利索能及
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专利号: 2020110602794
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:具体步骤如下:

(1)对一组单体电池编号后,测试每个单体电池的放电容量并根据放电容量大小对单体电池分类;

(2)测量每个单体电池的开路电压;

(3)对单体电池进行脉冲功率测试实验,得到单体电池的欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻和浓差电容的大小;

(4)分别按照放电容量、开路电压、欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容对单体电池进行分级并设定级别评估分;

(5)以放电容量、开路电压、欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容为七个变量,组成七维空间,采用主成分分析算法分析同一类型中单体电池的七个变量数据,得到每个变量的权值;

(6)对单体电池进行评估:计算单体电池的加权评估分,并根据加权评估分对同类单体电池分档;

(7)根据步骤(6)中每个单体电池的加权评估分对单体电池分档,并选择同档单体电池进行配组。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(1)所述的放电容量C是指单体电池三次充放电后获得实际放电容量的平均值;

步骤(1)中所述的对单体电池分类,具体方法为:根据单体电池的放电容量分为四类,分别为第一类1.04An~1.02An,第二类An~1.02An,第三类0.98An~An,第四类0.96An~

0.98An,An为单体电池的额定容量,单位毫安时。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(3)中脉冲功率测试实验时的放电电流与步骤(1)中得到的电池容量数值上相等。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(3)中所述的单体电池的欧姆内阻求解方法为:其中Ro为欧姆内阻,ΔU1代表响应电压在放电开始瞬间向下跳变的电压差,ΔU2代表响应电压在放电结束瞬间向上跳变的电压差,I为放电电流。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(3)中所述的单体电池的极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容求解方法为:首先,用静置10分钟后开路电压减去电池放电结束响应电压向上跳变后直至响应电压稳定区间内的端电压,得到单体电池极化电压的变化数据其中,t0代表某充放电循环单体电池放电结束时刻,tr代表t0所在循环的下一轮充放电循环的开始时刻tr,r为采集的数据点的个数;

随后,在Matlab中以式(2)的形式对极化电压变化数据 进行指数拟合,并可得到式(2)中的a、b、γ1、γ2;

最后,联立式(3)和式(4)即可得到极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容;

a=Upa(0),b=Upc(0),τpa=1/γ1,τpc=1/γ2    (3)IRpa=Upa(0),IRpc=Upc(0)     (4)

τpa=RpaCpa,τpc=RpcCpc      (5)

其中,f(t)为某一时刻单体电池极化电压值,t为时间,a、b、γ1、γ2为常数,Upa(0)、Upc(0)分别为单体电池二阶RC等效模型中两个RC网络环上的初始电压,τ为时间常数,τpa为极化时间常数,τpc为浓差时间常数,I为放电电流,Rpa为极化电阻;Rpc为浓差电阻;Cpa为极化电容;Cpc为浓差电容。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(4)中所述的根据放电容量和开路电压对单体电池进行分级时首先将单体电池分别按照放电容量、开路电压的大小从高到低排列,再将单体电池分别按照放电容量、开路电压数据大小进行分级与级别评估分的设定;所述的根据单体电池的欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容对单体电池进行分级时首先将单体电池分别按照欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容的数值大小由低到高排列,再将单体电池分别按照欧姆内阻、极化电阻、极化电容、浓差电阻、浓差电容的数值大小进行分级与级别评估分的设定;

单体电池的分级与级别评估分的设定机制为:将单体电池固定均分为十级,每个级别内数据方差为10%,且每个级别代表的级别评估分为:其中,i为单体电池的编号,i=1…N,N代表被测试的单体电池的总数,j为级别,j=1…

10,ν为变量即代表放电容量C、开路电压OCV、欧姆内阻Ro、极化内阻Rpa、极化电容Cpa、浓差内阻Rpc、浓差电容Cpc中的一个。

7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:步骤(5)中所述的权值的求解方法为:首先,将电池容量、开路电压数据按照由高到低排列,欧姆内阻、极化内阻、极化电容、浓差内阻、浓差电容数据由低到高排列,并组成矩阵其次,矩阵A1中每个元素减去所在列的平均值,得到中心化矩阵A2=[X1 X2 X3X4 X5 X6 X7];

随后,采用式(6)求出中心化矩阵的协方差矩阵X,并根据式(8)求出每个变量分别对应的特征值λν:|λE-X|=0     (8)

其中,Cov(x,y)=E(xy)-E(x)E(y),式(8)中矩阵E为与矩阵X同型的单位矩阵;

最后,求出每个变量ν分别对应的权重:

8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池的配组方法,其特征在于:

步骤(6)中所述的加权评估分S'的计算方法为:以步骤(5)中得到的每个变量ν的权值wν与步骤(4)中得到的每个变量ν下单体电池i所在级别的评估分Si,j,v相乘,得到单体电池i综合考虑变量以及变量影响权重后的加权评估分Si',即:步骤(6)中根据加权评估分对同类单体电池进行分档的方法为:将一组同类单体电池根据加权评估分从高到底排列,根据加权评估分对同类单体电池进行分档,分档时每五分划为一档,档次范围分别为:[10095),[9590),[9085),[8580),[8075),[7570),[7065),[6560),[6055),[5550),[5045),[4540),[4035),[3530),[3025),[2520),[2015),[1510),[105),[50),并从同档中选出单体电池进行配组。