[发明专利]基于锂离子电池容量跳水点的老化预警方法、系统、汽车及计算机存储介质

说明书

本发明提供一种基于锂离子电池容量跳水点的老化预警方法、系统、汽车及计算机存储介质，包括S1：实时获取锂离子电池单体运行数据，进行数据处理，获取充/放电片段；S2：提取充/放电时的相似片段，并计算运行片段相似度特征F；S3：建立灰色模型，利用所述片段相似度特征F输入模型，预测特征曲线走势；S4：计算预测数据与真实数据的残差e，根据残差方差、均值、最值计算残差检验得分；S5：根据S4步骤计算的数据值确定基线，通过运行片段相似度特征实际趋势和所述基线判断电池容量是否出现跳水。本发明可以提前发出电池严重老化预警，有效避免锂离子电池安全事故发生。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，尤其是电动汽车锂离子电池容量老化技术。

背景技术

随着新能源技术的发展和科技变革的推动，锂离子电池因其能量密度高，使用寿命长等特点使用越来越广泛，却也造成了大量的安全事故，这也使得锂离子电池的安全性保障变得至关重要。

锂离子电池在使用过程中主要面对两类安全隐患：1)物理碰撞；2)电池老化失效。由于物理碰撞对锂离子电池造成的损害相对易于观测，生产设计厂家一般会设计相应的箱体来保护锂离子电池，这使得近些年来因物理碰撞导致的安全事故相对较少，而因电池老化失效导致的安全事故相对较多。电池管理系统(BMS)在锂离子电池老化失效之前进行及时的预警并采取处理措施，提高电池系统的稳定性和可靠性，也就成为了锂离子电池技术发展的当务之急。

在实际使用中，锂离子电池在使用过程中其容量的衰退不是线性的，而是在经过某一时刻之后快速恶化，电池容量快速衰减，这也称为容量跳水现象。因此，如果可以在电池的使用过程中识别到容量衰退的转折点，则可以提前发出预警，降低发生安全事故的风险。

理论上，虽然可以使用安时积分计算电池容量，从而判断“跳水点”。但是锂离子电池在实际的工程应用中，由于工作环境复杂多变，由于传感器精度受限等问题的存在，会导致电流采集误差较大，因此没法直接使用安时积分计算电池容量，从而判断“跳水点”。

专利文献CN201811375257.X公开了公开了一种电池老化过程中容量跳水的预测方法，首先获取新电池的OCV-放电容量曲线及斜率转折点，并获取新电池的内阻；然后获取与新电池同型号电池老化过程中内阻与循环次数之间的关系，以及电池老化过程中OCV-放电容量曲线及斜率转折点，同时获取电池老化过程中给定放电规程的放电曲线及斜率转折点；若放电曲线的斜率转折点到达放电下限截止电压，则该电池在给定放电规程下的容量在后续老化过程中将发生跳水。该方法存在的问题是需要获取新电池内阻。由于新电池内阻较小，需要专业检测设备，而且耗时耗力。另外该方法做需要大量的(做200次)给定工况下的老化实验，建立内阻与放电循环次数关系曲线，以及OCV-放电容量关系曲线，并且利用这些曲线外推。由于其设计的实验为定工况下的电池老化实验，与电动汽车实际运行工况难以很好匹配，因此不好直接用于实车电池容量跳水点预测。

专利文献CN202011131864.9公开了一种基于曲线形态的电池容量跳水识别方法，包括：依据经过数据平滑预处理后的电池容量退化数据，获取电池容量退化曲线数据；从所述电池容量退化曲线数据中提取电池容量退化曲线的斜率特征；根据所提取的斜率特征对电池容量退化曲线进行形态识别；根据电池容量退化曲线形态识别结果，对电池容量跳水进行识别。斜率特征包括：对每次电充充放电循环的电池容量退化曲线数据进行一次斜率的特征提取所获得的一次斜率；以及对所述一次斜率特征再次进行斜率提取所获得的二次斜率。该方法需要获取容量退化曲线数据，但电动汽车实际使用过程中由于传感器采集精度及充放电SOC区间的不确定性，容量退化曲线不易准确建立；另外，该方法需要根据容量退化曲线斜率正特识别曲线形态，该容量退化曲线是全周期运行的，可以基于曲线形态的识别判断电池是否发生了容量跳水现象，但无法判断是什么时候发生的，难以进行实时预警。

发明内容