电池容量的补偿方法和装置与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池容量的补偿方法和装置。


背景技术：

2.锂电池等电池具有比能量高、可充电、循环性能好等优点，然而，电池容量受温度影响较大。为了补偿温度对电池容量的影响，现有技术采用容量补偿的方法对电池容量进行补偿。但是，在批量制造过程中，受制造环境温度波动和测量设备差异的影响，会造成电池的容量测量差异大，从而影响了电池容量补偿的准确性，使得分容不准确。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电池容量的补偿方法和装置，以提升电池容量补偿的准确性，提升分容准确性。
4.根据本发明的一方面，提供了一种电池容量的补偿方法，包括：
5.采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；
6.统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量；
7.以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与所述规格温度下的集中趋势容量的差异值；
8.将各检测温度及其对应的所述差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
9.可选地，所述统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量的方法具体包括：
10.将所述原始容量按照检测温度进行归类，相同检测温度下的所述原始容量归为一类；
11.统计归为一类的所述原始容量的集中趋势容量。
12.可选地，在所述统计归为一类的所述原始容量的集中趋势容量之前，还包括：
13.对各检测温度所对应的所述容量数据进行筛选。
14.可选地，数据筛选的方法包括：
±
2倍西格玛筛选或
±
3倍西格玛筛选。
15.可选地，所述集中趋势容量包括：中值容量和平均值容量中的至少一种。
16.可选地，所述采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据的方法具体包括：将电池分两步放电，包括第一步放电和第二步放电；
17.其中，所述原始容量为所述第一步放电的容量和所述第二步放电的容量之和；所述检测温度为所述第二步放电时采集到的检测温度。
18.可选地，所述第一步放电为恒流放电至设定百分比的荷电状态；
19.所述第二步放电为恒流放电至设定电压值。
20.可选地，在所述第二步放电的过程中，采用多个测温探头进行温度检测，所述检测温度为多个测温度探头检测到的温度平均值。
21.可选地，各检测温度下电池容量补偿值的数学模型采用如下公式表示：
22.补偿容量＝原始容量+a*x*x+b*x+c；
23.其中，x为检测温度；a、b和c为常数，通过数据拟合得到。
24.根据本发明的另一方面，提供了一种电池容量的补偿装置，包括：
25.数据采集模块，用于采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；
26.统计模块，用于统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量；
27.差异计算模块，用于以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与所述规格温度下的集中趋势容量的差异值；
28.拟合模块，用于将各检测温度及其对应的所述差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
29.本发明实施例利用电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据，建立了一种对电池容量进行补偿的更精确的数学模型。具体地，首先采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；然后对该大数据统计同一检测温度下的集中趋势容量，并计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值；最后将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。采用该数学模型能够对各温度下的电池容量进行修正，修正至规格温度下对应的电池容量，使电池的容量值检测结果更准确，实现对电池在复杂环境下进行精确的容量测量。
30.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种电池容量的补偿方法的流程示意图；
33.图2为本发明实施例提供的另一种电池容量的补偿方法的流程示意图；
34.图3为本发明实例提供的一种温度与差值的线性关系图；
35.图4为本发明实施例提供的又一种电池容量的补偿方法的流程示意图；
36.图5为本发明实施例提供的一种电池容量的补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
38.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.本发明实施例提供了一种电池容量的补偿方法，该方法可以由电池容量的补偿装置执行，该装置可以集成于计算机等设备中。图1为本发明实施例提供的一种电池容量的补偿方法的流程示意图。参见图1，该补偿方法包括如下步骤：
40.s110、采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据。
41.其中，电池容量随温度而变，例如，锂电池容量与温度存在反比函数的关系，具体地：当温度每下降1℃时，相对容量大约下降0.8％。因此，需要同时收集电池分容所处的环境温度，以及该环境温度下的原始容量。
42.具体地，虽然电池在进行分容时是在规格温度(例如，25℃)下，但是由于电池批量生产时量较大，且充放电环境不可控因素较多，导致电池所处的环境温度并不一定是规格温度，温度会偏差，所以要对电池分容时所处的环境温度进行检测，得到检测温度。
43.原始容量及其对应的检测温度的大数据即产线的大数据，数据样本充分，有利于提升电池容量补偿的准确性。
44.s120、统计同一检测温度下的各原始容量的集中趋势容量。
45.其中，由于不同的检测温度对应的原始容量存在差异，理论上，相同的检测温度对应的原始容量应是相同的，因此，某一检测温度下检测到的原始容量应当相等。但是由于工艺偏差等因素，某一检测温度下的原始容量并不相等，通过统计原始容量的集中趋势容量，能够得到该检测温度下具有代表性的原始容量。示例性地,每间隔一定温度区间(例如，0.1～1℃)，计算电池原始容量的集中趋势容量。
46.s130、以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值。
47.其中，因生产中对电池进行分容时设定的检测温度是规格温度(例如，25℃)，但会出现局部区域温度产生偏差，导致电池所处的环境温度不是规格温度，此时，需对电池容量进行补偿。因此以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算与各检测温度下集中趋势容量的差异值。示例性地，该差异值为差值。
48.s140、将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
49.其中，本发明实施例将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，实际是拟合了各检测温度下电池容量与规格温度下电池容量的偏差量随温度变化的关系，即数学模型。根据该数学模型，能够得到对应检测温度下电池容量的补偿值。
50.本发明实施例利用电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据，建立了一种对电池容量进行补偿的更精确的数学模型。具体地，首先采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；然后对该大数据统计同一检测温度下的集中趋势容量，并计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值；最后将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。采用该
数学模型能够对各温度下的电池容量进行修正，修正至规格温度下对应的电池容量，使电池的容量值检测结果更准确，实现对电池在复杂环境下进行精确的容量测量。
51.在上述各实施例的基础上，本发明实施例对s120、统计同一检测温度下的各原始容量的集中趋势容量的步骤进行进一步地细化，但不作为对本发明的限定。
52.图2为本发明实施例提供的另一种电池容量的补偿方法的流程示意图。参见图2，在本发明的一种实施方式中，可选地，电池容量的补偿方法包括如下步骤：
53.s210、采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据。
54.s220、将原始容量按照检测温度进行归类，相同检测温度下的原始容量归为一类。
55.其中，可以采用统计学算法对原始容量进行归类，示例性地，在归类的过程中，采用表格的形式。表1为本发明实施例提供的一种对原始容量按照检测温度进行归类统计的表格。
56.表1
[0057][0058][0059]
由表1可以看出，检测温度包括24.74℃、24.8℃、24.9℃、25.07℃和25.09℃等，将检测温度为24.74℃的原始容量归为一类，列入表格的第一列，包括4891℃、4897℃、4902℃、4925℃、4929℃、4933℃、4934℃和4935℃等，以此类推，实现对各原始容量按照温度进行分类。
[0060]
s230、对各检测温度所对应的容量数据进行筛选。
[0061]
其中，分容过程中因设备原因导致分容中断，采集到的原始容量存在并不是电池在对应温度下的原始容量的情况，因此通过筛选剔除原始容量异常的数据。筛选的方法有多种，可选地，数据筛选的方法包括：
±
2倍西格玛筛选或
±
3倍西格玛筛选等。示例性地，对检测温度为24.74℃的各原始容量，包括4891℃、4897℃、4902℃、4925℃、4929℃、4933℃、4934℃和4935℃等，采用
±
3倍西格玛筛选，得到筛选后的原始容量。
[0062]
s240、统计归为一类的原始容量的集中趋势容量。
[0063]
可选地，集中趋势容量可以是中值容量或平均值容量等。以中值容量为例，计算筛选后的各原始容量4891℃、4897℃、4902℃、4925℃、4929℃、4933℃、4934℃和4935℃等的中值容量，该中值容量作为检测温度为24.74℃的集中趋势容量。
[0064]
s250、以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值。
[0065]
其中，差异值可以为差值或作商等。以差值为例，检测温度为24.74℃下的中值容量为a1，检测温度为24.8℃下的中值容量为a2、检测温度为24.9℃下的中值容量为a3、检测温度为25.07℃下的中值容量为a4、检测温度为25.09℃下的中值容量为a5。选取25.07℃为规格温度，那么，检测温度为24.74℃下的差值为a1-a4，检测温度为24.8℃下的差值为a2-a4，检测温度为24.9℃下的差值为a3-a4，检测温度为25.07℃下的差值为0，检测温度为25.09℃下的差值为a5-a4。
[0066]
s260、将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
[0067]
其中，数据拟合的算法可以是二次拟合等。可选地，各检测温度下电池容量补偿值的数学模型采用如下公式表示：
[0068]
补偿容量＝原始容量+a*x*x+b*x+c；
[0069]
其中，x为检测温度；a、b和c为常数，通过数据拟合得到。
[0070]
具体地，可以在excel表中利用趋势线法进行线性回归分析，得出电池容量补偿的数学模型。图3为本发明实例提供的一种温度与差值的线性关系图，即电池容量补偿数学模型。参见图3，温度轴为x轴，容量补偿值为y轴，拟合得到的a＝0.1086、b＝20.336、c＝438.46，即各检测温度下电池容量补偿值的数学模型为y＝0.1086*x*x-20.336*x+438.46。示例性地，该数学模型的拟合优度r2＝0.9111。
[0071]
根据此公式可得出将在各环境温度下检测的生产容量修正为规格温度下的电池容量补偿值，将原始容量与补偿值相加和，即可得知补偿后容量。示例性地，当原始容量为4891mah，环境温度为24.74℃。根据上述公式：
[0072]
补偿后容量＝原始容量+0.1086*x*x-20.333*x+438.36
[0073]
＝4891+0.1086*24.74*24.74-20.333*24.74+438.46
[0074]
＝4892.89
[0075]
因此，在规格温度时该电池的容量为4892.89mah。
[0076]
由此可见，本发明实施例在对大数据进行统计和数据拟合的过程中，利用大数据的数据特点，第一方面，对原始容量进行分类后进行筛选，这样筛选出的原始容量更加精确；第二方面，计算出容量差值后再进行差值的数据拟合，使得拟合出的值为补偿值，然后根据补偿值对各原始容量进行补偿，使得补偿结果更加精确。采用该数学模型能够对各温度下的电池容量进行修正，修正至规格温度下对应的电池容量，使电池的容量值检测结果更准确，实现对电池在复杂环境下进行精确的容量测量。
[0077]
在上述各实施例的基础上，下面对s110、采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据进行具体说明，但不作为对本发明的限定。在本发明的一种实施方式中，可选地，将电池分两步放电，包括第一步放电和第二步放电；其中，原始容量为第一步放电的容量和第二步放电的容量之和；检测温度为第二步放电时采集到的检测温度。具体地，图4
为本发明实施例提供的又一种电池容量的补偿方法的流程示意图。参见图4，在本发明的一种实施方式中，可选地，电池容量的补偿方法包括如下步骤：
[0078]
s310、对产线的全部电池进行第一步放电。
[0079]
可选地，第一步放电为恒流放电至设定百分比的荷电状态。示例性地，设定百分比为90％，那么，第一步放电为恒流放电90％soc。
[0080]
s320、对产线的电池全部进行第二步放电。
[0081]
可选地，第二步放电为恒流放电至设定电压值。示例性地，设定电压值为2.5v，那么，第二步放电为恒流放电至2.5v。
[0082]
s330、在第二步放电的过程中，采用多个测温探头进行温度检测，检测温度为多个测温度探头检测到的温度平均值。
[0083]
其中，检测环境温度采用的方法可以是检测用于放置电池的载体的温度，一般的，电池放置在托盘中，所以电池的载体包括托盘或托条等。检测用于放置电池的托盘或托条温度即电池所处的环境温度。示例性地，一个托盘或托条采用多个测温探头进行检测(例如，30个测温探头)，将测温探头检测到的温度去掉温度最高值和最低值，然后求出温度平均值，即为该托盘或托条的检测温度。
[0084]
同时采集该温度下的电池的原始容量，原始容量为第一步放电的容量和第二步放电的容量之和。
[0085]
s340、将原始容量按照检测温度进行归类，相同检测温度下的原始容量归为一类。
[0086]
s350、对各检测温度所对应的容量数据进行筛选。
[0087]
s360、统计归为一类的原始容量的集中趋势容量。
[0088]
s370、以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值。
[0089]
s380、将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
[0090]
由此可见，本发明实施例在采集电池分容的原始容量和检测温度时，采集产线的大量数据，并对这些数据进行上述统计和处理，实现了利用大数据构建电池容量补偿学模型的方法。采用该数学模型能够对各温度下的电池容量进行修正，修正至规格温度下对应的电池容量，使电池的容量值检测结果更准确，实现对电池在复杂环境下进行精确的容量测量。
[0091]
本发明实施例还提供了一种电池容量的补偿装置，该装置可集成于计算机等设备中，由软件和/或硬件实现。
[0092]
图5为本发明实施例提供的一种电池容量的补偿装置的结构示意图。
[0093]
参见图5，该电池容量的补偿装置包括：
[0094]
数据采集模块410，用于采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；
[0095]
统计模块420，用于统计同一检测温度下的各原始容量的集中趋势容量；
[0096]
差异计算模块430，用于以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与规格温度下的集中趋势容量的差异值；
[0097]
拟合模块440，用于将各检测温度及其对应的差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。
[0098]
可选地，数据采集模块包括原始容量采集单元和温度采集单元。
[0099]
本发明实施例提供的电池容量的补偿装置可用于执行本发明任意实施例所提供的电池容量的补偿方法，具备相应的功能模块和有益效果，不再赘述。
[0100]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0101]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种电池容量的补偿方法，其特征在于，包括：采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量；以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与所述规格温度下的集中趋势容量的差异值；将各检测温度及其对应的所述差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。2.根据权利要求1所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，所述统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量的方法具体包括：将所述原始容量按照检测温度进行归类，相同检测温度下的所述原始容量归为一类；统计归为一类的所述原始容量的集中趋势容量。3.根据权利要求2所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，在所述统计归为一类的所述原始容量的集中趋势容量之前，还包括：对各检测温度所对应的所述原始容量进行筛选。4.根据权利要求3所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，数据筛选的方法包括：
±
2倍西格玛筛选或
±
3倍西格玛筛选。5.根据权利要求1所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，所述集中趋势容量包括：中值容量和平均值容量中的至少一种。6.根据权利要求1所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，所述采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据的方法具体包括：将电池分两步放电，包括第一步放电和第二步放电；其中，所述原始容量为所述第一步放电的容量和所述第二步放电的容量之和；所述检测温度为所述第二步放电时采集到的检测温度。7.根据权利要求6所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，所述第一步放电为恒流放电至设定百分比的荷电状态；所述第二步放电为恒流放电至设定电压值。8.根据权利要求6所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，在所述第二步放电的过程中，采用多个测温探头进行温度检测，所述检测温度为多个测温度探头检测到的温度平均值。9.根据权利要求1所述的电池容量的补偿方法，其特征在于，各检测温度下电池容量补偿值的数学模型采用如下公式表示：补偿容量＝原始容量+a*x*x+b*x+c；其中，x为检测温度；a、b和c为常数，通过数据拟合得到。10.一种电池容量的补偿装置，其特征在于，包括：数据采集模块，用于采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；统计模块，用于统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量；差异计算模块，用于以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与所述规格温度下的集中趋势容量的差异值；拟合模块，用于将各检测温度及其对应的所述差异值进行数据拟合，得到各检测温度
下电池容量补偿值的数学模型。

技术总结
本发明公开了一种电池容量的补偿方法和装置。该方法包括：采集电池分容的原始容量及其对应的检测温度的大数据；统计同一检测温度下的各所述原始容量的集中趋势容量；以规格温度下的集中趋势容量为基准，计算各检测温度下的集中趋势容量与所述规格温度下的集中趋势容量的差异值；将各检测温度及其对应的所述差异值进行数据拟合，得到各检测温度下电池容量补偿值的数学模型。本发明实施例提升了电池容量补偿的准确性，提升了分容准确性。提升了分容准确性。提升了分容准确性。


技术研发人员：陈婷婷
受保护的技术使用者：荆门亿纬创能锂电池有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25