[發明專利]一種基于能量對鋰電池健康狀態的估計方法

在審

• 申請號: 202011089051.8
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112462286A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 邢學彬;袁德強;張文忠;劉金柱;孫丙香;陳育哲;王占國;周興振
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司;北京交通大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發明涉及一種基于能量對鋰電池健康狀態估計的方法。包括：S1：基于能量對SOH進行定義；S2：對電池樣本進行全區間SOC充放電循環測試；S3：根據單次釋放的能量，得到可用能量隨循環次數的關系曲線，計算累計剩余能量，由定義算得SOH作為基準值；S4：線性曲線中的E_NK’用原真實曲線實際值E_NK進行替代，結合相似三角形原理找到能量與SOH的關系式；S5：在原線性曲線的基礎上對其進行改進，找到可使(E?E’)的誤差達到局部極小值的新曲線，在已知部分數據的情況下，通過插值法確定不同可用能量的N值，由N值對應原能量E_NK，線性曲線向上平移獲得新曲線；S6：調整后的曲線帶入能量與SOH關系式求得SOH。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種基于能量對鋰電池健康狀態的估計方法。

背景技術

隨著經濟的高速發展，引起了社會巨大的能源消耗，為了解決能源短缺、環境污染的社會危機，發展新能源已顯得刻不容緩，新能源汽車的研究也隨之日漸發展。大力發展新能源汽車，建設安全、高效、清潔、經濟、穩定的能源消費結構是實現社會可持續發展的重要舉措。鋰離子電池因其具有自放電率低、能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等顯著優勢，被廣泛運用于電池儲能領域方面，成為新能源汽車系統的關鍵技術之一。隨著電動汽車使用數量的日益增加，能夠準確預測電池的健康狀態(SOH)成為人們密切關注的焦點，迄今為止，SOH的衰退軌跡預測仍是現階段研究的難點。

對電池SOH常用的估計方法有定義法、電化學阻抗譜分析法、智能算法等，其中電化學阻抗譜分析法需采集電池內部參數需要專用設備對不同頻率下的電池交流阻抗譜進行分析，參數分析過程復雜。智能算法主要有卡爾曼濾波法、粒子濾波法、支持向量機和人工神經網絡法等，這些方法對于模型的精度要求都比較高，需要大量的數據進行算法分析。故而在研究中以電池不同的特征參數來定義SOH的方法值得進行深入研究。迄今為止，對于SOH的定義還沒有嚴格的規定，目前存在多種角度來對電池SOH進行研究的方法，運用其不同的特征參數來表征電池的健康狀態，比如：容量角度、內阻角度以及功率角度等等，但這些參數都不能直接反映出電動汽車的續駛里程，故而本發明提出了一種新型的估計電池健康狀態的方法，主要基于能量參數表征電池健康狀態進而對SOH進行估計，具有較高的可行性和優越性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于能量對鋰電池健康狀態的估計方法，其技術方案如下：

一種基于能量對鋰電池健康狀態的估計方法，包含以下步驟：

步驟1：基于能量對SOH進行定義，以累計剩余能量∑E_R與全生命周期累計能量∑E_Total的比值來表征電池SOH；

步驟2：對電池樣本進行全區間SOC充放電循環測試，記錄單次釋放的容量、能量，容量衰退到初始值的70％，實驗截止；

步驟3：根據單次釋放的能量，得到可用能量隨循環次數的關系曲線E＝f(N)作為真實曲線，計算累計剩余能量，使用步驟1中對SOH的定義進行計算，得到SOH作為基準值，與SOH的估計值進行對比分析；

步驟4：運用以直代曲思想線性化真實曲線，得到線性曲線，線性曲線中的E_NK’用真實曲線中的實際值E_NK進行替代，結合數學相似三角形原理找到能量與SOH的關系式；

步驟5：在步驟4所述的線性曲線的基礎上進行改進，找到使(E-E’)的誤差△E達到局部極小值的新曲線，在已知部分循環次數所對應的能量數據的情況下，通過插值法確定不同可用能量的N值，由N值對應原能量E_NK，線性曲線上平移(E_NK-E_NK’)/2獲得新曲線；

步驟6：將新曲線再次帶入能量與SOH的關系式，求得SOH。

在上述方案的基礎上，步驟1具體包括如下步驟：