[发明专利]一种锂离子电池组健康状态判断方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池组健康状态判断方法，其方法包括以下步骤：计算各老化状态下锂离子单体电池的极化电阻R_p以及电池串并联后电池组的极化电阻R_p△；计算老化实验中锂离子电池组极化电阻变化率η_t，构建锂离子电池组老化程度与极化电阻变化率的关系曲线图；确定锂离子电池组老化的极化电阻变化率临界阈值ε；计算待测锂离子电池组极化电阻变化率；将待测锂离子电池组的极化电阻变化率与临界阈值ε比较，确定待测锂离子电池组的健康状态。本发明选取能较好反映电池内部退化机理的极化电阻变化率作为锂离子电池组健康状态判断指标，可以较准确地判断被测锂离子电池组的健康状态，保证锂离子电池组工作的安全运行。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种基于极化电阻变化率的锂离子电池组健康状态判断方法。

背景技术

锂离子电池凭借其单体电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好等综合性能优势广泛应用于大规模电化学储能电站的建设与运行中。随着锂离子电池的循环充放电过程和外界工况变化对电池本体寿命的影响，锂离子电池单体和电池组的性能会相应发生退化。大规模的锂离子电池储能系统作为一个高能量、高电压的系统，为了保证其安全可靠运行，基于内部退化机理对其进行在线监测与判断电池组的健康状态是否良好至关重要。

目前工程应用中电池管理系统BMS(Building Management System)可采集到的电池单体信息为电压、电流、温度、荷电状态SOC(State of Charge)，通过监测外特性参数的异常对电池安全状态进行预警分析。然而锂离子电池作为一个复杂的电化学系统，内部的化学反应变化机理并不能通过这些外特性参数及时直观的反映出来。相比于锂离子电池单体，锂离子电池组的工作过程更加复杂，且在成组后的实际应用中，锂离子电池组可监测参数的数量、种类相较于电池单体有所减少，难以对锂离子电池组的健康状态进行准确的判断，给锂离子电池组的安全运行带来隐患。

发明内容

为了解决现有技术难以对锂离子电池组的健康状态进行准确判断的技术问题，本发明提供一种锂离子电池组健康状态判断方法，用以去除锂离子电池组运行的安全隐患。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种锂离子电池组健康状态判断方法，包括以下步骤：

步骤1：计算各老化状态下锂离子单体电池的极化电阻R_p以及电池串并联后电池组的极化电阻R_p△；

步骤2：计算老化实验中锂离子电池组极化电阻变化率η_t，对锂离子电池组极化电阻变化率η_t进行统计分析，根据统计分析的结果构建锂离子电池组老化程度与极化电阻变化率的关系曲线图；

步骤3：根据关系曲线图确定锂离子电池组老化的极化电阻变化率临界阈值ε；

步骤4：根据待测锂离子电池组放电恢复阶段的电压变化计算其极化电阻及极化电阻变化率；

步骤5：将待测锂离子电池组的极化电阻变化率与临界阈值ε比较，确定待测锂离子电池组的健康状态。

上述的锂离子电池组健康状态判断方法，所述步骤1的具体步骤为：

2)对锂离子单体电池进行老化实验，经过循环充放电特定周期后对锂离子电池进行脉冲放电实验，单体电池的极化电阻R_p计算如下：

上式中U_t为脉冲放电过程中放电恢复阶段的结束电压，U₀为脉冲放电过程中放电恢复阶段的开始电压，i为放电电流；

锂离子电池组的极化电阻R_p△计算如下；