一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法技術

本發明專利技術提供一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，該方法通過統計鋰離子電池在不同的實驗條件下的理論循環次數、在實際工作中的實際電參數及源數據二維數組中的循環的出現次數，計算所述鋰離子電池的壽命損耗與等效循環壽命。該方法將鋰離子電池的使用壽命量化，并且直觀地將鋰離子電池在實際工作中運行復雜工況時的使用壽命等效為現行標準規定的循環壽命；該方法簡單且可靠，同時避免了較大誤差的產生，便于實現計算鋰離子電池狀態的在線檢測和實時監控；滿足了鋰離子電池的實際運行需求，保證了鋰離子電池在實際應用中的穩定性與可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及二次電池儲能
，具體涉及一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法。
技術介紹
鋰離子電池的性能會隨著使用出現不同程度的下降趨勢，這是一個緩慢、不可逆的變化過程。使用壽命是鋰離子電池的一個重要性能參數。現行相關標準通常以全壽命周期循環次數的形式規定鋰離子電池的使用壽命，但實際運行中的工作條件與標準的充放電循環試驗差別很大，環境條件、工作倍率、充放電深度等常出現波動，因此在實際運行中無法直接以循環次數衡量鋰離子電池的使用壽命。現有方法利用一些復雜的數學模型如電化學模型、經驗模型、等效電路模型等嘗試利用鋰離子電池的某些狀態參數計算其健康狀態，已達到量化鋰離子電池的使用壽命的目的。但利用上述復雜模型量化鋰離子電池的使用壽命實施困難，進行簡化后又會產生較大誤差，因此無法滿足實際運行的需求。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，該方法將鋰離子電池的使用壽命量化，并且直觀地將鋰離子電池在實際工作中運行復雜工況時的使用壽命等效為現行標準規定的循環壽命。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，所述方法包括如下步驟：步驟1.測量并記錄不同的實驗條件下的鋰離子電池的理論循環次數，其中，所述實驗條件包括實驗的環境溫度、所述鋰離子電池的實驗工作倍率及其實驗電參數，所述實驗電參數為實驗SOC值或實驗電壓值；步驟2.以相同的時間間隔記錄時間段內所述鋰離子電池的在實際工作中的實際電參數，并將所述實際電參數的極值點與其對應的時間節點保存為源數據二維數組；其中，所述實際電參數為實際SOC值或實際電壓值，所述時間節點最少為三個；步驟3.統計所述源數據二維數組中的每一種循環的出現次數，其中，所述循環由相鄰的三個所述極值點組成；步驟4.根據所述鋰離子電池的實際工作倍率及全部的所述循環的出現次數，計算所述鋰離子電池的壽命損耗；步驟5.根據所述實際工作倍率及所述實際電參數，查找所述實驗測得的對應的所述理論循環次數；并根據所述理論循環次數和所述壽命損耗，計算得到所述鋰離子電池的等效循環壽命。優選的，所述步驟1，包括：1-1.給定一個實驗的環境溫度，并將所述鋰離子電池的容量下降到限定值，其中，所述限定值低于所述鋰離子電池的初始容量；1-2.在所述環境溫度下，根據實驗要求，改變所述鋰離子電池的實驗工作倍率及實驗電參數，測量并記錄每一數值變化時的所述鋰離子電池的理論循環次數；其中，所述實驗電參數為實驗SOC值或實驗電壓值；1-3.改變所述環境溫度及所述限定值，重復步驟1-2，直到完成實驗要求的全部的實驗條件的測量；1-4.將不同的實驗條件下的所述鋰離子電池的理論循環次數制成數據表。優選的，所述步驟2中所述極值點的判定方法為：從記錄的所述實際電參數中的第二個值開始依次判定；其中，所述實際電參數為實際SOC值或實際電壓值；若當前的所述實際電參數均大于其相鄰的2個值，則該實際電參數為所述極值點中的極大值點，保留該所述實際電參數；若當前的所述實際電參數均小于其相鄰的2個值，則該實際電參數為所述極值點中的極小值點，保留該所述實際電參數；若當前的所述實際電參數的大小處于其相鄰的2個值之間，則該實際電參數不為極值點，刪除該所述實際電參數。優選的，在所述步驟3之前，包括：將所述源數據二維數組制成源數據表，從所述源數據表中的前三個所述極值點開始依次判定當前相鄰的三個極值點所屬的循環的類型，直到完成所述源數據表中的全部的極值點所屬的循環類型的判定。優選的，所述當前相鄰的三個極值點所屬的循環類型的判定方法為：當前相鄰的三個所述極值點依次為X'n-1、X'n和X'n+1；若X'n-1＝X'n+1，則判定三個所述極值點構成一個X'n-1～X'n～X'n-1的循環；并繼續判定下三個相鄰的所述極值點所屬的循環類型；若X'n-1>X'n+1且X'n為極大值或若X'n-1<X'n+1且X'n為極小值時，此三點即構成一個X'n-1～X'n～X'n-1的循環加半個X'n-1～X'n+1～X'n-1的循環；則判定該三點屬于X'n-1～X'n～X'n-1的循環，并將所述半個X'n-1～X'n+1～X'n-1的循環與下一個相鄰的極值點組合繼續判定，即繼續判定X'n-1、X'n+1與X'n+2的循環類型；若X'n-1>X'n+1且X'n為極小值或X'n-1<X'n+1且X'n為極大值時，此三點即構成一個X'n+1～X'n～X'n+1的循環加半個X'n-1～X'n+1～X'n-1的循環；則判定該三點屬于X'n+1～X'n～X'n+1的循環，并將所述半個X'n-1～X'n+1～X'n-1的循環與下一個相鄰的極值點組合繼續判定，即繼續判定X'n-1、X'n+1與X'n+2的循環類型。優選的，所述步驟4，包括：4-1.根據所述源數據表中的所述時間節點間的間隔計算得到所述鋰離子電池的實際工作倍率；4-2.將所述實際工作倍率及全部的所述循環的出現次數代入下式中，計算得出所述鋰離子電池的壽命損耗Loss：Loss=Σn(Cj,Xk)N(Cj,Xk);]]>式中，k＝1…m；m為循環類型的總數；Cj為鋰離子電池的實際工作倍率；Xk為實際電參數；n(Cj，Xk)指的是工作倍率為Cj，實際電參數為Xk時的循環的出現次數；N(Cj，Xk)指的是數據表中電池在工作倍率為Cj，實際電參數為Xk下所完成的循環次數。優選的，所述步驟5，包括：5-1.在所述數據表中查找與所述實際工作倍率相同的所述實驗工作倍率，并找出所述實驗工作倍率對應的所述理論循環次數的值集；5-2.在所述值集中查找與所述實際電參數的相同的所述實驗電參數，并找出該實驗電參數對應的所述理論循環次數的值；若在所述值集中沒有與所述實際電參數相同的所述實驗電參數；則將所述實際電參數四舍五入后重新查找；5-3.將查找到的所述理論循環次數的值和所述壽命損耗值相乘，計算得到所述鋰離子電池的等效循環壽命。從上述的技術方案可以看出，本專利技術提供了一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，該方法通過統計鋰離子電池在不同的實驗條件下的理論循環次數、在實際工作中的實際電參數及源數據二維數組中的循環的出現次數，計算所述鋰離子電池的壽命損耗與等效循環壽命。該方法將鋰離子電池的使用壽命量化，并且直觀地將鋰離子電池在實際工作中運行復雜工況時的使用壽命等效為現行標準規定的循環壽命；該方法簡單且可靠，同時避免了較大誤差的產生，便于實現計算鋰離子電池狀態的在線檢測和實時監控；滿足了鋰離子電池的實際運行需求，保證了鋰離子電池在實際應用中的穩定性與可靠性。與最接近的現有技術比，本專利技術提供的技術方案具有以下優異效果：1、本專利技術提供的技術方案中，通過記錄時間段內所述鋰離子電池的在實際工作中的實際電參數與統計所述源數據二維數組中的每一種循環的出現次數；將鋰離子電池的使用壽命量化，并且直觀地將鋰離子電池在實際工作中運行復雜工況時的使用壽命等效為現行標準規定的循環壽命；該方法簡單且可靠，同時避免了較大誤差的產生，便于實現計算鋰離子電池狀態的在線檢測和實時監控；滿足了鋰離子電池的實際運行需求。2、本專利技術提供的技術方案中，通過根據所述實際工作倍率及所述實際電參數，查找所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟1.測量并記錄不同的實驗條件下的鋰離子電池的理論循環次數，其中，所述實驗條件包括實驗的環境溫度、所述鋰離子電池的實驗工作倍率及其實驗電參數，所述實驗電參數為實驗SOC值或實驗電壓值；步驟2.以相同的時間間隔記錄時間段內所述鋰離子電池的在實際工作中的實際電參數，并將所述實際電參數的極值點與其對應的時間節點保存為源數據二維數組；其中，所述實際電參數為實際SOC值或實際電壓值，所述時間節點最少為三個；步驟3.統計所述源數據二維數組中的每一種循環的出現次數，其中，所述循環由相鄰的三個所述極值點組成；步驟4.根據所述鋰離子電池的實際工作倍率及全部的所述循環的出現次數，計算所述鋰離子電池的壽命損耗；步驟5.根據所述實際工作倍率及所述實際電參數，查找所述實驗測得的對應的所述理論循環次數；并根據所述理論循環次數和所述壽命損耗，計算得到所述鋰離子電池的等效循環壽命。

【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池等效循環壽命計算方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟1.測量并記錄不同的實驗條件下的鋰離子電池的理論循環次數，其中，所述實驗條件包括實驗的環境溫度、所述鋰離子電池的實驗工作倍率及其實驗電參數，所述實驗電參數為實驗SOC值或實驗電壓值；步驟2.以相同的時間間隔記錄時間段內所述鋰離子電池的在實際工作中的實際電參數，并將所述實際電參數的極值點與其對應的時間節點保存為源數據二維數組；其中，所述實際電參數為實際SOC值或實際電壓值，所述時間節點最少為三個；步驟3.統計所述源數據二維數組中的每一種循環的出現次數，其中，所述循環由相鄰的三個所述極值點組成；步驟4.根據所述鋰離子電池的實際工作倍率及全部的所述循環的出現次數，計算所述鋰離子電池的壽命損耗；步驟5.根據所述實際工作倍率及所述實際電參數，查找所述實驗測得的對應的所述理論循環次數；并根據所述理論循環次數和所述壽命損耗，計算得到所述鋰離子電池的等效循環壽命。2.如權利要求1所述的計算方法，其特征在于，所述步驟1，包括：1-1.給定一個實驗的環境溫度，并將所述鋰離子電池的容量下降到限定值，其中，所述限定值低于所述鋰離子電池的初始容量；1-2.在所述環境溫度下，根據實驗要求，改變所述鋰離子電池的實驗工作倍率及實驗電參數，測量并記錄每一數值變化時的所述鋰離子電池的理論循環次數；其中，所述實驗電參數為實驗SOC值或實驗電壓值；1-3.改變所述環境溫度及所述限定值，重復步驟1-2，直到完成實驗要求的全部的實驗條件的測量；1-4.將不同的實驗條件下的所述鋰離子電池的理論循環次數制成數據表。3.如權利要求1所述的計算方法，其特征在于，所述步驟2中，所述極值點的判定方法為：從記錄的所述實際電參數中的第二個值開始依次判定；其中，所述實際電參數為實際SOC值或實際電壓值；若當前的所述實際電參數均大于其相鄰的2個值，則該實際電參數為所述極值點中的極大值點，保留該所述實際電參數；若當前的所述實際電參數均小于其相鄰的2個值，則該實際電參數為所述極值點中的極小值點，保留該所述實際電參數；若當前的所述實際電參數的大小處于其相鄰的2個值之間，則該實際電參數不為極值點，刪除該所述實際電參數。4.如權利要求2所述的計算方法，其特征在于，在所述步驟3之前，包括：將所述源數據二維數組制成源數據表，從所述源數據表中的前三個所述極值點開始依次判定當前相鄰的三個極值點所屬的循環的類型，直到完成所述源數據表中的全部的極值點所屬的循環類型的判定。5.如權利要求4所述的計...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李大賀，楊凱，高飛，劉皓，趙錄興，王麗娜，胡晨，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網河北省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京;11