[發明專利]一種基于電池管理系統的鋰電池健康狀態評估方法

在審

• 申請號: 201510064604.7
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104635166A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 鄭天文;王志文;陳文強;陳來軍;黃少偉
• 申請（專利權）人: 蕪湖大學科技園發展有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G06F19/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及電池評估方法領域，具體是一種基于電池管理系統的鋰電池健康狀態評估方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度大、循環性能好以及無記憶等優良特點，是新一代高效可充放電電池，在航空、電子、電力等領域均有廣泛的應用。尤其是在智能電網中，以鋰電池組為重要單元的儲能電池系統在平抑分布式電源功率波動等方面也意義重大。

隨著鋰離子電池應用的日益廣泛，使用過程中開始暴露一系列問題，尤其是其健康狀態問題。如果對使用中的電池健康狀態理解不夠，那么造成的意外電池壽命終結往往導致系統整體功能失效，嚴重影響系統的正常運行。因此，對電池健康狀態(State?of?Health,SOH)進行科學地估計，實時預知電池健康狀況十分必要。SOH評估對進一步指導電池的運行與維護，實現電池長時間可靠工作的重要方面以及防止災難性事故的發生具有重要意義。

SOH是反映電池健康狀態、預期使用壽命的一種指標。根據SOH的大小，可判斷出電池處于生命周期的哪個階段，以預測何時需要更換新的電池。傳統SOH基本定義是：電池所能充入或放出電量與電池標稱容量的百分比。SOH以百分比的形式表現了當前電池的容量能力，對一塊新的電池來說，其SOH值一般是接近100％的，隨著電池的使用，電池在不斷老化，SOH逐漸降低，在IEEE標準1188-1996中有明確規定，當電池的容量能力下降到80％時，即SOH小于80％時，應更換電池。國內外已有一些評估SOH的方法，包括直接放電法、電化學阻抗分析法、模型法以及電壓曲線擬合法等。其中，直接放電法需要離線測試電池的SOH，實現困難；測試負載較笨重，操作不方便，且放電時間長；電化學阻抗法需要做大量的數據采集與分析，以獲取此款電池的特性，而且還需要較多的關于阻抗及阻抗譜的理論知識，除此之外，此方法的造價也較為昂貴；模型法需要認真分析電池內部化學反應，并知道電池一些固有參數，如活化焓，活化熵等，而且運用之前也需要做大量關于電池壽命的試驗，試驗量大；電壓曲線擬合法通用性較差，根據電壓曲線擬合法所建立的估算SOH的模型僅適用于這一型號的鋰離子動力電池，換而言之，針對一批新型號的電池，就要重新建立估算模型。前述方法都涉及具體的物理測量，需要獨立的實驗或者數據，可行性較差。然而，現有鋰電池組系統中，一般都配置了電池管理系統(Battery?Management?System，BMS)，可以很容易得到電池總工作電壓、每塊電池單體電壓、電池容量、電池荷電狀態(State?of?Charge,SOC)、最高/最低電池溫度等。因此，可基于BMS進行電池SOH評估。

發明內容

本發明的目的是提供一種具體是一種基于電池管理系統的鋰電池健康狀態評估方法，以實時預知電池健康狀態，對維護電池運行以及系統整體運行水平具有重要意義。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于電池管理系統的鋰電池健康狀態評估方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、通過電池管理系統獲取電池部分信息，包括電池總工作電壓、每塊電池單體電壓、電池容量、電池荷電狀態SOC、最高/最低電池溫度；

(2)、定義主要參數及表達式：

(2-1)、定義電池循環次數為充電或放電過程中，SOC的單向變化范圍需大于20個百分點時，電池累積循環次數加1，設電池額定循環次數值為C_r，當前電池累積循環次數為C_f，為保證電池正常使用，則C_f≤C_r，并規定電池額定循環次數值C_r＝20000；

(2-2)、定義電池使用時長為電池處于正常工作狀態即與外界存在能量交互的總時間，設電池使用時長額定值為T_r，當前電池累積使用時長為T_f，并規定電池使用時長額定值T_r＝3year；

(2-3)、定義電池容量為電池存儲電量的大小，根據BMS監控系統讀取，設電池額定容量為D_r，當前電池標稱容量為D_f，并規定電池額定容量D_r＝100；