[发明专利]一种电池单体一致性影响因素在电压曲线上的表征方法

说明书

本发明的目的是，提供一种电池单体一致性影响因素在电压曲线上的表征方法。采用该方法，只需提供单体间的电压曲线，即可计算得出对应不同电池单体一致性影响因素的指标—拉伸矢量和平移矩阵，从而判断单体间各一致性影响因素的差异，可提升电池模组的故障诊断率、延长模组寿命。

技术领域

本发明提供一种电池单体一致性影响因素在电压曲线上的表征方法，属于电动汽车动力电池技术领域。本发明考虑了电池单体一致性影响因素，提出了一种基于变换矩阵的模组内单体间电压曲线一致性表示方法，并结合变换矩阵，提出了模组一致性指标——拉伸矢量和平移矩阵，给出了电池单体一致性影响因素在电压曲线上的表征方法。

背景技术

随着电动汽车和电池储能技术的不断发展，动力电池备受关注。然而，由于现阶段单体锂离子电池技术尚未达到超大容量和超大功率水平，电池系统均先由电池单体(以下简称单体)串并联组合成电池模组 (以下简称模组)，再由模组串并联组成电池系统。已有研究表明：单体之间参数(容量、内阻和开路电压)的不一致性，会导致电池系统的比能量和比功率远远小于单体水平，且易引发模组内部单体间的过充和过放等现象，缩短模组寿命，造成资源严重浪费，因此有必要对电池单体一致性影响因素的表征进行研究。电池单体一致性影响因素主要包括初始状态量(初始内阻、初始容量、初始温度、初始SOC)和状态变化率(内阻变化率、容量衰减率、库伦效率)。目前，现有的方法仅考虑了初始状态量对单体一致性的影响或仅从一定程度上考虑了影响单体一致性的时间累积量因素，缺乏不同因素对一致性影响的差异性分析。本方法基于电池Rint等值电路模型，充分考虑初始状态量和状态变化量对单体一致性的影响，利用最小二乘法进行推导，得到单体间电压曲线的变换矩阵，再从基于变换矩阵的电压曲线中提取几何参量，得到平移矩阵和拉伸矢量，即模组内单体间的一致性指标，进而表征电池单体一致性的影响因素。

发明内容

本发明的目的是，提供一种电池单体一致性影响因素在电压曲线上的表征方法。采用该方法，只需提供单体间的电压曲线，即可计算得出对应不同电池单体一致性影响因素的指标—拉伸矢量和平移矩阵，从而判断单体间各一致性影响因素的差异，可提升电池模组的故障诊断率、延长模组寿命。

为达到此目的，本发明采用如下技术方案。

电池单体一致性影响因素主要包括单体的初始内阻(R₀)、初始容量(C₀)、初始温度(T₀)和初始SOC (SOC₀)、内阻变化率(R_t)，容量衰减率(C_t)和库伦效率(η)。

现有模组内两单体的放电电压特性曲线①和②，如说明书附图所示，假设曲线①上有m个点，点集合为Q＝{q₁,q₂,…,q_m}，曲线②上有n个点，集合为P＝{p₁,p₂,…,p_n},且m≥n。

第一步，针对P中的每个点p_i(1≤i≤n),分别在Q中寻找与其距离最近的点。

设p_i坐标为(x_pi,y_pi),q_j坐标为(x_qj,y_qj),由于横轴为时间，纵轴为电压，二者单位不统一，故若求距离，需首先对二者坐标标准化：

进一步，p_i与q_j两点之间的距离