CN105929336A - 一种动力锂离子电池健康状态估算方法 - Google Patents

一种动力锂离子电池健康状态估算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105929336A
CN105929336A CN201610302656.8A CN201610302656A CN105929336A CN 105929336 A CN105929336 A CN 105929336A CN 201610302656 A CN201610302656 A CN 201610302656A CN 105929336 A CN105929336 A CN 105929336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
power
week
discharge
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610302656.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105929336B (zh
Inventor
魏引利
王海波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Original Assignee
Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd filed Critical Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority to CN201610302656.8A priority Critical patent/CN105929336B/zh
Publication of CN105929336A publication Critical patent/CN105929336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105929336B publication Critical patent/CN105929336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及动力锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种动力锂离子电池健康状态估算方法。本发明结合动力锂离子电池的容量、功率、内阻三个方面的因素，对电池的SOH进行评测。内阻包含直流内阻和交流内阻，具体的操作方法是，将电池进行满充满放循环，容量保持率记为C，在循环测试的过程中测试电池的交流内阻和直流内阻，交流内阻ACR和直流内阻DCR的比值定义为阻值特性值a；同时测试电池的功率性能，功率保持率记为P，健康参数H=aC+aP。本发明提供的估算方法综合考虑了容量、阻值以及功率三方面的特点，更加真实反映动力锂离子电池的健康状态。

Description

一种动力锂离子电池健康状态估算方法
技术领域
本发明涉及动力锂离子制造技术领域，具体涉及一种动力锂离子电池健康状态估算方法。
背景技术
近年来面对环境污染、能源危机这些日益严峻问题的威胁，世界各国都在加紧研发电动汽车。电动汽车已其安全环保无污染的特点成为未来产业发展的重点，其中作为电动汽车动力源的电池成为限制电动汽车发展的瓶颈。电池管理***作为监控和管理电池***的关键，通过充放电均衡管理，保证电池***正常合理工作，而电池管理***对电池及电池组的健康状态(SOH)估算对电池管理***的管理至关重要，通过准确合理的健康状态输入，能提高电池***的使用寿命，以及提高电池利用率。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种动力锂离子电池健康状态估算方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种动力锂离子电池健康状态估算方法，包括以下步骤：
(1)将分容后的电池进行活化处理；
(2)用基础电流将活化后的电池进行满充满放循环1周，记录初始放电容量A1；并且，将满充满放1周的该电池进行脉冲功率测试，记录其在N％SOC状态下的初始放电功率B1；用内阻仪测试N％SOC状态下满充满放1周的该电池的初始交流内阻ACR1；以及用混合脉冲功率测试，记录满充满放1周的该电池在N％SOC状态下的初始直流内阻DCR1；所述基础电流为倍率小于1C的电流，0<N<100；
(3)重复满充满放循环，对循环n周的电池健康状态Hn按以下公式进行估算：
H n = a n C n + a n P n a n = ACR n DCR n C n = A n A 1 P n = B n B 1
其中，n为自然数，an为循环n周电池的阻值特性值，Cn为循环n周电池的容量保持率，Pn为循环n周电池的功率保持率，ACRn为循环n周电池的交流内阻值，DCRn为循环n周电池的直流内阻值，An为循环n周电池的放电容量，A1为循环1周电池的初始放电容量，Bn为循环n周电池的放电功率，B1为循环1周电池的初始放电功率。
本发明所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，步骤(1)所述的活化处理为将电池使用小于1C的电流满充满放循环5～25周。
本发明所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，步骤(2)所述脉冲功率测试的具体方法是：
将活化后的电池调节至N％SOC，然后用基础电流放电一定时间后，再用大电流脉冲放电不大于60s，使基础电流和大电流脉冲放电的总容量为10％SOC，所述基础电流为倍率小于1C的电流，所述大电流为倍率大于3C的电流，0<N<100，此时放电功率B的计算公式为，B＝I×V，
其中，B的单位为W，I表示大电流值，V表示大电流放电截止电压。
本发明所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，步骤(2)所述混合脉冲功率测试的具体方法是：
测试完交流内阻处于N％SOC电态的电池静置后，用倍率为X的电流放电不大于60s，静置，然后用倍率为3/4X的电流充电不大于60s，再用基础电流放电，使倍率为X的电流和倍率为3/4X的电流脉冲充放电的时间相等且总充放过程的放电容量为10％SOC，所述X大于3C，所述基础电流为倍率小于1C的电流，此时直流内阻DCR的计算公式为，DCR＝(V0-V1)/I，
其中，DCR的单位为mΩ，V1表示大电流放电截止电压，V0表示半电态电池静置后静态电压，I表示大电流值。
本发明所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，测试的环境均在常温条件23±2℃下。
本发明所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，所述动力锂离子电池为LFP/C(即LiFePO4/C)或NCM/C(即NiCoMn/C)材料体系的电池。
本发明的有益效果在于：
用结合循环过程中的容量、交流阻抗、直流阻抗以及功率的变化对动力电池的健康状态进行估算，考虑了静态、动态、容量及功率四个方面的特性，更真实的反映电池的健康状态。
附图说明
图1为本发明一种动力锂离子电池健康状态估算方法的流程图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
如图1所示，从生产车间领取1只分容完成的IFP20100140-20Ah的方形电池电芯，标记为1#，此时电芯的荷电状态是满电态，健康状态估算按以下步骤进行：
(1)将上述电池用6.6A的电流充放循环五周活化处理，充放电电压范围是2.0-3.7V，备用；
(2)将上述电池用20A电流放电至2.0V，放电容量记录为初始放电容量A1，为20.17Ah；
(3)将上述电池用20A电流充电30min，此时电池的SOC状态是50％；将电池连接电性能测试柜，静置30min后，用20A的电流放电310s后，用100A的大电流放电10s，记录放电结束时的电压为3.105V，计算初始放电功率B1＝I×V＝100×3.105＝310.5(W)(I表示大电流值，V表示大电流放电截止电压)；
(4)用日置HIOKIBT3562的内阻仪测试电池的初始交流内阻ACR1，为0.73mΩ；
(5)上述测试后的电池，连接电性能测试柜，静置1h后，用100A电流放电10s后静置40s，后用80A电流充电10s后用20A电流放电347s，直流内阻DCR1＝(V0-V1)/I＝(3.195-3.050)/100/1000＝1.45(mΩ)(V1表示100A/10s大电流放电截止电压3.050V，V0表示半电态电池静置1h的静态电压3.195V，I表示100A大电流值)；
(6)根据阻值特性a＝ACR/DCR，计算可得初始阻值特性a1为0.503；
(7)根据H＝aC+aP，计算得到初始健康状态H1为1.006，近似为1；
(8)电池用20A电流常温满充满放循环50周后，重复上述步骤的所有测试，分别得到以下数据，C50为0.997，P50为0.986，a50为0.501，计算H50为0.997；
上述电池每用20A电流常温满充满放循环50周，就重复(2)-(8)的测试步骤，Hn越接近于1其健康状态越好。
随着满充满放循环进行到2500周，进行上述的测试步骤，得到以下数据：C2500为0.852，P2500为0.723，a2500为0.450，计算H2500为0.709。
从2500周的数据可以分析，容量保持率不能作为单一的寿命估算标准，功率性能的衰减以及阻值特性的变化在电池使用后期对电池健康状态的影响更大。
满充满放循环进行到3100周时，测试C值为0.8，P值为0.682，a值为0.437，计算循环寿命终止时的电池健康状态H为0.65。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将分容后的电池进行活化处理；
(2)用基础电流将活化后的电池进行满充满放1周，记录初始放电容量A1；并且，将满充满放1周的该电池进行脉冲功率测试，记录其在N％SOC状态下的初始放电功率B1；用内阻仪测试N％SOC状态下满充满放1周的该电池的初始交流内阻ACR1；以及用混合脉冲功率测试，记录满充满放1周的该电池在N％SOC状态下的初始直流内阻DCR1；所述基础电流为倍率小于1C的电流，0<N<100；
(3)重复满充满放循环，对循环n周的电池健康状态Hn按以下公式进行估算：
H n = a n C n + a n P n a n = ACR n DCR n C n = A n A 1 P n = B n B 1
其中，n为自然数，an为循环n周电池的阻值特性值，Cn为循环n周电池的容量保持率，Pn为循环n周电池的功率保持率，ACRn为循环n周电池的交流内阻值，DCRn为循环n周电池的直流内阻值，An为循环n周电池的放电容量，A1为循环1周电池的初始放电容量，Bn为循环n周电池的放电功率，B1为循环1周电池的初始放电功率。
2.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于：步骤(1)所述的活化处理为将电池使用小于1C的电流满充满放循环5～25周。
3.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于，步骤(2)所述脉冲功率测试的具体方法是：
将活化后的电池调节至N％SOC，然后用基础电流放电一定时间后，再用大电流脉冲放电不大于60s，使基础电流和大电流脉冲放电的总容量为10％SOC，所述基础电流为倍率小于1C的电流，所述大电流为倍率大于3C的电流，0<N<100，此时放电功率B的计算公式为，B＝I×V，
其中，B的单位为W，I表示大电流值，V表示大电流放电截止电压。
4.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于，步骤(2)所述混合脉冲功率测试的具体方法是：
测试完交流内阻处于N％SOC电态的电池静置后，用倍率为X的电流放电不大于60s，静置，然后用倍率为3/4X的电流充电不大于60s，再用基础电流放电，使倍率为X的电流和倍率为3/4X的电流脉冲充放电的时间相等且总充放过程的放电容量为10％SOC，所述X大于3C，所述基础电流为倍率小于1C的电流，此时直流内阻DCR的计算公式为，DCR＝(V0-V1)/I，
其中，DCR的单位为mΩ，V1表示大电流放电截止电压，V0表示半电态电池静置后静态电压，I表示大电流值。
5.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于：测试的环境均在常温条件23±2℃下。
6.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于：所述动力锂离子电池为LFP/C或NCM/C材料体系的电池。
CN201610302656.8A 2016-05-04 2016-05-04 一种动力锂离子电池健康状态估算方法 Active CN105929336B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610302656.8A CN105929336B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 一种动力锂离子电池健康状态估算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610302656.8A CN105929336B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 一种动力锂离子电池健康状态估算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105929336A true CN105929336A (zh) 2016-09-07
CN105929336B CN105929336B (zh) 2019-03-26

Family

ID=56835352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610302656.8A Active CN105929336B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 一种动力锂离子电池健康状态估算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105929336B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106443475A (zh) * 2016-10-21 2017-02-22 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于运营大数据的退役动力电池无拆解再次利用筛选方法
CN108023371A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 舒尔电子(苏州)有限公司 锂电池的贮存处理装置及贮存处理方法
CN109856559A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 武汉理工大学 一种锂电池循环寿命的预测方法
CN109991557A (zh) * 2018-11-30 2019-07-09 常州车之翼动力科技有限公司 动力锂电池循环寿命检测方法
CN110095721A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 中国电力科学研究院有限公司 一种退运电动汽车电池日历寿命的测评方法及模型
CN110208701A (zh) * 2019-04-09 2019-09-06 清华大学 一种直流微网中储能***虚拟电池内阻的计算方法
CN110221224A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 中兴高能技术有限责任公司 电池循环寿命的预测方法、装置及存储介质
CN110286326A (zh) * 2018-11-23 2019-09-27 天津力神电池股份有限公司 快速评估锂离子动力电池脉冲功率充放电能力的方法
CN110398693A (zh) * 2019-07-29 2019-11-01 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种退役磷酸铁锂单体电池状态快速评价方法
CN111239629A (zh) * 2020-02-28 2020-06-05 山东理工大学 一种退役锂电池的梯次利用状态区间划分方法
WO2020187209A1 (zh) * 2019-03-18 2020-09-24 Oppo广东移动通信有限公司 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电***和终端设备
CN111781510A (zh) * 2020-06-09 2020-10-16 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种筛选自放电异常电池的方法
CN111812531A (zh) * 2019-04-11 2020-10-23 东莞新能安科技有限公司 电池状态检测方法、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130066573A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-14 Eaglepicher Technologies, Llc Systems and methods for determining battery state-of-health
CN103558556A (zh) * 2013-10-31 2014-02-05 重庆长安汽车股份有限公司 一种动力电池soh估算方法
CN103869256A (zh) * 2014-03-27 2014-06-18 华南师范大学 一种基于交流阻抗测试动力锂离子电池soh的估算方法
CN104749533A (zh) * 2015-03-25 2015-07-01 上海应用技术学院 一种锂离子电池健康状态在线估算方法
CN105301509A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 清华大学 锂离子电池荷电状态、健康状态与功率状态的联合估计方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130066573A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-14 Eaglepicher Technologies, Llc Systems and methods for determining battery state-of-health
CN103558556A (zh) * 2013-10-31 2014-02-05 重庆长安汽车股份有限公司 一种动力电池soh估算方法
CN103869256A (zh) * 2014-03-27 2014-06-18 华南师范大学 一种基于交流阻抗测试动力锂离子电池soh的估算方法
CN104749533A (zh) * 2015-03-25 2015-07-01 上海应用技术学院 一种锂离子电池健康状态在线估算方法
CN105301509A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 清华大学 锂离子电池荷电状态、健康状态与功率状态的联合估计方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106443475A (zh) * 2016-10-21 2017-02-22 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于运营大数据的退役动力电池无拆解再次利用筛选方法
CN108023371A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 舒尔电子(苏州)有限公司 锂电池的贮存处理装置及贮存处理方法
CN110095721A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 中国电力科学研究院有限公司 一种退运电动汽车电池日历寿命的测评方法及模型
CN110286326A (zh) * 2018-11-23 2019-09-27 天津力神电池股份有限公司 快速评估锂离子动力电池脉冲功率充放电能力的方法
CN109991557A (zh) * 2018-11-30 2019-07-09 常州车之翼动力科技有限公司 动力锂电池循环寿命检测方法
CN109856559A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 武汉理工大学 一种锂电池循环寿命的预测方法
WO2020187209A1 (zh) * 2019-03-18 2020-09-24 Oppo广东移动通信有限公司 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电***和终端设备
CN110208701B (zh) * 2019-04-09 2020-07-10 清华大学 一种直流微网中储能***虚拟电池内阻的计算方法
CN110208701A (zh) * 2019-04-09 2019-09-06 清华大学 一种直流微网中储能***虚拟电池内阻的计算方法
CN111812531A (zh) * 2019-04-11 2020-10-23 东莞新能安科技有限公司 电池状态检测方法、设备及存储介质
CN110221224A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 中兴高能技术有限责任公司 电池循环寿命的预测方法、装置及存储介质
CN110398693A (zh) * 2019-07-29 2019-11-01 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种退役磷酸铁锂单体电池状态快速评价方法
CN111239629A (zh) * 2020-02-28 2020-06-05 山东理工大学 一种退役锂电池的梯次利用状态区间划分方法
CN111239629B (zh) * 2020-02-28 2022-02-18 山东理工大学 一种退役锂电池的梯次利用状态区间划分方法
CN111781510A (zh) * 2020-06-09 2020-10-16 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种筛选自放电异常电池的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105929336B (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105929336A (zh) 一种动力锂离子电池健康状态估算方法
CN107861075B (zh) 一种确定动力电池sop的方法
Yao et al. Modeling of lithium-ion battery using MATLAB/simulink
CN107121643B (zh) 锂离子电池健康状态联合估计方法
CN103698713B (zh) 一种锂离子电池健康状态评估方法
CN103545567B (zh) 一种快速分选锂离子电池的方法
Zhang et al. Fractional calculus based modeling of open circuit voltage of lithium-ion batteries for electric vehicles
CN103869256B (zh) 一种基于交流阻抗测试动力锂离子电池soh的估算方法
CN102937704B (zh) 一种动力电池rc等效模型的辨识方法
Lu et al. Analysis of the key factors affecting the energy efficiency of batteries in electric vehicle
CN103267953B (zh) 一种磷酸铁锂动力电池soc的估算方法
CN104502859A (zh) 电池荷电量及电池健康状态的检测、诊断方法
CN110244234A (zh) 一种电池加速寿命测试方法
EP3594705B1 (en) Method and device for estimating service capacity and state of health of minimum battery cell and battery system
CN111366864B (zh) 一种基于固定压升区间的电池soh在线估计方法
CN107843846A (zh) 一种锂离子电池健康状态估计方法
CN103954917A (zh) 一种单体电池测试模拟装置及实现方法
WO2023274194A1 (zh) 一种适用于富锂锰基电池的高阶模型参数辨识方法和***
CN111308356A (zh) 一种带加权的安时积分的soc估算方法
CN105738829A (zh) 动力锂电池的等效电路模型参数识别方法
CN106772099A (zh) 一种动力锂电池劣化程度估算方法
Zhang et al. Estimation of real-time peak power capability of a traction battery pack used in an HEV
Omar et al. Aging and degradation of lithium-ion batteries
CN103353575A (zh) 测量ocv和soc对应关系的测试装置及测试方法
CN103176137A (zh) 基于电池soc不均匀性的电池组健康状态评价方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant