[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

本發明公開了一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法。本發明包括以下步驟：1采集并計算當前鋰電池的電壓容量基準曲線；2計算獲得當前鋰電池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；4重復1?3，獲得各個鋰電池的各次充放電循環的兩點老化特征和鋰電池總容量；5選取最佳充電電壓組合和最佳兩點老化特征并構成訓練集；6獲得訓練后的鋰電池老化診斷回歸模型；7在線診斷時，采集并計算待診斷鋰電池的待預測的最佳兩點老化特征，診斷后獲得鋰電池總容量，從而判斷待診斷鋰電池的老化狀態。本發明實現精確的鋰電池老化診斷，降低了數據存儲負擔、計算負擔和成本負擔。

技術領域

本發明屬于鋰電池應用的領域的一種鋰電池在線老化診斷方法，涉及一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法。

背景技術

由于具有能量密度高、成本低、功率需求響應快、循環壽命長等眾多優勢，鋰電池被大規模的商業化應用于各個領域。老化診斷技術對于鋰電池的安全可靠運行具有重要作用。然而，由于鋰電池具有復雜的老化機理，且老化路徑受設計、生產和應用過程中的諸多因素影響，使得在復雜動態運行條件下實現簡單、快速和精確的鋰電池老化診斷成為了一項挑戰。此外，對于由數千個單體鋰電池組成的大型電池組，由于制造和運行條件的差異，每個單體電池之間會不可避免的存在著內在和外在差異，因此不能將整個電池組視為一個電池，而需要對其中的每個單體電池分別進行老化診斷，這將帶來巨大的數據存儲負擔、計算負擔和成本負擔。解決以上問題的有效方案包括老化診斷算法的改進和老化診斷特征的改進。然而，當前大量相關研究都集中在開發更好的算法上，而很少關注開發更好的特征。目前大部分實際應用中都采用總容量參數來表示鋰電池的老化狀態，當鋰電池的老化診斷特征足夠好時，使用簡單的回歸模型便能夠實現準確的鋰電池總容量診斷。同時，由于絕大多數實際應用場景中鋰電池的放電模式都是隨機的，不能基于特定的放電測試數據來提取特征進行老化診斷。相反地，鋰電池的充電模式在大多數場景下都是固定的。以車用鋰電池為例，一般僅存在兩種充電模式，即普通充電模式和快充模式。因此，直接基于鋰電池的充電傳感數據設計開發更好的老化診斷特征具有著重要意義。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提出了一種基于兩點老化特征的鋰電池在線老化診斷方法。

本發明采用的方案是：

本發明包括以下步驟：

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；

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。