基于弛豫过程的锂电池分析方法技术

本发明专利技术提供一种基于弛豫过程的锂电池分析方法

【技术实现步骤摘要】
基于弛豫过程的锂电池分析方法、装置、存储介质、系统及终端


[0001]本专利技术涉及电池分析的
，特别是涉及一种基于弛豫过程的锂电池分析方法
、
装置
、
存储介质
、
系统及终端
。

技术介绍

[0002]随着新能源车或者储能电站的使用，其内部锂电池经过多次充放电后，锂电池内阻会逐渐增大，锂电池间的一致性出现差异，且锂电池健康状态会有变化
。
为实现对锂电池的综合分析和管理，需要一种可分析电池内阻
、
一致性和衰减的综合分析方法
。
[0003]现有技术中，分析锂电池内阻的方法常采用混合功率脉冲特性的测试方式
。
但是该方式无法分析电池组内各单体电池的一致性，且无法分析电池的衰减
。
同样地，分析电池一致性的常用方法无法分析电池内阻和衰减
。
因此，想要分析电池内阻
、
一致性和衰减需要分别进行专门的实验或者测试，测试繁琐
。
另外，这些方式无法获得锂电池弛豫时间常数，即无法通过弛豫时间常数对电池进行性能分析和故障诊断
。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于弛豫过程的锂电池分析方法
、
装置
、
存储介质
、
系统及终端，能够通过锂电池的弛豫过程，实现对锂电池的综合分析
。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于弛豫过程的锂电池分析方法，所述方法包括以下步骤：采集锂电池在弛豫过程中的电压；其中在某一温度下以某一恒定电流对锂电池进行充电或放电，从所述锂电池达到某一状态时停止充电或放电并以停止充电或放电的时间点为起始点，直至所述锂电池的电压稳定的过程为所述弛豫过程；根据所述锂电池在所述弛豫过程的起止时间的电压，计算所述锂电池的弛豫电压变化，并根据所述弛豫电压变化和充电或放电期间的电流计算所述锂电池的内阻；根据所述锂电池在所述弛豫过程中采集的电压，计算所述锂电池的弛豫时间常数
。
[0006]在第一方面的一种实现方式中，所述某一状态是指所述锂电池的电压达到第一设定值或所述锂电池的荷电状态达到第二设定值
。
[0007]在第一方面的一种实现方式中，还包括分析锂电池模组内各单体锂电池的一致性；
[0008]分析锂电池模组内各单体锂电池的一致性包括：
[0009]根据计算第
i
个锂电池的一致性得分，其中
x
i
表示第
i
个锂电池的弛豫特征值，
E
和
σ
分别表示所述锂电池模组中所有锂电池的弛豫特征值的平均值和标准差；其中，所述锂电池的弛豫特征值为锂电池的弛豫电压变化
、
内阻
、
弛豫时间常数中的任意一个
。
[0010]在第一方面的一种实现方式中，还包括当所述锂电池在不同充放电循环以相同状态进行弛豫过程时，计算所述锂电池的衰减率和健康状态；
[0011]计算所述锂电池的衰减率和健康状态包括以下步骤：
[0012]当所述锂电池在不同充放电循环以相同温度
、
相同恒定电流和相同状态进行弛豫过程时，获取所述锂电池在不同充放电循环的弛豫特征值以及在充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量，所述锂电池的弛豫特征值为锂电池的弛豫电压变化
、
内阻
、
弛豫时间常数中的任意一个；
[0013]根据所述锂电池在不同充放电循环的弛豫特征值以及在充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量构建公式
Q
*
＝
k*F
Re
+b
，其中
Q
*
表示所述最终容量，
F
Re
表示所述锂电池的弛豫特征值，
k
表示弛豫特征值与最终容量的关系系数，
b
表示常数；
[0014]在确定锂电池弛豫特征值与最终容量的关系后，当所述锂电池在后续充放电循环以相同状态进行弛豫过程时，根据公式
Q
*
＝
k*F
Re
+b
计算所述锂电池的的最终容量；
[0015]根据计算所述锂电池第
n
次充放电循环相对于第
a
次充放电循环的衰减率；其中和分别表示所述锂电池在第
n
次和第
a
次充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量；
[0016]根据计算所述锂电池第
n
次充放电循环时的健康状态；其中
Cap
表示所述锂电池的额定容量，表示所述锂电池在第
n
次充放电循环时，在特定状态下的最终容量；所述特定状态是指所述锂电池在弛豫过程对应的充电电压达到第一电压阈值或荷电状态达到第一预设荷电阈值，或在弛豫过程对应的放电电压达到第二电压阈值或荷电状态达到第二预设荷电阈值
。
[0017]在第一方面的一种实现方式中，还包括在相邻的不同充放电循环过程中，当在不同温度
T
下以相同恒定电流和相同状态进行弛豫过程时，获取温度与所述弛豫电压变化的关系；
[0018]获取温度与所述弛豫电压变化的关系包括以下步骤：
[0019]以相同恒定电流和相同状态进行的弛豫过程时，获取温度和弛豫电压变化；
[0020]根据所述温度和所述弛豫电压变化获取所述温度与所述弛豫电压变化的关系
Δ
U
＝
k
T
×
T+h
，其中
k
T
表示温度与弛豫电压变化的关系系数，
h
表示常数
。
[0021]在第一方面的一种实现方式中，计算所述锂电池的弛豫时间常数包括以下步骤：
[0022]将所述锂电池等效为一个闭合电路，所述闭合电路包括闭合串联的输入电压
、
第一单元
、
第二单元
、
第三单元和输出电压，所述第一单元包括第一电阻，所述第二单元包括并联的第二电阻和第一电容，所述第三单元包括第三电阻
、
电感和第二电容，所述第三电阻和所述电感串联后与所述第二电容并联；
[0023]根据拟合所述锂电池的弛豫电压，其中
U1表示弛豫结束时所述锂电池的稳定电压，
Δ
U
表示所述锂电池的弛豫电压变化，
t
表示弛豫时长，
τ1和
τ2表示弛豫时间常数，
ω
表示所述电感的角频率，表示所述电感的初
相位，
U
*
表示拟合弛豫电压；
[0024]当所述拟合弛豫电压与实际弛豫电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于弛豫过程的锂电池分析方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：采集锂电池在弛豫过程中的电压；其中在某一温度下以某一恒定电流对锂电池进行充电或放电，从所述锂电池达到某一状态时停止充电或放电并以停止充电或放电的时间点为起始点，直至所述锂电池的电压稳定的过程为所述弛豫过程；根据所述锂电池在所述弛豫过程的起止时间的电压，计算所述锂电池的弛豫电压变化，并根据所述弛豫电压变化和充电或放电期间的电流计算所述锂电池的内阻；根据所述锂电池在所述弛豫过程中采集的电压，计算所述锂电池的弛豫时间常数
。2.
根据权利要求1所述的基于弛豫过程的锂电池分析方法，其特征在于：所述某一状态是指所述锂电池的电压达到第一设定值或所述锂电池的荷电状态达到第二设定值
。3.
根据权利要求1所述的基于弛豫的锂电池分析方法，其特征在于：还包括分析锂电池模组内各单体锂电池的一致性；分析锂电池模组内各单体锂电池的一致性包括：根据计算第
i
个锂电池的一致性得分，其中
x
i
表示第
i
个锂电池的弛豫特征值，
E
和
σ
分别表示所述锂电池模组中所有锂电池的弛豫特征值的平均值和标准差；其中，所述锂电池的弛豫特征值为锂电池的弛豫电压变化
、
内阻
、
弛豫时间常数中的任意一个
。4.
根据权利要求1所述的基于弛豫过程的锂电池分析方法，其特征在于：还包括当所述锂电池在不同充放电循环以相同状态进行弛豫过程时，计算所述锂电池的衰减率和健康状态；计算所述锂电池的衰减率和健康状态包括以下步骤：当所述锂电池在不同充放电循环以相同温度
、
相同恒定电流和相同状态进行弛豫过程时，获取所述锂电池在不同充放电循环的弛豫特征值以及在充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量，所述锂电池的弛豫特征值为锂电池的弛豫电压变化
、
内阻
、
弛豫时间常数中的任意一个；根据所述锂电池在不同充放电循环的弛豫特征值以及在充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量构建公式
Q
*
＝
k*F
Re
+b
，其中
Q
*
表示所述最终容量，
F
Re
表示所述锂电池的弛豫特征值，
k
表示弛豫特征值与最终容量的关系系数，
b
表示常数；在确定锂电池弛豫特征值与最终容量的关系后，当所述锂电池在后续充放电循环以相同状态进行弛豫过程时，根据公式
Q
*
＝
k*F
Re
+b
计算所述锂电池的的最终容量；根据计算所述锂电池第
n
次充放电循环相对于第
a
次充放电循环的衰减率；其中和分别表示所述锂电池在第
n
次和第
a
次充放电循环对应的充电或放电结束后的最终容量；根据计算所述锂电池第
n
次充放电循环时的健康状态；其中
Cap
表示所述锂电池的额定容量，表示所述锂电池在第
n
次充放电循环时，在特定状态下的最终容量；所述特定状态是指所述锂电池在弛豫过程对应的充电电压达到第一电压阈值或荷电状态达到第一预设荷电阈值，或在弛豫过程对应的放电电压达到第二电压阈值或荷电状态达到
第二预...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国鹏，魏琼，严晓，赵恩海，宋佩，马妍，冯洲武，赵健，
申请(专利权)人：上海伏达储能数字化研究院，
类型：发明
国别省市：