[發明專利]基于差分溫度曲線的鋰離子電池內阻及容量估算方法

在審

• 申請號: 202011115774.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112462283A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 楊駒豐;蔡英鳳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/367;G01R31/378;G01R31/392
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本發明公開了一種基于差分溫度曲線的鋰離子電池內阻及容量估算方法，包括：S1，離線求取電池差分溫度曲線；S2，建立電池差分溫度曲線中特征變量與電池內阻以及容量的相關性關系；S3，在線估算鋰離子電池內阻及容量。本發明提出的估算方法具有以下4點優勢：僅需要恒流充/放電過程中的時間、電池表面溫度和端電壓值，易于獲取；不需要電池處于等溫條件下，更加適用于實際工況；能夠適用于具有高倍率電流的快速充電工況中；采用電池差分溫度曲線起始點的位置作為特征變量，能夠較為精確地表征電池全生命周期內的內阻值；采用第一波谷位置、波峰的位置和高度以及第二波谷高度作為特征變量，能夠較為全面、準確地表征電池全生命周期內的容量值。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種基于差分溫度曲線的鋰離子電池內阻及容量估算方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池由于具有自放電率低、能量和功率密度高等優勢，目前已被廣泛應用于新能源汽車、儲能設備、便攜式電子設備及空間技術等領域中。

為了定量描述電池的功率衰減以及能量衰退特性，一般將電池的健康狀態(Stateof Health,SoH)定義為電池當前內阻/容量與初始內阻/容量的比值，這樣不僅能夠反映電池的當前內阻/容量值，還能有效地體現出電池使用過程中其內阻增加/容量衰減的情況。目前，同時對電池的內阻和容量進行準確地在線估算仍是一項具有挑戰性的任務。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供了一種基于差分溫度曲線的鋰離子電池內阻及容量估算方法，該估算方法能夠同時對電池的內阻和容量進行準確地在線估算，從而實現了電池系統的高效安全運行。

本發明通過如下技術方案實現。

本發明提供了一種基于差分溫度曲線的鋰離子電池內阻及容量估算方法，所述方法包括以下步驟：

S1，離線求取電池差分溫度曲線：

S1-1，獲取電池老化測試中，恒流充電階段的時間，電池表面溫度以及端電壓數據；

S1-2，根據采集得到的電池恒流充電數據，通過設定時間間隔以及采用Savitzky-Golay濾波算法，獲得電池在不同老化狀態下的差分溫度曲線；

S2，建立電池差分溫度曲線中特征變量與電池內阻以及容量的相關性關系：

S2-1，選取差分溫度曲線中能夠表征電池內阻增加的特征變量，建立全生命周期內特征變量與電池內阻的相關性關系；

S2-2，選取差分溫度曲線中能夠表征電池容量衰減的特征變量，建立全生命周期內特征變量與電池容量的相關性關系；

S3，在線估算鋰離子電池內阻及容量：

S3-1，車載電池管理系統在恒流充電過程中實時采集充電時間，電池表面溫度以及端電壓；

S3-2，根據步驟S1-2在線求取電池差分溫度曲線，并提取表征電池內阻增加和容量衰減的特征點；

S3-3，將步驟S3-2中在線提取的表征電池內阻增加的特征變量代入步驟S2-1中的全生命周期內特征變量與電池內阻的相關性關系，獲取當前狀態下的電池內阻值；

S3-4，將步驟S3-2中在線提取的表征電池容量衰減的特征變量代入步驟S2-2中的全生命周期內特征變量與電池容量的相關性關系，通過加權平均求取電池在當前狀態下的容量值。

所述的步驟S1-2中，電池差分溫度的離散化表達式為：