一种确定电池电芯的日历模型的方法技术

一种基于物理的日历寿命模型，用于确定锂离子电池电芯的健康状态。该模型考虑了阳极和阴极颗粒上的寄生反应，以准确确定电池的退化。通过将电解质分解纳入阴极，本日历模型可以预测高电荷状态(SOC)和高温下容量保持率以及电池电阻的大幅上升。本日历模型是一种简单的算法，仅利用三个参数，并根据温度、SOC和时间确定容量保持率和电阻上升。间确定容量保持率和电阻上升。间确定容量保持率和电阻上升。

【技术实现步骤摘要】
一种确定电池电芯的日历模型的方法


[0001]本专利技术尤其涉及一种确定电池电芯的日历模型的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池健康状态(SOH)估计是电动车辆的电池管理系统中最具挑战性和最重要的任务之一。电池寿命期间的电池容量和电阻的在线预测方法容易引起重大错误。因此，离线SOH估计是最流行的算法，其中在不同的存储和循环条件下离线测量到的电池容量和内阻被用于生成日历和循环寿命模型。一个用于可靠地估计电芯在不同荷电状态和温度下的容量衰减和电阻上升的精准的日历寿命模型是SOH算法的重要组成部分。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种基于物理的日历寿命模型，用于确定处于静止状态(即没有充电或放电)的锂离子电池电芯的健康状态。本模型考虑了阳极和阴极颗粒上的寄生反应，以准确确定电池的退化。通过将电解质分解纳入阴极，本日历模型可以预测高电荷状态(SOC)和高温下容量保持率以及电芯电阻的大幅上升。与本申请相反，先前的模型低估了电阻的增长。本日历模型是一种简单的算法，仅利用三个与温度相关的参数，并根据温度、电荷状态(SOC)和时间确定容量保持率和电阻上升。
[0004]在实施例中，公开了一种用于确定电池电芯的日历模型的方法。该方法包括通过电池管理系统与电池电芯的通信，通过电池管理系统获取电池电芯在第一时间的初始放电容量和电阻。电池管理系统可以确定在所述第一时间所述电池电芯的第一温度和第一荷电状态，并且还可以确定在第二时间所述电池电芯的第二温度和第二荷电状态。基于所述电池电芯的温度变化或荷电状态变化，所述电池管理系统根据所述电池电芯在所述第二时间的温度以及至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的容量下降。根据所述电池电芯在第二时间的温度以及至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的电阻上升。日历衰减时间是根据容量下降和电阻上升来确定的。
[0005]在实施例中，一种非暂时性计算机可读存储介质包括程序，该程序可由处理器执行以执行用于确定电池电芯的日历模型的方法。该方法可以包括通过电池电芯的电池管理系统获取在第一时间的初始放电容量和电阻。在第一时间电池电芯的第一温度和第一荷电状态被确定，在第二时间电池电芯的第二温度和第二荷电状态被确定。基于电池电芯的温度变化或荷电状态变化，电池电芯的容量下降根据在第二时间的温度和至少一个基于物理的性质被确定。电池电芯的电阻上升根据在第二时间的温度和至少一个基于物理的性质被确定。日历衰减时间根据所述容量下降及电阻上升被确定。
[0006]在实施例中，一种用于确定电池电芯的日历模型的系统包括一个或多个处理器，存储器以及存储在存储器中并且可由一个或多个处理器执行的电池管理系统。当执行时，电池管理系统可以获取电池电芯在第一时间的初始放电容量和电阻，确定第一时间电池电芯的第一温度和第一荷电状态，确定第二时间电池电芯的第二温度和第二荷电状态，基于
电池电芯的温度变化或荷电状态变化，根据在第二时间的温度和至少一个基于物理的性质电池电芯的容量下降被确定。电池管理系统可以基于在第二时间的温度和至少一个基于物理的性质确定电阻上升，可根据容量下降和电阻上升确定日历衰减时间。
附图说明
[0007]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0008]图1是电动车辆的框图；
[0009]图2是电池管理系统的框图；
[0010]图3是确定日历衰减的示例性方法；
[0011]图4是用于计算容量下降的示例性方法；
[0012]图5是用于计算电阻上升的示例性方法；
[0013]图6是用于在日历衰减确定期间确定新时间的示例性方法；
[0014]图7
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8是随时间推移的容量保持率图；
[0015]图9示出了与本技术一同使用的计算环境。
具体实施方式
[0016]本申请提供了基于物理的日历寿命模型，用于确定锂离子电池电芯的健康状态。本模型考虑了阳极和阴极颗粒上的寄生反应，以准确确定电池的退化。通过在阴极中合并电解质分解物，本日历模型可以预测高电荷状态(SOC)和高温下容量保持率以及电芯电阻的大幅上升。与本申请相反，先前的模型低估了电阻的增长。本日历模型是一种简单的算法，仅利用三个参数，并根据温度、电荷状态(SOC)和时间确定容量保持率和电阻上升。
[0017]日历寿命模型通常是通过拟合在多种电荷状态(SOC)和温度下存储的电池的容量和电阻来构建的。通过在一定的时间间隔(例如每两周)对电池进行完全充电和放电并分别以一定的SOC(例如50％)施加短脉冲来测量该容量和电阻数据。
[0018]以实验为依据的Arrhenius型日历模型通常用于预测存储条件下电芯容量衰减和电阻上升。由于它们的实验性质，这些模型在超出用于查找模型参数的数据范围内应用时并不可靠。因此，需要在长时间(例如一年)内获得的大量存储数据来开发这些模型。
[0019]以前的日历模型仅考虑了存储过程中阳极粒子上的SEI形成，因为锂离子电池中使用的大多数常见电解质(例如碳酸盐溶剂中的LiPF6)在几乎整个电池SOC范围内在阳极中都是电化学不稳定的(当电芯SOC高于10％时，阳极电势低于电解质电势窗口)。为了预测容量衰减以及电阻上升，通过在阴极粒子上包含另一个寄生反应，开发了一个基于物理的新日历寿命模型。假定在高SOC(例如＞90％)下，阴极电压高于电解质电势窗口。因此，在高SOC和高温下存储的电池的电解质经历了分解。尽管此氧化反应通过产生Li+来增加电池容量，但由于气体的产生以及可能在阴极颗粒上形成SEI膜，它会显著影响电池电阻。通过将电解质分解纳入阴极，所述新的日历模型能够预测在高SOC(＞90％)和温度(＞35℃)下电池电阻的大幅上升，而以前的模型则低估了电阻的增长。
[0020]新的日历寿命模型需要更少的实验数据来进行训练，并且由于其基于物理的特性，因此可以在广泛的温度、SOC和时间范围内使用。另一方面，该模型仅包含简单的代数方程，而无需任何迭代过程。因此，新模型是离线SOH估算算法的理想选择，该算法可以轻松地在BMS中实施。
[0021]图1是电动车辆的框图。图1的车辆100包括车身105、电池管理系统(BMS)110、电池120、动力传动系统130和车轮140
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146。电池管理系统110可以包括硬件和软件，用于监控和检索电池120的信息，控制电池120的充电，检测电池120的温度和其他参数，访问本地或远程数据存储中的信息，以及管理电动车辆100的电池系统。在某些情况下，电池管理系统110可以确定电池120的日历衰减。关于数据管理系统110的更多细节将参考图2进行讨论。
[0022]电池120可以用于向动力传动系统130提供电荷。电池120可以与电池管理系统110通信并被其访问，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定电池电芯的日历模型的方法，包括：通过电池管理系统与电池电芯的通信，通过电池管理系统获取电池电芯在第一时间的初始放电容量和电阻；通过所述电池管理系统，确定在所述第一时间所述电池电芯的第一温度和第一荷电状态；通过所述电池管理系统，确定在第二时间所述电池电芯的第二温度和第二荷电状态；基于所述电池电芯的温度变化或荷电状态变化，通过所述电池管理系统根据在所述第二时间的温度以及所述电池电芯的至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的容量下降；通过所述电池管理系统，根据在所述第二时间的温度以及所述电池电芯的至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的电阻上升；通过所述电池管理系统，根据所述容量下降及电阻上升确定日历衰减时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中用于确定所述容量下降的至少一种基于物理的性质包括分子量和固体电解质相间密度。3.根据权利要求1所述的方法，其中用于确定电阻上升的至少一种基于物理的性质包括固体电解质相间厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度和所述第二温度间的温度变化大于阈值温度变化。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一荷电状态和所述第二荷电状态之间的荷电状态变化大于阈值荷电状态变化。6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述容量下降包括确定用于电池电芯的固体电解质相间层的厚度。7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述电阻上升包括确定所述电池电芯的阳极的直流电阻和所述电池电芯的阴极的直流电阻。8.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上包含程序，该程序可由处理器执行以执行确定电池电芯日历模型的方法，该方法包括：通过电池电芯的电池管理系统，获取电池电芯在第一时间的初始放电容量和电阻；确定在所述第一时间所述电池电芯的第一温度和第一荷电状态；确定在第二时间所述电池电芯的第二温度和第二荷电状态；基于所述电池电芯的温度变化或荷电状态变化，根据在所述第二时间的温度以及所述电池电芯的至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的容量下降；根据在所述第二时间的温度以及所述电池电芯的至少一种基于物理的性质，确定所述电池电芯的电阻上升；根据所述容量下降及所述电阻上升确定日历衰减时间。9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中用于确定所述容量...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨伊德，
申请(专利权)人：重庆金康新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：