用在特定温度下进行1C/1C循环温度老化；二、高温循环老化。然而，此两种方法时间周期长，可控性较低，循环后期容易发生电池性能跳水，导致无法模拟电池的实际使用场景。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免电池性能跳水的电池快速老化方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种电池快速老化方法，包括以下步骤：

分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流；

控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电；各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同；

根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

在其中一个实施例中，控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电的步骤中，包括步骤：

从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数，当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段；其中，老化阶段为按照充电与放电的预设循环次数划分的，从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量。

在其中一个实施例中，预设量在2％至10％之间。

在其中一个实施例中，各充电阶段的充电电流各不相同，且从电池开始充电起，各充电阶段的充电电流依次减小；各充电阶段的充电量各不相同。

在其中一个实施例中，目标环境温度在25摄氏度至35摄氏度。

在其中一个实施例中，分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流的步骤中，基于以下公式获取等效电流：

其中，I

在其中一个实施例中，根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率的步骤中，基于以下公式获取电池的容量损失率：

其中，Q

一种电池快速老化装置，装置包括：

分析模块，用于分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流；

控制模块，用于控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电；各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同；

计算模块，用于根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

在其中一个实施例中，控制模块包括计数单元和判断控制单元；

计数单元从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数；

判断控制单元当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段；其中，老化阶段为按照充电与放电的预设循环次数划分的，从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的电池快速老化方法，通过分析电池在目标使用场景中的电流数据得到电池的等效电流，控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电，在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电，而且各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同，在充电与放电过程中，根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电，从而得到需要电池达到的老化状态。本申请方法在电池的充电过程中，采用分阶段充电，可防止电池内的直流内阻激增，从而有效避免电池发生性能跳水的现象，从而使得电池可以稳定可靠地老化，增强老化的可控性，为后续测试提供性能可靠的特定老化状态的电池。而且本申请方法缩短了老化周期，减少了测试的时间成本。

附图说明

图1为本申请实施例中电池快速老化方法的流程示意图。

图2为本申请实施例中获取电流数据步骤的流程示意图。

图3为电池在目标使用场景下实测的电流数据图。

图4为本申请与传统方法的第一类性能测试对比图。

图5为本申请与传统方法的第二类性能测试对比图。

图6为本申请实施例中电池快速老化装置的结构图。

图7为本申请实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

传统电池的老化方法可控性差，时间周期长，且容易发生电池的电学性能跳水的现象，为了解决该技术问题，如图1所示，提供了一种电池快速老化方法，包括以下步骤：

步骤S110，分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流。

需要说明的是，目标使用场景为电池的实际使用场景，例如，目标使用场景可以是常规充放电场景、能量回收场景等等实际使用场景。通过设定目标使用场景，可以控制电池在该目标使用场景下达到所需要的老化状况，因此，目标使用场景可根据实际测试需求而设定，设定何种目标使用场景，即要采集电池在该目标使用场景下的电流数据。当电池在目标使用场景下使用时，采集N份电池的电流数据。因此，如图2所示，在一个示例中，分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流的步骤之前，还包括步骤：步骤S210，获取电池在目标使用场景中的电流数据。其中，获取可以是在不同时间点，采集电池在用电回路中输出的电流数据。

等效电流为与各电流数据效果相同的电流。在一个示例中，分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流的步骤中，基于以下公式获取等效申流：

其中，I

步骤S120，控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电。对电池进行循环充电与放电，以模拟使用场景使得电池老化。在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电。需要说明的是，预设的充电阶段是指将电池从无电到满电的充电过程划分成多个充电阶段，不同的充电阶段可以采用不同的充电策略(例如，采用不同的充电电流，不同的充电时长，不同的充电量)进行充电，但是要满足各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同，换言之，将各充电阶段的充电电流拟合后，拟合后的电流与等效电流达到的效果相同，采用等效电流给电池充电的时长与按上述各充电阶段充电的时长相同。在一个示例中，各充电阶段的充电电流各不相同，且从电池开始充电起，各充电阶段的充电电流依次减小，各充电阶段的充电量各不相同，需要说明的是，各充电阶段之间的充电电流的减小幅度可根据需要测试的目标使用场景而设定，同样，各充电阶段的充电量也可根据需要测试的目标使用场景而设定，其中，充电量是指在对应的充电阶段为电池充入电池额定容量的一定比例的电量，例如，从开始充电到充满电，分成三个充电阶段，第一充电阶段充到电池额定容量的60％，第二充电阶段充到电池额定容量的80％，第三充电阶段充到电池额定容量的100％。

目标环境温度为模拟电池的实际工作环境温度，测试电池在某个具体的温度下达到的老化状况的电学性能。在一个示例中，目标环境温度在25摄氏度至35摄氏度，例如，目标环境温度为27摄氏度，目标环境温度为29摄氏度，目标环境温度为31摄氏度，目标环境温度为33摄氏度。需要说明的是，目标环境温度为根据实际测试需要而设定，上述具体温度为示例作用，并不构成具体限定。

对于电池的放电过程，在一个示例中，控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电的步骤中，包括步骤：

从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数，当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段。

需要说明的是，老化阶段为按照充电与放电的预设循环次数划分的。电池的性能随着充电与放电的次数的增加而逐渐衰落。随着电池的充电与放电的循环次数的增加，改变电池的放电策略可以保护电池，避免电池的直流内阻激增。因此，依照充电与放电的预设循环次数来划分老化阶段，从而改变电池的放电策略。举例说明，从电池的首次充电与放电开始统计循环次数，循环次数达到300次，完成第一个老化阶段，第一个老化阶段对应的预设循环次数为300次；从循环次数为301次起，进入第二个老化阶段，循环次数达到900次，完成第二个老化阶段，第二个老化阶段对应的预设循环次数为600次；从循环次数为901次起，进入第三个老化阶段，循环次数达到1800次，完成第三个老化阶段，第三个老化阶段对应的预设循环次数为900次，以此类推。

在一个示例中，从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量，需要说明的是，任意相邻两个老化阶段之间的缩减的预设量可以相同，也可以不相同。在一个示例中，预设量在2％至10％之间，例如，预设量为4％，预设量为6％，预设量为8％。其中，需要说明的是，老化阶段的划分是从首次充电与放电开始，当电池的充电与放电的循环次数达到当前老化阶段，当再控制电池进行充电与放电时，自然进入下一个老化阶段，采用下一个老化阶段的放电策略。

步骤S130，根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

需要说明的是，目标老化状态为通过本申请电池快速老化方法老化处理后，需要电池达到的状态，例如，目标老化状态为电池额定容量的90％，电池额定容量的80％，电池额定容量的70％，电池额定容量的60％等，具体可根据实际测试需求而定，在此不作具体限定。

在电池循环充电与放电过程中，不断计算电池的容量损失率，例如，可以是循环一次充电与放电，计算一次电池的容量损失率，也可以是循环多次充电与放电，计算一次电池的容量损失率，具体可根据实际测试需求而定，在此不做具体限定。当电池的容量损失率达到目标老化状态，则说明电池经过本申请电池快速老化方法老化处理后，达到了所需要的状态。

在一个示例中，根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率的步骤中，基于以下公式获取电池的容量损失率：

其中，Q

以下用一个具体应用示例对本申请电池快速老化方法进行说明，

获取电池在驱动模式的使用场景中的电流数据(如图3所示)。

分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流为1.01C；

控制电池在25摄氏度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，分成5个充电阶段，第一充电阶段的充电策略：充电0％-60％，时长1916秒，充电电流1.14C；第二充电阶段的充电策略：充电60％-80％，时长800秒，充电电流0.91C；第三充电阶段的充电策略：充电80％-85％，时长225秒，充电电流0.81C；第四充电阶段的充电策略：充电85％-90％，时长300秒，充电电流0.61C；第五充电阶段的充电策略：充电90％-100％，时长900秒，充电电流0.4C。

按照充电与放电的循环次数划分老化阶段，划分为4个老化阶段。第一老化阶段的放电策略：放电深度0％-100％，循环次数300次；第二老化阶段的放电策略：放电深度3％-97％，循环次数600次；第三老化阶段的放电策略：放电深度3％-95％，循环次数900次；第四老化阶段的放电策略：放电深度3％-90％，直至到达目标老化状态。

从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数，当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段。

根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

本申请各实施例，通过分析电池在目标使用场景中的电流数据得到电池的等效电流，控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电，在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电，而且各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同，在充电与放电过程中，根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，从而得到需要电池需要达到的老化状态。本申请方法在电池的充电过程中，采用分阶段充电，避免传统技术中直流内阻激增、电池性能跳水等问题，使得电池可以稳定可靠地老化，增强老化的可控性，而且本申请方法缩短了老化周期，减少了测试的时间成本。

为了对比采用本申请电池快速老化方法与传统电池老化方法的老化效果，如图4和图5所示，图4中包括三条曲线：25℃-100％DOD(Depth of discharge，放电深度)-1C1C-实测(采用传统电池老化方法)，25℃-阶段DOD-shepcharge1C-仿真(采用本申请电池快速老化方法进行仿真)，25℃-阶段DOD-shepcharge1C-实测(采用本申请电池快速老化方法进行实测)。表明在同样的环境温度和充电放电电流的情况下，采用本申请电池快速老化方法的容量保持率(capacity retention)比较采用传统电池老化方法降低的要慢，说明本申请电池快速老化方法在保证电池性能优于传统电池老化方法。

图5中包括两条曲线：25℃-100％DOD(Depth of discharge，放电深度)-1C1C-实测(采用传统电池老化方法)，25℃-阶段DOD-shepcharge1C-仿真(采用本申请电池快速老化方法进行仿真)。表明在同样的环境温度和充电放电电流的情况下，采用本申请电池快速老化方法电池内的直流内阻比较采用传统电池老化方法增加的要小，说明本申请电池快速老化方法在保证电池性能优于传统电池老化方法。

本申请提供一种稳定可靠的电池快速老化方案，规避电池性能跳水风险，可以快速稳定地得到老化电池，同时也更加贴近应用场景，从而应用于电芯EOL状态电性能评估与验证。

应该理解的是，虽然图1和2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种电池快速老化装置，装置包括：

分析模块61，用于分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流；

控制模块43，用于控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电；各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同；

控制模块63，还用于根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

在一个实施例中，控制模块包括计数单元和判断控制单元；

计数单元从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数；

判断控制单元当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段；其中，老化阶段为按照充电与放电的预设循环次数划分的，从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量。

关于电池快速老化装置的具体限定可以参见上文中对于电池快速老化方法的限定，在此不再赘述。上述电池快速老化装置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。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电池快速老化方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流；

控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电；各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同；

根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

按照充电与放电的循环次数划分老化阶段；从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量；

从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数，当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

分析电池在目标使用场景中的电流数据，得到电池的等效电流；

控制电池在目标环境温度下进行循环充电与放电；在电池的充电过程中，按预设的充电阶段进行充电；各充电阶段模拟的充电电流与等效电流相同；

根据等效电流、目标环境温度、充电与放电的循环次数、电池的放电深度以及电池的活化能，计算电池的容量损失率，直至容量损失率达到电池的目标老化状态，控制电池停止循环充电与放电。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

按照充电与放电的循环次数划分老化阶段；从首个老化阶段起，各老化阶段中电池的放电深度缩减对应的预设量；

从电池首次充电与放电起，统计充电与放电的循环次数，当充电与放电的循环次数达到当前老化阶段对应的循环次数，则进入下一个老化阶段。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。