[发明专利]一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法

说明书

本发明系一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法，适用于不同工作条件下的锂离子电池，包括在不同环境温度以及不同的放电速率，可以正确实时预测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命。

技术领域

本发明系一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法，特别是可以正确及时地预测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法。

背景技术

电动车(electric vehicle,EV)可谓是当今交通发展领域中，所极为关注的焦点，而其主要是以可充电锂离子电池(lithium-ion battery,LiB)作为能量来源，通常会期待其可充电锂离子电池的能效更高，使用寿命更长。然而，估计锂离子电池的健康情况(State-of-Health,SoH)，并预测其剩余的使用寿命(remaining useful life,RUL)仍是目前相关领域无法完全掌握的主要问题，实际上，能够准确地快速测量其锂离子电池的健康情况，仍是相关业界一直无法有效克服的困难问题。

而至今，各方亦已广泛讨论锂离子电池的一些相关的重要健康指标(Healthindex)，其中讨论的内容包括了锂离子电池的健康情况(State-of-Health,SoH)，充电状态(State of Charge,SoC)，能源状态(state of energy,SoE)以及安全状态(state ofsafety,SoS)等各式的健康指标。主要因为当锂离子电池的量测发生了不准确的健康情况，造成实际的锂离子电池中的剩余电荷，亦即一般所称的电量，可能会比预期更低得多，因而导致意外地过度放电(overdischarge)。

此外，对于未知剩余使用寿命的锂离子电池，很可能导致使用者会提前更换锂离子电池，从而增加锂离子电池的使用成本。另一方面，若锂离子电池健康情况于实际上，已经低于80％时，却仍勉强延长其使用期限，会更成更大的问题。

因此，关于锂离子电池的健康情况的准确估计和剩余使用寿命的预测，对于锂离子电池的使用至关重要，特别是在电动汽车领域。而目前有许多健康情况的估计方法，有些估计方法虽然可谓为准确，但仍需要经过复杂算法的计算，无法实时的使用于电动车，且对于实际应用而言，仍然具有不够快速正确的极大疑虑。

准此，目前电动车业界相关领域极需要能够有效估计锂离子电池的健康情况，且能够完全掌握与预测锂离子电池的剩余使用寿命的较好较佳方案，故而，若能够提供准确地快速预测锂离子电池健康情况和剩余使用寿命的方法，确实是电动车相关业界向来所期待与关注的。

发明内容

本发明系一种预测锂离子电池健康情况和剩余使用寿命的方法，可适用于不同工作条件下的锂离子电池，包括在不同环境温度以及不同的放电速率，以正确实时预测锂离子电池健康情况和剩余使用寿命的方法。

本发明一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法，首先进行记录锂离子电池的充电电流与放电电流；接着，记录每个放电周期的放电温度，以及放电电流，并且纪录充电/放电周期的次数；继续，在选定至少有三个事前已确定的锂离子电池的充电/放电周期后，计算出锂离子电池的健康状况值；接着，使用所取得的健康状况值，以计算「半经验容量衰减模型中的参数值；最后，以云端计算机连接锂离子电池，进行确认所计算得到的数值，并传送至应用程序，而显示所完成的结果在屏幕上。

本发明之一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法之目的，系基于「电化学的电气模型」以及「半经验容量衰减模型」之相结合后，并将其应用于锂离子电池的放电曲线，以估计锂离子电池在所有工作条件下的最大存储充电容量，健康情况和使用寿命，估计准确度优于99％。

本发明之一种量测锂离子电池的健康情况和剩余使用寿命的方法，其目的系可作为锂离子电池加速寿命测试方法，亦可用于预测工厂内的同一批次的锂离子电池寿命，并检查该批次内锂离子电池的质量和可靠性。且由于本发明是闭合式模型，因此所使用的「估计时间」会小于5秒，因此适用于实时和联机应用领域。