一種動力鋰電池劣化程度估算方法與流程

本發明涉及動力電池技術領域，特別涉及一種動力鋰電池劣化程度估算方法。

背景技術：

隨著新能源汽車的快速發展，動力鋰電池劣化問題日益受到人們的關注。對動力鋰電池劣化程度的監控和測試是一個非常復雜的過程，目前，動力鋰電池劣化程度估算的一般過程是：首先通過得到鋰電池的容量參數和壽命的遞減規律，然后根據鋰電池的容量參數和壽命的遞減規律計算出鋰電池當前的劣化程度。但是現行的這種估算方法存在著嚴重的缺陷：由于需要長時間的循環壽命測試才能得到鋰電池的容量，使得無法實時有效的估算鋰電池劣化程度，因此利用鋰電池容量來估算電池的劣化程度具有很大的局限性。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種動力鋰電池劣化程度估算方法，以解決現行方法無法實時有效的估算鋰電池劣化程度的問題。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：提供一種動力鋰電池劣化程度估算方法，該方法包括：

在不同溫度環境下，對測試鋰電池進行加速壽命測試和電化學阻抗測試，得到測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值；

根據測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值，建立劣化程度-歐姆阻抗模型；

根據采集的待檢鋰電池的歐姆阻抗和待檢鋰電池工作環境的溫度，利用所述劣化程度-歐姆阻抗模型估算待檢鋰電池的劣化程度。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：本發明通過分析不同劣化程度的動力鋰電池的電化學阻抗譜曲線及歐姆阻抗的數據，建立劣化程度-歐姆阻抗模型，在不破壞電池結構的前提下，利用待檢鋰電池的歐姆阻抗即可估算待檢鋰電池的劣化程度，具有普適性和實施性，適于大力推廣使用。

附圖說明

圖1是本發明一實施例提供的一種動力鋰電池劣化程度估算方法的流程示意圖；

圖2是本發明一實施例中動力鋰電池劣化程度估算方法的具體流程示意圖；

圖3是本發明一實施例中動力鋰電池不同劣化程度對應的電化學阻抗譜圖；

圖4是本發明一實施例中對LiFePO₄鋰電池電化學阻抗測試流程示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1至圖4所示，對本發明做進一步詳細敘述。

如圖1、圖2所示，本實施例公開了一種動力鋰電池劣化程度估算方法，該方法包括如下步驟S1至S3：

S1、在不同溫度環境下，對測試鋰電池進行加速壽命測試和電化學阻抗測試，得到測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值；

S2、根據測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值，建立劣化程度-歐姆阻抗模型；

S3、根據采集的待檢鋰電池的歐姆阻抗和待檢鋰電池工作環境的溫度，利用所述劣化程度-歐姆阻抗模型估算待檢鋰電池的劣化程度。

進一步地，步驟S2中的劣化程度-歐姆阻抗模型具體為：

其中，Q_loss為劣化程度，Re為歐姆阻抗，T為待檢鋰電池工作環境的溫度，A為待檢鋰電池歐姆阻抗的初始值，B、C、D為擬合得到的常數。

進一步地，步驟S1具體包括：

在不同溫度環境下對至少三個測試鋰電池進行加速壽命測試和電化學阻抗測試，得到不同溫度環境下至少三個測試鋰電池不同劣化程度對應的電化學阻抗譜曲線；

對測試鋰電池不同劣化程度的電化學阻抗譜曲線進行分析，得到測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值；

根據測試鋰電池不同劣化程度的電化學阻抗譜曲線和歐姆阻抗值，建立所述的劣化程度-歐姆阻抗模型。

具體地，本實施例在至少三個不同溫度環境下，對選取的至少三個測試鋰電池進行測試，以得到鋰電池不同劣化程度對應的電化學阻抗譜圖。鋰電池不同劣化程度的電化學阻抗譜圖如圖3所示。

進一步地，所述的對測試鋰電池不同劣化程度的電化學阻抗譜曲線進行分析，得到測試鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗值，包括：

將不同劣化程度的動力鋰電池的電化學阻抗譜圖作為基礎阻抗譜，放入電化學阻抗數據庫，建立不同劣化程度的鋰電池電化學阻抗數據庫；

采用ZView分析不同劣化程度的鋰電池電化學阻抗數據庫中的鋰電池電化學阻抗譜圖，得到鋰電池不同劣化程度對應的歐姆阻抗。

需要說明的是，本實施例在對鋰電池電化學阻抗譜圖進行分析時，采用的軟件包括但不限于電化學阻抗擬合軟件ZView。通過電化學阻抗擬合軟件ZView進行分析時，確定電化學阻抗譜與實軸的交點的值即為鋰電池的歐姆阻抗。

進一步地，在步驟S1中，所述的對測試鋰電池進行加速壽命測試，具體包括：

根據測試鋰電池的循環壽命測試標準，加速測試鋰電池的劣化。

需要說明的是，本實施例中結合加速壽命試驗和電化學阻抗測試對鋰電池進行測試的具體過程是指：根據鋰電池的循環壽命測試標準，加速測試鋰電池的劣化過程，并在鋰電池的劣化過程中，對不同劣化程度的鋰電池進行電化學阻抗測試，采集不同劣化程度的鋰電池的電化學阻抗譜圖。

具體地，如圖4所示，以對磷酸鐵鋰LiFePO₄鋰電池進行循環壽命測試和電化學阻抗測試EIS為例，對本實施例中公開的方法進行說明如下：

(1)選擇3只13Ah的LiFePO₄鋰電池；

(2)a、在25℃室溫環境中，電池先以循環倍率為1C即13A的電流放電至2.0V，擱置1個小時，然后以13A電流恒流充電至3.65V，轉恒壓充電，至充電電流降至0.65A后停止充電,充電結束后擱置1小時；

b、在25℃室溫環境中，電池以13A電流恒流放電至2.0V；

c、計算放電容量，以Ah計算，然后重復a～c三次，取三次放電容量的平均值作為該電池的初始容量Q₀。

(3)在25℃室溫環境中，電池以13A電流恒流放電至2.0V，此時電池為空電態即SOC：％0，然后采用Solarton1287+1260電化學工作站測量其電化學阻抗，獲得歐姆阻抗。

(4)把三只LiFePO₄鋰電池放置在三個不同溫度即25℃，45℃，55℃的恒溫箱內，進行循環壽命測試，其過程如下：

d、電池以13A電流恒流放電至2.0V，擱置1個小時；

e、然后以13A電流恒流充電至3.65V，轉恒壓充電，至充電電流降至0.65A后停止充電，擱置1小時；

f、重復步驟d～e，循環N周，計算放電容量Q_N，以Ah計。

(5)計算容量變化率(Change Rate)，CR％＝(Q₀－Q_N)/Q₀，以容量保持率變化5％為步長，重復步驟(3)～(4)。

(6)判斷容量保持率是否大于85％，大于85％，則重復步驟(3)～(5)，小于85％，則結束實驗。

如此，便可采集到三只LiFePO₄鋰電池在不同劣化程度時對應的電化學阻抗譜圖，采用ZView軟件分析不同劣化程度時對應的電化學阻抗譜圖，得到不同溫度環境下鋰電池不同劣化程度時的歐姆阻抗值，如表1所示：

表1

根據表1中的數據，建立劣化程度-歐姆阻抗模型為：

將采集到的待檢鋰電池的歐姆阻抗和工作環境溫度代入公式即可計算出待檢鋰電池的劣化程度。

需要說明的是，在實際應用過程中，本領域技術人員還可以根據整車電池管理系統的實際應用情況，對本實施例中的劣化程度-歐姆阻抗模型進行修正，以使劣化程度-歐姆阻抗模型更加符合實際應用情況。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。