[发明专利]一种锂离子电池健康状态在线诊断方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体公开了一种锂离子电池健康状态在线诊断方法，该方法包括步骤1：对电池样本进行全区间直流内阻测试，计算得出电池在不同SOC点的直流内阻；步骤2：确定电池直流内阻的稳定SOC区间；步骤3：在电池循环使用过程中，对电池进行一次脉冲充/放电，并记录电流突变过程中的电池电压变化；步骤4：根据步骤3记录的数据，用公式R＝△U/△I计算电池不同时间的内阻；步骤5：根据不同电池不同时间的内阻值，计算并分析电池极化内阻变化；步骤6：将内阻和容量对循环次数进行微分，得到内阻与容量的变化率分布图；步骤7：综合判定电池健康状态，并最终采用极化内阻和内阻变化率两个数据对电池健康状态进行双重判定。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池健康状态在线诊断方法。

背景技术

随着城市的发展，生活水平的提高，社会对能源的需求不断加大，而化石能源对环境造成的影响也日益凸显。为了应对不断加剧的能源危机和环境污染，新能源汽车的研发和推广迫在眉睫。动力锂离子电池已经成为新能源汽车系统的关键技术之一。作为一种复杂的电化学系统，锂离子电池的健康状态会随着使用逐渐退化。但在实际使用过程中，表征其健康状态的参数如容量，很难直接测试。动力电池健康状态(SOH)诊断问题为世界范围内新能源汽车行业的一大难题。

由于电池在循环过程中会出现容量及内阻的变化，其中容量是判断电池健康状态的重要参数。目前常用的诊断方法是在一定循环次数后，对电池进行满充满放，测试当前容量的有效数值，评估电池的健康状态。但该方法的问题在于：该方法必须要求电池离线测试。测试过程需要花费较高的时间成本和操作成本，影响车主的正常使用；测试频率具有较高的主观性，不能很好的跟踪和预测电池的健康状态，不利于提前制定预防措施。因此本发明提出了一种基于电池内阻变化率的健康状态在线诊断方式，主要针对容量及内阻变化有明显相关性的锂离子电池，具有较高的可行性和优越性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种锂离子电池健康状态在线诊断方法，其技术方案如下：

一种锂离子电池健康状态在线诊断方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：对电池样本进行全区间直流内阻测试，计算得出电池在不同SOC点的直流内阻。

所述全区间直流内阻测试，即对电池在不同SOC处(如每隔10％SOC)进行脉冲测试，具体过程如下：

Step 101：电池在某SOC点(如90％)充分静置后测得电压为U₀，对电池进行电流大小为I₁的脉冲充电，并持续记录加有电流过程中的电压数据，之后静置，对电池进行电流大小为I₂的脉冲放电，持续记录有电流过程中的的电压数据；

Step 102：将电池调整到下一个SOC点(如80％)，重复测试并记录相应的电流电压变化数据。

Step103：根据公式R＝△U/△I可以计算电池在每次脉冲测试点(即不同SOC点)的内阻。需要注意的是，此处的△U可以取不同时间长度时的电池电压值，计算得到可得到不同时间长度下的内阻值，如0.1s内阻，1s内阻，10s内阻等。图1展示了0.1s电池内阻的计算结果。

步骤2：确定电池直流内阻的稳定SOC区间。

步骤3：在电池循环使用过程中，当电池SOC处于内阻测试点时，对电池进行一次脉冲充(放)电，并记录电流突变过程中的电池电压变化。

步骤4：根据步骤3记录数据，用公式R＝△U/△I计算电池不同时间的内阻。

步骤5：根据不同电池不同时间的内阻值，计算并分析电池极化内阻变化。

步骤6：内阻及容量变化率分析。为增加内阻及容量变化趋势的分辨率，将内阻和容量对循环次数进行微分，得到内阻与容量的变化率分布图。