可充电电芯寿命一致性评估方法与流程

本发明涉及电池管理,具体是可充电电芯寿命一致性评估方法。

背景技术：

1、同一款电芯在相同条件下的寿命存在不一致性,常见的寿命一致性评估方法为：安排多个平行样进行寿命测试,然后观察寿命范围。

2、常规方法一方面,由于样品数量有限,测试结果偶然性大,如正态分布一般要求样品数量达到30个以上才能较好地进行分布拟合,而实际测试中很难安排如此多的平行样；另一方面,大样本量则需要占用大量的测试资源和测试人力；常规方法的测试结果准确度不足。

3、因此，需要一种准确度高的电芯寿命一致性评估方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明提供可充电电芯寿命一致性评估方法,准确度高。

2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案：

3、可充电电芯寿命一致性评估方法,包括以下步骤:

4、s1,对电池系统进行寿命测试,使电池系统进入快速衰减状态。

5、s1具体包括以下步骤：

6、s101,测量电池系统的初始容量；

7、s102,采用阶梯式充电将电池系统充电至100％soc；

8、s103,将电池系统存储于高温环境中；

9、s104,每隔一段设定的高温存储时间,进行常温容量恢复率测试,并将电池系统充电至100％soc；

10、s105,重复步骤s103-s104,使电池系统进入快速衰减状态；

11、s2,对电池系统的容量衰减曲线进行拟合,计算衰减曲线中的化学体系系数；

12、s3,拆出电池系统内的单体电芯并进行容量测试；

13、s4,根据步骤s3获取的单体电芯容量与单体电芯的初始容量,计算每个单体电芯的容量衰减百分比；

14、s5,对于每个单体电芯进行寿命计算,得出单体电芯寿命及寿命均值；

15、s6,对系统中所有单体电芯的寿命进行均值的归一化处理得出均值为1,标准差为σ的一致性标准参数ca；

16、s7,选取若干单体电池进行不同方式的寿命测试,并进行寿命一致性分析计算。

17、阶梯式充电具体为分为多个阶段对电池系统进行恒流充电,直至电池系统充电至100％soc,在阶段之间,充电电流大小为逐渐减小,

18、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s102中的阶梯式充电的具体步骤如下：

19、s1021,以大电流对电池系统进行恒流充电,充电至80％soc；

20、s1022,以小电流对电池系统进行恒流充电,充电至100％soc。

21、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s104中的高温存储时间≤30天,在初期,电池的衰减较快,在后期,电池的衰减较慢,因此,在初期,高温存储时间间隔较短,一般为7天,后期,高温存储时间间隔较长,一般为30天。

22、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s104中的常温恢复率测试,具体如下；

23、s1041,高温存储前对电池系统进行容量测试,得出电池容量为c0；

24、s1042,高温存储后将电池系统取出并在常温下进行放电测试,包括两个放电阶段：第一阶段,放电容量为c1,第二阶段,将电池系统充电至100％soc,再进行放电,放电容量为c2；

25、s1043,计算容量恢复率和容量保持率,容量恢复率＝c2/c0*100％,容量保持率＝c1/c0*100％。

26、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s4中的容量衰减百分比与存储时间的关系式为：

27、q＝a*tz

28、其中,q为容量衰减百分比,容量衰减百分比数值不定,根据产品不同而有所区别,t为存储时间,z为化学体系决定的系数,a为待拟合常数；对

29、q＝a*tz

30、两边取自然对数,可转化为线性方程,具体过程如下:

31、q＝a*tz

32、转化为in(q)＝z*in(t)+in(a)；令y＝in(q),x＝in(t),b＝in(a),k＝z,则in(q)＝z*in(t)+in(a)可表示成：斜率为k,截距为in(a)的线性方程y＝kx+b,

33、具体说明：对电池系统日历寿命测试的过程中,容量衰减百分比和存储时间分别取对数,得出in(q),in(t),令in(q)为纵坐标,in(t)为横坐标绘制散点图,对in(q)与in(t)的曲线进行线性拟合,所得斜率即为z值。

34、由于一个电池系统内的电池为相同型号,因此,其化学体系相同,所以电池系统中单体电芯的z值与电池系统的z值相同。

35、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s5中的单体电芯的寿命计算,具体包括以下步骤：

36、s501,通过步骤s4得到各单体电芯的容量衰减百分比q1、q2、q3……qn；

37、s502,根据q＝a*tz推导得出将各单体电芯的容量衰减百分比q1、q2、q3……qn代入得出各单体电芯对应的待拟合常数a1、a2、a3……an；

38、s503,根据q＝a*tz推导出将单体电芯寿命终止时的容量衰减百分比代入可得电池系统中单体电芯的预测寿命·l为单体电芯的预测寿命,各单体电芯的寿命为l1、l2、l3……ln,寿命均值为l均值。

39、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s6的一致性标准参数ca的计算方法,具体包括以下步骤：

40、s601,各单体电芯的寿命代入其中ca为寿命归一化数值,可得出各单体电芯对应寿命归一化数值ca1、ca2、ca3……can；

41、s602,寿命归一化数值ca服从均值为1,标准差为σ的正态分布,标准差σ由寿命归一化数值计算得出,记为ca～n(1,σ2)；

42、s603,寿命一致性参数ca以分布的形式量化表征了单体电芯的寿命一致性,其3σ寿命下限为：(1-3σ)*l均值。

43、可选的,在本发明一实施例中,所述步骤s7中可得出单体电芯寿命均值为l均值,单体电芯的寿命分布为l＝ca*l均值。

44、本发明有益效果

45、1.本发明的可充电电芯寿命一致性评估方法,获取每个单体电芯的容量衰减百分比,并计算得出每个单体电芯的寿命,对寿命均值的归一化处理得出一致性标准参数ca,在其他条件下在进行寿命一致性的分析计算,提高了寿命评估的准确性；

46、2.可通过测试结果推导出其他条件下的寿命一致性；

47、3.上述可得知,本方法提高准确性的同时,也减少了所需的时间,可以有更多的时间可用于研发,提高研发速度。

技术特征：

1.可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s1中的寿命测试具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s102中的阶梯式充电具体为多个阶段对电池系统进行恒流充电,直至电池系统充电至100％soc,在阶段之间,充电电流逐渐减小。

4.根据权利要求2所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s104中的高温存储时间小于或等于30天。

5.根据权利要求2所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s104中的常温恢复率测试,具体包括：

6.根据权利要求1所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s4中的容量衰减百分比与存储时间的关系式为：

7.根据权利要求1所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s5中的单体电芯的寿命计算,具体包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s6的一致性标准参数ca的计算方法,具体包括以下步骤：

9.根据权利要求1所述可充电电芯寿命一致性评估方法,其特征在于：所述步骤s7中可得出单体电芯寿命均值为l均值,单体电芯的寿命分布为l＝ca*l均值。

技术总结
本发明涉及电池寿命技术领域,具体是一种可充电电芯寿命一致性评估方法,通过对电池系统的日历寿命测试,对容量衰减曲线进行拟合,计算电池系统中单体电池的容量衰减百分比及单体电池寿命,对单体电池寿命进行均值归一化处理,得出寿命一致性的表征参数Ca,且Ca服从均值为1的正态分布,选取若干单体电池进行其他寿命测试,计算对应条件的寿命均值,结合寿命一致性的表征参数Ca,可分析电池在该条件下的寿命分布,评估对应条件的电池寿命一致性,本发明的评估方法提高寿命一致性评估结果的准确性同时,还极大程度地降低了测试所需的设备资源和人力资源。

技术研发人员：陈基荣
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16