[发明专利]电池容量衰减机理辨识方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电池健康状态估计技术领域，具体涉及一种电池容量衰减机理辨识方法及系统。

背景技术

电池技术作为新型能源技术，发展非常迅猛，尤其是锂离子电池，在电动车、储能站等领域均得到了非常广泛的应用。然而，随着电池的充放电循环使用，电池会逐渐老化，性能会逐渐衰减，容量会逐渐减少，而内阻会逐渐增加，目前电池管理系统主要关注于电池容量的变化量，但是对于电池容量衰减的机理的关注比较少。

电池的容量的衰减可能由于电池正极活性材料的损失，电池负极活性材料的损失，或者电池可用锂离子的损失等原因所导致的。不同正负极材料的电池、不同的循环工况以及不同的环境条件，导致电池的容量的衰减的机理也不相同。

对于电池容量衰减机理的研究，往往需要将电池拆解，利用XRD（X-Ray Diffraction，X射线衍射），SEM（Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜）等方法，分析电池的正负极的变化情况，从而判断得到电池的衰减机理。但是对于实际电动车上的电池来讲，这样损坏电池的方法是完全不可行的。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种对电池无损地电池容量衰减机理辨识方法。

本发明的第二个目的在于提出一种对电池无损地电池容量衰减机理辨识系统。

为了实现上述目的，本发明第一个方面的实施例提供了一种电池容量衰减机理辨识方法，包括以下步骤：以预设频率采样记录恒流充电过程中的充电容量C和电压V，得到C-V曲线；根据所述C-V曲线，利用数点法统计获得V-dQ/dV曲线；比较电池循环充放电不同次数分别对应的所述V-dQ/dV曲线，分析电池容量衰减机理。

根据本发明实施例的电池容量衰减机理辨识方法，利用恒流充电电压曲线，通过统计方法快速的计算得到电池的容量增量曲线，无损地得到电池内部的情况，更全面的了解电池的容量的衰减情况，辨识电池容量衰减的内部机理。

在本发明的一些示例中，所述根据所述C-V曲线，利用数点法统计获得V-dQ/dV曲线具体包括：统计所述V-C曲线上纵坐标为（V-ΔV，V+ΔV）区间内的采样点的数目n，ΔV为预设电压区间半宽度；计算dQ/dV=(n*I)/(3600*f*ΔV)，其中I为恒流充电电流，f为所述预设频率；然后将点（V，dQ/dV）绘制在V-dQ/dV坐标系中，得到所述V-dQ/dV曲线。

在本发明的一些示例中，所述利用数点法统计获得V-dQ/dV曲线之后，还包括：对所述V-dQ/dV曲线进行滤波和平滑以去除噪声。

在本发明的一些示例中，所述ΔV取值范围为2mV-10mV。

在本发明的一些示例中，所述比较电池循环充放电不同次数分别对应的所述V-dQ/dV曲线，分析电池容量衰减机理具体包括：如果随着循环充放电次数增加，所述V-dQ/dV曲线的各个峰值均降低，判断所述电池内部负极材料损失；如果随着循环充放电次数增加，所述V-dQ/dV曲线出于高电压区域峰值的降低幅度高于低电压区域峰值的降低幅度，判断所述电池内部可用锂离子损失；如果随着循环充放电次数增加，所述V-dQ/dV曲线的各个峰值位置略向高电压方向迁移，判断所述电池的内阻增加。

本发明第二个方面的实施例提供了一种电池容量衰减机理辨识系统，包括以下部分：C-V曲线获取模块，用于以预设频率采样记录恒流充电过程中的充电容量C和电压V，得到C-V曲线；V-dQ/dV曲线获取模块，用于根据所述C-V曲线，利用数点法统计获得V-dQ/dV曲线；比较分析模块，所述比较分析模块用于比较电池循环充放电不同次数分别对应的所述V-dQ/dV曲线，分析电池容量衰减机理。

根据本发明实施例的电池容量衰减机理辨识系统，利用恒流充电电压曲线，通过统计方法快速的计算得到电池的容量增量曲线，无损地得到电池内部的情况，更全面的了解电池的容量的衰减情况，辨识电池容量衰减的内部机理。

在本发明的一些示例中，所述V-dQ/dV曲线获取模块具体包括：点数统计模块，用于统计所述V-C曲线上纵坐标为（V-ΔV，V+ΔV）区间内的采样点的数目n，ΔV为预设电压区间半宽度；dQ/dV值计算模块，用于计算dQ/dV=(n*I)/(3600*f*ΔV)，其中I为恒流充电电流，f为所述预设频率；曲线绘制模块，用于将点（V，dQ/dV）绘制在V-dQ/dV坐标系中，得到所述V-dQ/dV曲线。