一种电池寿命快速检测方法技术

本发明专利技术公开了一种电池寿命快速检测方法，该方法首先基于部分放电法快速估算电池最大可用容量，然后利用最大可用容量获得容量保持率，再根据当前容量保持率和已知的电池额定循环寿命估计以循环次数表征的电池剩余循环寿命。可见，本发明专利技术选取最大可用容量作为关键性能参数，基于性能退化方法对电池最大可用容量进行退化轨道建模，进而实现铅酸电池剩余循环寿命预测。此外，本发明专利技术基于部分放电法快速估算电池最大可用容量，实现对电池剩余循环寿命的快速预测。由于不需要全程放电，测试时间大大缩短，在掌握电池放电规律的前提下精度亦能令人满意，该方法在军事、能源、交通等领域具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种电池寿命快速检测方法
本专利技术涉及电池寿命检测
，尤其涉及一种电池寿命快速检测方法。
技术介绍
随着电气化装置的广泛应用，电在生产生活以及国防领域广泛使用，而依赖于电的生产和生活如果遭遇停电，损失相当巨大，或对于部分用电设备无法直接有线供电，或有特殊要求，因此电池在生产生活中扮演着越来越重要的作用。电池在使用相当一段时间后，其寿命衰减甚至衰竭。以军事装备为例，如果电池在关键时刻无法起到应有的作用，则会对战斗力产生巨大打击。因此，如何了解掌握电池状态、评判关键时候能否满足使用要求，需要定期或事先进行相关检测。循环寿命是指在一定使用条件下新电池使用至报废所经历的完全充放电循环次数，剩余循环寿命则是指当前状态下电池至报废还剩余的完全充放电循环次数，是衡量电池性能和健康状态的的重要指标之一。因此，有必要建立能快速准确预测被测电池的剩余循环寿命的预测模型，。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电池寿命的快速检测方法，能够预测电池的剩余循环寿命，而且所需时间不长。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种电池寿命快速检测方法，包括如下步骤：步骤一、利用与被测电池相同型号的m块电池循环进行全充全放试验，获得不同循环次数的全放电电压曲线；m为正整数；步骤二、对各次循环的全放电电压曲线进行建模分析，获得每次全放电电压曲线的放电轨道参数K；步骤三、针对放电电压曲线选取放电初期一段按已知规律变化的电压数据，通过数据拟合估计出每次全放电电压曲线中规律变化段的曲线模型参数A；步骤四、建立放电电压曲线的放电轨道参数K和曲线模型参数A之间的转换关系；步骤五、对被测电池，在完全充满电后进行一次放电试验，通过规律变化段电压数据的数据拟合得到曲线模型参数An，并利用步骤四建立的转换关系确定被测电池的放电轨道参数Kn；步骤六、利用被测电池的放电轨道参数Kn估计出被测电池当前最大可用容量Cn；步骤七、将电池当前最大可用容量Cn与电池额定容量CR相比，获得当前容量保持率ηn；根据当前容量保持率ηn和已知的电池额定循环寿命，估计以循环次数表征的被测电池的剩余循环寿命。优选地，所述规律变化段选取放电初期的一段线性变化段；则计算曲线模型参数时采用的数据拟合方式为线性拟合。优选地，步骤二获取放电轨道参数K时采用式(1)表示的模型：其中，U为电池端电压，I为放电电流，k0、k1、k2、k3组成了放电轨道参数K，t为放电时间。优选地，所述规律变化段选取放电初期线性变化段；步骤三和步骤五获取曲线模型参数时所采用的模型为式(2)：U(t)＝a-b·I·t(2)其中，a和b组成了曲线模型参数。优选地，步骤四建立的放电轨道参数K和曲线模型参数A之间的关系为：k0＝ak1＝c·b+dk2＝f1(k1)k3＝f2(k1)其中，f1(·)为参数k2与k1的函数关系，f2(·)为参数k3与k1的函数关系，f1(·)和f2(·)采用步骤一获得的全放电电压曲线通过拟合得到；c和d为预先确定的k2与b所呈线性关系中的系数，利用步骤二和三获得的参数K和A拟合得到。优选地，f1(·)和f2(·)采用的拟合模型为：幂律模型y＝pxq。优选地，步骤六估计被测电池当前最大可用容量Cn的方式为：将步骤五获得的放电轨道参数Kn代入全放电电压曲线模型公式，得到被测电池当前实际模型，利用当前实际模型求得电压降到放电截止电压U1对应的放电时间t1，该放电时间t1乘以放电电流即为被测电池的最大可用容量Cn。优选地，步骤六在利用放电时间t1计算最大可用容量Cn时，进一步加入温度影响系数KT，则最大可用容量Cn的计算公式为：Cn＝I×t1×KT其中，I为放电电流，KT为查表确定的当前温度对应的温度影响系数。优选地，预先对同类电池进行全充全放试验，利用获得的全放电电压曲线获得规律变化段的截取开始时间和截取长度与检测精度的对应关系；则实际检测时，根据所需精度确定规律变化段的截取开始时间和截取长度。优选地，预先利用试验数据建立容量保持率随循环次数变化的数学关系：ηn＝f(n)＝η0+h×nz其中，ηn为第n次循环后的容量保持率，n为循环次数，η0、h和z为模型参数，通过拟合得到；则所述步骤七估计电池剩余循环寿命Lr的方式为：Lr＝f-1(ρ％)-f-1(ηn)其中，电池实际容量降至额定容量的ρ％时对应的循环次数为电池额定循环寿命。有益效果：(1)本专利技术选取最大可用容量作为关键性能参数，基于性能退化方法对电池最大可用容量进行退化轨道建模，进而实现电池剩余循环寿命预测。(2)本专利技术基于部分放电法快速估算电池最大可用容量，实现对电池剩余循环寿命的快速预测。由于不需要全程放电，只需要选取一小段放电时间，因此测试时间大大缩短，在军事、能源、交通等领域具有广泛的应用价值。(3)在预测最大可用容量时，本专利技术建立了放电轨道参数K与曲线模型参数A的转换关系，在检测时，只对放电初期规律变化段的电压数据进行拟合，获得曲线模型参数A后再转化为放电轨道参数K，进而基于放电轨道参数K进行最大可用容量Cn的估算。这样做，首先避免了对放电全程数据进行拟合带来的数据量较大的问题，同时避免了因盲目随机数据拟合带来的不精确的问题。(4)本专利技术较佳实施例中，选取放电初期一段线性变化的电压数据进行线性拟合获得曲线模型参数A，只对线性变化电压数据进行线性拟合可以缩减计算量。附图说明图1为本专利技术电池寿命快速检测方法的流程图。图2为放电电压曲线的示意图。图3为对某一电池进行100％DOD充放电试验的放电电压曲线。图4为截取放电初期5min数据时拟合出的k2与k1的关系图。图5为截取放电初期5min数据时拟合出的k3与k1的关系图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。电池在使用和存储过程中，电池放电电压、最大容量、效率等会逐渐衰退，性能退化至一定程度后会因无法满足使用要求而报废，因此，电池主要失效模式属于性能退化型失效。对于退化型失效产品寿命预测可以采用退化建模的方法。退化建模首先要选取产品关键性能参数。内阻和可用容量是常用的表征电池性能状态的特征参数。内阻随电池老化会逐渐增大，国内外很多学者对通过内阻进行电池寿命预测进行了研究，但研究结果表明有两点缺陷制约内阻法的应用推广：首先，不同荷电状态(SOC)下的电池内阻不同，而SOC的确定本身就是一个难题；其次，电池内阻随电池老化的增量很小，通常在毫欧级以下，一般的内阻测量设备很难监测到这种微小变化。相比而言，最大可用容量可以更为直接的反映电池性能状态，电池在使用过程中，随着充放电次数的增加，最大可用容量会逐渐衰退，当最大可用容量退化到不能满足性能要求时电池寿命随即终止，可见，电池最大可用容量衰退随时间的变化一般具有明显的规律，利用这一规律可以预测电池寿命。因此，本专利技术选取电池可用容量作为关键性能参数进行退化建模，进一步实现电池寿命预测。然而，最大可用容量的测量是退化建模的前提。最大可用容量能否快速准确测量是决定是寿命预测成败的关键。传统的容量测试方法包括完全放电法和部分放电法：完全放电法通过全充全放实现电池容量测试，精度很高，但耗时太长；部分放电法通过部分放电外推电池可用容量，可以灵活控制测试时间，但精度难以保证。针对以上两种方法的不足，本方面通过研究电池循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池寿命快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用与被测电池相同型号的m块电池循环进行全充全放试验，获得不同循环次数的全放电电压曲线；m为正整数；步骤二、对各次循环的全放电电压曲线进行建模分析，获得每次全放电电压曲线的放电轨道参数K；步骤三、针对放电电压曲线选取放电初期一段按已知规律变化的电压数据，通过数据拟合估计出每次全放电电压曲线中规律变化段的曲线模型参数A；步骤四、建立放电电压曲线的放电轨道参数K和曲线模型参数A之间的转换关系；步骤五、对被测电池，在完全充满电后进行一次放电试验，通过规律变化段电压数据的数据拟合得到曲线模型参数An，并利用步骤四建立的转换关系确定被测电池的放电轨道参数Kn；步骤六、利用被测电池的放电轨道参数Kn估计出被测电池当前最大可用容量Cn；步骤七、将电池当前最大可用容量Cn与电池额定容量CR相比，获得当前容量保持率ηn；根据当前容量保持率ηn和已知的电池额定循环寿命，估计以循环次数表征的被测电池的剩余循环寿命。

【技术特征摘要】
1.一种电池寿命快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用与被测电池相同型号的m块电池循环进行全充全放试验，获得不同循环次数的全放电电压曲线；m为正整数；步骤二、对各次循环的全放电电压曲线进行建模分析，获得每次全放电电压曲线的放电轨道参数K；步骤三、针对放电电压曲线选取放电初期一段按已知规律变化的电压数据，通过数据拟合估计出每次全放电电压曲线中规律变化段的曲线模型参数A；步骤四、建立放电电压曲线的放电轨道参数K和曲线模型参数A之间的转换关系；步骤五、对被测电池，在完全充满电后进行一次放电试验，通过规律变化段电压数据的数据拟合得到曲线模型参数An，并利用步骤四建立的转换关系确定被测电池的放电轨道参数Kn；步骤六、利用被测电池的放电轨道参数Kn估计出被测电池当前最大可用容量Cn；步骤七、将电池当前最大可用容量Cn与电池额定容量CR相比，获得当前容量保持率ηn；根据当前容量保持率ηn和已知的电池额定循环寿命，估计以循环次数表征的被测电池的剩余循环寿命。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规律变化段选取放电初期的一段线性变化段；则计算曲线模型参数时采用的数据拟合方式为线性拟合。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二获取放电轨道参数K时采用式(1)表示的模型：其中，U为电池端电压，I为放电电流，k0、k1、k2、k3组成了放电轨道参数K，t为放电时间。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述规律变化段选取放电初期线性变化段；步骤三和步骤五获取曲线模型参数时所采用的模型为式(2)：U(t)＝a-b·I·t(2)其中，a和b组成了曲线模型参数。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤四建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘隆波，黄金娥，王岩磊，徐定海，曹建华，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二五三七部队，
类型：发明
国别省市：北京;11