[发明专利]基于恒流等压升片段的锂电池剩余循环寿命在线快速测试法

说明书

本发明公开了基于恒流等压升片段的锂电池剩余循环寿命快速测试法，分为离线构建等压升时间长度对照表和在线预测剩余循环寿命两个阶段。其中恒流充电阶段单位压升区间时间长度分布函数来自于实验室中采集的多组电池充电数据。将恒流充电阶段等压升时间间隔作为电池健康状态指标能够直观的反映电池容量的退化趋势，从而对剩余循环寿命进行预测。适当的电压间隔划分使得电池在恒流充电过程中提取的充电数据片段能够完全覆盖电压间隔，从而确保查表精度。以充电电压升的时间间隔为对照变量有效的减少了无关变量，需要的在线数据量少，进而实现了锂电池剩余循环寿命在线快速预测。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术领域，具体涉及了一种基于恒流等压升片段的锂电池剩余循环寿命在线快速测试法。

背景技术

锂电池基于其重量轻、能量密度大和使用寿命长等优点被广泛应用于各个领域，但在使用过程中锂电池性能的逐渐衰退和失效可能带来严重的后果，实践过程中我们可以通过电池剩余循环寿命预测来避免这些损失。现有的锂电池剩余循环寿命预测主要包括粒子滤波、Dempster-Shafer证据理论、Bayes、递归神经网络、非线性自回归、高斯过程回归等方法。这些方法的主要思想是利用离线数据建立锂离子电池退化特征量(容量、内阻等)随充电循环次数退化的过程模型，再根据在线测得的电池状态数据进行训练学习，进而预测剩余循环寿命。但是存在受外界影响大，算法复杂，实时性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供基于恒流等压升片段的锂电池剩余循环寿命在线快速测试法，它能够对正在使用中的电池(如车载电池)进行剩余循环寿命快速预测，有效提高锂离子电池剩余循环寿命预测精度，改善电池的使用和维护效率，延长电池的使用时间，减少锂离子电池在使用中的突发失效风险。

一种锂电池剩余循环寿命估计方法，包括离线构建等压升时间长度对照表和在线预测剩余循环寿命两个阶段，其中：

所述离线构建等压升时间长度对照表阶段的具体步骤包括：(1)在实验室条件下，将锂电池剩余电量放空，即放电至放电截止电压；(2)将对锂电池的恒流恒压充电至满然后恒流放电至空作为一个充放电循环，对多个同型锂离子电池进行全寿命的充放电循环实验，获取锂离子电池在各充放电循环下的恒流充电阶段的数据；(3)将锂离子电池在恒流充电过程中电压从最小值上升到最大值所经历的电压区间，等间隔划分为设定数量的等压升区间；(4)根据电池恒流充电过程的数据，获得电压随充电时间变化数据，确定各电池在各充电循环中每个等压升区间所经历的时间间隔；(5)构建该型电池在给定充电电流下全寿命的等压升时间长度对照表，表中记录充放电循环次数，以及在各充放电循环次数下，各等压升区间对应的时间间隔；

所述在线预测剩余循环寿命具体步骤包括：(1)在实际工作环境下对待检测的锂离子电池的充电过程实时监测，得到电池充电阶段的数据；(2)对电池充电阶段的数据进行处理，得到电池在恒流充电过程中所经历的电压上升区间D及其对应的时间间隔t₀；(3)根据恒流充电阶段的电压上升区间D选择所述对照表中与之匹配的等压升区间所在列，然后根据等压升区间所在列的各行参数确定与时间间隔t₀相匹配的充放电循环次数，由此确定锂电池的剩余寿命。

较佳的，在离线构建等压升时间长度对照表阶段，对每个等压升区间根据试验中实际测量的各充放电循环次数对应的时间间隔数列，估算其对应的等压升区间的时间间隔所服从的随机分布函数的参数，即均值和标准差；

在所述在线预测剩余循环寿命阶段，测试得到电压上升区间D以及对应的时间间隔t₀；当电压上升区间D正好覆盖所述对照表中的一个等压升区间时，确定该等压升区间在各个充电循环次数下的均值和标准差然后找到其中一个充放电循环次数对应的均值和标准差使得似然函数取最大值，则找到的这个充放电循环次数即为该电池健康状态目前等效的充放电循环数N₀。