[發(fā)明專利]電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310582492.5
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103576097A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓雪冰;歐陽明高;盧蘭光;李建秋
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池健康狀態(tài)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電池技術(shù)作為新型能源技術(shù)，發(fā)展非常迅猛，尤其是鋰離子電池，在電動(dòng)車、儲(chǔ)能站等領(lǐng)域均得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，隨著電池的充放電循環(huán)使用，電池會(huì)逐漸老化，性能會(huì)逐漸衰減，容量會(huì)逐漸減少，而內(nèi)阻會(huì)逐漸增加，電池的健康狀態(tài)SOH（State?of?Health）代表了電池的老化程度。

電池的健康狀態(tài)SOH有多種定義方法，比如通過電池的容量定義，即其中C為電池的當(dāng)前容量，C₀為電池的初始容量。同時(shí)電池的健康狀態(tài)SOH也可以通過電池的內(nèi)阻、能量密度和功率密度等其他參數(shù)來定義。

電池的容量的衰減可能由于電池正極活性材料的損失，電池負(fù)極活性材料的損失，或者電池可用鋰離子的損失等原因所導(dǎo)致的。不同類型的電池或者不同的循環(huán)工況，導(dǎo)致電池的容量的衰減的機(jī)理也不相同?，F(xiàn)階段在進(jìn)行電池的健康狀態(tài)SOH估計(jì)的時(shí)候，僅僅通過估計(jì)電池的容量衰減了多少，而不是分析電池容量衰減的機(jī)理來確定電池內(nèi)部發(fā)生了怎樣的衰減。

對于電池容量衰減機(jī)理的研究，往往需要將電池拆解，利用XRD（X-Ray?Diffraction，X射線衍射），SEM（Scanning?Electron?Microscope，掃描電子顯微鏡）等方法，分析電池的正負(fù)極的變化情況，從而判斷得到電池的衰減機(jī)理。但是對于實(shí)際電動(dòng)車上的電池來講，這樣損壞電池的方法是完全不可行的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)方法，該方法利用恒流充電電壓曲線，通過正極均衡電勢、負(fù)極均衡電勢和電池的關(guān)鍵參數(shù)，無損的得到電池內(nèi)部的情況，進(jìn)而更全面的了解電池的健康狀態(tài)SOH，既得到了電池容量衰減的數(shù)值，又得到了電池容量衰減的內(nèi)部機(jī)理。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一個(gè)方面的實(shí)施例提供了一種電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)方法，包括以下步驟：以恒定電流對電池進(jìn)行充電，并記錄充電過程的恒流充電電壓曲線；獲取所述充電過程中任意時(shí)刻所述電池的正極均衡電勢和負(fù)極均衡電勢；根據(jù)所述正極均衡電勢、所述負(fù)極均衡電勢、所述恒定電流和所述電池的關(guān)鍵參數(shù)的初始設(shè)定值計(jì)算所述電池的端電壓的估計(jì)值；根據(jù)所述恒流充電電壓曲線得到所述任意時(shí)刻所述電池的端電壓的真實(shí)值；對所述關(guān)鍵參數(shù)的初始設(shè)定值進(jìn)行修正直至所述電池的端電壓的估計(jì)值和所述真實(shí)值之間的標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，得到所述關(guān)鍵參數(shù)的最終修正結(jié)果；以及根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)的最終修正結(jié)果得到所述電池的健康狀態(tài)SOH。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池的健康狀態(tài)SOH的估計(jì)方法，利用恒流充電電壓曲線，通過正極均衡電勢、負(fù)極均衡電勢和電池的關(guān)鍵參數(shù)，無損的得到電池內(nèi)部的情況，進(jìn)而更全面的了解電池的健康狀態(tài)SOH，既得到了電池容量衰減的數(shù)值，又得到了電池容量衰減的內(nèi)部機(jī)理。

在一些示例中，所述電池為鋰離子電池。

在一些示例中，所述關(guān)鍵參數(shù)包括：電池正極的容量、電池負(fù)極的容量、所述電池正/負(fù)極的鋰離子分?jǐn)?shù)和所述電池的內(nèi)阻。

在一些示例中，所述電池的端電壓的估計(jì)值和所述真實(shí)值之間的標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE通過如下公式得到：

RMSE=1nΣt=t0tn(V(t)-V~(t))2]]>