[發明專利]一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法

有效

• 申請號: 202110522337.9
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113447816B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 陳劍;劉浩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采集全新鋰電池前20次充放電循環中的充電電壓和充電容量，選擇第k次充放電循環中的充電電壓和充電容量，k＝1,2,…,20，獲得電壓容量曲線并作為當前鋰電池的電壓容量基準曲線；

2)依次采集當前鋰電池每次充放電循環中的充電電壓和充電容量以及鋰電池總容量，獲得每次充放電循環對應的電壓容量曲線，每條電壓容量曲線與電壓容量基準曲線相減，計算獲得各次充放電循環對應的容量差曲線；

3)計算當前鋰電池各次充放電循環的所有充電電壓組合對應的兩點老化特征；

所述步驟3)具體為：

在預設充電電壓范圍中，每條容量差曲線中兩個不同充電電壓作為一個充電電壓組合，計算一個充電電壓組合對應的容量差向量之間的差值的絕對值并作為一個兩點老化特征，遍歷所有充電電壓組合，獲得當前容量差曲線的所有兩點老化特征，遍歷每條容量差曲線，計算各次充放電循環的所有充電電壓組合對應的兩點老化特征；

4)重復步驟1)-3)對各個鋰電池均進行處理，獲得各個鋰電池的各次充放電循環的兩點老化特征和對應的充放電循環中鋰電池總容量；

5)根據所有鋰電池的各次充放電循環的所有兩點老化特征，選取最佳充電電壓組合，將最佳充電電壓組合對應的兩點老化特征作為最佳兩點老化特征，由所有鋰電池的最佳兩點老化特征和對應的充放電循環中鋰電池總容量構成訓練集；

6)基于訓練集對鋰電池老化診斷回歸模型進行訓練，獲得訓練后的鋰電池老化診斷回歸模型；

7)在線診斷時，分別采集待診斷鋰電池的第k次充放電循環和第k次以后的當次充放電循環中最佳充電電壓組合對應的充電電壓和充電容量，計算最佳充電電壓組合對應的待預測的最佳兩點老化特征，將待預測的最佳兩點老化特征輸入到訓練后的鋰電池老化診斷回歸模型中進行診斷，輸出獲得當前待診斷鋰電池的鋰電池總容量，根據鋰電池總容量判斷當前待診斷鋰電池的老化狀態。

2.根據權利要求1所述的一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，所述步驟2)中每條電壓容量曲線與電壓容量基準曲線相減，計算獲得各次充放電循環對應的容量差曲線，具體為：

將每條電壓容量曲線與電壓容量基準曲線中每個充電電壓對應的兩個容量值相減獲得差向量作為該充電電壓的容量差向量，繪制成當前充放電循環的容量差曲線，容量差曲線中的橫坐標為充電電壓，容量差曲線中的縱坐標為容量差向量，遍歷各次充放電循環對應的各條電壓容量曲線，計算獲得各次充放電循環對應的容量差曲線。

3.根據權利要求1所述的一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，所述步驟5)具體為：

根據所有鋰電池的各次充放電循環的所有兩點老化特征，計算所有鋰電池的所有充放電循環中相同充電電壓組合對應的兩點老化特征與對應充放電循環中鋰電池總容量之間的相關系數，遍歷計算獲得所有充電電壓組合對應的相關系數，由所有充電電壓組合對應的相關系數構成相關系數矩陣，將相關系數矩陣中絕對值最大的相關系數對應的充電電壓組合作為最佳充電電壓組合，然后將最佳充電電壓組合對應的兩點老化特征作為最佳兩點老化特征，最后將所有鋰電池在各自所有充放電循環中的最佳兩點老化特征和對應的充放電循環中鋰電池總容量構成訓練集。

4.根據權利要求3所述的一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，所述相關系數為皮爾森相關系數，具體通過以下公式進行計算：

其中，ρ_x,Y表示所有鋰電池的所有充放電循環中相同充電電壓組合對應的兩點老化特征與對應充放電循環中鋰電池總容量之間的相關系數，X表示所有鋰電池的所有充放電循環中相同充電電壓組合對應的兩點老化特征的集合，Y表示所有鋰電池在各自所有充放電循環中的鋰電池總容量的集合，E()表示取期望操作。

5.根據權利要求1所述的一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，所述鋰電池每次充放電循環的充電模式與電壓容量基準曲線的充電模式在預設充電電壓范圍中相同，所述的充電模式根據電池型號不同而改變。

6.根據權利要求1所述的一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法，其特征在于，所述鋰電池老化診斷回歸模型根據最佳兩點特征與鋰電池總容量的分布關系選擇線性回歸模型和非線性回歸模型。