[发明专利]一种时变工况下动力电池的寿命预测方法

说明书

本发明提供了一种时变工况下动力电池的寿命预测方法，该方法包括：基于车用动力电池的实际工况，以影响动力电池寿命的三个主要因素T、C、DOD为变量，结合车用工况下影响因素的时变性，首先在单次循环的时间尺度内，建立时变电流工况动力电池的寿命预测模型，再在多次循环的时间尺度内，考虑运行温度和放电深度DOD对电池寿命的影响，最终得到更接近实际使用工况的时变工况动力电池的寿命模型，提高了车用动力电池寿命预测的准确度，可以通过该模型计算出的电池寿命指导车用动力电池的使用、维护及更换，确保了电动车的安全使用。此外，该模型简单易于计算，有利于提高预测效率。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种时变工况下动力电池的寿命预测方法。

背景技术

近年来，各国都在积极开展研究新能源汽车，而锂离子电池以能量密度大、工作电压高、循环寿命长、自放电率低且无记忆效应等特点，作为驱动能源在动力电池领域的应用越来越多。

锂离子动力电池的开发过程包括电性能、核心功能、寿命和安全等方面，寿命开发是重中之重。电池在使用过程中，影响其老化的应力种类较多，包括环境温度、湿度、机械压力、辐射、电流、电压、SOC范围等。众多因素中，对电池老化的有主要影响的应力为环境温度以及其使用过程中的(倍率、DOD)。在使用过程中，电池的容量和内阻会发生变化，电池容量衰减或内阻增加的规律通常用来表征和预测电池的寿命。

为了获取电池寿命数据，锂离子电池老化研究多数基于实验室工况下开展，应力随时间保持恒定，例如在某一设定温度下，恒流\恒流-恒压充放电，建立寿命模型，解析应力与寿命变化的关系。然而车用工况交变多样，温度、电流通常随时间变化，尤其是电流，甚至是快速变化，因此基于实验室工况下建立的寿命模型无法直接预测实际工况下的电池老化行为。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种时变工况下动力电池的寿命预测方法，旨在解决现有动力电池寿命预测模型不符合实际使用工况而导致预测结果准确度不高的问题。

本发明提出了一种时变工况下动力电池的寿命预测方法，包括以下步骤:步骤S1，基于单次循环，建立时变电流工况下动力电池的寿命预测模型；步骤S2，获取时变电流工况下所述动力电池在不同温度区间内运行的时间百分比及在不同放电深度区间内放电的次数百分比；步骤S3，基于多次循环，将所述步骤S2中的各所述温度区间的时间百分比和各所述放电深度区间的次数百分比代入所述步骤S1中的对应工况下的寿命预测模型中，计算得到所述动力电池的预测寿命。

进一步地，上述寿命预测方法中，所述基于单次循环下时变电流工况下动力电池寿命预测模型的函数表达式如下：

其中，Cycles_C为基于单次循环下某一时变工况下动力电池的预测寿命，T为动力电池的运行温度，DOD为动力电池的放电深度，C_i为动力电池在第i个工况下的放电倍率，Ratio_Ci为一个时变电流工况内第i个工况占整个工况的时间比例，i为大于等于1的正整数，第i个工况表示为(T，C_i，DOD)_i。

进一步地，上述寿命预测方法中，所述基于单次循环下时变电流工况下动力电池寿命预测模型的函数表达式由以下步骤得出：

子步骤S11，以运行温度T、放电深度DOD和放电倍率C为变量建立单次循环下动力电池的寿命预测模型Cycles＝f(T,C,DOD)；子步骤S12，获取时变工况电流，根据所述时变工况电流的大小换算得到某一时刻的放电倍率C_i；子步骤S13，对于单次循环，放电深度DOD恒定，假设运行温度T不变，通过先离散-再积分的方法建立基于单次循环下某一时变电流工况下动力电池的预测寿命模型