[發明專利]一種基于EIS的鋰電池剩余壽命預測系統及方法

在審

• 申請號: 202011612981.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112748351A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 胡爭爭;王寧;李乾;李辛陽;李現周;孫培旺;韓江濤;馬留洋;徐聰;蔡玉寶;張小研
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十七研究所
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/385;G01R31/382;G01R31/367
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發明提供了一種基于EIS的鋰電池剩余壽命預測系統及方法，包括狀態采集模塊、性能分析模塊、狀態監測模塊和信息存儲模塊；本發明的預測系統能夠利用狀態采集模塊采集鋰電池不同溫度下的電荷狀態以及EIS數據，性能分析模塊以此為依據對鋰電池的剩余壽命進行預測，并能夠分別在狀態監測模塊和信息存儲模塊上計算和儲存鋰電池的剩余壽命信息；預測方法中采用高斯模型，利用歷史數據建立訓練集和測試集，利用不同溫度下的電荷狀態以及EIS數據對鋰電池的剩余壽命進行預測，能夠取得較好的預測效果。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，尤其涉及一種基于EIS的鋰電池剩余壽命預測系統及方法。

背景技術

鋰電池憑借其高能量和功率密度性能，成為現代生活不可或缺的組成部分。

限制鋰離子電池技術進一步發展的一個關鍵“攔路虎”是電池老化的不可預測性：準確預測電池健康狀態(SoH)和剩余使用壽命(RUL)以通知用戶是否進行電池更換或者避免意料之外的容量衰減顯得尤為重要。

傳統的電池預測方法依賴于微觀老化機理(例如SEI膜生長，鋰電鍍和活性質量損失等)的建模，但對每一個老化的機理進行表征和模擬不具備擴展性。目前較為常用的方法是使用數據驅動的方法進行建模分析，即在電池運行的時候進行且無損的測量，然后直接利用統計機器學方法將測量結果與電池健康相關聯，該方法由于數據特征選擇的難度較大，一般不能得到較好的預測效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于EIS的鋰電池剩余壽命預測系統及方法，用于解決心有的鋰電池剩余壽命預測系統依賴于微觀老化機理不能取得較好的預測效果的問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于EIS的鋰電池剩余壽命預測系統，包括狀態采集模塊、性能分析模塊、狀態監測模塊和信息存儲模塊；

所述的狀態采集模塊用于采集鋰電池的EIS、溫度和電荷狀態；

所述的性能分析模塊用于根據采集到的不同溫度和電荷狀態下的EIS數據對鋰電池進行對鋰電池進行剩余壽命預測；

所述的狀態監測模塊用于顯示所述的性能分析模塊發送的鋰電池的剩余壽命預測信息；

所述的信息存儲模塊用于存儲所述的狀態采集模塊采集的鋰電池的EIS、溫度和電荷狀態信息，存儲所述的性能分析模塊的剩余壽命預測信息。

所述的狀態采集模塊包括依次連接的傳感器單元、數據處理單元和無線傳輸單元；

所述的傳感器單元用于采集鋰電池的EIS、溫度和電荷狀態數據；

所述的數據處理單元包括PC104數據采集卡和PC104主板，所述的PC104數據采集卡用于對傳感器發送的鋰電池的EIS、溫度和電荷狀態數據進行采集，所述的PC104主板上運行VxWork操作系統，用于對所述的PC104數據采集卡采集到的鋰電池的EIS、溫度和電荷狀態數據進行處理；

所述的無線傳輸單元用于將經所述的PC104主板處理后的數據通過TCP/IP協議發送到性能分析模塊。

所述的PC104主板和PC104數據采集卡采用緊固堆疊的方式連接。

所述的性能分析模塊包括無線接收組件、有線通信組件和第一工控機；

所述的無線接收組件用于與所述的無線傳輸單元通信，接收所述的狀態采集模塊發送的經所述的PC104主板處理后的數據；

所述的有線通信組件用于將所述的性能分析模塊、狀態監測模塊和信息存儲模塊通信連接；

所述的第一工控機用于根據所述的無線接收組件接收的經所述的PC104主板處理后的數據，對鋰電池進行剩余壽命預測。