一种动力电池全生命周期健康状态测评方法技术

本发明专利技术提供了一种动力电池全生命周期健康状态测评方法，其首先结合了实验数据和实车数据，通过单体层面的离线实验数据得到了SOH

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池全生命周期健康状态测评方法


[0001]本专利技术属于新能源汽车大数据
，具体涉及利用新能源汽车的大数据对动力电池全生命周期的健康状态进行检测评估的方法。

技术介绍

[0002]对于动力电池的健康状态(state of health,SOH)来说，由于尚不具备对其直接测量的条件，现有技术主要是基于实验测试的方法对电池SOH进行间接诊断，尤其是对具体的每个电池单体更无法进行监控。然而，为保证SOH诊断结果的精确真实，需要尽可能获取电池在实际工况运行的全生命周期数据，并执行全面、大规模的实验室测试，单体层面的电池健康状态估计方法是否适用于电池包，相关参数转化存在何种数据关系，以上问题均需要通过实验的方法加以验证，为实车层面的电池健康状态估计提供理论支撑，这样使得现有的实验过程存在耗时费力且效率低下的缺点。由于动力电池在实车上运行的实际工况具有较高的多样性与复杂性，使得从实验环境获得的全生命周期作为SOH评估依据时，与真实工况的匹配还差强人意，对各类工况的覆盖度也明显不足。因此，如何在依托较少实验室研究数据的前提下，提供更为精确的面向实车工况的全生命周期动力电池健康状态评估方法，是当前本领域中急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种动力电池全生命周期健康状态测评方法，具体包括以下步骤：
[0004]步骤一、获取与实车上使用的动力电池组中相同电池单体的规格信息，并选取同规格电池单体作为电池样本用于离线实验；
[0005]步骤二、对电池样本通过CC
‑
CV(恒流
‑
恒压)充放电循环离线实验使电池样本加速老化，并标定充放电循环过程中的充电容量、放电容量、电流与电压数据，直到目标电池的容量低于其标称容量的80％；
[0006]步骤三、计算恒流充电过程中的增量容量值IC，提取每次充电中的IC最大值记为IC
i
及对应的充电容量，并计算该次充电对应的电池健康状态SOH
i
；
[0007]步骤四、针对所述IC
i
及对应的SOH
i
建立两者间的二次函数关系，拟合得到所述电池样本的SOH
‑
IC映射曲线；
[0008]步骤五、根据实车上使用的动力电池组的实际成组形式，结合所述电池样本的SOH
‑
IC映射曲线推导出动力电池组的SOH
‑
IC映射关系，并转入实车在线辨识阶段，采集实车运行中动力电池组的容量、电流及电压数据，计算出IC最大值并输入推导出的动力电池组的SOH
‑
IC映射关系，输出动力电池组的SOH；
[0009]步骤六、利用实车动力电池组IC最大值与相应SOH数据，对所述动力电池组的SOH
‑
IC映射关系进行定期更新。
[0010]进一步地，步骤二中所述充放电循环离线实验具体包括执行以下步骤：
[0011](1)电池样本初始状态标定：
[0012]1)将新电池样本先1C放电1h，确保放空，然后静置1h。
[0013]2)每个电池样本以1/3C电流进行CC
‑
CV充电，CC充电达到截止电压后转CV充电直到电流小于0.05C，记录充电容量Q1；
[0014]3)静置30min；
[0015]4)将电池样本以1/3C恒流放电至放电截止电压，记录放电容量Q2；
[0016]5)静置30min；
[0017]6)以上步骤2)
‑
5)重复测试三次；
[0018]7)计算三次充电容量Q1的平均值作为初始容量Q0；
[0019](2)电池样本加速老化：
[0020]1)将每个电池样本以1C电流进行CC
‑
CV充电，CC充电达到截止电压后转CV充电直到电流小于0.05C；
[0021]2)静置30min；
[0022]3)将电池样本以1C恒流放电至放电截止电压；
[0023]4)静置30min；
[0024]5)以上步骤1)
‑
4)重复测试5次；
[0025]6)容量标定：每个电池样本以1/3C电流进行CC
‑
CV充电，CC充电达到截止电压后转CV充电直到电流小于0.05C，记录充电容量Q3；
[0026]通过重复执行上述电池样本加速老化过程直至所述充电容量Q3降低到初始容量Q0的80％，停止充放电循环；在充放电循环中持续记录相应的电流I与电压U数据。
[0027]进一步地，步骤三中恒流充电过程中的增量容量值IC具体通过以下方式计算：
[0028][0029]式中，符号Δ表示相应参数的变化量，t为时间变量；
[0030]针对恒流充电过程提取IC最大值IC
i
，IC
i
＝max(IC)，以及IC
i
所对应的充电容量Q
3i
，则此次充电对应的电池健康状态SOH
i
计算为：
[0031][0032]进一步地，通过对离线实验阶段获取的IC
i
与SOH
i
进行拟合，得到两者间的以下二次函数关系：
[0033]SOH
i
＝a
·
IC
i2
+b
·
IC
i
+c
[0034]其中，a、b、c分别为函数关系中相应的系数与常数；
[0035]针对实车上动力电池组中由N个串联电池单体以及M个并联电池单体所构成的电池包，计算其增量容量最大值IC
’
并基于以下关系映射到电池包中单体的增量容量最大值IC”：
[0036][0037]则实车上动力电池组中电池包的SOH
‑
IC映射关系可推导为：
[0038][0039]由此即可通过实车电池包或单体的SOH
‑
IC关系更为精确且全面地反映动力电池组当前的健康状态。
[0040]上述本专利技术所提供的动力电池全生命周期健康状态测评方法，首先结合了实验数据和实车数据，通过单体层面的离线实验数据得到了SOH
‑
IC关系，再进一步映射到实车电池包的SOH。只需要针对同车型的电池单体进行全生命周期循环实验，就可以实现对同车型大量实车电池的SOH在线估计，同时能够利用实车中不断收集的数据对SOH
‑
IC关系进行更新调整，极大地减少了对实车电池包进行实验以获取电池健康状态的成本，有效避免了实验结果与实车运行工况不符导致的SOH估计不准确问题，使实车数据计算结果具有较高可信度。
附图说明
[0041]图1为本专利技术所提供方法的流程示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池全生命周期健康状态测评方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、获取与实车上使用的动力电池组中相同电池单体的规格信息，并选取同规格电池单体作为电池样本用于离线实验；步骤二、对电池样本通过CC
‑
CV充放电循环离线实验使电池样本加速老化，并标定充放电循环过程中的充电容量、放电容量、电流与电压数据，直到目标电池的容量低于其标称容量的80％；步骤三、计算恒流充电过程中的增量容量值IC，提取每次充电中的IC最大值记为IC
i
及对应的充电容量，并计算该次充电对应的电池健康状态SOH
i
；步骤四、针对所述IC
i
及对应的SOH
i
建立两者间的二次函数关系，拟合得到所述电池样本的SOH
‑
IC映射曲线；步骤五、根据实车上使用的动力电池组的实际成组形式，结合所述电池样本的SOH
‑
IC映射曲线推导出动力电池组的SOH
‑
IC映射关系，并转入实车在线辨识阶段，采集实车运行中动力电池组的容量、电流及电压数据，计算出IC最大值并输入推导出的动力电池组的SOH
‑
IC映射关系，输出动力电池组的SOH；步骤六、利用实车动力电池组IC最大值与相应SOH数据，对所述动力电池组的SOH
‑
IC映射关系进行定期更新。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述充放电循环离线实验具体包括执行以下步骤：(1)电池样本初始状态标定：1)将新电池样本先1C放电1h，确保放空，然后静置1h。2)每个电池样本以1/3C电流进行CC
‑
CV充电，CC充电达到截止电压后转CV充电直到电流小于0.05C，记录充电容量Q1；3)静置30min；4)将电池样本以1/3C恒流放电至放电截止电压，记录放电容量Q2；5)静置30min；6)以上步骤2)
‑
5)重复测试三次；7)计算三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张照生，王震坡，吴益忠，刘鹏，周立涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：