[发明专利]一种锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法

说明书

本申请公开了一种锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法。待测锂离子电池经过传送带上的磁性限位装置传送到恒温检测室内，电磁吸附装置将待测电池连接到电池循环测试装置上进行充放电测试，锂离子电池容量预测软件对测试数据进行自动化采集和处理，输出锂离子电池的容量衰减曲线，从而达到锂离子电池的剩余寿命预测的目的。在相同测试条件下，该锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法的预测准确率高于90％。因此该锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法在锂离子电池的健康管理领域中具有一定的应用前景。

技术领域

本发明专利属于锂离子电池寿命预测领域，具体涉及一种锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和环境友好等众多优点，已经在消费类电子产品、动力电池和大型储能领域中获得了广泛的应用。然而锂离子电池在使用过程中存在电池容量衰减的现象，导致用电设备性能下降或系统故障，甚至引起起火或爆炸等问题。为确保电池的可靠性和安全性，发展锂离子电池的健康管理技术如电池剩余使用寿命预测，即通过较少循环圈数的测试数据就能预测出电池容量衰减曲线的方法，具有重大意义。锂离子电池衰减退化主要是由于电池内部电化学环境的变化引起的，如正负极活性材料的结构性退化，固体电解质SEI膜的变化以及电解液的分解等。此外，充放电深度、电流大小、使用时间和温度等外部因素也会对电池的寿命产生影响。锂离子电池的容量衰减退化涉及多方面的非线性因素，而基于大数据学习的数据驱动预测技术则可以无需对电池内部复杂的电化学机理进行精确建模，因而在锂离子电池剩余寿命预测领域中具有良好的应用前景。本发明基于一定量的电池循环数据，通过提取电池衰减关键特征，借助数据驱动算法，训练出与电池老化特性一致的模型，对电池进行离线或在线的剩余寿命预测。

发明内容

本发明目的在于提供一种锂离子电池剩余寿命预测系统及其控制方法，实现电池容量衰减曲线的准确预测。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种锂离子电池剩余寿命预测系统，包括：

一条传送带及其动力装置、一套电池循环测试装置、一个恒温检测室、2-16个电磁吸附装置、一台计算机；其特征在于：恒温检测室为空心隧道式结构；恒温检测室内部四周设有温湿度传感器，温湿度传感器通过数据传输模块连接计算机，恒温检测室前后洞口处设有隔温帘幕；恒温检测室底部固定在动力装置顶部的两侧，动力装置通过控制模块连接计算机，动力装置顶部的中间设有传送带，即传送带贯穿恒温检测室；传送带表面均匀固定2～16个磁性限位装置，磁性限位装置为向上的凹型槽，凹型槽的顶部两侧设有磁体，其中一个磁体的附近设有金属触点，凹型槽底部设有极板并通过导线连接凹型槽顶部的金属触点；恒温检测室顶部设有2-16个微孔，检测室顶部放置电池循环测试装置；电池循环测试装置通过数据传输模块连接计算机；电池循环测试装置的正极和负极穿过恒温检测室顶部的微孔，并连接电磁吸附装置；电磁吸附装置设在恒温检测室内，电磁吸附装置为向下的凹型槽，电磁吸附装置向下的凹型槽与传送带上磁性限位装置的向上的凹型槽形状相同且宽度一致；电磁吸附装置向下的凹型槽的中间位置设有极板，极板通过导线连接电池循环测试装置的正极；电磁吸附装置向下的凹型槽的底部两侧设有电磁体，其中一个电磁体的附近设有金属触点，金属触点通过导线连接电池循环测试装置的负极；计算机内设置一款集控制、传输及数据处理功能的锂离子电池容量预测软件，用于控制锂离子电池剩余寿命预测系统，并对数据进行特征数据自动化提取、处理和预测，并输出锂离子电池的容量衰减曲线。

一种锂离子电池剩余寿命预测系统的控制方法，包括：

1)将待预测锂离子电池放置在传送带上磁性限位装置的凹型槽中；通过计算机与控制模块，启动动力装置，将传送带上的待预测锂离子电池运输到恒温检测室内部的检测区域，并通过电磁吸附装置将电池固定在电池循环测试装置的正极和负极金属极板间；

2)电池循环测试系统对步骤1)的待预测锂离子电池做同等倍率的充放电循环测试，并将循环测试数据传输至计算机内；充放电循环测试条件为：温度15～60℃、充放电深度100％、充放电速率0.2～20C；