[发明专利]一种磷酸铁锂动力电池“跳水”故障的辨识预判方法

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂动力电池“跳水”故障的辨识预判方法，以预设采样周期记录以恒流充电过程中电池的充电容量Q和端电压V，得到充电过程Q‑V曲线；对充电过程Q‑V曲线进行数值微分获得dQ/dV‑SOC曲线；将其与该电池标准dQ/dV‑SOC曲线的特征进行对比，并分析其dQ/dV‑SOC曲线中SOC＝50％与SOC＝80％附近对应的特征峰的变化，获得LLI的信息。该方法可无损地反应出电池内部状态情况，直观地判断出电池是否存在“跳水”故障及引起“跳水”的原因，能够实现发生“跳水”前400次循环的预判辨识，降低新能源汽车锂离子动力蓄电电池在车运行时及退役梯次利用时突然容量失效的风险。

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车锂离子动力电池容量突然失效风险诊断预判的方法，特别是涉及一种磷酸铁锂动力电池“跳水”故障的辨识预判方法，可用于电池在车运行时及退役梯次利用时的故障预判，属于锂离子动力电池故障预判及梯级利用技术领域。

背景技术

磷酸铁锂电池在使用时会存在容量突降而发生“跳水”的情况，而通常这类电池在生产后及在运行时对容量的监测是无法辨识诊断出来的，“跳水”电池的无征兆出现将导致使用储能系统的切断无法使用，因此需要该类故障的监控与辨识预判，及时更换故障电池。且随着国家对电动汽车的大力推广，未来也将面临大量动力锂电池退役的问题。电池退役时还有75％的容量可以予以梯次再利用，充分利用电池的寿命，尤其对于磷酸铁锂电池具有稳定循环、循环寿命长的特点，且直接再生利用经济价值低，磷酸铁锂电池的梯级利用可以提高其使用经济价值。但由于磷酸铁锂电池作为动力能源在汽车上使用的过程中，不同条件的苛刻工况会对电池造成一定程度的过度老化，导致电池存在容量突降而失效的故障风险，即称为“跳水”。故而，退役电池在梯级利用前需对该类故障电池进行提前辨识预判及筛选出来，实现梯级利用过程循环工作次数和容量衰减一致性的保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明针对磷酸铁锂电池“跳水”故障无法通过电池外特性指标(如常规能检测的容量、内阻、臌胀率、自放电率)辨识的问题，本发明提出一种磷酸铁锂动力电池“跳水”故障辨的辨识预判方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种磷酸铁锂动力电池“跳水”故障的辨识预判方法，包括以下步骤：

S1：对电池单体进行一个完整的恒流充电测试，以一定采样时间记录下充电过程的充电容量Q和对应的端电压V，得到充电过程的Q-V曲线；一定采样时间指采样周期。

S2：对充电过程的Q-V曲线进行数值微分，即获得对应的△Q/△V数值序列，并构建成dQ/dV-SOC曲线；对Q-V曲线进行数值微分是为了获得dQ/dV曲线，dQ/dV反映电池内部锂离子脱嵌的能力，dQ/dV可以反映出正极和负极材料的相变过程，相变能力的变化表征电池健康状态的变化和衰退/失效的主要导因。

S3：提取dQ/dV-SOC曲线中的三个特征峰极值，分别在SOC＝20％、50％、80％位置附近，将这三个极值点作为电池状态辨识特征点，并将其与该电池标准dQ/dV-SOC曲线的特征进行对比，获得可用活性锂离子损失量的信息；

S4：将其高荷电区对应的辨识特征点值与该电池标准dQ/dV-SOC曲线对应的该特征点值m*比较，并计算K＝(被测电池的SOC＝80％特征点值)/(被测电池的SOC＝50％特征点值)和K*＝(被测电池的dQ/dV|soc＝80％)/(标准曲线的dQ/dV|soc＝80％)依据m*、K和K*可辨识判断出电池是否存在跳水故障及发生跳水的原因。m*、K和K*这三个指标的变化表征电池的失效机理：活性材料损失或锂离子损失导致，或两者兼具。

具体的，所述电池的标称容量为20Ah-200Ah。其中，标称容量是电池设计容量，充电容量是实际能充进去的容量。