[发明专利]一种锂离子电池健康状态的估算方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池健康状态的估算方法，对电池在不同倍率、不同温度条件下进行加速老化实验，获取老化数据；基于老化数据开展数据挖掘，采用伪voigt线型函数对电池的微分容量曲线进行拟合，获取线型函数曲线主峰的面积作为特征参数；以特征参数、温度、倍率、再加入对应的SOH状态共同构成四维老化特征曲面。根据实际工况条件以及锂离子电池充电过程得到的特征参数进行查表，获得电池当前对应的SOH。本发明能够较为准确的估算出实际工况中不同倍率、不同温度下锂离子电池的健康状态，具有特征充电区间识别特性，即在电池未放空的状态下进行充电，也能估算出SOH，每次估算都是一个单独的过程，且只采取部分充电过程的电池外特性数据，精度良好。

技术领域

本发明属于蓄电池管理系统领域，尤其是一种基于老化特征参数提取的LiFePO₄电池SOH估算方法来实现对锂离子电池健康状态的估算方法。

背景技术

近几年来，作为新能源产业中的主要储能手段和动力源，蓄电池技术发展迅猛。整体上来讲，蓄电池储能技术可以分为两大部分，一部分是电池材料及工艺，另一部分是电池管理系统(BMS,Battery Management System)；鉴于电动汽车及新能源发电势在必行，以上两大技术领域均是当前的研究热点。锂离子电池的健康状态(SOH，state of health)代表着电池剩余可用容量的多寡，与经济性能直接相关，具体计算如公式(1)：

Q_age代表当前电池单体剩余可用容量，Q_all代表电池出厂时的额定容量。

要分析锂电池的老化过程，并最终实现对锂电池老化状态的诊断及健康状态估算，需要寻求一种行之有效的方法，一方面我们期望该方法思路明确，能够较全面地体现锂电池老化过程中的电化学机制；另一方面，我们又期望该方法简单易行，不至于引入过多的专业电化学参数及相应的电化学分析过程；第三方面就是要求该方法还应该具有良好的精度。

发明内容

本发明目的在于提供一种能避免累积误差、具有单次估算精度较好、特征充电区间识别的特性、能够在不同倍率和温度下识别出锂离子电池充电过程中的SOH的基于老化特征参数提取的LiFePO₄电池SOH估算方法来实现对锂离子电池健康状态的估算方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法基于微分容量曲线的特征参数提取的SOH估算方法，能够将温度、充电倍率作为相关参数进行SOH估算，

包括如下步骤：

步骤1，针对所选锂离子电池样本，设计并开展在-20～40℃的温度范围内、多应力加速老化试验，在电池整体老化过程中，每隔5％的健康状态衰老选取老化节点，获取在不同温度下各节点标准容量及多倍率充电电压特性曲线；

步骤2，对上一步骤中的老化原始数据进行挖掘，采用伪Voigt线型函数拟合微分容量曲线，获得特征参数，根据特征参数、温度、充电倍率和SOH之间的关系来建立四维老化特征曲面；

步骤3，基于四维SOH估算曲面，结合待测电池的充电过程中的电压特性曲线，对实际应用中的锂离子电池进行估算。

进一步的，步骤1中，所述多应力加速老化试验为充放电倍率、充放电截止电压加速老化试验。

与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：

能够准确确定锂离子电池的健康状态，不会产生累积误差，具有单次估算精度较好、特征充电区间识别的特性，同时能够识别不同倍率，不同温度充电状态下的SOH。

附图说明

图1(a)为β取不同数值时线型的变化图；

图1(b)为A取不同数值时线型的变化图；