锂离子电池健康状态的在线检测方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，其特征是：根据测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据实时计算电池的极化电压增长率，并通过与标准数据库中的实验电池极化电压增长率的阈值比对，快速实现对测试样本电池健康状态的在线检测。有益效果：本发明专利技术基于电池在工作运行过程中的充放电数据进行电池健康状态在线检测，该方法所需参数易获取，因此具有极高的普适性和经济性。尤其易于整合到电池管理系统中，该方法在电池管理系统中不需增加其他的检测部件及高精度的检测需求，即可实现对电池健康状态的在线检测。在动力及储能应用领域中具有实时在线检测及提前预警的优势。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池健康状态的在线检测方法
本专利技术属于锂电池领域，尤其涉及一种锂离子电池健康状态的在线检测方法。
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点被广泛应用于手机、笔记本电脑、移动电源、电动汽车及储能领域。而电池作为一种电化学能源，在使用过程中会发生性能劣化，甚至由于使用不当或恶劣环境等因素导致电池发生热失控等安全事故，因此在实际使用过程中，必须对电池的健康状态进行实时的检测，以确保在使用过程中的安全性。目前对电池健康状态的检测方式基本都是离线的，将电池从终端产品如电脑、电动汽车或储能系统中取出，通过高精度的充放电测试仪、内阻仪、电化学工作站等设备测量电池的各个参数，以此来判断电池的健康状态。例如专利公告号CN107015156B的专利文献公开了一种电池健康状态检测方法，其特征在于包括以下步骤：确定电池当前状态的步骤；选取合适的电流倍率与充放电区间的步骤，依据电池的基本参数，选取充放电电流大小和充放电截止条件；按照选取的充放电区间对电池进行充放电实验，电压测量模块记录充放电过程中的电压值，电流测量模块记录电流值，以及进行充放电实验的时间；控制充放电电流相等，计算出充放电过程中充入的能量和放出的能量的能量损耗的表征内阻，得到电池健康状态阶段。本专利技术的检测方法和装置建立了直接以微循环表征内阻表征锂离子电池SOH的方法与体系，使得检测时间缩短，检测方式简化，能够极大的推动电池的检测和维护的效率。专利公告号CN103344920A的专利文献公开了一种检测电池健康状态的方法，包括：检测电池的电池内压；依据所述电池内压从预先生成的对应关系中获得电池的电池健康状态SOH；所述对应关系为电池的SOH与电池内压的对应关系。现有技术尚不能根据电池工作运行过程中采集的参数进行在线分析，实现对电池健康状态的在线检测，因此所述离线检测方法不能及时的反映电池运行过程中的健康状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，通过对电池在工作运行过程中的充放电数据(容量、能量)等参数的简单处理，得到极化电压增长率来表征电池的健康状态。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，其特征是：根据测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据实时计算电池的极化电压增长率，并通过与标准数据库中的实验电池极化电压增长率的阈值比对，快速实现对测试样本电池健康状态的在线检测，具体步骤如下：第一步：测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据，以充-电总能量除以充电总容量计算得到电池在充电过程中的平均电压Vc，以-放电总能量除以放电总容量计算得到电池在放电过程中的平均电压Vd，--然后据此计算电池在每次循环过程中的极化电压VP＝1/2(Vc-Vd)；第二步：计算测试样本电池在第n次循环中的极化电压VP,n相对于初次循环时的极化电压Vp,0的极化电压增长率ΔVP,n＝(VP,n-VP,0)/VP,0；第三步：将在线实时检测的电池极化电压增长率ΔVP,n与标准数据库中实验电池在对应工作条件下测得的极化电压增长率的阈值ΔVP,lim进行比对，来确定测试样本电池的健康状态：当ΔVP,n<ΔVP,lim时，判定电池健康状态良好；而当ΔVP,n≥ΔVP,lim时，即判定电池发生或即将发生失效；所述标准数据库中不同体系或不同型号的实验电池在不同工作条件下的极化电压增长率的阈值ΔVP,lim通过实验测试或模拟计算获得。所述实验电池的不同体系根据电池的配方组分进行区分，不同型号包括方型、圆型或软包装各个类型电池的各种尺寸产品，不同工作条件包括充放电电流、电压、温度及湿度影响电池性能发挥的因素。所述实验电池在不同工作条件下的循环测试数据处理方法：以实验电池循环次数为横坐标，以循环过程中的极化电压增长率为纵坐标作图，得到极化电压随循环过程的变化曲线，当极化电压增长率发生突然增大时，且对应的实验电池循环性能发生快速衰减，将此时的极化电压增长率设为阈值ΔVP,lim。有益效果：与现有技术相比，本专利技术基于电池在工作运行过程中的充放电数据(容量、能量)进行电池健康状态在线检测，该方法所需参数易获取，因此具有极高的普适性和经济性。尤其易于整合到电池管理系统中，该方法在电池管理系统中不需增加其他的检测部件及高精度的检测需求，即可实现对电池健康状态的在线检测。因此该检测方法在各种应用环境中具有普遍的适用性和可行性，实用价值高。因此在动力及储能应用领域中具有实时在线检测及提前预警的优势。附图说明图1是实施例1中测试样本电池循环1000次时的极化电压增长率随循环过程的变化曲线；图2a是实施例1中测试样本电池循环1000次时的容量保持率随循环次数的变化曲线；图2b是实施例1中测试样本电池循环1057次时的容量保持率随循环次数的变化曲线；图3是实施例1中标准数据库中电池的极化电压增长率随循环次数的变化曲线；图4是实施例1中标准数据库中电池的容量保持率随循环次数的变化曲线。图5是实施例2中测试样本电池循环945次时的极化电压增长率随循环过程的变化曲线；图6a是实施例2中测试样本电池循环945次时的容量保持率随循环次数的变化曲线；图6b是实施例2中测试样本电池循环1037次时的容量保持率随循环次数的变化曲线；图7是实施例2中标准数据库中电池的极化电压增长率随循环次数的变化曲线；图8是实施例2中标准数据库中电池的容量保持率随循环次数的变化曲线。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面以商业化圆柱型锂离子电池的测试为例，结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。众所周知，电池在实际的充放电使用过程中是存在极化的，且电池在充电过程中由于极化现象导致电池电压偏高，即充电电压＝理论电压+极化电压，而放电过程中同样由于极化现象导致电池放电过程电压偏低，即放电电压＝理论电压-极化电压。将充放电过程综合起来考虑，则充电电压-放电电压＝(理论电压+极化电压)+(理论电压-极化电压)＝2极化电压，因此可由此计算电池的极化电压＝1/2(充电电压-放电电压)，以充放电过程的平均电压来简化计算电池在充放电过程中的平均极化电压＝1/2(充电平均电压-放电平均电压)。本专利技术基于以上分析，通过对电池充放电过程的常规数据采集，提出一种锂离子电池健康状态的在线检测方法。实施例1本实施例提供了一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，根据测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据实时计算电池的极化电压增长率，并通过与标准数据库中的实验电池极化电压增长率的阈值比对，快速实现对测试样本电池健康状态的在线检测。具体步骤如下：第一步：测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据，以充电总能量除以充电总容量计算得到电池在充电过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，其特征是：根据测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据实时计算电池的极化电压增长率，并通过与标准数据库中的实验电池极化电压增长率的阈值比对，快速实现对测试样本电池健康状态的在线检测，具体步骤如下：/n第一步：测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据，以充电总能量除以充电总容量计算得到电池在充电过程中的平均电压

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池健康状态的在线检测方法，其特征是：根据测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据实时计算电池的极化电压增长率，并通过与标准数据库中的实验电池极化电压增长率的阈值比对，快速实现对测试样本电池健康状态的在线检测，具体步骤如下：
第一步：测试样本电池在历次充放电过程中的容量及能量数据，以充电总能量除以充电总容量计算得到电池在充电过程中的平均电压以放电总能量除以放电总容量计算得到电池在放电过程中的平均电压然后据此计算电池在每次循环过程中的极化电压
第二步：计算测试样本电池在第n次循环中的极化电压VP,n相对于初次循环时的极化电压Vp,0的极化电压增长率ΔVP,n＝(VP,n-VP,0)/VP,0；
第三步：将在线实时检测的电池极化电压增长率ΔVP,n与标准数据库中实验电池在对应工作条件下测得的极化电压增长率的阈值ΔVP,lim进行比对，来确定测试样本电池的健康状态：当ΔVP,n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧芳，赵培，李飞，伍绍中，周江，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12