[发明专利]一种锂电池系统冬季加热工况及寿命阶段推演方法

说明书

本发明公开了一种锂电池系统冬季加热工况及寿命阶段推演方法，该发明首先有针对性地提供一种锂离子电池冬季加热工况策略，该工况包含环境条件、加热工况、充放电电流参数等，可以用于加速模拟整车电池系统在冬季日常使用过程中的工况条件。与此同时，本发明给出一种基于以上工况条件下的电池系统寿命衰减推演方法，预测电池系统在整车上所处寿命阶段；本发明可为开发人员加速提供等效整车状态电池，便于后续获得所需整车状态电池的电性能、安全性、可靠性等数据。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池系统冬季加热工况及寿命阶段推演方法。

背景技术

近年来新能源汽车迅速发展，新能源汽车尤其是纯电动汽车的作为我国汽车工业从汽车大国迈向汽车强国，从而实现弯道超车的国家重大发展项目，也是汽车产业长远发展转型升级的必兴之路。围绕新能源汽车的几大关键问题包括电动汽车续驶里程、生产制造成本、驾驶安全可靠性、充电关键技术，也是消费者和开发者重点关注的卡脖子问题。

动力电池系统是电动汽车的能量来源，也是电动汽车的核心部件，在很大程度上决定整车的性能表现，而电池系统的能量输出受到环境温度的影响。当环境温度较高时，电池材料活性增加，有利于能量的快速、高质释放。相反，环境温度较低时，譬如国内北方寒冷的冬季，电池性能表现则会面临多方面挑战。低温放电时，其可用容量和可用功率能量效率低于额定参数，表现为电池能量输出能力降低。环境温度降低到一定程度时，电池充电也将变得更加困难，锂枝晶的生长不可逆的对内部隔膜造成损伤，从而存在内部发生短路热失控的潜在安全问题。同时应当注意到，电池处于低温工作环境下，也会诱使内阻增大、产热增加，加速电池的老化进程，影响电池使用寿命。因此，研究锂离子电池在北方寒冷冬季的低温加热策略和寿命研究显得尤为重要。

发明内容

本发明首先提供一种锂离子电池冬季加热运行工况策略，该工况包含环境条件、加热工况、充放电电流参数等，可以用于加速模拟整车电池系统在冬季日常使用过程中的工况条件。与此同时，本发明给出一种基于以上工况条件下的电池系统寿命衰减推演方法，预测电池系统在整车上所处寿命阶段。

本发明的一种锂电池系统冬季加热工况及寿命阶段推演方法，其中，

1)动力电池冬季加热运行工况主要步骤如下：

a)将电池系统搁置于恒温环境箱中，温度调至-10℃恒温运行，模拟冬季典型气候条件；

b)将电热膜贴附在电池系统各电池单体表面，从而可实现将电能转换成热能为电池加热；

c)以I＝1/8C_额电流充电到90％SOC。其中充电电流按照目前行业慢充充电的平均8小时倍率，充电截止电量取目前整车有利循环采用的典型代表90％SOC截止；

d)静置30min，用以使电池电压达到稳态；

e)按照NEDC脉冲电流进行放电循环，直至放电至20％SOC；其中，放电截止电量取目前整车有利循环放电采用的典型代表20％SOC截止；

f)静置30min，用以使电池电压达到稳态；

g)重复步骤c)-f)为动力电池冬季运行工况；

其中，电热膜加热工况如下：当电池单体最低温度Tmin≤0℃，且电池单体平均温度Tavg≤2℃时，开启每单体不高于30W功率加热：当Tmin≥5℃，或Tavg≥7℃时，停止电热膜持续加热。

2)动力电池冬季加热运行工况下的电池系统寿命阶段推演方法的主要步骤如下：

a)以电池额定容量大小的电流值或制造商规定的电流值充电到100％SOC，即满电态；

b)静置30min，用以使电池电压达到稳态；