[发明专利]辨识和量化分析锂离子电池衰退机理的方法及系统

说明书

本发明提供辨识和量化分析锂离子电池衰退机理的方法及系统，方法包括：步骤1.对不同循环次数的锂离子电池，获取锂离子电池恒流放电过程中的充电容量和电压数据；步骤2.建立锂离子电池不同老化状态的IC和DV曲线：以预设电压阶跃对应的容量增量与电压阶跃的比值近似代替容量对电压的微分，绘制IC曲线；以预设容量阶跃对应的电压增量与容量阶跃的比值近似代替电压对容量的微分，绘制DV曲线；步骤3.提取锂离子电池不同老化状态的IC曲线和DV曲线的特征参数，比较锂离子电池不同老化状态的特征参数变化，对应确定老化信息，辨识锂离子电池的衰退机理；步骤4.利用IC曲线和DV曲线的特征参数对各衰退机理进行量化。

技术领域

本发明属于新能源汽车电池管理系统技术领域，具体涉及一种辨识和量化分析锂离子电池衰退机理的方法及系统。

技术背景

电池的寿命管理、失效诊断、合理使用、健康状态(State of Health，SOH)估算等是电池管理系统(Battery Management System，BMS)的重要功能。为了科学把握电池老化状态，获得准确的SOH参数，合理规避加速电池老化的因素，降低老化速率并延长电池寿命，辨识和量化电池的衰退机理具有重要意义。

在中国发明专利说明书CN103698714A中，公开了一种基于容量增量(IncrementalCapacity，IC)曲线的电池容量衰减机理辨识方法，通过获取恒流充电过程中电池的充电容量C和电压V进而得到V-dQ/dV曲线，即IC曲线，实现电池衰退机理的辨识。在中国发明专利说明书CN107607880A中，公开了一种基于电化学阻抗谱(Electrochemical ImpedanceSpectroscopy，EIS)的锂离子电池内部健康状态特征提取的方法，结合电池电化学阻抗谱和等效电路模型，通过模型参数变化来分析电池内部健康状态特征。

但是这些现有技术的方法都存在这样的技术问题：不管是基于IC曲线还是基于EIS进行的衰退机理分析，都没有进一步地对衰退机理进行量化分析，在SOH的估算上不能够很好的得到应用，进而影响SOH的估算准确性和电池管理系统的可靠性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种辨识和量化分析锂离子电池衰退机理的方法及系统，能够全面、客观、准确地对锂离子电池衰退机理进行辨识和量化分析。本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

<方法>

本发明提供一种辨识和量化分析锂离子电池衰退机理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.对不同循环次数(即老化状态)的锂离子电池，以预设的采样频率获取锂离子电池恒流放电过程中的充电容量C和电压V数据；

步骤2.建立锂离子电池不同老化状态的IC和DV曲线；

步骤2-1.以预设电压阶跃△V对应的容量增量△C与电压阶跃△V的比值△C/△V近似代替容量对电压的微分dQ/dV，即△C/△V≈dQ/dV，并进行滤波和平滑处理，绘制dQ/dV-V曲线，即IC曲线；

步骤2-2.以预设容量阶跃△C^*对应的电压增量△V^*与容量阶跃△C^*的比值△V^*/△C^*近似代替电压对容量的微分(dV/dQ)^*，即△V^*/△C^*≈(dV/dQ)^*并进行滤波和平滑处理，绘制(dV/dQ)^*-C^*曲线，即DV曲线；

步骤3.提取锂离子电池不同老化状态的IC曲线和DV曲线的特征参数，具体为IC曲线中的电压最大值和各dQ/dV峰值，DV曲线中的容量最大值和各(dV/dQ)^*谷值，比较锂离子电池不同老化状态的特征参数变化，对应确定老化信息，辨识锂离子电池的衰退机理；