一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法技术

本发明专利技术提供一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，具体为基于多阶段恒流恒压充电工况，利用恒压阶段的充电容量来识别锂离子电池单体容量衰减拐点的方法，步骤如下：1)锂离子电池的充电工况为多阶段恒流然后恒压工况；2)利用安时积分计算第一次充电过程中恒压阶段的容量，记为Q1；3)给Q1乘以一个系数得到阈值Q

【技术实现步骤摘要】
一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法


[0001]本专利技术属于电池管理系统
，尤其涉及一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法。

技术介绍

[0002]为了节约能源和减少排放，发展电动汽车(EV)已成为应对能源危机和日益突出的环境问题的明显趋势。电动汽车制造商和客户最关心的是行驶里程和使用寿命，这主要取决于动力电池的能量密度和剩余寿命。近年来，随着电动汽车行驶里程需求的增加，对锂离子电池能量密度的要求越来越迫切。同时，高能量密度电池的性能稳定性往往会恶化，导致加速老化和安全问题。因此，探索导致容量加速衰减的原因并识别电动汽车常用锂离子电池的容量衰减拐点至关重要。这有助于促进电动汽车的可持续稳定发展，提高先进的应用能源技术水平。
[0003]锂离子电池表现出两个阶段的容量衰减行为：容量最初以较低的速率退化，然后从某个起始点开始，容量经历加速退化，直到电池寿命结束，这个起点即所谓的“拐点”。IEEE标准485TM
‑
2010将“拐点”定义为容量缓慢衰减阶段与快速衰减阶段的过渡点。因此，识别和预测拐点的出现是电池单体循环寿命的关键因素。在电池单体的循环老化过程中及时的识别和预测容量衰减拐点，对于电池和电池制造商来说是非常有价值的，他们可以对电池单体进行相应的调整，以延长其使用寿命，并以经济高效的方式安排电池维护。
[0004]而在多阶段恒流恒压充电工况下，随着锂离子电池的老化，电池的可用容量逐渐减少的同时恒流充电时间也逐渐减少，恒压充电时间则增长。我们研究发现，随着电池老化，恒压充电容量如果以第一次恒压充电容量为基准，则缓慢老化阶段的恒压充电容量都会在一个很小的范围内波动。但是当容量衰减拐点出现之后，恒压充电容量会急速增加，恒压充入的容量在整个充电过程中的容量占比也会逐渐增大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]S1：通过设定C1
‑
C2
‑
CV的充电策略，完成锂离子电池的循环老化工况；
[0007]S2：提取老化循环的恒压充电阶段数据，利用安时积分法计算第一次循环的恒压充电容量，记为Q1；
[0008]S3：对Q1乘以一个可调参数k得到恒压充电容量阈值Q
lim
；
[0009]S4：利用安时积分法计算后续循环过程中的恒压充电容量Q
n
；
[0010]S5：比对Q
n
和Q
lim
，并进行判定，当Q
n
＞Q
lim，
判定单体容量衰减达到拐点，记录当前循环次数n，完成拐点识别；当Q
n
≤Q
lim
时，判定单体容量衰减未达到拐点，使n＝n+1，返回步骤S4，并重复步骤S4
‑
S5，直至Q
n
＞Q
lim
。
[0011]进一步地，所述S1中，锂离子电池的老化循环工况为多阶段恒流恒压充电工况，所
述C1为第一恒流步骤；所述C2为第二恒流步骤，第一恒流步骤的电流大于第二恒流步骤的电流，当恒流充电到达上限截止电压时开始恒压充电，直至电流降低至下限截止电流；所述锂离子电池老化循环直至电池容量衰减至初始容量的80％。
[0012]进一步地，所述S2中，Q1通过如下公式进行计算：
[0013][0014]Q1的计算公式中，Q1是第一次充电过程中的恒压充电容量，t1是恒压充电起始时刻，t2是恒压充电结束时刻。
[0015]进一步地，所述S3中，所述可调参数k为经验值，Q
lim
通过如下公式表示：
[0016]Q
lim
＝Q1*k。
[0017]进一步地，所述S4中，通过如下公式计算Q
n
：
[0018][0019]Q
n
的计算公式中，Q
n
是第n次充电过程中的恒压充电容量，t
n
是恒压充电起始时刻，t
n+1
是恒压充电结束时刻。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术提出了一种新的容量衰减拐点识别方法：即通过设定恒压充电容量阈值，当老化循环过程中的恒压充电容量超出阈值时，则认为单体容量到达衰减拐点。该方法简单有效，计算量少，耗时短。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中的基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法的思维流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例中基于斯坦福公开数据中“2018
‑
04
‑
12”批次的batch1单体的容量衰减拐点识别图；
[0023]图3为本专利技术实施例中基于斯坦福公开数据中“2018
‑
04
‑
12”批次的batch2单体的容量衰减拐点识别图；
[0024]图4为本专利技术实施例中基于斯坦福公开数据中“2018
‑
04
‑
12”批次的batch3单体的容量衰减拐点识别图。
具体实施方式
[0025]下面将结合示意图对本专利技术一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果，因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。
[0026]如图1所示，一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法包括如下步骤：
[0027]步骤1：锂离子电池的老化循环工况多阶段恒流恒压充电工况，即“C1
‑
C2
‑
CV”，其中C1和C2分别是第一和第二恒流步骤，C1阶段的电流大于C2阶段的电流，到达上限截止电
压时开始恒压充电，直至电流降低至截止电流。老化循环直至容量衰减至初始容量的80％结束。
[0028]步骤2：提取老化循环的恒压充电阶段数据，利用安时积分法计算第1次循环的恒压充电容量，记为Q1。
[0029][0030]Q1的计算公式中，Q1是第一次充电过程中的恒压充电容量，t1是恒压充电起始时刻，t2是恒压充电结束时刻。
[0031]步骤3：给Q1乘以一个可调参数k得到恒压充电容量阈值Q
lim
，可调参数k为经验值，初始时根据电池类型和经验给定一个值，然后根据所获得锂离子电池单体拐点识别结果进行调试以确定最优参数。
[0032]Q
lim
＝Q1*k，(k为可调参数)#
[0033]步骤4：利用安时积分法计算后续循环过程中的恒压充电容量Q
n
。
[0034][0035]Qn的计算公式中，Q
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过设定C1
‑
C2
‑
CV的充电策略，完成锂离子电池的循环老化工况；S2：提取老化循环的恒压充电阶段数据，利用安时积分法计算第一次循环的恒压充电容量，记为Q1；S3：对Q1乘以一个可调参数k得到恒压充电容量阈值Q
lim
；S4：利用安时积分法计算后续循环过程中的恒压充电容量Q
n
；S5：比对Q
n
和Q
lim
，并进行判定，当Q
n
＞Q
lim
，判定单体容量衰减达到拐点，记录当前循环次数n，完成拐点识别；当Q
n
≤Q
lim
时，判定单体容量衰减未达到拐点，使n＝n+1，返回步骤S4，并重复步骤S4
‑
S5，直至Q
n
＞Q
lim
。2.根据权利要求1所述的基于多阶段恒流恒压充电工况的容量衰减拐点识别方法，其特征在于，S1中，锂离子电池的老化循环工...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，陈建国，郑岳久，周龙，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：