一种电池品质因数的参数估算方法技术

本发明专利技术公开了一种电池品质因数的参数估算方法，涉及电池技术领域，包括以下步骤：获取待估算的电池组在空载状态下，电池组中每个电芯的空载电压；向电池组加载呈动态规律变化的外部激励，并同步实时获取电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据，及电池组中每个电芯的电压变化数据；根据电池组中每个电芯的空载电压，及电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据和每个电芯的电压变化数据，分别计算电池组电芯容量变化率、电池组电芯电压耦合度、电池组的电芯能量保持率，并将其耦合，从而计算电池组的品质因数。本发明专利技术中的电池品质因数的参数估算方法可有效解决目前关于电池综合性能评估的全面性和准确性的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电池品质因数的参数估算方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体为一种电池品质因数的参数估算方法。

技术介绍

[0002]在可充电电池的使用过程中，基于物理和化学反应原理，其容量会随着充放电循环次数的增加而衰减，内阻也会逐渐增大，最终导致电池达到寿命上限的定义而变的不可用。以目前广泛使用的锂电池为例，其寿命上限一般定义为电池满充容量衰减到额定容量的80％即为不可用，其与电池循环次数的相关曲线如说明书附图2中所示，在图2中，横坐标为锂电池的循环次数，纵坐标为锂电池的满充容量。因此，作为一种可以量化评估电池性能的手段，目前广泛采用SOH参数来评估电池性能。其参数值计算就依赖于电池的循环次数和上述曲线，而针对不同正负极材料和生产工艺的电池，该曲线也会有很大差异。
[0003]此外，SOH参数参数的获取又依赖于电池厂家给出的循环次数和满充容量衰减曲线，而该曲线仅为同一批次电池的理论参考值。电池出厂后，电池厂家会提供该理论曲线给用户，用户根据该曲线得出电池满充容量和循环次数的表达式，并将实际循环次数代入该表达式，从而得出电池的理论满充容量。考虑到每个电池的个体差异和不同的使用环境，该计算结果存在着很大的误差，且未考虑电池组在使用过程中由于不均衡性等原因造成的整体容量严重衰减。针对很多梯次利用电池，由于无法准确获取其循环次数记录和厂家提供的容量衰减曲线，甚至连现有的SOH参数都无法获取，完全丧失了评估电池综合性能的手段。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术所存在的不足，本专利技术提出了一种电池品质因数的参数估算方法。
[0005]本专利技术提供了一种电池品质因数的参数估算方法，包括以下步骤：
[0006]获取待估算的电池组在空载状态下，电池组中每个电芯的空载电压；
[0007]向电池组加载呈动态规律变化的外部激励，并同步实时获取电池组在外部激励加载过程中电池组电流的变化数据，及电池组中每个电芯的电压变化数据；
[0008]根据电池组中每个电芯的空载电压，及电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据和每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯容量变化率K1；
[0009]根据电池组中每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯电压耦合度K3；
[0010]根据电池组在外部激励变化过程中，电池组电流的增量变化数据以及电池组中每个电芯的电压增量变化数据，计算电池组的电芯能量保持率K3；
[0011]根据电池组电芯容量变化率K1、电池组电芯电压耦合度K3、电池组的电芯能量保持率K3，计算电池组的品质因数Qb，其计算公式如下：
[0012]Qb＝Kc1*(1
‑
K1)+Kc2*(1
‑
K2)+(1
‑
Kc1
‑
Kc2)*(1
‑
K3)
ꢀꢀ
(1)
[0013]其中，Kc1和Kc3为权重系数。
[0014]进一步地，向所述电池组加载的外部激励的变化规律与时间呈现一一对应的函数规律。
[0015]进一步地，所述电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据，包括：一组长度为k的电池组电流Ib的采样值数组；
[0016]电池组在外部激励变化过程中，所述电池组中每个电芯的电压变化数据，包括：n组长度为k的每个电芯的电压Vco采样值数组；
[0017]所述根据电池组中每个电芯的空载电压，及电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据和每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯容量变化率K1，包括：
[0018]对电池组在外部激励变化过程中电池组电流Ib与加载的总时间t
p
进行积分累加，得到电池组在外部激励变化过程中的电池组真实的电芯容量变化Qc，其计算式为：
[0019][0020]其中，Ib
i
为不同的加载时间点i时所获取的电池组电流；
[0021]构建电池组容量变化观测器，将电池组中每个电芯的空载电压Vci和加载后的每个电芯电压Vco，及电池组电流Ib作为电池组容量变化观测器的输入量，从电池组容量变化观测器的输出端得到电池组容量变化估计值Qe；
[0022]根据电池组真实的电芯容量变化Qc，及电池组容量变化估计值Qe，计算得到电池组电芯容量变化率K1：
[0023]K1＝|Qe
‑
Qc|/Qc
ꢀꢀ
(3)。
[0024]进一步地，所述根据电池组中每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯电压耦合度K3，包括：
[0025]对n组每个电芯的电压Vco采样值数组进行排序，得到最大电压值Vcmax和电压最小值Vcmin；
[0026]根据最大电压值Vcmax和电压最小值Vcmin，计算电池组中每一组电芯的电压耦合度Kcm，其计算公式为：
[0027][0028]其中，n为电池组中电芯数目；Vco
i
为第i组电芯电压的采样值；
[0029]整个电池组在外部激励动态变化过程中的电池组电芯电压耦合度K3的表达式如下：
[0030][0031]其中，m为电池组在外部激励加载过程中所采集到的电池组数据组数。
[0032]进一步地，所述根据电池组在外部激励变化过程中，电池组电流的增量变化数据以及电池组中每个电芯的电压增量变化数据，计算电池组的电芯能量保持率K3，包括：
[0033]将采集到的m组电池组数据中的相邻两组电池组电芯电压增量、电流增量的绝对
值进行比值运算，得到每个电芯的动态阻抗系数Krd表达式如下：
[0034][0035]当完成每个电芯的动态阻抗系数Krd的计算后进行排序；
[0036]将电芯的动态阻抗系数的最大值Krdmax作为变量，确定电池组的电芯能量保持率K3。
[0037]进一步地，根据所述电池组中电池的类型确定权重系数Kc1、Kc3的取值。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0039]本专利技术提出了一种电池品质因数的参数估算方法，该方法完全不依赖于电池的循环次数和电池厂家提供的容量衰减曲线，而是用动态跟踪电池组电芯电压在特定条件下的变化规律的方法，实时计算出电池组中每个电芯的容量变化率、电压耦合度，能量保持率等参数，并在此基础上，结合指定的计算公式，得出电池组的品质因数参数，基于电池组的品质因数参数数值大小的比较，可以直观简洁的评估电池组的性能优劣。
[0040]本专利技术中的电池品质因数的参数估算方法可准确评估电池综合性能，充分考虑电池组中每个电芯的差异性；将电池组的综合性能量化为电池品质因数指标，使用户可以直观的比较电池的综合性能；电池品质因数检测不依赖于电池组的循环次数和厂家提供参数，特别适合没有BMS提供相关信息的旧电池性能评估；电池综合检测过程更快，可以秒级完成。
附图说明
[0041]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池品质因数的参数估算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待估算的电池组在空载状态下，电池组中每个电芯的空载电压；向电池组加载呈动态规律变化的外部激励，并同步实时获取电池组在外部激励加载过程中电池组电流的变化数据，及电池组中每个电芯的电压变化数据；根据电池组中每个电芯的空载电压，及电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据和每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯容量变化率K1；根据电池组中每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯电压耦合度K3；根据电池组在外部激励变化过程中，电池组电流的增量变化数据以及电池组中每个电芯的电压增量变化数据，计算电池组的电芯能量保持率K3；根据电池组电芯容量变化率K1、电池组电芯电压耦合度K3、电池组的电芯能量保持率K3，计算电池组的品质因数Qb，其计算公式如下：Qb＝Kc1*(1
‑
K1)+Kc2*(1
‑
K2)+(1
‑
Kc1
‑
Kc2)*(1
‑
K3) (1)其中，Kc1和Kc3为权重系数。2.根据权利要求1所述的一种电池品质因数的参数估算方法，其特征在于：向所述电池组加载的外部激励的变化规律与时间呈现一一对应的函数规律。3.根据权利要求2所述的一种电池品质因数的参数估算方法，其特征在于：所述电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据，包括：一组长度为k的电池组电流Ib的采样值数组；电池组在外部激励变化过程中，所述电池组中每个电芯的电压变化数据，包括：n组长度为k的每个电芯的电压Vco采样值数组；所述根据电池组中每个电芯的空载电压，及电池组在外部激励变化过程中电池组电流的变化数据和每个电芯的电压变化数据，计算电池组电芯容量变化率K1，包括：对电池组在外部激励变化过程中电池组电流Ib与加载的总时间t
p
进行积分累加，得到电池组在外部激励变化过程中的电池组真实的电芯容量变化Qc，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马铁锁，李春园，刘静雯，郭攀，刘宇锋，
申请(专利权)人：中国铁塔股份有限公司四川省分公司，
类型：发明
国别省市：