技术领域
[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电芯的配组方法和系统。
相关背景技术
[0002] 锂离子电池作为最有优势的新型能源，广泛用于3C消费市场、新能源汽车、储能等领域。然而，锂离子电池的一致性问题一直难解决，现有技术一般通过筛选配组方法来改善电池一致性问题。
[0003] 目前，锂离子电池配组方法采用静态分选法：容量、内阻、电压、K值(锂电池自放电率)。而在实际应用中，通过此方法配组的电池，组装成电池组后，依然出现动态压差大，电池的不一致性凸显出来了，结果导致电池组整体容量下降。且现有的筛选方法较复杂，不利于实施。
具体实施方式
[0033] 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。
[0034] 下面参考附图描述本发明实施例的锂离子电池电芯的配组方法和系统。
[0035] 本发明实施例提供了锂离子电池电芯的配组方法，以提高电池一致性。
[0036] 图1为本发明实施例所提供的一种锂离子电池电芯的配组方法的流程示意图。
[0037] 如图1所示，该锂离子电池电芯的配组方法包括以下步骤：
[0038] 步骤S101，以恒流恒压方式将各锂离子电池电芯充满电。
[0039] 在步骤S101中，按恒流恒压方式分别将各锂离子电池电芯充满电。
[0040] 在步骤S101中，为了使得电池电芯的性能更好、更稳定，在各锂离子电池电芯充满电后，静置一定时间后再执行后续步骤。
[0041] 步骤S102，再以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至平台电压，获取平台电压对应的放电容量。
[0042] 在步骤S102中，以恒流方式放电时，恒定放电电流例如可以选择0.2C、0.3C、0.5C、1.0C中的任一个。
[0043] 在步骤S102中，平台电压的获取步骤包括：选择多个实验用锂离子电池电芯，对所有实验用锂离子电池电芯进行放电实验，以确定放电至不同电压时的容量极差值；筛选出大于设定容量极差的容量极差值，以得到候选容量极差值集，候选容量极差值集对应的各放电电压组成候选放电电压集；从候选放电电压集任选一个作为平台电压。其中，容量极差值与容量的离散程度正相关，容量极差值越大，表示不同电芯的容量的离散程度越大。利用筛选出的候选容量极差值集得到平台电压进而参与后续分组能够使得电池的一致性极大提高。
[0044] 磷酸铁锂电池的候选放电电压集例如为2.8V、2.9V、3.0V、3.1V、3.2V。磷酸铁锂电池的平台电压可以是2.8V、2.9V、3.0V、3.1V、3.2V任一个。
[0045] 三元锰、钴电池的候选放电电压集例如为3.2V、3.3V、3.4V、3.5V、3.6V、3.7V。三元锰、钴电池的平台电压可以是3.2V、3.3V、3.4V、3.5V、3.6V、3.7V任一个。
[0046] 在一些实施例中，平台电压可以选择候选容量极差值集中最大的容量极差值对应的放电电压。例如磷酸铁锂电池的平台电压是3.0V，三元锰、钴电池的平台电压是3.5V。
[0047] 在步骤S102中，在各锂离子电池电芯放电至平台电压时，获取各锂离子电池电芯的平台电压对应的放电容量。平台电压对应的放电容量指的是从放电开始时刻到放电至平台电压的时刻之间释放的容量。平台电压对应的放电容量可以简称平台容量。平台电压可以用V1表示，平台容量可以用C1表示。
[0048] 步骤S103，继续以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至截止电压，获取截止电压对应的满放容量。
[0049] 在步骤S103中，恒流方式的恒定放电电流的大小可以与步骤S102的一样。
[0050] 在步骤S103中，磷酸铁锂电池的截止电压例如2.5V，三元锰、钴电池的截止电压例如是3.0V。
[0051] 在步骤S103中，在各锂离子电池电芯放电至截止电压时，获取截止电压对应的满放容量。满放容量指的是从放电开始时刻到放电至截止电压的时刻之间释放的容量。截止电压可以用V2表示，满放容量可以用C2表示。
[0052] 步骤S104，基于满放容量将所有锂离子电池电芯进行一次分组，以得到至少一个初始分组。
[0053] 在步骤S104中，基于满放容量将所有锂离子电池电芯进行一次分组，以得到至少一个初始分组，包括：基于需求确定第一容量档位；确定任意两个锂离子电池电芯的满放容量的第一容量差值，基于第一容量差值按照第一容量档位将所有锂离子电池电芯进行一次分组以得到至少一个初始分组。
[0054] 步骤S105，基于平台电压对应的放电容量将各初始分组进行二次分组，以得到多个目标锂离子电池电芯组。
[0055] 在步骤S105中，基于平台电压对应的放电容量将各初始分组进行二次分组，以得到多个目标锂离子电池电芯组，包括：基于需求确定第二容量档位；确定各初始分组中任意两个锂离子电池电芯的平台电压对应的放电容量的第二容量差值，基于第二容量差值按照第二容量档位将各初始分组进行再次分组以得到多个目标锂离子电池电芯组。
[0056] 本发明实施例的锂离子电池电芯的配组方法还包括：按照静态分选法剔除各目标锂离子电池电芯组内的异常电芯。具体地，剔除各目标锂离子电池电芯组中的电芯交流内阻异常点和K值异常点对应的电芯。其中，电芯交流内阻的正常范围例如为0.2‑0.3mΩ，K值的正常范围例如为0.04mV/h。
[0057] 本发明实施例的锂离子电池电芯的配组方法还包括：在各锂离子电池电芯放电至截止电压后，给各锂离子电池电芯充电至设定荷电状态；获得各锂离子电池电芯充电至设定荷电状态时，各目标锂离子电池电芯组中任意两个锂离子电池电芯的电压差值；剔除各目标锂离子电池电芯组中电压差值超过设定压差的异常电芯。其中，为了使得电池电芯的性能更好、更稳定，在放电至截止电压后，将各锂离子电池电芯静置一定时间后，再充电至设定荷电状态。设定荷电状态例如为30％SOC(state of charge,荷电状态)，设定压差例如为5mV，即各目标锂离子电池电芯组中电压差值≤5mV为正常电芯，＞5mV为异常电芯。
[0058] 在发明实施例中，将各目标锂离子电池电芯组相互串联得到对应的电池组。
[0059] 以150Ah磷酸铁锂方形铝壳电池为例，本发明的锂离子电池电芯的配组方法包括以下步骤：
[0060] 1)对电芯进行分容：75A恒流恒压充电至3.65V，此时电池充满，搁置10min，再以150A恒流放电至截止电压2.5V，搁置10min，然后充电到30％SOC，采集恒流放电至截止电压
2.5V时的满放容量，按照第一容量档位对所有电芯进行配组，第一容量档位例如为1Ah，配组后的各组内任意两个电芯的满放容量的第一容量差值小于等于1Ah。第一容量档位也可以基于实际需要更改，例如可以选择1.5Ah、2Ah、3Ah等。
[0061] 2)在步骤1)中以150A恒流放电的过程中，选取放电到平台电压3.0V时的平台容量，按照第二容量档位对步骤1)得到的各组进行二次分组，第二容量档位例如为5Ah，二次分组后的各组内任意两个电芯的平台容量的第二容量差值小于等于5Ah。第二容量档位也可以基于实际需要更改，例如可以选择2Ah、3Ah、4Ah、6Ah等。
[0062] 3)剔除电芯交流内阻、电压、自放电K值异常点，该电压是各电芯充电至30％SOC时，步骤2)中各组内任意两个电芯的电压差值。其中各组内任意两个电芯的的正常范围是：交流内阻0.2‑0.3mΩ，电压≤5mV，自放电K值≤0.04mV/h。
[0063] 4)将依据以上处理筛选得到的电芯串联组成电池组。
[0064] 为更好地说明本发明的方法的效果，本发明选取157‑158Ah电池100只，做放电曲线图，图2为本发明实施例所提供的放电曲线图。放电电流是150Ah‑1C。图2的横坐标是放电过程中不同时刻的放电容量，纵坐标是放电过程的放电电压。从图2可以看出，满放容量相差1Ah以内的放电曲线，在放电到3.0V，其容量极差值达到了6.75Ah，此时在相同放电容量下，动态电压极差值135mV左右，在放电到2.9V，其容量极差值达到了5Ah，此时在相同放电容量下，动态电压极差值150mV左右，在放电到2.5V，容量极差值1Ah，此时在相同放电容量下，动态电压极差值100mv左右，这些电池不进行二次分组，组成电池组后，动态压差可能达到150mV；若将3.0V对应的平台容量按照5Ah的容量档位进行二次分组，组成电池组的动态压差可以缩小到100mV内，如果进一步将3.0V对应的平台容量档位缩小，电池的一致性会进一步提高。因此本发明的方法能够将电池一致性进一步提升，且更直观、简单，操作方便，得出来的电池一致性更有优势。
[0065] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种锂离子电池电芯的配组系统。
[0066] 图3为本发明实施例所提供的一种锂离子电池电芯的配组系统的框图。
[0067] 如图3所示，该锂离子电池电芯的配组系统包括分容控制模块11、获取模块12和配组模块13，其中：
[0068] 分容控制模块11，用于以恒流恒压方式将各锂离子电池电芯充满电，再以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至平台电压，继续以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至截止电压；
[0069] 获取模块12，用于获取平台电压对应的放电容量和截止电压对应的满放容量；
[0070] 配组模块13，用于基于满放容量将所有锂离子电池电芯进行一次分组，以得到至少一个初始分组；基于平台电压对应的放电容量将各初始分组进行二次分组，以得到多个目标锂离子电池电芯组。
[0071] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，在分容控制模块11中，平台电压的获取步骤包括：选择多个实验用锂离子电池电芯，对所有实验用锂离子电池电芯进行放电实验，以确定放电至不同电压时的容量极差值；筛选出大于设定容量极差的容量极差值，以得到候选容量极差值集，候选容量极差值集对应的各放电电压组成候选放电电压集；从候选放电电压集任选一个作为平台电压。
[0072] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，配组模块13，在用于基于满放容量将所有锂离子电池电芯进行一次分组，以得到至少一个初始分组时，具体用于：基于需求确定第一容量档位；确定任意两个锂离子电池电芯的满放容量的第一容量差值，基于第一容量差值按照第一容量档位将所有锂离子电池电芯进行一次分组以得到至少一个初始分组。
[0073] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，配组模块13，在用于基于平台电压对应的放电容量将各初始分组进行二次分组，以得到多个目标锂离子电池电芯组时，具体用于：基于需求确定第二容量档位；确定各初始分组中任意两个锂离子电池电芯的平台电压对应的放电容量的第二容量差值，基于第二容量差值按照第二容量档位将各初始分组进行再次分组以得到多个目标锂离子电池电芯组。
[0074] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，锂离子电池电芯的配组系统还包括异常处理模块，异常处理模块用于剔除各目标锂离子电池电芯组中的电芯交流内阻异常点和K值异常点对应的电芯。
[0075] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，分容控制模块11，还用于在各锂离子电池电芯放电至截止电压后，给各锂离子电池电芯充电至设定荷电状态；异常处理模块还用于获得各锂离子电池电芯充电至设定荷电状态时，各目标锂离子电池电芯组中任意两个锂离子电池电芯的电压差值；剔除各目标锂离子电池电芯组中电压差值超过设定压差的异常电芯。
[0076] 需要说明的是，前述对锂离子电池电芯的配组方法实施例的解释说明也适用于该实施例的锂离子电池电芯的配组系统，此处不再赘述。
[0077] 本发明的锂离子电池电芯的配组方法和系统中，通过以恒流恒压方式将各锂离子电池电芯充满电；再以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至平台电压，获取平台电压对应的放电容量；继续以恒流方式对各锂离子电池电芯放电至截止电压，获取截止电压对应的满放容量；基于满放容量将所有锂离子电池电芯进行一次分组，以得到至少一个初始分组；基于平台电压对应的放电容量将各初始分组进行二次分组，以得到多个目标锂离子电池电芯组。在这种情况下，综合满放容量和平台电压对应的放电容量，对所有锂离子电池电芯进行多次分组，从而提高了电池一致性，且使得配组操作更加高效简单。本发明的方法也不增加额外的设施，只需利用满放容量进行分组，并选取平台电压的平台容量即可进行二次分组，操作性简单，生产效率高。经本发明提供的动态配组方法得到的电池组装的电池组的一致性提高，将电池差异性缩小，动态压差从150mV缩小到100mV以内，提高电池组的工作效率，也提高电池组的循环寿命。
[0078] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种电子设备，包括：处理器，以及与处理器通信连接的存储器；存储器存储计算机执行指令；处理器执行存储器存储的计算机执行指令，以实现执行前述实施例所提供的方法。
[0079] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现前述实施例所提供的方法。
[0080] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例所提供的方法。
[0081] 在前述各实施例描述中，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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0082] 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至少一个该特征。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。
[0083] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0084] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0085] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0086] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0087] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0088] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。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。
