一种锂离子电池的寿命预测方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池的寿命预测方法，属于电池寿命评估技术领域，首先建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，根据存储实验的存储实验数据求解第一容量衰减模型的未知参数，然后，根据确定的第一容量衰减模型，结合电池的在设定时间内的充放电循环次数，建立第二容量衰减模型，根据充放电循环实验的循环实验数据，求解第二容量衰减模型的未知参数，从而最终确定表征电池存储寿命和循环寿命的第二容量衰减模型。最后，将电池实际使用的工况信息代入第二容量衰减模型，从而求得电池的预测寿命。相对于现有技术中单纯预测存储寿命或循环寿命的方法更符合电池的实际使用情况，能够快速预测电池的实际使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的寿命预测方法
本专利技术属于电池寿命评估
，具体涉及一种锂离子电池的寿命预测方法。
技术介绍
目前电池寿命预测的技术方案较多，但大多只考虑到个别或几个相关因子，进行存储寿命的预测或循环寿命的预测，例如，公布号为CN107144790A的中国专利申请公开了一种预测锂离子电池循环寿命的方法，该方法只对一种特性循环测试条件下的电池进行寿命预测；公布号为CN106443497A的中国专利申请公开了一种锂离子电池的存储寿命预测方法，该方法只对存储寿命进行预测。然而，单一的存储寿命预测方法或循环寿命预测方法由于考虑的相关因子比较片面，导致采用存储寿命预测方法或循环寿命预测方法预测的电池寿命与动力电池的实际应用工况不符，无法有效预测电池的实际使用寿命，对动力电池的实际使用指导意义不大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池的寿命预测方法，用于解决现有技术无法有效预测电池的实际使用寿命问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的一种锂离子电池的寿命预测方法，包括以下步骤：1)根据电池的存储温度和设定的参考温度，电池的荷电状态和设定的参考荷电状态，建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，获取对电池进行存储实验的存储实验数据，该存储实验数据包括电池的容量损失率及对应的存储温度和荷电状态、存储时间，根据所述存储实验数据求解第一容量衰减模型中的未知参数；2)根据求得的第一容量衰减模型结合电池在设定时间内的充放电循环次数，确定综合表征电池存储寿命和循环寿命的第二容量衰减模型，获取对电池进行充放电循环实验的循环实验数据，该循环实验数据包括电池的容量损失率、对应的荷电状态及充放电循环实验的时间，根据所述循环实验数据求解第二容量衰减模型中的未知参数；3)将电池实际使用的工况信息代入第二容量衰减模型预测电池的寿命，所述电池实际使用的工况信息包括电池实际工作的存储温度、荷电状态，以及电池在设定时间内的充放电循环次数。本专利技术的寿命预测方法首先建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，根据存储实验的存储实验数据求解第一容量衰减模型的未知参数，然后，根据确定的第一容量衰减模型，结合电池在设定时间内的充放电循环次数，建立第二容量衰减模型，根据充放电循环实验的循环实验数据，求解第二容量衰减模型的未知参数，从而最终确定表征电池存储寿命和循环寿命的第二容量衰减模型。最后，将电池实际使用的工况信息代入第二容量衰减模型，从而求得电池的预测寿命，相对现有技术提高了电池寿命的预测准确性。进一步，所述第一容量衰减模型如下：Q1(t)＝a*tz其中，Q1(t)为容量损失率，a为中间变量，t为存储时间，Z为与材料化学体系相关的待求系数，Ca、CT、Csoc均为待求参数，所述待求系数和待求参数为步骤1)中所述第一容量衰减模型中的未知参数，T为电池的存储温度，T0为设定的参考温度，SOC为电池的初始荷电状态，SOC0为设定的参考荷电状态，△T、△SOC均为设定值。为了求解第一容量衰减模型中的待求参数Ca、CT以及待求系数Z，步骤1)中所述存储实验包括：实验一，设定所述电池存储的荷电状态为所述参考荷电状态，在所述存储温度下进行不同时间的存储实验；实验二，设定所述电池的存储温度为所述参考温度，在所述电池存储的荷电状态下进行存储实验。确定第一容量衰减模型之后，所述第二容量衰减模型如下：Q2(t)＝eβ*N*Q1(t)其中，Q2(t)为第二容量衰减模型的容量损失率，Q1(t)为第一容量衰减模型的容量损失率，N为所述设定时间内的充放电循环次数，β为待求的常系数，该常系数为步骤2)中所述第二容量衰减模型中的未知参数。为了求取第二容量衰减模型中的未知参数β，所述循环实验数据是在设定充放电电流下对电池进行充放电循环实验得到的。在预测电池的寿命之前，还包括：根据电池实际衰减数据，结合第二容量衰减模型，优化所述第二容量衰减模型中的参数。第二容量衰减模型的参数优化后，最终预测的电池寿命更加准确。附图说明图1是本专利技术的一种锂离子电池的寿命预测方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本实施例中提出的一种锂离子电池的寿命预测方法，通过存储实验确定第一容量衰减模型，将确定的第一容量衰减模型代入第二容量衰减模型，通过充放电循环实验确定第二容量衰减模型的未知参数，通过最终求得的第二容量衰减模型对电池寿命进行预测，且预测的是综合考虑存储寿命和循环寿命影响下的电池寿命，更接近电池的实际使用寿命。在进行存储实验和充放电循环实验之前，确定存储实验和充放电循环实验的条件如下：电池的存储温度、充放电循环实验过程中的电池温度以及充电电流、放电电流均在电池正常使用允许的范围内，电池滥用造成容量衰减的相关实验数据不符合条件，不能用于求解第一容量衰减模型和第二容量衰减模型。下面阐述锂离子电池的寿命预测方法的具体步骤：根据电池的存储温度和设定的参考温度，电池的荷电状态和设定的参考荷电状态，建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，该第一容量衰减模型如下：Q1(t)＝a*tz其中，Q1(t)为容量损失率，a为中间变量，t为存储时间，Z为与材料化学体系相关的待求系数，Ca、CT、Csoc均为待求参数，所述待求系数和待求参数为所述第一容量衰减模型中的未知参数，T为电池的存储温度，T0为设定的参考温度，SOC为电池的荷电状态，SOC0为设定的参考荷电状态，△T、△SOC均为设定值。设定T0＝25℃，SOC0＝100％，△T为10℃，△SOC为10％；对电池进行如下存储实验：实验一，设定电池存储的荷电状态为100％，在不同存储温度下存储实验；实验二，设定电池的存储温度为所述参考温度25℃，在不同电池存储的荷电状态下进行存储实验。按照实验一，对第一容量衰减模型进行如下对数变形：Ln(Q1(t))＝Lna+Z*Ln(t)Lna＝Ln(Ca)+(T-T0)/△T*Ln(CT)+(100％-SOC0)/△SOC*Ln(CSOC)＝Ln(Ca)+(T-25)/10*Ln(CT)+(100％-100％)/10％*Ln(CSOC)＝Ln(Ca)+(T-25)/10*Ln(CT)将实验一中包括电池的容量损失率、存储时间及对应存储温度的存储实验数据代入上式，即可求解第一容量衰减模型中的待求参数Ca、CT以及待求系数Z。按照实验二，对第一容量衰减模型进行如下对数变形：Lna＝Ln(Ca)+(T-T0)/△T*Ln(CT)+(100％-SOC0)/△SOC*Ln(CSOC)＝Ln(Ca)+(25-25)/10*Ln(CT)+(SOC-100％)/10％*Ln(CSOC)＝Ln(Ca)+(SOC-100％)/10％*Ln(CSOC)将实验二中包括电池的容量损失率、存储时间及对应荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池的寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)根据电池的存储温度和设定的参考温度，电池的荷电状态和设定的参考荷电状态，建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，获取对电池进行存储实验的存储实验数据，该存储实验数据包括电池的容量损失率及对应的存储温度和荷电状态、存储时间，根据所述存储实验数据求解第一容量衰减模型中的未知参数；/n2)根据求得的第一容量衰减模型结合电池在设定时间内的充放电循环次数，确定综合表征电池存储寿命和循环寿命的第二容量衰减模型，获取对电池进行充放电循环实验的循环实验数据，该循环实验数据包括电池的容量损失率、对应的荷电状态及充放电循环实验的时间，根据所述循环实验数据求解第二容量衰减模型中的未知参数；/n3)将电池实际使用的工况信息代入第二容量衰减模型预测电池的寿命，所述电池实际使用的工况信息包括电池实际工作的存储温度、荷电状态，以及电池在设定时间内的充放电循环次数。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据电池的存储温度和设定的参考温度，电池的荷电状态和设定的参考荷电状态，建立表征电池存储寿命的第一容量衰减模型，获取对电池进行存储实验的存储实验数据，该存储实验数据包括电池的容量损失率及对应的存储温度和荷电状态、存储时间，根据所述存储实验数据求解第一容量衰减模型中的未知参数；
2)根据求得的第一容量衰减模型结合电池在设定时间内的充放电循环次数，确定综合表征电池存储寿命和循环寿命的第二容量衰减模型，获取对电池进行充放电循环实验的循环实验数据，该循环实验数据包括电池的容量损失率、对应的荷电状态及充放电循环实验的时间，根据所述循环实验数据求解第二容量衰减模型中的未知参数；
3)将电池实际使用的工况信息代入第二容量衰减模型预测电池的寿命，所述电池实际使用的工况信息包括电池实际工作的存储温度、荷电状态，以及电池在设定时间内的充放电循环次数。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池的寿命预测方法，其特征在于，所述第一容量衰减模型如下：
Q1(t)＝a*tz



其中，Q1(t)为容量损失率，a为中间变量，t为存储时间，Z为与材料化学体系相关的待求系数，Ca、CT、Csoc均为待求参数，所述待求系数和待求参数为步骤1)中所述第一容...

【专利技术属性】
技术研发人员：史亚林，武剑锋，纪柯，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41