[发明专利]一种提高锂离子电池参数一致性的自适应化成方法及系统

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池参数一致性的自适应化成方法及系统，方法包括：基于当前采样时刻的前向估计系数及当前采样时刻的采集电压向量，计算下一采样时刻的电压估计值，基于下一采样时刻的电压估计值逼近理想电压曲线上的下一采样时刻的电压理想值，自适应的调节每路通道充电电流的大小，以影响SEI膜生成的厚度、致密性等特性，让每只电芯电压随时间变化的曲线动态逼近理想曲线，从而补偿前级工艺造成的个体差异，提高电芯参数的一致性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种提高锂离子电池参数一致性的自适应化成方法及系统。

背景技术

锂电池电芯的一致性对于动力电池组至关重要，电芯组成模组时，由于不同电芯的电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别，组成模组后其性能指标往往达不到单体电池的原有水平，严重影响其在电动汽车上的应用，因此电池参数的一致性成为影响电池组使用寿命的关键因素。锂电池的生产过程中包含了搅拌、涂布、分切、叠片/卷绕、注液、化成、分容、静置、分选等50多道工艺。其中，化成是锂电池生产过程中的关键工序之一。化成是锂电池形成电池后的第一次活化充电过程，在小电流下对锂电池进行充电，正极锂离子通过电解液在电流作用下嵌入负极石墨形成电势产生电压，使碳负极表面形成稳定的固体电解质界面膜，即SEI膜。SEI膜能够稳定地存在于有机电解质溶液中，允许锂离子自由地通行，是锂离子的优良导体，同时溶剂分子不能穿过这层钝化膜，有效地防止了溶剂分子的共嵌入，从而避免了由于溶剂分子共嵌入而造成的对电极材料的破坏。SEI膜的好坏直接决定了锂电池的内阻大小、循环寿命、自放电性、稳定性、安全性等核心性能。在化成工艺恒流充电激活过程中，正负两级的电压在电荷的堆积作用下会随时间逐步升高，形成一条电压随时间变化的曲线。不同型号的电芯可综合所用材料、配比和工艺等因素计算在恒定电流下电压随时间变化的理想曲线，也可以通过大量电芯的检测数据获取该理想曲线。在前级的工艺中，原材料的一致性、涂布的均匀性、卷绕叠片的稳定性、注液的浓度等都造成同型号不同批次电池的个体差异，影响电芯的一致性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中制造大量锂电池时，同型号不同批次电池存在个体差异的缺陷，从而提供一种提高锂离子电池参数一致性的自适应化成方法及系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种提高锂离子电池参数一致性的自适应化成方法，包括：基于用于前向估计的电压采样数据的预设数量，初始化前向估计系数及调节逆矩阵；基于当前采样时刻的前向估计系数及当前采样时刻的采集电压向量，计算下一采样时刻的电压估计值，根据下一采样时刻的电压估计值及理想电压曲线上的下一采样时刻的电压理想值，判断是否需要调节下一采样间隔内的充电电流；当下一采样时刻的电压估计值与其对应的电压理想值不相等时，基于二者的差值调节下一采样间隔内的充电电流；利用当前采样时刻的调节逆矩阵、下一采样时刻的采集电压向量、当前时刻的前向估计系数，计算下一采样时刻的前向估计系数及下一采样时刻的调节逆矩阵；在下一采样时刻时，返回“基于当前采样时刻的前向估计系数及当前采样时刻的采集电压向量，计算下一采样时刻的电压估计值，根据下一采样时刻的电压估计值及理想电压曲线上的下一采样时刻的电压理想值，判断是否需要调节下一采样间隔内的充电电流的步骤，直到电压估计值与其对应的电压理想值相等为止。

在一实施例中，当前采样时刻的采集电压向量由当前采样时刻采集的电压、当前采样时刻之前的预设数量的采样时刻采集的电压构成。

在一实施例中，当下一采样时刻的电压估计值与其对应的电压理想值不相等时，基于二者的差值调节下一采样间隔内的充电电流的过程，包括：基于下一采样时刻的电压估计值与电压理想值，计算电压差值；基于电压差值、预设最大电压差值、预设最大电流差值，计算电流调整偏移量；将下一采样间隔内的预设充电电流值与电流调整偏移量的差值，作为下一采样间隔内的充电电流计算值；当下一采样间隔内的充电电流的计算值在预设范围内时，将该计算值作为下一采样间隔内的充电电流。