[发明专利]一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法

说明书

本发明提供一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，具体为基于多阶段恒流恒压充电工况，利用恒压阶段的充电容量来识别锂离子电池单体容量衰减拐点的方法，步骤如下：1)锂离子电池的充电工况为多阶段恒流然后恒压工况；2)利用安时积分计算第一次充电过程中恒压阶段的容量，记为Q₁；3)给Q₁乘以一个系数得到阈值Q_lim；4)计算后续循环中的恒压阶段充电容量Q_n；5)当Q_n大于阈值Q_lim时，该锂离子电池单体容量到达衰减拐点。本发明能够快速准确地实现容量衰减拐点的识别，对电池容量衰减拐点之后的容量预测以及电池单体的制造都具有很重要的意义。

技术领域

本发明属于电池管理系统技术领域，尤其涉及一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法。

背景技术

为了节约能源和减少排放，发展电动汽车(EV)已成为应对能源危机和日益突出的环境问题的明显趋势。电动汽车制造商和客户最关心的是行驶里程和使用寿命，这主要取决于动力电池的能量密度和剩余寿命。近年来，随着电动汽车行驶里程需求的增加，对锂离子电池能量密度的要求越来越迫切。同时，高能量密度电池的性能稳定性往往会恶化，导致加速老化和安全问题。因此，探索导致容量加速衰减的原因并识别电动汽车常用锂离子电池的容量衰减拐点至关重要。这有助于促进电动汽车的可持续稳定发展，提高先进的应用能源技术水平。

锂离子电池表现出两个阶段的容量衰减行为：容量最初以较低的速率退化，然后从某个起始点开始，容量经历加速退化，直到电池寿命结束，这个起点即所谓的“拐点”。IEEE标准485TM-2010将“拐点”定义为容量缓慢衰减阶段与快速衰减阶段的过渡点。因此，识别和预测拐点的出现是电池单体循环寿命的关键因素。在电池单体的循环老化过程中及时的识别和预测容量衰减拐点，对于电池和电池制造商来说是非常有价值的，他们可以对电池单体进行相应的调整，以延长其使用寿命，并以经济高效的方式安排电池维护。

而在多阶段恒流恒压充电工况下，随着锂离子电池的老化，电池的可用容量逐渐减少的同时恒流充电时间也逐渐减少，恒压充电时间则增长。我们研究发现，随着电池老化，恒压充电容量如果以第一次恒压充电容量为基准，则缓慢老化阶段的恒压充电容量都会在一个很小的范围内波动。但是当容量衰减拐点出现之后，恒压充电容量会急速增加，恒压充入的容量在整个充电过程中的容量占比也会逐渐增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过设定C1-C2-CV的充电策略，完成锂离子电池的循环老化工况；

S2：提取老化循环的恒压充电阶段数据，利用安时积分法计算第一次循环的恒压充电容量，记为Q₁；

S3：对Q₁乘以一个可调参数k得到恒压充电容量阈值Q_lim；

S4：利用安时积分法计算后续循环过程中的恒压充电容量Q_n；

S5：比对Q_n和Q_lim，并进行判定，当Q_n＞Q_lim，判定单体容量衰减达到拐点，记录当前循环次数n，完成拐点识别；当Q_n≤Q_lim时，判定单体容量衰减未达到拐点，使n＝n+1，返回步骤S4，并重复步骤S4-S5，直至Q_n＞Q_lim。

进一步地，所述S1中，锂离子电池的老化循环工况为多阶段恒流恒压充电工况，所述C1为第一恒流步骤；所述C2为第二恒流步骤，第一恒流步骤的电流大于第二恒流步骤的电流，当恒流充电到达上限截止电压时开始恒压充电，直至电流降低至下限截止电流；所述锂离子电池老化循环直至电池容量衰减至初始容量的80％。