一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，包括测量单体电池健康状态的分布特征；获取大量锂离子电池组的健康状态的分布特征；获取并联电池组的容量健康状态、串联电池组的内阻健康状态、并联电池组的内阻健康状态和串联电池组的容量健康状态的离散系数；获取大量先串后并电池组和先并后串电池组的健康状态的均值、标准差和离散系数；量化先并后串电池组容量健康状态对先串后并电池组容量健康状态的提升率；获取先串后并和先并后串电池组在任意额定容量下的容量健康状态损失。本发明专利技术可以快速获取大量电池组的健康状态的分布特征，有助于制造商根据电池组健康状态的分布特征来优化电池组配置，提高电池组性能。组性能。组性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池组健康状态领域，具体涉及一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池自上世纪被专利技术以来，由于其能量密度大、安全性高、寿命长等特点已经在新能源汽车、风光发电等领域的储能系统中得到了广泛应用。2020年，全球锂电池装机容量已经达到1370亿千瓦时，并预计在2030年达到15000亿千瓦时。
[0003]单体锂电池容量低、电压小。为满足储能和功率输出需求，锂电池需要大规模串并联成组使用。在锂电池组中健康状态(State Of Health,SOH)的诊断和预测对确保锂离子电池的有效控制和管理至关重要，一直以来是研究的热点和难点问题。
[0004]然而，单体电池在制造过程中不可避免地出现容量健康状态SOH
C
和内阻健康状态SOH
R
等参数差异，严重影响电池组的性能及使用安全。虽然在制造过程中可以通过提高制造工艺精度的来间接减小单体电池的初始SOH差异，但并不能彻底消除。SOH差异在单体电池的串并联成组使用中具有传递性和累积性。一方面，由于单体电池容量、内阻等参数差异，导致电池健康状态SOH不一致，差异从一个参数传递到另一个参数。另一方面，电池组内单体电池的SOH差异并不会随着使用时间的增加而减小，相反这种差异会逐渐累积，导致单体电池老化程度不一致，甚至发生恶性循环，导致个别电池发生热失控，危及生命财产安全。
[0005]目前大多数研究主要通过仿真和实验直接获取电池组层面的SOH，分析量化单体电池初始SOH差异性对电池组性能的影响，以此来优化电池组设计、提高电池组性能及安全性、延长电池使用寿命，该方法操作复杂、耗时且不具有普适性。因此现有技术需要一种能够快速、准确、高效地获取电池组SOH的方法，来分析量化单体电池的初始SOH差异对电池组性能的影响，以确保电池组安全、可靠、高效运行。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，以解决现有获取电池组层面的健康状态方法存在的操作复杂、耗时且不具有普适性的技术问题。
[0007]本专利技术采用以下的技术方案：
[0008]一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：通过测量每个单体锂电池的容量和内阻，获得所有单体锂电池的容量健康状态SOH
C
和内阻健康状态SOH
R
的均值、标准差、离散系数和正态分布概率密度函数；
[0010]步骤2：获取大量锂离子电池组的健康状态的分布特征，其中锂离子电池组由单体锂电池随机组成；
[0011]所述锂离子电池组的健康状态的分布特征包括：并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值、标准差和概率密度函数，串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值、标准差和概率密度函数，并联电池组的内阻健康状态SOH
pR
的均值、标准差和概率密度函数，串联电池组的容量健康状态SOH
sC
的均值、标准差和概率密度函数；
[0012]步骤3：获取并联电池组的容量健康状态SOH
pC
、串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
、并联电池组的内阻健康状态SOH
pR
和串联电池组的容量健康状态SOH
sC
的离散系数，离散系数为标准差与均值的比值；
[0013]步骤4：获取大量先串后并电池组和先并后串电池组的健康状态的均值、标准差和离散系数，包括先串后并电池组的内阻健康状态SOH
psR
的均值、标准差和离散系数，先串后并的电池组的容量健康状态SOH
psC
的均值、标准差和离散系数，先并后串电池组的的内阻健康状态SOH
spR
的均值、标准差和离散系数，先并后串电池组的容量健康状态SOH
spC
的均值、标准差和离散系数；
[0014]步骤5：量化先并后串电池组的容量健康状态SOH
spC
对先串后并电池组的容量健康状态的SOH
psC
的提升率Q
SOHC
；
[0015]步骤6：获取先串后并电池组和先并后串电池组在任意额定容量下的容量健康状态的损失和
[0016]优选地，步骤1中单体锂电池的容量健康状态SOH
C
和内阻健康状态SOH
R
的离散系数和正态分布概率密度函数公式为：
[0017][0018][0019][0020][0021]其中，Δ
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的离散系数，Δ
SOHR
为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的离散系数，α
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的均值，α
SOHR
为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的均值，β
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的标准差，β
SOHR
为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的标准差，f
SOHC
(x)为单体锂电池的容量健康状态SOHC的正态分布概率密度函数，f
SOHR
(x)为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的正态分布概率密度函数。
[0022]优选地，步骤2中，并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值、标准差和概率密度函数为：
[0023]α
SOHpC
(t)＝α
SOHC
；
[0024][0025][0026]其中，α
SOHpC
(t)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值，β
SOHpC
(t)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的标准差，f
SOHpC
(x)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的概率密度函数；t为并联电池组中并联的锂电池的数量；
[0027]串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值、标准差和概率密度函数为：
[0028]α
SOHsR
(k)＝α
SOHR
；
[0029][0030][0031]其中，α
SOHsR
(k)为串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值，β
SOHsR
(k)为串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的标准差，f
SOHsR
(x)为串联电池组的内阻健康状态SOH...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过测量每个单体锂电池的容量和内阻，获得所有单体锂电池的容量健康状态SOH
C
和内阻健康状态SOH
R
的均值、标准差、离散系数和正态分布概率密度函数；步骤2：获取大量锂离子电池组的健康状态的分布特征，其中锂离子电池组由单体锂电池随机组成；所述锂离子电池组的健康状态的分布特征包括：并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值、标准差和概率密度函数，串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值、标准差和概率密度函数，并联电池组的内阻健康状态SOH
pR
的均值、标准差和概率密度函数，串联电池组的容量健康状态SOH
sC
的均值、标准差和概率密度函数；步骤3：获取并联电池组的容量健康状态SOH
pC
、串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
、并联电池组的内阻健康状态SOH
pR
和串联电池组的容量健康状态SOH
sC
的离散系数，离散系数为标准差与均值的比值；步骤4：获取大量先串后并电池组和先并后串电池组的健康状态的均值、标准差和离散系数，包括先串后并电池组的内阻健康状态SOH
psR
的均值、标准差和离散系数，先串后并的电池组的容量健康状态SOH
psC
的均值、标准差和离散系数，先并后串电池组的的内阻健康状态SOH
spR
的均值、标准差和离散系数，先并后串电池组的容量健康状态SOH
spC
的均值、标准差和离散系数；步骤5：量化先并后串电池组的容量健康状态SOH
spC
对先串后并电池组的容量健康状态的SOH
psC
的提升率Q
SOHC
；步骤6：获取先串后并电池组和先并后串电池组在任意额定容量下的容量健康状态的损失和2.根据权利要求1所述的一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，其特征在于，步骤1中单体锂电池的容量健康状态SOH
C
和内阻健康状态SOH
R
的离散系数和正态分布概率密度函数公式为：概率密度函数公式为：概率密度函数公式为：概率密度函数公式为：其中，Δ
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的离散系数，Δ
SOHR
为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的离散系数，α
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的均值，α
SOHR
为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的均值，β
SOHC
为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的标准差，β
SOHR
为单
体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的标准差，f
SOHC
(x)为单体锂电池的容量健康状态SOH
C
的正态分布概率密度函数，f
SOHR
(x)为单体锂电池的内阻健康状态SOH
R
的正态分布概率密度函数。3.根据权利要求2所述的一种基于概率与统计获取锂电池组健康状态的方法，其特征在于，步骤2中，并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值、标准差和概率密度函数为：α
SOHpC
(t)＝α
SOHC
；；其中，α
SOHpC
(t)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的均值，β
SOHpC
(t)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的标准差，f
SOHpC
(x)为并联电池组的容量健康状态SOH
pC
的概率密度函数；t为并联电池组中并联的锂电池的数量；串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值、标准差和概率密度函数为：α
SOHsR
(k)＝α
SOHR
；；其中，α
SOHsR
(k)为串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的均值，β
SOHsR
(k)为串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的标准差，f
SOHsR
(x)为串联电池组的内阻健康状态SOH
sR
的概率密度函数；k为串联电池组中串联的锂电池的数量；并联电池组的内阻健康状态SOH
pR
的均值、标准差和概率密度函数为：α
SOHpR
...

【专利技术属性】
技术研发人员：常龙，费中昊，马晨，于志豪，于永帅，郭海，叶平峰，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：