[发明专利]基于内部特征的锂离子电池一致性筛选分组方法

说明书

基于内部特征的锂离子电池一致性筛选分组方法，涉及电动汽车电池生产与管理应用领域。本发明是为了解决现有的锂离子电池筛选分组方法效果差的问题。对锂离子电池电化学模型进行参数辨识，得到电化学模型参数的多条电压曲线，从而获得该参数的敏感度；从多个参数中选取敏感度高的参数作为备选特征向量；从多个参数中选取辨识度高的参数作为备选特征向量；在备选特征向量中选出同时具备敏感度和可辨识度的参数作为敏感参数；获得电池敏感参数的拟合度；根据敏感参数特征向量，得到特征参数的权重，利用该权重修正敏感参数特征向量，得到修正后的矩阵，根据该矩阵和聚类算法得到电池的分类数以及每个电池单体的分组信息。用于对电池单体进行分组。

技术领域

本发明涉及基于内部特征的锂离子电池一致性筛选分组方法，属于电动汽车电池生产与管理应用领域。

背景技术

电池正负极材料的电势特性决定了单体电池额定电压只有3.7V左右，而驱动电动汽车所需的电压为几百伏，因此电动汽车电池组需由多个单体电池串并联组成。由于当前制造工艺的原因，各个单体电池间会存在一定差异，进而导致各电池单体的性能存在差异。这种从制造工艺方面带来的差异是无法避免的。在电池组的使用过程中，各电池单体的性能差异会引起电池组的故障，严重影响电池组的寿命与安全。例如某些电池单体可能会发生过充电或过放电，使得电池组其它电池在使用过程中无法充分利用，造成容量利用率降低、使用寿命缩短数倍甚至十几倍，导致整个电池组提前失效，进一步可能会引发安全问题。

在锂离子电池的筛选分组方面，冯建君等人提出开路电压、内阻和容量等筛选标准对电池进行筛选分组；单毅等人通过不同电池充放电曲线上特征点的差异，得到电池之间的差异程度，按照差异程度对电池进行筛选分组；申建斌等人利用100节锂电池的容量、放电平台和电芯厚度等标准进行筛选分组。实际效果表明，这些筛选标准之间存在复杂的非线性关系，实现起来比较复杂，因此未能形成良好的分组筛选效果。

发明内容

本发明是为了解决现有的锂离子电池筛选分组方法效果差的问题。现提供基于内部特征的锂离子电池一致性筛选分组方法。

基于内部特征的锂离子电池一致性筛选分组方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对锂离子电池电化学模型进行参数辨识，得到电化学模型参数，从该模型参数中选取其中一个参数，在该参数数值的变化范围内，均匀选取多个取值，分别将该参数对应的多个取值与其余参数代入锂离子电池电化学模型进行仿真，得到恒流放电下对应的多条电压曲线，根据该参数得到的多条电压曲线获得该参数的敏感度；

步骤二、从多个参数中选取敏感度高的参数作为备选特征向量：对模型其他参数采用步骤一的方式获得相应参数的敏感度，从而获得每个参数的敏感度，剔除敏感度数量级最低的参数，剩余参数作为高敏感度的参数，将其作为备选特征向量；

步骤三、从多个参数中选取辨识度高的参数作为备选特征向量：根据锂离子电池电化学模型，对单体电池进行多次参数辨识实验，得到每个参数的对应的多个数值，根据每个参数对应的多个数值获得每个参数的变异系数，剔除变异系数数量级最高的参数，剩余参数具有可辨识度，剩余参数组成的参数集作为备选特征向量；

步骤四、在备选特征向量中选出同时具备敏感度和可辨识度的参数作为敏感参数；

步骤五、电池敏感参数的拟合度：对锂离子电池电化学模型进行老化试验，在老化过程中，每隔特定的循环周期数对电池进行电化学模型参数辨识，获取不同容量下锂离子电池电化学模型的步骤四选出的敏感参数的参数值，将该参数值与相应的容量值进行拟合，得到敏感参数与电池状态的拟合度，选取拟合度大于设定值的参数作为敏感参数特征向量；

步骤六、根据所述的敏感参数特征向量，得到特征参数的权重，利用该权重修正敏感参数特征向量，得到修正后的矩阵，根据该矩阵和聚类算法得到电池的分类数以及每个电池单体的分组信息，从而实现对每个电池单体的筛选分组。

本发明的有益效果为：