[发明专利]一种基于内阻测量的锂电池健康状况估计方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于内阻测量的锂电池健康状况估计方法。

背景技术

锂电池具有电压高，能量密度大，自放电率低和长使用寿命的优点，被广泛用于许多领域之中。电池的寿命被许多因素影响，如电池的工作环境和电池的充放电特性。如果电池更换过早，将会引起巨大的经济损失。相反，如果电池更换过晚，将会严重影响系统的可靠性。为在系统可靠性和经济效益之间取得最好的折中方案，需要及时，准确地了解电池的健康状况（State of Health, 以下简称SOH）。

SOH定义为电池当前最大容量与电池标称容量的比值。电池的SOH无法用某种传感器直接测得，它必须通过对一些其他物理量的测量，并采用一定的数学模型和算法来估计得到。

目前常用的电池SOH估计方法有直接放电法和电化学阻抗法等。完全放电法准确可靠，但是需要离线测量，而且需要专业设备，操作不便，费时费力，一般只适用于实验室场合。电化学阻抗法需要对同类电池进行大量的数据采集、分析、处理，以获得此类电池的SOH相关特性，这种方法内容繁琐，工作量大，且测量分析结果针对性比较强，对不同种类的电池，需要重新做实验，费用大和时间久。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提出一种基于内阻测量的锂电池健康状况估计方法，估计准确，并且可以实现在线估计。

本发明的电池健康状况估计方法，具体步骤是：

步骤（1）测量全新电池的稳定内阻R_new，其具体方法为：

步骤1-1在常温下对全新电池以1C的恒定电流进行完全放电至其截止电压；

步骤1-2在常温下以0.4C的恒定电流对该电池进行完全充电至其充电保护电压,继而进行恒压充电至电池充满；将电池静置1.5小时，再以1C的恒定电流对电池进行完全放电至其截止电压，记录放电时间t(单位为小时)，计算此时的总放电容量Q₁=1C×t；

步骤1-3重复上述步骤1-2，直至第k次的总放电容量Q_k与第k-1次的总放电容量Q_k-1间的绝对差值小于某一容限ΔQ，记此时的总放电容量为全新电池的总容量Q，即Q=Q_k；

步骤1-4对上述第k次处理后的电池进行步骤1-2中的完全充电过程，继而将电池静置1.5小时后，以1C的恒定电流对电池进行时长为0.4Q/1C的放电，此时电池的SOC（荷电状态）为60%；

步骤1-5以交流阻抗法测量上述步骤1-4中电池的内阻，即为R_new。

步骤（2）测量完全老化的电池的稳定内阻R_old，其具体方法为：

步骤2-1对上述步骤（1）中的电池继续进行循环充放电老化处理：首先，在常温下以0.4C的恒定电流对该电池进行完全充电至其充电保护电压,继而进行恒压充电至电池充满；将电池静置1.5小时以上，再以1C的恒定电流对电池进行完全放电至其截止电压，记录总放电容量；上述充放电过程交替循环N次，直至电池的总放电容量只剩下全新电池总容量的80%，即Q_N=0.8Q，此时认为该电池已完全老化；

步骤2-2对上述完全老化的电池进行步骤2-1中的完全充电过程，继而将电池静置1.5小时后，以1C的恒定电流对电池进行时长为0.32Q/1C的放电，达到SOC为60%；

步骤2-3以交流阻抗法测量上述步骤2-2中电池的内阻，即为R_old。

上述步骤（1）、（2）中R_new和R_old对同类型电池只需进行一次，后续将作为已知量直接使用。

步骤（3）对同类型的电池，进行其SOH（健康状态）的估计，具体方法为：

步骤3-1采用交流阻抗法测量电池的内阻R；

步骤3-2计算该电池的SOH：                                               。

本发明可以方便地进行电池SOH的估计，具有可实时在线估算，并且估算准确可靠的优点。

具体实施方式

基于内阻测量的锂电池健康状况估计方法，具体步骤是：

步骤（1）测量全新电池的稳定内阻R_new，其具体方法为：

步骤1-1在常温下对全新电池以1C的恒定电流进行完全放电至其截止电压；