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1、(10)申請公布號 (43)申請公布日 (21)申請?zhí)?201410852800.6 (22)申請日 2014.12.31 G01R 31/36(2006.01) (71)申請人 清華大學(xué)深圳研究生院 地址 518055 廣東省深圳市南山區(qū)西麗大學(xué) 城清華校區(qū) (72)發(fā)明人 李寶華 錢坤 賀艷兵 鄭勇 李懿洋 杜鴻達 康飛宇 (74)專利代理機構(gòu) 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有 限公司 44311 代理人 徐麗昕 (54) 發(fā)明名稱 電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測、 診斷方 法 (57) 摘要 一種電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其包括如下 步驟 ： 獲取電池容量 C ； 對電池充電或放電至一截 止電壓。

2、， 擱置， 采集充電或放電期間及擱置期間電 池的電流和電壓的變化， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 應(yīng) 用模型公式對獲得的 V-t 曲線中電壓回穩(wěn)過程的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得到擬合曲線， 并獲取 參數(shù)值 ； 在電池循環(huán)工作 N1、 N2、 、 Nm次后， 重復(fù)上述步驟， 獲得電池不同壽命階段的 V-t 曲 線的擬合曲線及參數(shù)值 ； 依據(jù)電池在不同循環(huán)工 作次后的上述參數(shù)值， 獲取用于檢測所述電池健 康狀態(tài)的指標值以及該指標值在電池不同循環(huán)工 作次后的變化趨勢。 另， 本發(fā)明還提供一種診斷電 池健康狀態(tài)的方法， 一種診斷電池荷電量和健康 狀態(tài)的方法。 (51)Int.Cl. (19。

3、)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局 (12)發(fā)明專利申請 權(quán)利要求書3頁 說明書10頁 附圖9頁 (10)申請公布號 CN 104502859 A (43)申請公布日 2015.04.08 CN 104502859 A 1/3 頁 2 1.一種電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其包括如下步驟 ： 步驟 S11， 獲取電池當前的電池容量 C ； 步驟 S12， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電 池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電 流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 步驟 S13， 應(yīng)用非線性擬。

4、合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 S12 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn和 T 1Tn的值， 其中， Voc表示電池電壓穩(wěn)定后的值， V1Vn表 示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化， T1Tn表示該過程的時間常數(shù) ； 步驟 S14， 在電池循環(huán)工作 N1、 N2、。

5、 、 Nm次后 （m 為整數(shù)， N 1N2 Nm） ， 分別重復(fù)上述步驟 S11S13， 獲得電池在不同循環(huán)工作次后的 V-t 曲線的擬合曲線， 并獲取 電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量 C、 Voc、 V1Vn和 T 1Tn的值 ； 步驟 S15， 依據(jù)步驟 S11S14 所獲得的電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量 C、 Voc、 V1Vn以及T1Tn的值， 獲取用于檢測、 診斷所述電池健康狀態(tài)的指標值和/或所述電池健康 狀態(tài)的指標值在電池不同循環(huán)工作次后的變化趨勢。 2.如權(quán)利要求 1 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟 S11 還包括在測 試完電池容量 C 后擱置所述電池。

6、使電池電壓回穩(wěn)的步驟。 3.如權(quán)利要求 1 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 所述步驟 S12 中電池 的擱置時間為 3 分鐘以上 ； 所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任 一電壓值 ； 所述步驟 S12 還包括在對所述電池進行充電或放電至一電壓值之前， 將該電池 放置在 -2060范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中 2 小時以上， 使電池的內(nèi)外部溫度 均衡的步驟。 4.如權(quán)利要求 1 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟 S15 中所述用于 檢測、 診斷所述電池健康狀態(tài)的指標值是電池容量 C、 Voc、 V1Vn以及 T1Tn中的一個、 幾個或。

7、 者由它們中的幾個通過運算所得到的值。 5.如權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟S15還包括 ： 將該 電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量 C、 Voc、 V1Vn以及 T1Tn參數(shù)值以及電池健康狀態(tài)的指 標值記錄在一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中， 該數(shù)據(jù)庫記錄在電池健康狀態(tài)測試系統(tǒng)里面， 或記錄在一般 的表格中。 6.一種應(yīng)用權(quán)利要求 1 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法診斷電池健康狀態(tài)的方法， 該 電池為與權(quán)利要求 1 中的電池同類， 其包括如下步驟 ： 步驟 A1， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電池 充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的。

8、電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 步驟 A2， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 A1 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得 到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn、 T1Tn的值 ； 權(quán) 利 要 求 書 CN 104502859。

9、 A 2 2/3 頁 3 步驟A3， 將所獲得的Voc、 V1Vn以及T1Tn的值與所述指標值或變化趨勢對比， 以診斷該 電池健康狀態(tài)。 7.如權(quán)利要求 6 所述的診斷電池健康狀態(tài)的方法， 其特征在于 ： 所述步驟 A1 中的電池 的擱置時間為 3 分鐘以上 ； 所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任 一電壓值 ； 所述步驟 A1 還包括在對所述電池進行充電或放電至一電壓值之前， 將該電池放 置在 -2060范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中 2 小時以上， 使電池的內(nèi)外部溫度均 衡的步驟。 8.一種電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其包括如下步驟 ： 步驟 S21， 使電池的內(nèi)外部溫。

10、度均衡 ； 步驟 S22， 對電池放電至一截止電壓， 結(jié)束放電， 擱置所述電池一段時間， 對所述電池按 照充電一定量的荷電量 - 擱置一段時間的方式交替進行充電， 采集在放電期間、 放電后的 擱置期間、 及充電期間內(nèi)的每一次充電和擱置期間的電池的電流和電池兩端的電壓值隨時 間的變化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 繪制得到 V-t、 I-t 曲線 ； 步驟 S23， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ： （1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne（-t/Tn）， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne 。

11、（-t/Tn） ， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對步驟 S22 中獲得的 V-t 曲線中電池的每一個電壓 回穩(wěn)的過程的 V-t 曲線的分別進行非線性擬合， 得到對應(yīng)的擬合曲線， 并獲取電池在不同 荷電量時的 Voc、 V1Vn、 T1Tn的值， 其中， V oc表示電池電壓穩(wěn)定后的值， V1Vn表示不同的去 極化過程中引起的電壓值的變化， T1Tn表示該過程的時間常數(shù) ； 步驟S24， 依據(jù)所述電池在不同荷電量時的Voc、 V1Vn、 T1Tn的值， 獲取用于檢測、 診斷電 池健康狀態(tài)的指標值， 和 / 或所述電池健康狀態(tài)的指標值在不同荷電電量時的變化趨勢。 9.如權(quán)利要求 8。

12、 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 所述步驟 S22 中充 電或者放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值 ； 所述擱置時間 為 3 分鐘以上 ； 步驟 S22 還包括在對所述電池進行放電至一電壓值之前， 將該電池放置 在-2060范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中使電池的內(nèi)外部溫度均衡的步驟， 其中 所述放置時間為 2 小時以上。 10.如權(quán)利要求 8 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟 S22 中的充電期 間是 0%100% 荷電量的完全充電期間。 11.如權(quán)利要求 8 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟 S24 中所述用于。

13、 檢測、 診斷電池健康狀態(tài)的指標值是 Voc、 V1Vn以及 T1Tn中的一個、 幾個或者由它們中的幾 個通過運算所得到的值。 12.如權(quán)利要求 8 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其特征在于 ： 步驟 S24 還包括 ： 將 該電池在不同荷電量時的 Voc、 V1Vn、 T1Tn的參數(shù)值以及電池健康狀態(tài)的指標值記錄在一參 數(shù)數(shù)據(jù)庫中。 13.一種應(yīng)用權(quán)利要求 8 所述的電池健康狀態(tài)的檢測方法診斷電池荷電量和健康狀態(tài) 的方法， 該電池為與權(quán)利要求 8 中的電池同類， 其包括如下步驟 ： 步驟 B1， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電池 充電或放電期間及擱置。

14、期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 權(quán) 利 要 求 書 CN 104502859 A 3 3/3 頁 4 步驟 B2， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 B1 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得 到擬合曲線， 。

15、并獲取 Voc、 V1Vn、 T1Tn的值 ； 步驟B3， 將獲得的Voc、 V1Vn以及T1Tn的值與所述指標值或變化趨勢對比， 以診斷該電 池的荷電量和健康狀態(tài)。 14.如權(quán)利要求 13 所述的診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法， 其特征在于 ： 所述步驟 B1 中的電池的擱置時間為 3 分鐘以上 ； 所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓 區(qū)間內(nèi)的任一電壓值 ； 所述步驟 B1 還包括在對所述電池進行充電或放電至一電壓值之前， 將該電池放置在 -2060范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中 2 小時以上， 使電池的內(nèi) 外部溫度均衡的步驟。 權(quán) 利 要 求 書 CN 104502859 A。

16、 4 1/10 頁 5 電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測、 診斷方法 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本發(fā)明涉及一種電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測、 診斷方法。 背景技術(shù) 0002 近年來， 鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、 新能源汽車等領(lǐng)域。然而， 電池長期 使用必然會發(fā)生老化失效的現(xiàn)象， 在一定程度上會影響產(chǎn)品的使用。 0003 鋰離子電池作為一個穩(wěn)定的電化學(xué)系統(tǒng)， 循環(huán)壽命可達到 10003000 次， 使用年 限可達 58 年。電池的荷電狀態(tài) （SOC， State of Charge， 又稱荷電量） 是一個用來描述電 池所含電量的指標， 隨著電池的老化， 電池的容量逐漸減少。然而， 電動汽車要求電。

17、源使 用年限達 10 年以上， 這就要求我們能夠監(jiān)控電池在使用中的衰退情況， 深入地認識鋰離子 動力電池壽命的制約因素， 以延長電池的使用壽命。另外， 電池健康狀態(tài) （SOH， State of Health） 是一個描述電池質(zhì)量的綜合指標， 電池 SOH 的檢測對于開發(fā)長壽命電池和管理電 源系統(tǒng)來說具有重要的應(yīng)用價值。 0004 電池系統(tǒng)通常包含正極、 負極、 電解液、 隔膜、 集流體等多個部分， 因此電池老化失 效原因包括活性鋰損失、 電極材料結(jié)構(gòu)破壞、 電解液分解、 集流體腐蝕等十幾種機制。電池 檢測方法除了要能夠準確的診斷電池 SOH， 還要能檢測出電池老化的可能機制， 方便進一步 分。

18、析， 從而可以用來指導(dǎo)改善電池的制造工藝或者使用條件， 以延長電池使用壽命。 0005 現(xiàn)有的 SOH 評價方法， 主要是基于電池的容量和內(nèi)阻， 容量的測試一般需要長時 間的放電， 內(nèi)阻測試分為交流阻抗和直流內(nèi)阻， 交流阻抗能給出電池內(nèi)部更為細致的信息， 但需要專業(yè)的設(shè)備且成本很高， 而直流內(nèi)阻測試對于電池 SOH 的評價過于簡單。且目前的 研究方法主要是通過拆解電芯， 結(jié)合材料學(xué)研究手段來分析， 這種方法是破壞性的， 不適合 大量電芯的監(jiān)測和分析。 0006 總之， 現(xiàn)有的電池 SOH 評價存在以下缺點 ： 檢測過程復(fù)雜費時， 時間成本和人力 成本投入巨大 ； 評價的層次不夠深入， 只能描述。

19、表象不能分析實質(zhì) ； 不能做到快速、 無損檢 測。 發(fā)明內(nèi)容 0007 有鑒于此， 有必要提供一種快速、 無損的電池健康狀態(tài)的檢測方法。 0008 另， 還有必要提供一種診斷電池健康狀態(tài)的方法。 0009 另， 還有必要提供一種診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法。 0010 一種電池健康狀態(tài)的檢測方法， 其包括如下步驟 ： 步驟 S11， 獲取電池當前的電池容量 C ； 步驟 S12， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電 池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電 流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲。

20、線 ； 步驟 S13， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne 說 明 書 CN 104502859 A 5 2/10 頁 6 （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 S12 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn和 T 1Tn的值， 其中， Voc表示電池電壓穩(wěn)定后的值， V1Vn表 示不同的去極化過程中引。

21、起的電壓值的變化， T1Tn表示該過程的時間常數(shù) ； 步驟 S14， 在電池循環(huán)工作 N1、 N2、 、 Nm次后 （m 為整數(shù)， N 1N2 Nm） ， 分別重復(fù)上述步驟 S11S13， 獲得電池在不同循環(huán)工作次后的 V-t 曲線的擬合曲線， 并獲取 電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量 C、 Voc、 V1Vn和 T 1Tn的值 ； 步驟 S15， 依據(jù)步驟 S11S14 所獲得的電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量 C、 Voc、 V1Vn以及T1Tn的值， 獲取用于檢測、 診斷所述電池健康狀態(tài)的指標值和/或所述電池健康 狀態(tài)的指標值在電池不同循環(huán)工作次后的變化趨勢。 0011 一種應(yīng)用所述電池。

22、健康狀態(tài)的檢測方法診斷電池健康狀態(tài)的方法， 其包括如下步 驟 ： 步驟 A1， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電池 充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 步驟 A2， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 A1。

23、 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得 到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn、 T1Tn的值 ； 步驟A3， 將所獲得的Voc、 V1Vn以及T1Tn的值與所述指標值或變化趨勢對比， 以診斷該 電池健康狀態(tài)。 0012 一種應(yīng)用所述電池健康狀態(tài)的檢測方法診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法， 其包 括如下步驟 ： 步驟 B1， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采集電池 充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線 ； 步。

24、驟 B2， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ：（1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne （-t/Tn） ， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20） ， 對 步驟 B1 中獲得的 V-t 曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的 V-t 曲線進行非線性擬合， 得 到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn、 T1Tn的值 ； 步驟B3， 將獲得的Voc、 V1Vn以及T1Tn的值與所述指標值或變化趨勢對比， 以診斷該電 池的荷電量和健康狀態(tài)。 0013 所述電池健康狀態(tài)的檢。

25、測方法通過采集電池充 / 放電期間及擱置期間電池的電 流和兩端的電壓隨時間的變化， 得到 V-t 曲線， 再通過對該曲線進行非線性擬合， 即可得到 擬合曲線及指標值參數(shù)， 并繪制相關(guān)解析曲線， 實際應(yīng)用時通過對待測電池的相關(guān)參數(shù)與 指標值參數(shù)的對比， 即可檢測出電池 SOH。該方法可以在不影響鋰離子電池工作、 不損壞電 池性能的前提下， 對電池內(nèi)部的極化過程做出分析， 該檢測過程不需要昂貴的測試儀器， 可 以集成在動力電池的充電樁或者 BMS（電池管理系統(tǒng)） 中， 能夠?qū)崟r的、 無損的和快速的評 價鋰離子動力電池單體或模組的 SOH， 分析電池的老化失效的因素。 說 明 書 CN 104502。

26、859 A 6 3/10 頁 7 附圖說明 0014 圖 1 為本發(fā)明第一實施方式的電池健康狀態(tài)的檢測方法的流程圖。 0015 圖 2 為本發(fā)明第二實施方式的電池健康狀態(tài)的檢測方法的流程圖。 0016 圖 3 為本發(fā)明實施例一中的鋰離子動力電池的放電 - 擱置過程中的 V-t 曲線和 I-t 曲線。 0017 圖 4 為圖 3 所示的鋰離子動力電池的擱置期間的 V-t 曲線和擬合曲線。 0018 圖 5 為本發(fā)明實施例一中的鋰離子動力電池在不同壽命階段的 V-t 擬合曲線。 0019 圖 6 為本發(fā)明實施例一中的鋰離子動力電池在不同壽命階段下檢測獲得的參數(shù) 數(shù)據(jù)庫。 0020 圖 7 為本發(fā)明。

27、實施例一中的鋰離子動力電池在不同壽命階段下的 SOH 解析圖。 0021 圖 8 為本發(fā)明實施例二中的鋰離子動力電池的放電 - 擱置 - 充電期間的 V-t 曲線 和 I-t 曲線。 0022 圖9為圖8所示的鋰離子動力電池在充電至100%SOC后的V-t曲線及其擬合曲線。 0023 圖10為本發(fā)明實施例二中的鋰離子動力電池在充電至不同SOC后擱置期間的V-t 的擬合曲線。 0024 圖 11 為本發(fā)明實施例二中的鋰離子動力電池在不同 SOC 下檢測獲得的參數(shù)數(shù)據(jù) 庫。 0025 圖 12 為本發(fā)明實施例二中的鋰離子動力電池在不同 SOC 下的解析圖。 具體實施方式 0026 本發(fā)明提供的電池。

28、健康狀態(tài) （SOH， State of Health） 的檢測、 診斷方法可用于檢 測、 診斷鋰離子電池、 鉛酸電池、 鎳鉻電池等電池的 SOH， 也可用于電池性能測試機、 蓄電池 化成機、 充電樁、 充電站、 電池管理系統(tǒng)、 電動汽車電池模塊等的 SOH 的檢測。 0027 請參閱圖 1， 為本發(fā)明第一實施方式中提供的一種電池健康狀態(tài)的檢測方法的流 程圖， 該方法包括如下步驟 ： 步驟 S11， 獲取電池的當前的電池容量 C。其中， 該電池可以為電池單體或電池模組， 該 電池可以為以金屬、 塑料硬殼、 鋁塑復(fù)合膜軟包等作為殼體的動力電池。 0028 具體的， 在本實施方式中， 所述電池容量 。

29、C 的獲取方法為 ： 將電池放置在 25的環(huán) 境中， 以標稱容量 1C（1C 是指一個小時把電池充滿所采用的電流） 的電流恒流充電至該電 池的額定充放電電壓的最大值， 然后以標稱容量 1C 的電流恒流放電至電池的額定充放電 電壓的最小值， 記錄放電時間 t。然后利用公式 ： 電池容量 （C） = 恒流放電電流 （I） 放電 時間 （t） ， 計算出此時的電池容量 C。 0029 在本實施方式中， 步驟 S11 還包括在測試完電池容量 C 之后擱置所述電池使電池 電壓回穩(wěn)的過程。 0030 步驟 S12， 對所述電池進行充電或放電至一截止電壓， 擱置所述電池一段時間， 采 集電池充電或放電期間及。

30、擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時間的變化， 記錄采集得到 的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 得到 V-t、 I-t 曲線。其中， 在擱置期間電池兩端的電壓會自動回 穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值， 且擱置期間電流為零。 說 明 書 CN 104502859 A 7 4/10 頁 8 0031 在本實施方式中， 所述步驟 S12 還包括將所述電池放置在預(yù)設(shè)的恒溫環(huán)境下的步 驟， 該步驟使所述電池的內(nèi)外部溫度均衡， 然后在該恒溫環(huán)境下， 對所述電池進行充電或放 電至一電壓值， 以及擱置所述電池一段時間， 采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的 電流和兩端的電壓隨時間的變化， 得到 V-t、 I-t 曲。

31、線。 0032 所述恒溫環(huán)境的溫度優(yōu)選為 -2060范圍內(nèi)的任意一溫度值。所述充電或者放 電的截止電壓值可為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值。 所述充電或放電的方法 可以為恒電流充放電、 脈沖電流充放電、 恒壓充放電或者恒功率充放電等。其中， 對于恒電 流充放電， 電流范圍為 0.110C ； 對于脈沖電流充放電， 脈沖時間范圍為 1100s。所述電池 的擱置時間優(yōu)選為 3min 以上。采集電流和電壓時使用電壓電流測試儀， 該電壓電流測試儀 可以為電池性能測試儀、 電化學(xué)工作站、 電池充放電測試儀、 電池化成機等具有電壓檢測功 能的測試設(shè)備。可以使用間隔時間 （t） 和電壓差 （V） 中。

32、的一種或兩種作為采集頻率的 標準。該采集頻率的范圍可以為 ： 測試儀的最小時間分辨值 t10s， 或者測試儀的最小 電壓分辨值 V0.2V。 0033 步驟 S13， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ： （1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne（-t/Tn）， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne （-t/Tn） ， 其中 （T1T2Tn， 1 n 20， e 是自然常數(shù)） ， 對步驟 S12 中獲得的 V-t 曲線中電 池的電壓在一回穩(wěn)的過程的 V-t 曲線進行非線性擬合得到擬合曲線， 并獲取 Voc、 V1Vn以。

33、及 T1Tn的值。 0034 其中， 在放電 - 擱置期間， 即回穩(wěn)電壓呈升高趨勢時， 采用公式 （2） V=Voc-V1e（-t/ T1） -V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）進行非線性擬合 ； 在充電 - 擱置期間， 即回穩(wěn)電壓呈降低趨勢時， 則采用公式 （1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne（-t/Tn）進行非線性擬合。 0035 Voc表示電池電壓穩(wěn)定后的值， 也稱開路電壓 ； n 對應(yīng)不同的去極化過程， n 取值越 大， 越接近真實情況， 擬合越精確， 但同時計算量越復(fù)雜， 實際以擬合效果 R2大于 0.98 為 佳 ； V1Vn表示不同的去極。

34、化過程中引起的電壓值的變化 ； T 1Tn表示該去極化過程的時間 常數(shù)， Tn的大小對應(yīng)去極化過程持續(xù)時間的長短， T n越大表明持續(xù)的時間越長， 去極化的速 度較慢， 去極化程度較小， 對應(yīng)的， Tn越小表明持續(xù)的時間越短， 去極化的速度較快， 去極化 程度較大。 0036 電池內(nèi)部發(fā)生的主要的三種去極化過程為去歐姆極化、 去電化學(xué)極化和去濃差極 化。去歐姆極化對應(yīng)的時間常數(shù)小于去電化學(xué)極化對應(yīng)的時間常數(shù)， 去電化學(xué)極化對應(yīng)的 時間常數(shù)小于去濃差極化所對應(yīng)的時間常數(shù)。如此， 即可以通過每個去極化過程對應(yīng)的 Tn 的大小判斷該去極化具體屬于哪一種去極化， 并推斷相關(guān)去極化過程主要的電化學(xué)過程。。

35、 0037 其中， 與去歐姆極化相關(guān)的電化學(xué)過程是集流體的氧化、 惰性層的形成、 粘結(jié)劑的 氧化分解、 導(dǎo)電劑的氧化等 ； 與去電化學(xué)極化相關(guān)的電化學(xué)過程是電解液中活性鋰含量的 變化， 電解液副反應(yīng)等， 該電解液副反應(yīng)包括六氟磷酸鋰分解釋放氟離子形成氟化鋰、 自由 基形成等 ； 與去濃差極化相關(guān)的電化學(xué)過程是 SEI 膜 （固體電解質(zhì)界面膜） 的形成、 破裂和 再形成， 電池活性材料的結(jié)構(gòu)變化等， 其中電池活性材料的結(jié)構(gòu)變化包括石墨的層狀結(jié)構(gòu) 破壞、 顆粒內(nèi)部出現(xiàn)裂紋、 晶格畸變導(dǎo)致儲鋰位點減少、 離子溶出導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)受損等。 0038 在其他實施方式中， 根據(jù)電池的內(nèi)部設(shè)計和所選用的正負極材。

36、料種類和數(shù)目， 去 極化過程可以依據(jù)不同的 Tn有更多的細分， 即 n 可以有多種取值。每一個 n 的取值不特指 說 明 書 CN 104502859 A 8 5/10 頁 9 某一具體的去極化過程 （即不限定 n=1 為去歐姆極化、 n=2 為去電化學(xué)極化， 諸如此類） ， 同 領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)電化學(xué)知識判斷出具體案例中的主要的去極化過程， 并依據(jù)時間常 數(shù)的大小將這些去極化過程分別與每一個 n 對應(yīng)， 方便做解析研究。 0039 步驟 S14， 使電池循環(huán)工作 N1、 N2、 、 Nm次 （m 為整數(shù)， N 1N2 Nm， 電池循環(huán)工作一次即電池完成一個充電 - 擱置 - 放電的過程或。

37、者完成一個放電 - 擱置 - 充 電的過程） ， 對每一循環(huán)工作次的電池分別重復(fù)上述步驟 S11S13， 獲得該電池在不同壽命 階段 （該壽命階段是指電池在工作狀態(tài)下的循環(huán)工作次） 的 V-t 曲線的擬合曲線， 并獲取電 池在不同壽命階段的電池容量 C、 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值。 0040 步驟 S15， 依據(jù)步驟 S11S14 所獲得的電池在不同壽命階段的電池容量 C、 Voc、 V1Vn和 T 1Tn， 獲取用于檢測、 診斷所述電池 SOH 的指標值， 以及該電池 SOH 的指標值在電 池壽命階段內(nèi)的變化趨勢。在一實施方式中， 所述步驟 S15 在得到電池在不同壽命階段。

38、的 電池容量 C、 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值后還包括將所述電池在不同壽命階段的電池容量 C、 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值存儲、 記錄于一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。其中， 所述用于檢測、 診斷所述電 池 SOH 的指標值可以是電池容量 C、 Voc、 V1Vn以及 T 1Tn等參數(shù)值中的一個、 幾個或者由它 們中的幾個通過運算所得到的值。該數(shù)據(jù)庫可以關(guān)聯(lián)在電池 SOH 的測試系統(tǒng)里面， 也可以 記錄在一般的表格中。 0041 具體的， 用于檢測電池 SOH 的各項指標的變化趨勢可以利用根據(jù)不同壽命階段的 電池 SOH 的指標值繪制的相關(guān)解析曲線上得到。 0042 另外， 在。

39、一實施方式中， 對同一類別的電池利用上述檢測、 診斷方法進行檢測、 診斷時， 可以檢測得到更多電池在一特定循環(huán)次數(shù)后的電壓回穩(wěn)過程的電池容量 C、 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值， 并將電池在該特定循環(huán)次數(shù)后的電池容量 C、 V oc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的 值作為一條記錄， 存儲于一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中， 即該參數(shù)數(shù)據(jù)庫記錄了電池在不同壽命階段的 電池容量 C、 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值。在需要知道某一電池當前壽命階段內(nèi)的 SOH 時， 僅需要對該電池重復(fù)步驟 S12S13， 得到一組 Voc、 V1Vn、 T1Tn， 然后將所得數(shù)據(jù)與該類電池 SOH 的相關(guān)。

40、指標的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行對比， 即可以推斷該電池此時的循環(huán)次數(shù)、 電池 容量， 以評價該電池 SOH。 0043 請一并參閱圖 2， 為本發(fā)明第二實施方式中提供的一種電池健康狀態(tài)的檢測方法 的流程圖， 該方法包括如下步驟 ： 步驟 S21， 使電池的內(nèi)外部溫度均衡。該電池可以為電池單體或電池模組， 該電池可以 為以金屬、 塑料硬殼、 鋁塑復(fù)合膜軟包等作為殼體的動力電池。 0044 具體的， 在本實施方式中， 將該電池放置在預(yù)設(shè)的恒溫的環(huán)境下一段時間， 使得該 電池的內(nèi)外部溫度均衡。該恒溫環(huán)境的溫度優(yōu)選為 -2060范圍內(nèi)的任意一溫度值， 該放 置時間優(yōu)選為 2h 以上。 0045 步驟 S。

41、22， 在上述恒溫環(huán)境下， 對電池放電至一截止電壓， 結(jié)束放電， 擱置所述電池 一段時間， 接著對電池充電， 每充一定量的 SOC （電池的荷電量 / 荷電狀態(tài) ： 電池的剩余容量 與完全充電狀態(tài)的容量的比值） ， 擱置所述電池一段時間， 采集在放電期間、 放電后的擱置 期間、 及充電期間內(nèi)的每一次充電和擱置期間電池的電流和電池兩端的電壓值隨時間的變 化， 記錄采集得到的電流 I、 電壓 V、 時間 t， 繪制得到 V-t、 I-t 曲線。其中， 在擱置期間電池 兩端的電壓會自動回穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值， 且擱置期間電流為零。 說 明 書 CN 104502859 A 9 6/10 頁 10 0。

42、046 在本實施方式中， 所述充電期間為一個 0%100%SOC 的完全充電期間?？梢岳斫?的， 在其他實施方式中， 所述充電期間可以不是一個完全充電期間， 例如可以是 0% 任意一 SOC 的充電期間。 0047 所述充電或者放電的截止電壓值可為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓 值。所述充電或放電的方法可以為恒電流充放電、 脈沖電流充放電、 恒壓充放電或者恒功 率充放電等。其中， 對于恒電流充放電， 電流范圍為 0.110C（1C 是指一個小時把電池充 滿所采用的電流） ； 對于脈沖電流充放電， 脈沖時間范圍為 1100s。所述電池的擱置時間優(yōu) 選為 3min 以上。采集電流和電壓時使用。

43、電壓電流測試儀， 該電壓電流測試儀可以為電池 性能測試儀、 電化學(xué)工作站、 電池充放電測試儀、 電池化成機等具有電壓檢測功能的測試設(shè) 備?？梢允褂瞄g隔時間 （t） 和電壓差 （V） 中的一種或兩種作為采集頻率的標準。該采 集頻率的范圍可以為 ： 測試儀的最小時間分辨值 t10s， 或者測試儀的最小電壓分辨值 V0.2V。 0048 步驟 S23， 應(yīng)用非線性擬合 V-t 曲線的模型公式 ： （1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne（-t/Tn）， 或者 （2） V=Voc-V1e（-t/T1）-V2e（-t/T2）-Vne （-t/Tn） ， 其中 （T1T2Tn。

44、， 1 n 20， e 是自然常數(shù)） ， 對步驟 S22 中獲得的 V-t 曲線中電池 的每一個電壓回穩(wěn)的過程的 V-t 曲線的分別進行非線性擬合， 得到對應(yīng)的擬合曲線， 并獲 取每一條擬合曲線所對應(yīng)的 Voc、 V1Vn以及 T 1Tn的值。 0049 其中， 在放電 - 擱置期間， 即回穩(wěn)電壓呈升高趨勢時， 采用公式 （2） V=Voc-V1e（-t/ T1） -V2e（-t/T2）-Vne（-t/Tn）進行非線性擬合 ； 在充電 - 擱置期間， 即回穩(wěn)電壓呈降低趨勢時， 則采用公式 （1） V=Voc+V1e（-t/T1）+V2e（-t/T2）+Vne（-t/Tn）進行非線性擬合。 00。

45、50 Voc表示電池電壓穩(wěn)定后的值， 也稱開路電壓 ； n 對應(yīng)不同的去極化過程， n 取值越 大， 越接近真實情況， 擬合越精確， 但同時計算量越復(fù)雜， 實際以擬合效果 R2大于 0.98 為 佳 ； V1Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化 ； T 1Tn表示該去極化過程的時間 常數(shù)， Tn的大小對應(yīng)去極化過程持續(xù)時間的長短， T n越大表明持續(xù)的時間越長， 去極化的速 度較慢， 去極化程度較小， 對應(yīng)的， Tn越小表明持續(xù)的時間越短， 去極化的速度較快， 去極化 程度較大。 0051 電池內(nèi)部發(fā)生的主要的三種去極化過程為去歐姆極化、 去電化學(xué)極化和去濃差極 化， 可以通過每個去極。

46、化過程對應(yīng)的 Tn的大小判斷該去極化具體屬于哪一種去極化， 并推 斷相關(guān)去極化過程主要的電化學(xué)過程。 0052 根據(jù)電池的內(nèi)部設(shè)計和所選用的正負極材料種類和數(shù)目， 去極化過程可以依據(jù)不 同的 Tn有更多的細分， 即 n 可以有多種取值。每一個 n 的取值不特指某一具體的去極化過 程 （即不限定 n=1 為去歐姆極化、 n=2 為去電化學(xué)極化， 諸如此類） ， 同領(lǐng)域技術(shù)人員可以依 據(jù)電化學(xué)知識判斷出具體案例中的主要的去極化過程， 并依據(jù)時間常數(shù)的大小將這些去極 化過程分別與每一個 n 對應(yīng)， 方便做解析研究。 0053 步驟 S24， 依據(jù)所述每一條擬合曲線所對應(yīng)的參數(shù)值 ： Voc、 V1V。

47、n、 T1Tn， 獲取用于檢 測所述電池 SOH 的指標值， 以及該電池 SOH 的指標值在電池充電期間內(nèi)的變化趨勢。其中， 所述用于檢測所述電池 SOH 的指標值可以是 Voc、 V1Vn以及 T 1Tn等參數(shù)值中的一個、 幾個 或者由它們中的幾個通過運算所得到的值。通過獲得電池在充電期間內(nèi)不同 SOC 條件下的 電池 SOH 的指標值， 即可確定用于檢測所述電池 SOH 的指標值在電池不同 SOC 時的變化趨 說 明 書 CN 104502859 A 10 7/10 頁 11 勢。 0054 具體的， 用于檢測電池 SOH 的各項指標的變化趨勢可以利用在電池充電期間內(nèi)的 不同 SOC 下的。

48、指標值繪制的解析曲線上得到。 0055 另外， 對于同一類電池可利用上述步驟 S21S23 的方法， 測試解析得到電池在更 多不同 SOC 下的電壓回穩(wěn)過程的 Voc、 V1Vn、 T1Tn和 I 的值， 即可以建立該類電池在不同 SOC 條件下的電池 SOH 的指標值的參數(shù)數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可以記錄或關(guān)聯(lián)在電池 SOH 的測試系 統(tǒng)里面， 也可以記錄在一般的表格中。在需要知道某一電池的 SOC 時， 因為此時電池的 SOC 為未知量所以需要重復(fù)第一實施方式中的步驟 S12S13， 得到一組 Voc、 V1Vn、 T1Tn， 然后將 所得數(shù)據(jù)與不同 SOC 條件下的電池 SOH 的指標值的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行對比， 即可以 推斷出該電池的SOC及SOH。 上述兩個電池SOH的檢測過程中還可以記錄電池的電池內(nèi)阻、 自放電率等作為電池 SOH 的指標值記錄在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中， 以方便對電池 SOH 進行檢測。 0056 下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行具體說明。 0057 實施例 1 請結(jié)合參閱圖 36。 0058 本實施例1提供了一額定容量為1.1Ah的18650型磷酸鐵鋰/石墨動力電池單體。

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