一种锂离子电池容量跳水点辨识方法及系统与流程

本发明涉及锂电池监测，尤其涉及一种锂离子电池容量跳水点辨识方法及系统。

背景技术：

1、由于锂离子电池在运行过程中可能会经历加速老化，锂离子电池的加速老化会降低电池性能并导致安全问题，锂离子电池容量加速衰退会伴随着容量快速衰减，以及内部锂离子和正负极材料的大量损失，并且容量跳水点对应着电池容量衰减速率快速增加的时刻。

2、目前的锂离子电池的容量跳水点辨识方法没有考虑加速老化电池的衰减特性，难以解决不同的锂离子电池容量跳水点辨识问题，也没有考虑容量跳水点对电池循环寿命的影响，容易导致辨识锂离子电池容量跳水点的准确性较差，且适应性较差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种锂离子电池容量跳水点辨识方法及系统，解决了目前的锂离子电池的容量跳水点辨识方法的准确性较差，且适应性较差的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种锂离子电池容量跳水点辨识方法，包括以下步骤：

3、采用多项式拟合方法对多个待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线进行拟合，得到容量循环衰退轨迹拟合式；

4、基于所述容量循环衰退轨迹拟合式计算所述待识别锂离子电池每次老化循环的容量衰减速率，并确定容量衰减速率的搜索范围；

5、对所述容量衰减速率的搜索范围内所有容量衰减速率进行遍历，获取多个所述待识别锂离子电池在每次遍历所选定的容量衰减速率对应的老化循环次数，并将所述老化循环次数为相应的待识别锂离子电池的候选容量跳水点；

6、计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数，判断所述相关系数是否大于预设的相关系数阈值，若判断所述相关系数大于所述预设的相关系数阈值，则将所选定的容量衰减速率作为最优临界衰减速率，并重复上一步骤，直至所述容量衰减速率的搜索范围内所有容量衰减速率遍历完毕，得到多个最优临界衰减速率；

7、根据多个所述最优临界衰减速率确定最优临界衰减速率区间，基于所述最优临界衰减速率区间，获取所述待识别锂离子电池在每个最优临界衰减速率下对应的老化循环次数作为容量跳水点。

8、优选地，采用多项式拟合方法对多个待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线进行拟合，得到容量循环衰退轨迹拟合式的步骤之前，还包括：

9、对多个待识别锂离子电池进行电池循环衰退试验，得到所述待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线。

10、优选地，所述容量循环衰退轨迹拟合式为：

11、

12、式中，n表示老化循环次数，cdis(n)表示项式拟合后的电池容量保持率，m表示阶数，k表示电池样本数，am为多项式系数。

13、优选地，基于所述容量循环衰退轨迹拟合式计算所述待识别锂离子电池每次老化循环的容量衰减速率，并确定容量衰减速率的搜索范围的步骤具体包括：

14、基于所述容量循环衰退轨迹拟合式计算所述待识别锂离子电池每次老化循环的容量衰减速率为：

15、vn,k＝cdis,n-1,k-cdis,n,k

16、式中，k表示电池样本序号，cdis,n,k和cdis,n-1,k分别为第k个锂离子电池在第n次和第n-1次循环的容量保持率，vn,k为第k只电池在第n次循环的衰减速率；

17、根据每个锂离子电池的衰减速率的最小值和最大值确定容量衰减速率的搜索范围。

18、优选地，计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数，判断所述相关系数是否大于预设的相关系数阈值，若判断所述相关系数大于所述预设的相关系数阈值，则将所选定的容量衰减速率作为最优临界衰减速率的步骤，具体包括：

19、通过下式计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数为：

20、

21、式中，r为相关系数，kpk为第k个锂离子电池的容量跳水点，为所有锂离子电池的容量跳水点的平均值，clk为第k个锂离子电池的循环寿命，为所有锂离子电池的循环寿命的平均值；

22、判断所述相关系数是否大于预设的相关系数阈值，若判断所述相关系数大于所述预设的相关系数阈值，则将所选定的容量衰减速率作为最优临界衰减速率。

23、第二方面，本发明还提供了一种锂离子电池容量跳水点辨识系统，包括：

24、曲线拟合模块，用于采用多项式拟合方法对多个待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线进行拟合，得到容量循环衰退轨迹拟合式；

25、衰减速率计算模块，用于基于所述容量循环衰退轨迹拟合式计算所述待识别锂离子电池每次老化循环的容量衰减速率，并确定容量衰减速率的搜索范围；

26、遍历模块，用于对所述容量衰减速率的搜索范围内所有容量衰减速率进行遍历，获取多个所述待识别锂离子电池在每次遍历所选定的容量衰减速率对应的老化循环次数，并将所述老化循环次数为相应的待识别锂离子电池的候选容量跳水点；

27、衰减速率优化模块，用于计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数，判断所述相关系数是否大于预设的相关系数阈值，若判断所述相关系数大于所述预设的相关系数阈值，则将所选定的容量衰减速率作为最优临界衰减速率，并使所述容量衰减速率的搜索范围内所有容量衰减速率遍历完毕，得到多个最优临界衰减速率；

28、跳水点辨识模块，用于根据多个所述最优临界衰减速率确定最优临界衰减速率区间，基于所述最优临界衰减速率区间，获取所述待识别锂离子电池在每个最优临界衰减速率下对应的老化循环次数作为容量跳水点。

29、优选地，本系统还包括：

30、衰退试验模块，用于对多个待识别锂离子电池进行电池循环衰退试验，得到所述待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线。

31、优选地，所述容量循环衰退轨迹拟合式为：

32、

33、式中，n表示老化循环次数，cdis(n)表示项式拟合后的电池容量保持率，m表示阶数，k表示电池样本数，am为多项式系数。

34、优选地，所述衰减速率计算模块具体包括：

35、衰减速率计算子模块，用于基于所述容量循环衰退轨迹拟合式计算所述待识别锂离子电池每次老化循环的容量衰减速率为：

36、vn,k＝cdis,n-1,k-cdis,n,k

37、式中，k表示电池样本序号，cdis,n,k和cdis,n-1,k分别为第k个锂离子电池在第n次和第n-1次循环的容量保持率，vn,k为第k只电池在第n次循环的衰减速率；

38、范围确定子模块，用于根据每个锂离子电池的衰减速率的最小值和最大值确定容量衰减速率的搜索范围。

39、优选地，所述衰减速率优化模块具体包括：

40、相关系数计算子模块，用于通过下式计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数为：

41、

42、式中，r为相关系数，kpk为第k个锂离子电池的容量跳水点，为所有锂离子电池的容量跳水点的平均值，clk为第k个锂离子电池的循环寿命，为所有锂离子电池的循环寿命的平均值；

43、判断模块，用于判断所述相关系数是否大于预设的相关系数阈值，若判断所述相关系数大于所述预设的相关系数阈值，则将所选定的容量衰减速率作为最优临界衰减速率。

44、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

45、本发明通过考虑加速老化电池的衰减特性，利用多项式拟合方法对多个待识别锂离子电池在加速老化后的容量循环衰退轨迹曲线进行拟合，从而可以解决不同的锂离子电池容量跳水点辨识问题，并基于容量跳水点与电池循环寿命之间的强相关特性，计算多个所述待识别锂离子电池的候选容量跳水点与电池循环寿命的相关系数，从而求解出能够辨识出加速老化电池容量开始快速衰减的最优临界衰减速率区间，并确定出电池循环寿命强相关的容量跳水点，提高了辨识锂离子电池容量跳水点的准确性和适应性，从而为电池健康状态管理、容量跳水预警以及加速老化电池寿命预测提供有用依据。