[发明专利]一种动力锂电池的老化预警方法

摘要

本发明公开了一种动力锂电池老化预警方法，通过将功率型MOSFET和限流电阻接在电池组两端，在控制器的控制下MOSFET管导通2ms,在电池和限流电阻中产生一个宽度为2ms的单个脉冲电流，通过压差和限流电阻的阻值可以得到锂电池的欧姆内阻。并对实时采集到的动力锂电池欧姆内阻数据进行异常值剔除和数据平滑处理，选择整体数据进行线性趋势拟合得到的斜率对比确定老化拐点，从而对电池健康状况进行预警。本发明的价值在于，能够简单快速的实现动力锂电池的欧姆内阻的测量，同时利用测量得到的欧姆内阻数据实现对动力锂电池的老化预警，对推动电动汽车产业的健康发展至关重要。

主权项

一种动力锂电池的老化预警方法，包括锂电池欧姆内阻的测量电路设计电池老化行预警方法，其中：欧姆内阻测量电路由限流电阻R9，电压采集电阻R10和功率MOSFET管AUIRFR3710Z以及MOSTET驱动芯片TPIC46L02组成；限流电阻R9和AUIRFR3710Z以及R10串联接在电池组的两端，作为在电池组中产生脉冲电流的测量电路； 电阻R7、R8和R10构成过电流保护电路，电流流过R10在R10两端产生压降，R8和R7组成分压电路将R10上的电压分压后接入46L02的DARAIN0端口作为判断测量电路是否过电流的监视值；VCOMPEN1通过电阻R1和R3接入高电平，启用外部参考故障电压；R2和R4的分压与VCOMP1连接，R4上的电压作为外部的故障参考电压，当DARAIN0上获得的电压高于VCOMP1电压时进行过电流保护；其特征在于：欧姆内阻测量方法：锂电池的两端接入限流电阻R和功率MOSFET管，首先测量电池组在断路状态下的电压E，通过微控制器控制功率MOSFET管导通2ms在关断之前测得此时锂电池组两端的电压U，这一过程在锂电池组中产生了一个宽度为2ms的脉冲电流，由交流激励测量锂电池内阻的原理可知：极化欧姆内阻在被短路时两端的压差变化是由脉冲电流通过欧姆内阻产生的，使用公式计算出欧姆内阻；基于欧姆内阻寻找电池老化拐点从而对电池老化进行预警的方法步骤如下：A、对采集到的数据进行处理，剔除其中的异常值：如果测量值与平均值之差大于标准偏差的2倍，则予以剔除，表达式为，其中，为样本均值，为样本的标准偏差；B、对剔除异常值后的数据平滑滤波：采用平滑点数20点的Savitzky‑Golay数据平滑滤波处理；C、寻找动力电池老化的拐点：将采集到的内阻数据按循环次数分组，从满电荷状态放电至电量不足为一个循环周期，先去掉最后四组数据，根据数据的整体趋势使用最小二乘法进行线性趋势拟合求得趋势直线的斜率，再恢复一组数据，即只去掉最后三组数据再重复上面的过程；以此类推，最后求得5个斜率值K1、K2、K3、K4、K5，当K1<K2<K3<K4<K5时，拐点出现，锂电池开始老化；D、将电池老化预警级别设置为：优、良、注意老化趋势、即将老化和老化五档；使用后一个斜率值减去前一个斜率值即K2‑K1、K3‑K2、K4‑K3和K5‑K4；再定义一个数组，数组中的数据是1、2、3、4 这四个数；危险级别预警值W是根据K2‑K1、K3‑K2、K4‑K3和K5‑K4值的正负情况来确定的，从数组中选择数值相加获得W值，结果为正值则选择数组中对应位置的数值相加，如果结果为负值则不选；预警值越大越危险，当预警值到达10时说明已经到达电池的老化拐点，电池进入老化阶段；在预警值小于等于1时电池健康状态为优；在预警值小于等于4大于1时电池健康状态为良；在预警值小于等于7大于4时电池健康状态为注意老化趋势；在预警值小于等于9大于7时电池健康状态为即将老化。