[发明专利]一种基于威布尔分布的串联电池组剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于威布尔分布的串联电池组剩余寿命预测方法，属于动力电池技术领域。本发明涉及的串联动力电池组剩余寿命预测方法包括以下步骤：1)通过串联电池组耐久性试验获取串联动力组失效数据；2)根据串联动力电池特点，串联电池模块失效数据符合威布尔分布；3)利用步骤1)获取的串联动力电池组失效数据估计威布尔模型参数；4)利用一定循环次数t和应力水平放电深度DOD下串联动力电池组剩余寿命分布函数预测串联动力电池组剩余寿命。与现有串联动力电池组寿命预测方法相比，本发明可避免传统寿命预测方法需考虑串联电池组中单体不一致对串联电池模块寿命的影响，显著提高串联动力电池组剩余寿命预测精度。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种基于威布尔分布的串联电池组剩余寿命预测方法。

背景技术

动力电池作为新能源汽车的动力源和能量载体，是其关键的组成部分。但如今动力电池相关技术的落后严重制约电动汽车的发展，主要表现为：续航能力差、使用寿命短、安全性不稳等。电池的剩余寿命预测是锂离子电池管理系统中极为活跃的研究领域，其评估方法的优劣在很大程度上决定了电池管理系统的整体性能。通过对电池的剩余寿命预测，可以了解电池所处寿命阶段及是否存在安全隐患，可以有效的防止安全事故的发生。

电池在实际使用时，电池寿命衰减受各种因素影响，估计电池的剩余寿命是一件极具挑战性的任务，若能解决这一问题，将会有效防止安全事故的发生并带来巨大的经济效益。目前国内外针对单体电池寿命预测已经开展广泛深入的研究而且取得很好的效果，但单体串联成组后，由于受到串联电池组中各单体间内部参数、内部状态及运行工况不一致的影响，给串联电池组寿命预测增加了难度，也降低了预测精度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于威布尔分布的串联电池组剩余寿命预测方法，可避免传统串联电池组寿命预测需考虑单体间不一致对串联电池组寿命的影响，简化传统串联电池组寿命预测方法复杂度，显著提高串联动力电池组剩余寿命预测精度。

本发明提供一种基于威布尔分布的串联电池组剩余寿命预测方法，包括以下步骤：

S1，通过串联电池组耐久性试验获取串联电池组失效数据：

选取放电深度DOD为加速应力水平，加速应力水平为40％DOD、70％DOD及100％DOD，在不同加速应力水平下，通过串联电池组耐久性试验获取串联电池组失效数据。

S2，根据串联电池组特点，串联电池组失效数据符合威布尔分布；

选择威布尔模型作为串联电池组失效数据分布模型，失效概率密度函数和累积失效概率分布函数分别为：其中β是为形状参数，η为尺度参数，N₀位置参数或最小寿命参数。

S3，利用步骤S1获取的串联电池组失效数据估计威布尔分布参数；

累计失效概率密度函数经变换得：根据串联电池模块失效时刻经历的循环次数t和对应的累积失效概率密度F(t)的值，采用最小二乘法估计参数β、η、N₀。

S4，利用一定循环次数t和放电深度下串联电池组剩余寿命分布函数预测串联动力电池组剩余寿命；

在某加速应力水平下，串联电池组经历t次循环，串联电池组从t开始至失效所经历的循环次数m，称为串联电池组的剩余寿命m，将其分布函数记为Fm(x)，根据条件概率公式：则串联电池组一定循环次数t后剩余寿命的分布函数为：经历t次循环，剩余寿命m能达到x概率：