动力电池寿命性能衰减的预测方法

摘要

本发明公开了一种动力电池寿命性能衰减的预测方法，通过设计动力电池的特征工况，再将每个特征工况等效成数个加速工况，在较短的时间内对电池进行测试，通过对容量C和内阻R的跟踪分析，采用不同的仿真手段对试验结果进行处理，得到容量C和内阻R在寿命期间的变化规律，即可以预测出电池在整车全寿命周期内性能衰减的情况。本发明通过从整车对动力电池的需求角度出发，通过模拟整车使用环境来跟踪电池的性能衰减规律，贴合实际工程应用，对动力电池寿命性能的判断上有良好的应用价值。

主权项

动力电池寿命性能衰减的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，设计一系列工况，固定I值、T值，以E为变量，对电池进行工况循环测试，记录C与R随着E变化的值，按照逆幂指数规律，通过MATLAB拟合C与R的衰减，得到以下关系式：C＝A₁C₀(100‑M₁*E^a₁)/100‑C₁，R＝A₂R₀(100+N₁*E^a₂)/100；这里的M₁、N₁为常数，以拟合结果为准；C₀、R₀分别是一段工况开始前电池的容量值和内阻值，C、R为经历循环之后电池的容量值和内阻值，E为能量吞吐量，I为一段工况的电流均方根，T为一段工况下电池的平均温度；C₁为由内阻增加引起的C衰减量，C₁＝C₀*(R‑R₀)/R；R₁为由容量增加引起的R衰减量，R₁＝R₀*(C₀‑C)/C；能量型电池，C₁为0；功率型电池，R₁为0；将测试得到的至少4组的C、R及输入的E值，通过MATLAB或其它拟合工具数学拟合得到M₁、N₁、a₁、a₂的值；第二步：固定I值，选取不同的3组T值，在3组条件下重复第一步，利用多项式拟合得到3组M₁与T、N₁与T的关系：M₁＝exp(‑M₂/T)，N₁＝exp(‑N₂/T)；这里的M₂，N₂为常数，将第一步拟合得到的常数M₁、N₁及输入的至少4组的T值，通过MATLAB或ORIGIN指数拟合得到M₂，N₂的值；不同电池M₂，N₂值不同，大于0即合理，一般为0‑100的范围；进一步得到：C＝A₁C₀*(100‑(exp(‑M₂/T))*E^a₁)/100‑C₁，R＝A₂R₀*(100+(exp(‑N₂/T)/100)*E^a₂，第三步：固定T值，选取不同的不少于3组I值，重复第一步，利用数学指数拟合方法，得到不少于3组的M₂与I、N₂与I的关系：M₂＝k₁*I+b₁；N₂＝k₂*I+b₂；这里的k₁，k₂，b₁，b₂为常数，将第二步拟合得到的常数M₂，N₂及输入的至少4组的I值，通过MATLAB进行指数拟合；最后得到：C＝A₁C₀*(100‑exp(‑f(I)/T))*E^a₁)/100‑C₁，R＝A₂R₀*(100+exp(‑f(I)/T)*E^a₂)/100+R₁；其中，f(I)＝k*I+b；A₁、A₂、a₁、a₂、k、b均为常数；第四步：通过上述公式计算得出C与R的值；计算结果一般是相对C₀、R₀的变化量；当电池内阻增量高于20％或容量衰减量低于20％，即可判定电池寿命终止。