[发明专利]变温变流工况下锂电池退化演变基准路径的构建方法

说明书

本发明涉及一种变温变流工况下锂电池退化演变基准路径的构建方法，具体方案如下：1)基于不同温度、不同电流工况下锂电池退化数据的退化演变路径构建；2)不同温度、不同电流工况下锂电池退化演变基准路径的转换方法；3)基于机器学习方法的变温、变流下锂电池基准路径中退化容量的计算。本发明的优点在于：本发明方法填补了现有技术的空白，同时考虑温度、电流两者变化工况下锂电池退化演变过程，该过程符合实际应用工况。

技术领域

本发明涉及一种变温变流工况下锂电池退化演变基准路径的构建方法，属于变工况下锂电池退化演变建模技术领域。

背景技术

表征锂电池退化路径常用电池容量退化与循环次数(寿命)的关系表示。电池容量可通过每个放电周期内对电流的积分求取，在恒温、恒流条件下，电池容量退化路径具有单调、弱非线性特点，但在变温、变流条件下，退化路径呈现非单调、强非线性和动态性。相同的退化观测值可对应不同的退化路径，同样的电池容量，其剩余寿命可能不同。对于放电周期内温度、电流随机变化的锂电池，直接积分所得电池容量并不能直接作为寿命预测的特征参数。

现在的技术方法或是温度、电流都恒定工况，或单独考虑变温、变流工况，但在锂电池实际应用中，温度、电流常同时随机变化，而针对实际应用工况变温、变流同时存在的电池退化路径构建方法尚未见有关技术报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变温变流工况下锂电池退化演变基准路径的构建方法，以解决现有技术中尚无同时考虑变温、变流工况下锂电池退化路径构建的缺陷。

本发明一种变温变流工况下锂电池退化演变基准路径的构建方法，首先对两个时变条件单独作用下锂电池退化函数予以分析，然后耦合两个时变条件，研究变流、变温两个隐含变量共同作用下的锂电池退化演变规律，利用剩余寿命一致性原则，将变温、变流的退化数据映射为基准条件的退化数据，为基于数据驱动的锂电池剩余寿命预测提供基准数据。具体方案如下：

1)基于不同温度、不同电流工况下锂电池退化数据的退化演变路径构建

首先在不同温度、不同电流下，通过退化加速试验获得同批次的锂电池退化数据。

考虑试验过程的可操作性，分别控制温度、电流中某一变量恒定，另一变量变化，温度、电流间隔分别设置为0.5℃、0.25c，重复试验，初步获得退化路径数据。在上述退化数据的基础上，构建不同温度条件下，容量退化和循环次数的关系模型；构建不同电流条件下，容量退化和循环次数的关系模型。这两种关系模型如如式(1)所示。

Q(t；θ)＝a·exp(bt)+c·exp(dt) (1)

其中，Q为电池容量，t为循环次数，a,b,c,d是受温度或电流影响的待求参数。

对于温度为T₀，不同电流的退化路径不同，在电流I_k下，电池容量与循环次数的关系可表示为：

可通过最小二乘法、雅克比迭代法等方法拟合得到不同电流下参数a₀,a₁,L,a_k；b₀,b₁,L,b_k；c₀,c₁,L,c_k；d₀,d,L,d_k，求得退化演变路径函数。

2)不同温度、不同电流工况下锂电池退化演变基准路径的转换方法

在不同温度、不同电流条件下，锂电池退化路径不同，显然，这种情况下的数据并不能直接用于剩余寿命预测。为此，需将复杂工况(变温、变流)下锂电池退化容量映射到基准工况下的容量，即将不同温度、不同电流工况下Q*统一转换为某一固定温度、电流工况下的Q**，