电池容量的估测方法和装置、计算机可读存储介质和设备
阅读说明：本技术 电池容量的估测方法和装置、计算机可读存储介质和设备 (Method and apparatus for estimating battery capacity, computer-readable storage medium, and device ) 是由 冯旭东 杨树涛 梁铉正 张伟 李博 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电池容量的估测方法和装置、计算机可读存储介质和设备,其中估测方法包括步骤：获取多个测试电池的实际容量,并获取每个测试电池放电测试时的测试压差；对多个测试电池的实际容量和每个测试电池放电测试时的测试压差进行数据拟合以建立实际容量与测试压差之间的关系模型；获取待估测电池放电时的压差；根据待估测电池放电时的压差和实际容量与测试压差之间的关系模型计算待估测电池的容量。根据本发明实施例的估测方法的估测准确率更高。(The invention discloses an estimation method and device of battery capacity, a computer readable storage medium and equipment, wherein the estimation method comprises the following steps: acquiring actual capacities of a plurality of test batteries, and acquiring a test pressure difference of each test battery during discharge test; performing data fitting on the actual capacity of the plurality of test batteries and the test pressure difference of each test battery during discharge test to establish a relation model between the actual capacity and the test pressure difference; acquiring the voltage difference of the battery to be estimated during discharging; and calculating the capacity of the battery to be estimated according to the pressure difference of the battery to be estimated during discharging and a relation model between the actual capacity and the test pressure difference. The estimation method according to the embodiment of the invention has higher estimation accuracy.)
技术领域
本发明涉及一种电池容量的估测方法和估测装置以及计算机可读存储介质和计算机设备。
背景技术
锂离子电池在出厂前均会进行容量测试工序，也就是对电池进行分容。分容流程通常为对电池进行满充---满放---半充的流程，整个流程大约需要3-6h，测试时间冗长严重制约了产能，厂家需购置大量的高精度分容设备来满足容量测试的需求，测试成本高。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实的认知和发现作出的：
发明人所了解的现有技术中，存在一种利用全容量和区间容量估测电池容量的方法，具体来讲，该现有技术会测量多个电池在放点区间的全容量和区间容量，根据全容量和区间容量建立关系模型，然后测量目标电池的区间容量，根据目标电池的区间容量带入关系模型以估算出目标电池的全容量。但是，采用该现有方法估测的准确率一般，其估测结果相关性R2为0.86左右，差异在0.8％以内。
基于此，发明人发现，基于电池的全容量和放电测试时的压差进行拟合所形成的关系模型，估测结果的相关性R2高达0.949，平均误差只有0.34％，准确率相比采用区间容量和全容量的估算模型进一步提升，而该现有技术虽然公开了电压与容量的曲线关系，但是对压差与容量的关系没有任何探讨和提及，发明人突破性地采用了压差与全容量进行拟合并建立关系模型，使得估测结果更加接近真实容量。
本发明提出了一种电池容量的估测方法，该估测方法具有更好的准确性。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
本发明还提出了一种计算机设备。
本发明还提出了一种电池容量的估测装置。
根据本发明实施例的电池容量的估测方法，包括以下步骤：获取多个测试电池的实际容量，并获取每个测试电池放电测试时的测试压差；对多个测试电池的实际容量和每个测试电池放电测试时的测试压差进行数据拟合以建立所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型；获取待估测电池放电时的压差；根据所述待估测电池放电时的压差和所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型计算所述待估测电池的容量。
根据本发明实施例的电池容量的估测方法，利用压差和实际容量拟合形成关系模型，从而相比现有技术利用区间容量和全容量进行拟合关系相比，检测精度大大提高，误差率更小，使得估测结果更接近于真实容量。
在一些实施例中，所述关系模型通过以下公式进行表达：
C1＝a△V+b，C1为所述实际容量，△V为所述测试压差，a、b为常数。
在一些实施例中，获取多个测试电池的实际容量，包括：
通过对每个测试电池进行满充和满放以获得每个测试电池的实际容量。
在一些实施例中，对每个测试电池进行满充和满放，包括：
对每个测试电池先进行恒流充电至预设的上限电压，再进行恒压充电，直至恒压充电的充电电流达到预设的截止电流时停止充电，以便每个测试电池充满电；
对充满电的测试电池进行恒流放电，直至放电的测试电池的电压达到预设的下限电压。
根据本发明另一实施例的计算机可读存储介质，其上存储有电池容量的估测程序，该电池容量的估测程序被处理器执行时实现如上述的电池容量的估测方法。
根据本发明另一实施例的计算机设备，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电池容量的估测程序，所述处理器执行所述电池容量的估测程序时，实现如上述的电池容量的估测方法。
根据本发明实施例的电池容量的估测装置，包括：电池容量获取模块，用于获取多个测试电池的实际容量；压差获取模块，用于获取每个测试电池放电测试时的测试压差；拟合模块，用于对多个测试电池的实际容量和每个测试电池放电测试时的测试压差进行数据拟合以建立所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型；所述压差获取模块还用于，获取待估测电池放电时的压差；估测模块，用于根据所述待估测电池放电时的压差和所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型计算所述待估测电池的容量。
在一些实施例中，所述关系模型通过以下公式进行表达：
C1＝a△V+b，C1为所述实际容量，△V为所述测试压差，a、b为常数。
在一些实施例中，所述电池容量获取模块还用于，通过对每个测试电池进行满充和满放以获得每个测试电池的实际容量。
在一些实施例中，所述电池容量获取模块获得每个测试电池的实际容量时，对每个测试电池先进行恒流充电至预设的上限电压，再进行恒压充电，直至恒压充电的充电电流达到预设的截止电流时停止充电，以便每个测试电池充满电，然后对充满电的测试电池进行恒流放电，直至放电的测试电池的电压达到预设的下限电压。
附图说明
图1是根据本发明实施例的估测方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的估测装置的结构示意图；
图3是压差与容量的拟合关系图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请是基于发明人对以下事实的认知和发现作出的：
发明人所了解的现有技术中，存在一种利用放电区间的全容量和区间容量估测电池容量的方法，具体来讲，该现有技术会测量多个电池在放点区间的全容量和区间容量，根据全容量和区间容量建立关系模型，然后测量目标电池的区间容量，根据目标电池的区间容量带入关系模型以估算出目标电池的全容量。但是，采用该现有方法估测的准确率一般，其估测结果相关性R2为0.86左右，差异在0.8％以内。
基于此，发明人发现，基于电池的全容量和放电测试时的压差进行拟合所形成的关系式，估测结果的相关性R2高达0.949，平均误差只有0.34％，准确率相比采用区间容量和全容量的估算模型进一步提升，而该现有技术虽然公开了电压与容量的曲线关系，但是对压差与容量的关系没有任何探讨和提及，发明人突破性地采用了压差与全容量进行拟合并建立关系模型，使得估测结果更加接近真实容量。
下面介绍本发明实施例的电池容量的估测方法，该估测方法包括以下步骤：
参照图1所示，S1、获取多个测试电池的实际容量，并获取每个测试电池放电测试时的测试压差。
在步骤S1中，通过对每个测试电池进行满充和满放以获得每个测试电池的实际容量，也就是说，通过常规满充和满放测试获取测试电池的实际容量，这样数据更加精准，
在对每个测试电池进行满充和满放进一步包括步骤：
对每个测试电池先进行恒流充电至预设的上限电压，再进行恒压充电，直至恒压充电的充电电流达到预设的截止电流时停止充电，以便每个测试电池充满电；
对充满电的测试电池进行恒流放电，直至放电的测试电池的电压达到预设的下限电压。
其中，在一些可选实施例中，恒流充电及放电电流可以在0.5C-1C，上限电压可为4.2V或4.35V，下限电压可为2.8V或3.0V，截止电流可为0.05C。
在步骤S1中，获取每个测试电池放电测试时的测试压差可以是测试过程中任一时段的测试压差，例如可以选取放电测试开始时的电压V1，放电一定时间的电压V2，则压差△V＝V1-V2，可选地，这里放电的时间优选为10-50min，利用放电测试初期的压差和实际容量进行拟合使得拟合模型更加精确。
S2，对多个测试电池的实际容量和每个测试电池放电测试时的测试压差进行数据拟合以建立所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型。这里，关系模型通过以下公式进行表达：C1＝a△V+b，C1为所述实际容量，△V为所述测试压差，a、b为常数。
S3，获取待估测电池放电时的压差。在该步骤中，通过选择相同型号规格的待估测电池，在将该待估测电池满充电后放一定时间的电量，从而获取待估测电池的压差，由此该待估测电池不再进行满充满放流程测试，达到预测容量目的的同时，极大地缩短了测试时间。
S4，根据所述待估测电池放电时的压差和所述实际容量与所述测试压差之间的关系模型计算所述待估测电池的容量。
具体示例：
示例实测容量采用1C充电，上限电压4.2V，截止电流0.05C，放电电流1C，放电下限电压2.8V，放电结束记录容量C1，以放电30min前后电压差为△V，与实测容量C1拟合，详细数据及拟合关系式如下：
通过实测数据拟合，得到C1与△V的关系C1＝-138.52△V+127118，且相关性R2达到0.949，有很强的相关性。
将上述48pcs电池放电30min时的△V代入关系式中，得到估测容量C2，即参照表1。
从表1可以看出，预测容量对比实测容量，最大误差0.97％，平均误差只有0.34％，比较准确。同时相比于传统满充满放测试，本发明的流程时间可缩短一半以上，大大提高生产效率，节约生产成本。
表1实测容量与预测容量
序号
△V(mv)
实测容量(mAh)
预测容量(mAh)
误差百分比
1
550.2
50859.53
50904.3
-0.09％
2
548.7
51383.7
51112.08
0.53％
3
548.5
51638.72
51139.78
0.97％
4
548.1
51312.87
51195.19
0.23％
5
546.1
51822.89
51472.23
0.68％
6
546.9
51227.87
51361.41
-0.26％
7
549.5
50930.37
51001.26
-0.14％
8
555.1
50434.52
50225.55
0.41％
9
555.7
50491.19
50142.44
0.69％
10
553
50193.67
50516.44
-0.64％
11
554.1
50052.01
50364.07
-0.62％
12
554.9
50434.52
50253.25
0.36％
13
554.8
49995.34
50267.1
-0.54％
14
552.1
50264.52
50641.11
-0.75％
15
552.6
50788.7
50571.85
0.43％
16
555
50108.68
50239.4
-0.26％
17
555.6
50023.68
50156.29
-0.27％
18
552.5
50392.32
50585.7
-0.38％
19
551.7
50455.45
50696.52
-0.48％
20
546.6
51638.72
51402.97
0.46％
21
547
51355.37
51347.56
0.02％
22
545.3
51610.38
51583.04
0.05％
23
545
51567.88
51624.6
-0.11％
24
546.4
51298.71
51430.67
-0.26％
25
545.9
51426.21
51499.93
-0.14％
26
544.4
51541.59
51707.71
-0.32％
27
548.2
51015.37
51181.34
-0.33％
28
548
51199.54
51209.04
-0.02％
29
548.3
51511.16
51167.48
0.67％
30
545.3
51808.72
51583.04
0.44％
31
542.4
52189.32
51984.75
0.39％
32
542.9
51853.2
51915.49
-0.12％
33
542.3
51888.65
51998.6
-0.21％
34
540.6
52056.32
52234.09
-0.34％
35
540.2
52365.86
52289.5
0.15％
36
538.3
52800.41
52552.68
0.47％
37
536.7
52616.24
52774.32
-0.30％
38
538.2
52672.91
52566.54
0.20％
39
538.1
52276.23
52580.39
-0.58％
40
538.7
52545.4
52497.28
0.09％
41
537.8
52842.91
52621.94
0.42％
42
536.6
52814.58
52788.17
0.05％
43
538
52658.74
52594.24
0.12％
44
533.9
52998.75
53162.17
-0.31％
45
535
52786.24
53009.8
-0.42％
46
537.6
52786.24
52649.65
0.26％
47
537.4
52630.41
52677.35
-0.09％
48
536.6
52616.24
52788.17
-0.33％
综上，根据本发明实施例的电池容量的估测方法，利用压差和实际容量拟合形成关系模型，从而相比现有技术利用区间容量和全容量进行拟合关系相比，检测精度大大提高，误差率更小，使得估测结果更接近于真实容量。
根据本发明另一实施例的计算机可读存储介质，其上存储有电池容量的估测程序，该电池容量的估测程序被处理器执行时实现上述实施例描述的电池容量的估测方法。
根据本发明又一实施例的计算机设备，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电池容量的估测程序，处理器执行电池容量的估测程序时，实现上述实施例描述的电池容量的估测方法。
根据本发明再一实施例的电池容量的估测装置100，如图2所示，估测装置100包括：电池容量获取模块10、压差获取模块20、拟合模块30和估测模块40，电池容量获取模块10用于获取多个测试电池的实际容量，压差获取模块20用于获取每个测试电池放电测试时的测试压差，拟合模块30用于对多个测试电池的实际容量和每个测试电池放电测试时的测试压差进行数据拟合以建立实际容量与测试压差之间的关系模型，该关系模型通过以下公式进行表达：C1＝a△V+b，C1为所述实际容量，△V为所述测试压差，a、b为常数。压差获取模块20还用于获取待估测电池放电时的压差。估测模块40用于根据待估测电池放电时的压差和实际容量与测试压差之间的关系模型计算待估测电池的容量。
在一些实施例中，电池容量获取模块10还用于通过对每个测试电池进行满充和满放以获得每个测试电池的实际容量。
在一些实施例中，电池容量获取模块10获得每个测试电池的实际容量时，对每个测试电池先进行恒流充电至预设的上限电压，再进行恒压充电，直至恒压充电的充电电流达到预设的截止电流时停止充电，以便每个测试电池充满电，然后对充满电的测试电池进行恒流放电，直至放电的测试电池的电压达到预设的下限电压。
其中，需要说明的是，对于电池容量的估测装置100而言，其上述各部件所执行的步骤与估测方法实施例中的各步骤一一对应，具体的实现可参考方法实施例中的描述。
根据本发明实施例的电池容量的估测装置100，利用压差和实际容量拟合形成关系模型，从而相比现有技术利用区间容量和全容量进行拟合关系相比，检测精度大大提高，误差率更小，使得估测结果更接近于真实容量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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