[发明专利]一种动力锂电池的老化预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力锂电池欧姆内阻测量与健康状态预测领域，尤其涉及动力锂电池的欧姆内阻测量及其老化拐点的寻找算法。

背景技术

十三五规划中明确提出“实施新能源汽车推广计划，鼓励城市公交和出租汽车使用新能源汽车。”新能源汽车日益受到市场的追捧。在电动汽车的研发过程中，主要有三大关键技术：1.电动汽车整车技术；2.电力驱动及控制技术；3.动力电池技术。到目前为止，电动汽车整车技术和电力驱动及控制技术都已经得到了很好的解决，而动力电池作为电动汽车的动力来源，性能还不能满足电动汽车的要求，制约着电动汽车的大规模应用。动力锂电池以相对优越的性能，成为电动汽车动力电池的主流，锂电池电池性能的研究也成为热点。对锂电池的研究主要集中在通过锂电池欧姆内阻这个重要的特征表征量的变化来研究锂电池的健康状态，这就涉及到锂电池的内阻测量和健康判断的算法。

现在针对锂电池的欧姆内阻测量主要有以下两种方法：

第一种是直流放电欧姆内阻测量法，其优点是测量精度很高，控制得当的话可以达到0.1%的精确度。但是只能测量大容量的电池，小容量电池无法在3S内承受40A-80A的电流；长时间的大电流通过电池会对电池产生电极损伤，也会造成能量的浪费；长达3S的直流放电还容易产生极化内阻，而在基于内阻法研究锂电池健康状态时欧姆内阻才是所需要的研究对象，极化时欧姆内阻的产生不利于对锂电池健康状态的研究。

第二种是交流激励法，具体方法为给电池施加一个固定频率和固定电流（目前一般使用1kHz频率、50mA小电流），然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。交流压降欧姆内阻测量法的电池测量时间极短，一般在100毫秒左右。这种测量方法的精确度也不错，测量精度误差一般在1％～2％之间。这种方法的优点是能够测量所有不同容量的锂电池；测量过程不会对锂电池产生危害。缺点也同样明显交流法测量精度很可能会受纹波电流影响和谐波电流干扰，对仪器电路抗干扰能力要求高；需要引入外部交流激励源，增加了电路的复杂度和电路成本并且测量精确度不如直流法。

而脉冲电流测量方法可以综合上述两种方法的优点，优化不足，满足锂电池内阻的测量需求。利用脉冲电流测量锂电池的欧姆内阻不需要再额外引入外部激励源，通过控制电路产生一个单脉冲来测量锂电池的欧姆内阻。该方法既具有直流放电法的电路简单和抗干扰能力强的优点又可以避免极化内阻的产生，同时还能满足不同容量锂电池欧姆内阻的测量需求。

当前锂电池的健康判断算法主要有模糊神经网络和BP神经网络两种，具体做法是针对某一款锂电池组通过大量的实验采集到锂电池组整个生命周期的内阻值，然后利用神经网络元能够逼近任意非线性函数的性质，建立电池内阻与电池健康状态的模型。该方法的缺点是只能针对某一种对应的锂电池，换一种锂电池后需要重新采集数据建立模型，不具有通用性。

本发明的锂电池健康判断方法是根据锂电池快要老化时电池的欧姆内阻将会呈现指数型的增长趋势，这样一个通用的特性来判断锂电池的健康状态，抓住这一特征可以实现对电池健康状态的预测。

发明内容

本发明提供一种动力锂电池的欧姆内阻测量电路、测量方法以及动力电池老化拐点的寻找算法，可以实现对动力锂电池欧姆内阻的准确测量，并且测量方法具有方法简单和抗干扰能力强的优点；并且通过测量得到实时欧姆内阻实现对动力锂电池健康状态的预警。可以广泛地应用于新能源电动汽车的动力锂电池的健康状态监视与老化预警。该发明主要是结合了当前的两种测量锂电池的内阻方法的优点提出使用脉冲电流测量锂电池的欧姆内阻，同时利用测量得到的内阻值实现对动力锂电池的老化预警。

本发明利用脉冲电流测量锂电池的欧姆内阻，并利用测量到的数据寻找锂电池老化的拐点，经测试能够准确测量锂电池的欧姆内阻并且能够及时找出数据的拐点实现对锂电池的老化状态的及时预警功能。