[发明专利]基于恒流放电片段的锂电池剩余寿命在线快速检测法

说明书

本发明公开了基于恒流放电片段的锂电池剩余寿命在线快速检测法，分为离线构建等压降经历时间对照表和在线预测剩余循环寿命两个阶段。其中恒流放电曲线来自实验室中采集的多组电池放电数据，将等压降时间间隔作为电池健康状态指标，能够实时掌握电池的退化趋势。通过电压间隔的划分使得电池在使用过程中提取的恒流放电片段动态特征数据能够完全覆盖间隔，从而使查表的精确度得以保证。以等压降的时间间隔为对照变量不仅有效而且减少了无关变量，所需的在线数据量少，进而实现了锂电池剩余循环寿命在线快速预测。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种基于恒流放电片段中等压降时间间隔数据的锂离子电池剩余循环寿命在线快速预测方法。

背景技术

锂离子电池基于其重量轻、能量密度大和使用寿命长等优点，目前已被广泛应用于移动通信装置、电动车辆、军用电子设备以及航空航天电子系统等领域。锂离子电池在使用过程中性能会逐渐衰退，它的突发失效不仅会带来由于故障停机、更换或维修而产生的巨大经济损失，还可能导致灾难性的事故；不同的使用环境和使用方式对锂离子循环寿命的影响具有显著差异。因此，锂电池剩余循环寿命在线预测的精确性，将直接影响此类产品使用性能的发挥。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)随充放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。采用这些方法进行锂电池剩余循环寿命在线预测存在主要不足是：(1)锂离子电池性能退化过程受外部工作环境和负载条件影响较大，在线条件下锂离子电池负载和环境复杂，上述方法难以表现离线和在线的差异，建立通用预测流程；(2)算法复杂，难以满足用户对剩余循环寿命预测的实时性要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池剩余循环寿命在线预测方法，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。

一种锂离子电池剩余寿命在线预测方法，包括离线构建等压降经历时间对照表和在线预测剩余循环寿命两个阶段，其中：

所述离线构建等压降经历时间对照表阶段具体步骤包括：(1)利用恒流恒压充电至满-恒流放电至空的方式，对多个同型锂离子电池进行全寿命充放电实验，获取该型锂离子电池在全寿命中各充电循环下的恒流放电数据，其中放电电流分别设置为不同的等级；(2)在每一个等级的放电电流下，将锂离子电池在恒流放电过程中电压最大值到最小值所经历的电压区间，按照等间隔划分方法，得到设定数量的等压降区间；(3)给定等压降区间和放电电流，根据恒流放电过程记录的电压随放电时间变化数据，确定各电池在各充电循环中，在给定等压降区间和给定放电电流下，所经历的压降时间间隔数据；(4)为每一个等级的放电电流对应建立一张等压降经历时间对照表，表中记录给定放电电流、给定压降区间、给定循环数时，对应的压降时间间隔；

所述在线预测剩余循环寿命阶段具体步骤包括：(1)根据待测锂离子电池放电电流数据序列及其对应的放电电压数据序列，提取放电电流、其对应的压降区间D以及D对应的时间长度t₀；(2)根据待测锂电池的放电电流I，从各个等级的放电电流对应的等压降经历时间对照表中选择与电流I匹配的一张对照表；(3)在选定对照表后，在所述对照表中选择与压降区间D匹配的等压降区间；(4)根据测试得到的压降间隔时间长度t₀，在对照表中匹配的等压降区间下找到与时间长度t₀匹配的压降时间间隔，根据该压降时间间隔对应的等效充放电循环次数，确定锂电池的剩余寿命。