一种动力锂电池电芯的测量系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206876838 U(45)授权公告日 2018.01.12

(21)申请号 201621257792.1(22)申请日 2016.11.16

(73)专利权人 上海中兴派能能源科技股份有限

公司

地址 201203 上海市浦东新区中国（上海）

自由贸易试验区祖冲之路887弄73号(72)发明人 陈佰爽　李杰　虞舜　谭立骋　(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司

11332

代理人 孟金喆　胡彬(51)Int.Cl.

G01R 31/36(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图1页

CN 206876838 U(54)实用新型名称

一种动力锂电池电芯的测量系统(57)摘要

本实用新型涉及一种检测技术领域，尤其涉及一种动力锂电池电芯的测量系统，读取单元，用于获取动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据；检测单元，用于

计算检测所述动力锂电池每个所述电芯的内阻；

单元，用于根据所述电压数据、温升数据、内阻结合预定计算方法形成计算结果；判断单元，用于根据所述计算结果形成对应于每个电芯的判断结果输出。无需对电芯进行单独拆卸，避免拆卸过程中对电芯造成损伤，同时也间接减少了整个检测时间，检测时间短，最后根据电解液内阻、电化学内阻、温升数据和电压数据即可判断电芯的健康状态，无需进行复杂的内特性检测，大大提高了检测效率，同时也降低了检测成本。

CN 206876838 U

权　利　要　求　书

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1.一种动力锂电池电芯的测量系统，其特征在于；包括，读取单元，用于获取动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据；

检测单元，连接所述读取单元，用于检测所述动力锂电池每个所述电芯的内阻；计算单元，连接所述检测单元，用于根据所述电压数据、温升数据、内阻结合预定计算方法形成计算结果；

判断单元，连接所述计算单元，用于根据所述计算结果形成对应于每个电芯的判断结果输出；

其中，所述内阻包括电解液电阻，电化学电阻；所述检测单元包括第一检测装置、第二检测装置；

所述第一检测装置，连接所述计算单元，用以对所述动力锂电池施加频率不小于1Khz的交流电以测量形成每个电芯的所述电解液电阻；

所述第二检测装置，连接所述计算单元，用以对所述动力锂电池施加频率小于1hz的交流电以测量形成每个电芯的所述电化学电阻。

2.根据权利要求1所述的动力锂电池电芯的测量系统，其特征在于，所述计算结果包括偏差电压、偏差温升、偏差电解液电阻和偏差电化学电阻，所述计算单元，用以在所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻均小于零的状态下，所述判断结果为合格。

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一种动力锂电池电芯的测量系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及一种检测技术领域，尤其涉及一种动力锂电池电芯的测量系统。背景技术[0002]动力锂电池梯次利用是指，当动力锂电池使用到一年期限后，其容量无法满足电动汽车继续使用时，将电池组拆解为电池模块甚至是电芯，根据淘汰下来通过筛选可以按级别分别使用到通信电源、太阳能路灯、储能领域以使动力锂电池可以继续发挥余热，以提高能源的利用效率。[0003]动力锂电池梯次利用过程中，其关键是如何筛选出有效的电芯。传统的处理方法有两种，一种为直接使用，忽视电池模块中已经处于失效状态的电芯直接应用中其他领域，此种处理方法下，有效电芯与无效电芯共同使用，间接影响了有效电芯的使用效率，同时电池模块的输出电压不定。另外一种是整体淘汰使用，即将电池组拆解后，对每个电池模块进行测量，对测量不合格的电池模块予以整体淘汰，这样操作会浪费掉很多有效电芯，降低了梯次利用的利用率。

[0004]为了提高电芯的利用效率，现有技术中，将每个电芯单独拆卸，对拆卸下来的电芯，通过对该电芯进行内特效检测和外特性检测综合判断该电芯的健康状态，内特征检测至少包括X射线衍射检测、扫描电镜、投射电镜、质谱电镜灯化学手段对电极、电隔膜、电解液以及SEI膜进行分析，外特性检测主要是判断该电芯的外观状态。此种检测方式耗时长、效率低且成本较高(检测仪器成本高)。另外在电芯拆卸过程中，还容易造成电芯损害。实用新型内容

[0005]本实用新型提供动力锂电池电芯的测量系统及系统，旨在减少动力锂电池芯的检测时间、提高效率、降低成本。

[0006]一种动力锂电池电芯的测量系统，其中；包括，[0007]读取单元，用于获取动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据；

[0008]检测单元，用于检测所述动力锂电池每个所述电芯的内阻；[0009]计算单元，用于根据所述电压数据、温升数据、内阻结合预定计算方法形成计算结果；[0010]判断单元，用于根据所述计算结果形成对应于每个电芯的判断结果输出，其中，[0011]所述内阻包括电解液电阻，电化学电阻；所述检测单元包括第一检测装置、第二检测装置；

[0012]所述第一检测装置，用以对所述动力锂电池施加频率不小于1Khz的交流电以测量形成每个电芯的所述电解液电阻；[0013]所述第二检测装置，用以对所述动力锂电池施加频率小于1hz的交流电以测量形成每个电芯的所述电化学电阻。

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优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述计算方法包括，偏差电压

计算、偏差温升计算、偏差电解液电阻和偏差电化学电阻计算；[0015]其中，所述偏差电压计算为：

[0016][0017]

其中，△V为所述偏差电压，Vi为第i个电芯的电压数据，为平均电压；V为电压阈

值；i为正整数。[0018]其中，所述偏差温升计算为：

[0019][0020]

其中，△T为所述偏差温升，Ti为第i个电芯的温升数据，为平均温升；T为温升阈其中，所述偏差电解液电阻计算为：

值；

[0021][0022][0023]

其中，△R1i为所述偏差电解液电阻，R1i为第i个电芯的电解液电阻，为平均电解

液电阻；R1为电解液电阻阈值；[0024]其中，所述偏差电化学电阻计算为：

[0025][0026]

其中，△R2i为所述偏差电化学电阻，R2i为第i个电芯的电化学电阻，为平均电化

学电阻；R2为电化学电阻阈值；[0027]优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述计算结果包括所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻，所述计算单元，用以在所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻均小于零的状态下，所述判断结果为合格。[0028]优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述平均电压的计算方法为：

[0029][0030][0031][0032][0033]

其中，n为所述电芯的总数，其中，i≤n。

优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述平均温升的计算方法为：优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述电解液电阻的计算方法

为：

[0034][0035]

优选地，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述电化学电阻的计算方法

为：

[0036][0037][0038]

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中，利用每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据及每个所

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述电芯的电解液内阻、电化学电阻进行计算形成一判断结果，通过该判断结果判定电芯是否合格，无需对电芯进行单独拆卸，避免拆卸过程中对电芯造成损伤，同时也间接减少了整个检测时间，其次，需要对电芯的电解液电阻、电化学电阻进行检测，检测时间短，最后根据电解液内阻、电化学内阻、温升数据和电压数据即可判断电芯的健康状态，无需进行复杂的内特性检测，大大提高了检测效率，同时也降低了检测成本。附图说明

[0039]图1为本实用新型实施例提供的一种动力锂电池电芯的测量系统的结构示意图。具体实施方式

[0040]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。[0041]实施例一

[0042]基于背景技术中的阐述，现有技术中，需要先对电芯进行拆卸，然后对拆卸后的电芯进行内特效检测和外特性检测，其中，内特征检测至少包括X射线衍射检测、扫描电镜、投射电镜、质谱电镜灯化学手段对电芯内的电极、电隔膜、电解液以及SEI膜进行分析，检测程序较多，另外，一般电池模组内包含多个电芯，多个电芯之间依赖各种胶类物质粘结在一起，所以在拆解时首先需要对胶类物质进行拆卸，但是这个过程中往往容易破坏电芯本身。[0043]基于此，如图1所示，本实施例提供一种动力锂电池电芯的测量系统，其中；包括，[0044]读取单元，用于获取动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据；进一步地，读取单元可形成于电池管理系统内，读取单元读取电池管理系统内存储的动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据。[0045]检测单元，用于检测所述动力锂电池每个所述电芯的内阻；其中，所述检测包括：所述内阻包括电解液电阻，电化学电阻；所述检测单元包括第一检测装置、第二检测装置；[0046]所述第一检测装置，用以对所述动力锂电池施加频率不小于1Khz的交流电以测量形成每个电芯的所述电解液电阻；[0047]所述第二检测装置，用以对所述动力锂电池施加频率小于1hz的交流电以测量形成每个电芯的所述电化学电阻。[0048]计算单元，用于根据所述电压数据、温升数据、内阻结合预定计算方法形成计算结果，进一步地，所述计算方法包括，偏差电压计算、偏差温升计算、偏差电解液电阻和偏差电化学电阻计算；[0049]其中，所述偏差电压计算为：

[0050][0051][0052]

其中，

△V为所述偏差电压，Vi为第i个电芯的电压数据，为平均电压； V为电压阈值；i

为正整数。[0053]其中，所述偏差温升计算为：

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其中，

△T为所述偏差温升，Ti为第i个电芯的温升数据，为平均温升； T为温升阈值；其中，所述偏差电解液电阻计算为：其中，

△R1i为所述偏差电解液电阻，R1i为第i个电芯的电解液电阻，为平均电解液电

阻；R1为电解液电阻阈值；

[0061]其中，所述偏差电化学电阻计算为：

[0062][0063][0064]

其中，

△R2i为所述偏差电化学电阻，R2i为第i个电芯的电化学电阻，为平均电化学电

阻；R2为电化学电阻阈值。[0065]其中，电压阈值V、温升阈值T形成的方法有多种，例如可根据历史运行数据分析计算形成，此处不做具体限定，同理电解液电阻阈值R1、电化学电阻阈值R2可通过测量值综合评估形成，此处不做具体阐述。[0066]判断单元，用于根据所述计算结果形成对应于每个电芯的判断结果输出。所述计算结果包括所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻，在所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻均不小于零的状态下，所述判断结果为合格。即在所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻之中，有任一项计算结果大于零，则判断结果为不合格。[0067]上述的一种动力锂电池电芯的测量系统，其工作原理为：读取单元获取动力锂电池内的每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据，检测单元检测所述动力锂电池每个所述电芯的电解液内阻、电化学电阻；计算单元根据所述电压数据、温升数据、电解液内阻、电化学电阻结合预定计算方法形成所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻；判断单元在所述偏差电压、所述偏差温升、所述偏差电解液电阻和所述偏差电化学电阻均小于零的状态下，则判断该电芯为合格电芯，反之则判断该电芯为不合格电芯。[0068]利用每个电芯充放电循环过程中的电压数据和温升数据及每个所述电芯的电解液内阻、电化学电阻进行计算形成一判断结果，通过该判断结果判定电芯是否合格，本实用新型中，无需对电芯进行单独拆卸，避免拆卸过程中对电芯造成损伤，同时也间接减少了整个检测时间，其次，需要对电芯的电解液电阻、电化学电阻进行检测，检测时间短，最后根据电解液内阻、电化学内阻、温升数据和电压数据即可判断电芯的健康状态，无需进行复杂的内特性检测，大大提高了检测效率，同时也降低了检测成本。[0069]作为进一步优选实施方案，上述的动力锂电池电芯的测量系统，其中，所述平均电压的计算方法为：

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其中，n为所述电芯的总数，其中，i≤n。所述平均温升的计算方法为：

所述电解液电阻的计算方法为：

所述电化学电阻的计算方法为：

虽然本实用新型的各个方面在独立权利要求中给出，但是本实用新型的其它方面

包括来自所描述实施方式的特征和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的组合，而并非仅是权利要求中所明确给出的组合。[0079]这里所要注意的是，虽然以上描述了本实用新型的示例实施方式，但是这些描述并不应当以限制的含义进行理解。相反，可以进行若干种变化和修改而并不背离如所附权利要求中所限定的本实用新型的范围。[0080]注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

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说　明　书　附　图

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图1

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