1.本發(fā)明涉及一種預測動力電池循環(huán)壽命及健康狀態(tài)的方法，屬于動力電池技術領域。

背景技術：

2.隨著電動汽車及儲能電池的應用推廣，準確預測電池剩余壽命是鋰離子電池領域的核心研究方向之一，也是bms健康管理公認的研究熱點和難點。目前關于循環(huán)壽命預測的方法是被研究最廣泛的，主要分為三大類：基于物理失效模型的方法，基于數(shù)據(jù)驅動的方法和基于融合技術的方法
1.。三類方法是相關聯(lián)的，物理模型與電池的內在機理相關，數(shù)據(jù)驅動是外在表現(xiàn)形式，融合技術是對二者的有效結合?，F(xiàn)有的方法往往能夠預測健康狀態(tài)(soh)或者剩余使用壽命(rul)，但是對容量突降的跳水電池往往沒有足夠的預測能力或者反應時間進行補救，而且復雜的檢測或計算方法用于在線監(jiān)測電池的健康也是不切實際的。
3.近幾年，庫侖效率這一重要研究參數(shù)映入研究者視野，被廣泛用于衡量動力電池的循環(huán)壽命，并用來分析電池容量的衰減。但是庫倫效率普遍存在噪音大、精度低的缺點，對設備提出很高的要求。為解決該參數(shù)的普遍應用性，在專利文獻cn112819196a中已提出等效庫倫效率的概念，根據(jù)等效庫倫效率，計算動力電池循環(huán)過程中的容量保持率，以此預測電池的循環(huán)壽命。在專利文獻cn112819196a中，根據(jù)已測試的各周的等效效率的乘積(即累積等效效率)，直接預測第n周的容量保持率，c
n
＝η
n
β
n
×
η
n
?1β
n
?1×
η
n
?2β
n
?2×……×
η1β1，該方法測試周數(shù)越多，對后期預測效果越理想，但是對跳水電池的預測效果則不太理想。
4.針對預測模型的通用性，尤其針對跳水或者突發(fā)失效的電池，我們在此專利文獻的基礎上做了進一步補充和改進，基于等效效率建立循環(huán)過程中電池的容量衰減預測模型，提出一種能夠更準確的預測電池循環(huán)性能的方法，并進一步提出了一種可用于電池管理系統(tǒng)(bms)中壽命預測的數(shù)學模型。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于提供一種預測動力電池循環(huán)壽命及健康狀態(tài)的方法，采用該方法能夠更準確的預測電池循環(huán)性能，可以對有跳水跡象的電池進行壽命預測，可用于電池管理系統(tǒng)中壽命預測。
6.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
7.一種預測動力電池循環(huán)壽命及健康狀態(tài)的方法，包括以下步驟：
8.(1)在待測動力電池工作溫度范圍內的某一溫度下，對待測動力電池進行充、放電循環(huán)測試；
9.(2)將第n周循環(huán)時對應的充電電量記為q
cn
，第n周循環(huán)時對應的放電電量記為q
dn
，計算第n周的庫倫效率(columbic efficiency，ce)為ce＝q
dn
/q
cn
；
10.(3)計算第n周的等效庫倫效率(equivalent columbic efficiency，ece)ece＝ce
×
β
n
＝q
dn
/q
cn
×
q
cn
/q
dn
?1＝q
dn
/q
dn
?1，其中β
n
＝q
cn
/q
dn
?1，為修正系數(shù)；
11.(4)采用前n周的等效庫倫效率的平均值預測循環(huán)m周的容量保持率，其中，ece循環(huán)m周的容量保持率為m≥2n，依據(jù)該容量保持率預測動力電池的循環(huán)壽命。
12.進一步地，所述待測動力電池的工作溫度范圍為
?
30～55℃，優(yōu)選為
?
10～45℃。
13.進一步地，所述n的取值為n≥2。
14.本發(fā)明的有益效果：
15.(1)本發(fā)明的預測方法可以準確用于車用動力電池/儲能電池的剩余循環(huán)壽命預測和健康狀態(tài)管理，從線下測試層面考慮，解除了庫倫效率必須使用超高精度庫侖計乃至更高測試環(huán)境的要求限制，該預測方法的準確性也得到了顯著的提升；
16.(2)本發(fā)明不僅測試簡單可行，而且可以對有跳水跡象的電池進行壽命預測，也給bms的健康管理預留了足夠的時間。
附圖說明
17.圖1為實施例1中鋰離子電池的階段容量保持率和壽命預測結果示意圖。
具體實施方式
18.為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
19.以下實施例中測試充、放電的設備為lanhe充放電測試系統(tǒng)，其精度為電壓精度為0.1％fs+0.1％rd，電流精度為0.1％fs+0.1％rd。
20.采用lanhe動力電池充放電系統(tǒng)測得實際容量保持率。
21.實施例1
22.本實施例提供一種利用平均等效庫倫效率預測容量保持率的方法，包括以下步驟：
23.步驟一，選擇在25℃
±
2℃溫度下進行循環(huán)壽命測試，以下步驟均在此溫度條件下進行；
24.步驟二，將待測鋰離子電池以1.0c恒流充電至電壓為4.2v，然后以4.2v恒壓充電至電流為1/20c，靜置30min之后，將電池以1c恒流放電至電壓為2.8v，以此進行850次循環(huán)充放電測試，將第n(n＝1，2，3，
……
，850)周循環(huán)時對應的充電電量記為q
cn
，第n周循環(huán)時對應的放電電量記為q
dn
；
25.步驟三，計算第n周的庫倫效率為ce＝q
dn
/q
cn
；計算第n周的等效庫倫效率ece(n)＝ce
×
β
n
＝q
dn
/q
cn
×
q
cn
/q
dn
?1＝q
dn
/q
dn
?1，其中β
n
＝q
cn
/q
dn
?1，為修正系數(shù)；
26.步驟四，計算前n周的等效庫倫效率的平均值：采用該平均值預測循環(huán)
2n周的容量保持率：再利用2n周的容量保持率，預測4n周的循環(huán)壽命(容量保持率)，依次類推，來預測動力電池的循環(huán)壽命。
27.作為對比，采用專利文獻cn112819196a中記載的方法，按照公式計算累積等效庫倫效率(前n周各周的等效效率的乘積)，以此來預測動力電池的循環(huán)壽命。
28.本實施例中鋰離子電池的階段容量保持率和壽命預測結果如圖1所示，從圖中可以看出，利用前n周的平均等效庫倫效率預測2n周的容量保持率，可與實際測試結果對比，達到6％以內的相對偏差。而采用累積等效庫倫效率預測結果與實際測試結果相比，在跳水前相對偏差為可以控制在6％以內，而在跳水后，在700周～750周之間，采用累積等效庫倫效率預測結果與實際測試結果相比，相對標準偏差約為15％～45％，因此對電池跳水后的預測效果不理想。
29.可見本實施例中采用平均等效庫倫效率2n值預測法的準確性，有利于鋰離子電池循環(huán)壽命的快速準確預測。
30.實施例2
31.本實施例提供一種利用平均等效庫倫效率預測容量保持率的方法，包括以下步驟：
32.步驟一，在45℃
±
2℃溫度下，以下步驟均在此溫度條件下進行；
33.步驟二，將待測鋰離子電池以0.5c恒流充電至電壓為4.2v，然后以4.2v恒壓充電至電流為1/20c，靜置30min之后，將電池以1c恒流放電至電壓為2.8v，以此進行850次循環(huán)充放電測試，將第n(n＝1，2，3，
……
，850)周循環(huán)時對應的充電電量記為q
cn
，第n周循環(huán)時對應的放電電量記為q
dn
；
34.步驟三，計算第n周的庫倫效率為ce＝q
dn
/q
cn
；計算第n周的等效庫倫效率ece(n)＝ce
×
β
n
＝q
dn
/q
cn
×
q
cn
/q
dn
?1＝q
dn
/q
dn
?1，其中β
n
＝q
cn
/q
dn
?1，為修正系數(shù)；
35.步驟四，計算前n周的等效庫倫效率的平均值：采用該平均值預測循環(huán)2n周的容量保持率：再利用2n周的容量保持率，預測4n周的循環(huán)壽命(容量保持率)，依次類推，來預測動力電池的循環(huán)壽命。
36.實施例3
37.本實施例提供一種利用平均等效庫倫效率預測容量保持率的方法，包括以下步驟：
38.步驟一，在
?
10℃
±
2℃溫度下，以下步驟均在此溫度條件下進行；
39.步驟二，將待測鋰離子電池以0.5c恒流充電至電壓為4.2v，然后以4.2v恒壓充電至電流為1/20c，靜置30min之后，將電池以1c恒流放電至電壓為2.8v，以此進行850次循環(huán)充放電測試，將第n(n＝1，2，3，
……
，850)周循環(huán)時對應的充電電量記為q
cn
，第n周循環(huán)時對應的放電電量記為q
dn
；
40.步驟三，計算第n周的庫倫效率為ce＝q
dn
/q
cn
；計算第n周的等效庫倫效率ece(n)＝ce
×
β
n
＝q
dn
/q
cn
×
q
cn
/q
dn
?1＝q
dn
/q
dn
?1，其中β
n
＝q
cn
/q
dn
?1，為修正系數(shù)；
41.步驟四，計算前n周的等效庫倫效率的平均值：采用該平均值預測循環(huán)
2n周的容量保持率：再利用2n周的容量保持率，預測4n周的循環(huán)壽命(容量保持率)，依次類推。
42.經(jīng)過實施例1
?
3的測定，該鋰離子電池在25℃、45℃以及
?
10℃的400周、750周循環(huán)的容量保持率值如表1所示。
43.表1不同實施例中實際容量保持率和采用平均等效庫倫效率預測2n周后的容量保持率結果。
[0044][0045]
通過對比三個實施例，從表1中可以看出，采用平均等效庫倫效率法預測2n周后的容量保持率，跳水前和跳水后的預測結果與實際測試結果的相對偏差值均小于6％，可見該方法的準確性，更有利于鋰離子電池循環(huán)壽命的快速準確預測，同時對跳水電池有更好的預判性。

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