CN113702844B - 评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,包括:对多个实验组进行过充工况不同过充工况的脉冲充电循环测试实验,每个过充工况均循环测试至电芯到达EOL状态,其中将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位,实验期间,定期测定电芯样品的容量及功率;按照电压档位划分多个电压分区,分段统计每个过充工况不同电压分区的过充量信息以及每个过充工况的电芯寿命衰减量,获取与不同过充程度关联的电芯加速因子;统计动力电池不同电压分区的历史过充量信息;根据电芯加速因子以及历史过充量信息定量分析整车回馈过充行为对动力电池的电芯寿命的影响。实现对动力电池过充行为的定量分析,并提高质保寿命的评估精度。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池应用评估技术领域,更具体地,涉及一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法。
背景技术
动力电池是电动汽车不可或缺的构成要素之一,电池的性能直接影响着电动汽车的安全性、动力性、耐久性及经济性。
实车运行中,单体电芯并不都是在最佳电压范围内工作的,电池衰减、电池管理系统故障、使用不当等均会引起整车在制动回馈过程中发生过充或过放,进而触发多级故障报警,长此以往,尤其是过充行为对电池系统寿命的影响非常大,因此无论是质保寿命评估还是控制策略调整均应考虑该部分影响。
目前针对电池过充电和过放电热行为、故障机理,以及相应预防方法,科研人员进行了大量探索。如中国科学技术大学叶佳娜关于锂离子电池过充热失控的研究,集中研究了绝热与非绝热条件下不同持续充电方式引发的热失控行为,过充热失控机制,及与内阻的过充热失效预测。长安大学郑勇将多模型估计方法及卡尔曼滤波算法用于锂离子电池过充、过放故障的诊断研究,建立电池的状态估计方程,进行仿真诊断。王可飞等人研究发现了一种防过充电解液,既能有效防止锂离子电池过充,又不影响锂离子电池的循环性能。这些工作对电池本征设计改进和整车的安全控制有重大贡献,但由于电池管理系统的监测与管理功能,电池失效状态发生的概率较小,但随着行驶里程增加,处于半失效状态(回馈制动导致发生过充,但未达到引发热失控的临界条件)的电芯比例愈来愈大,出现过充过放行为的次数愈来愈多,如一些复杂的实车工况:爬坡加速、下坡制动、紧急刹车,或者频繁启停、高温环境运行等。因此,定量评估回馈过充行为对电池寿命的影响至关重要,直接影响对电池健康状态的估算精度,对质保寿命的评估精度,以及控制策略的适配性问题。
目前已有的技术多是本征设计改进或是过充导致的热行为研究,或者是复杂的机理模型,识别过程复杂低效,因此,如何高效快捷的定量评估整车回馈过充行为对电池寿命影响,进一步提高质保寿命的评估精度是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,实现对整车回馈过充行为对电池寿命衰减的定量分析以及对电池系统寿命衰减精确的实时监测。
为实现上述目的,本发明提出了一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,包括:
提供多个电芯样品的实验组,每个实验组包括多个电芯样品,将每个实验组中的电芯样品均设置为相同的初始SOC状态;
对多个所述实验组进行过充工况不同过充工况的脉冲充电循环测试实验,每个过充工况均循环测试至电芯到达EOL状态,其中根据过充程度不同,将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位,相邻电压档位之间间隔相同的电压值,所述电压档位大于或等于电芯样品使用电压范围的上限值,实验期间,定期测定电芯样品的容量及功率,作为电池衰减状态表征参数;
按照所述电压档位划分多个电压分区,根据实验数据,分段统计每个过充工况不同电压分区的过充量信息以及每个过充工况的电芯寿命衰减量,通过迭代计算方法获取与不同过充程度关联的电芯加速因子,所述电芯加速因子为不同电压分区的单位过充量引起的电芯寿命衰减量;
通过电动汽车管理系统采集动力电池运行信息,提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息并按照划分的多个电压分区进行分段汇总,统计动力电池不同电压分区的历史过充量信息;
根据所述电芯加速因子以及所述历史过充量信息定量分析整车回馈过充行为对动力电池的电芯寿命的影响。
可选地,所述对多个所述实验组进行不同过充工况的循环测试实验具体包括:
步骤S1:通过最大电流法获取所述实验组在固定时间内从所述初始SOC状态脉冲充电至对应目标脉冲电压时对应的最大电流值;
步骤S2:对所述实验组以对应的最大电流值恒流充电第一预设时长至对应的目标脉冲电压;
步骤S3:静置第二预设时长后,按照第一电流值恒流放电第三预设时长,并静置第四预设时长;
步骤S4:循环步骤S2-S3。可选地,在对所述实验组进行对应过充工况的循环测试实验过程中,若脉冲充电的末端电压超过对应的目标脉冲电压且所述末端电压与对应目标脉冲电压的差值达到设定差值时,则暂停脉冲充电的循环测试,同时重新通过最大电流法获取所述实验组对应当前健康状态下的最大电流值,再次进行脉冲充电循环测试时,采用对应当前健康状态下的最大电流值进行脉冲充电。
可选地,所述初始SOC状态为50%SOC;所述第一预设时长为1-60s,所述第二预设时长为10s;
所述第一电流值为所述最大电流值的1/m倍,所述第三预设时长为所述第一预设时长的m倍,其中,m取值2-15;
所述设定差值为0-50mV。
可选地,所述根据过充程度不同,将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位包括:
利用脉冲充电电压上限作为区分不同程度过充的标识,所述脉冲充电电压上限为所述目标脉冲电压,通过以下公式确定所述实验组对应的目标脉冲电压的电压档位:
Vi=V+(i-1)n
其中,Vi为第i个实验组对应过充工况的目标脉冲电压,V为对所述电芯样品使用电压范围的上限值,n为相邻电压档位之间间隔的电压值,n取值1-100mV。
可选地,所述EOL状态为:所述电芯样品的容量保持率低于初始容量的80%、所述电芯样品的功率保持率低于初始功率的70%、所述电芯样品外观出现明显胀气的其中之一。
可选地,所述按照所述电压档位划分多个电压分区包括:
将起始充电电压至所述电芯样品使用电压范围的上限值作为首个电压区间,其余电压区间从所述电芯样品使用电压范围的上限值开始至最大的电压档位之间的每相邻两个电压档位之间划分为一个电压分区,其中每个所述电压分区为左开右闭区间;
所述起始充电电压在循环测试实验数据中为所述初始SOC状态对应的电压,所述起始充电电压在车载动力电池数据提取时为非固定值。可选地,所述提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息并按照划分的多个电压分区进行分段汇总包括:
提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息中的原始数据,所述原始数据包括报警等级、电压、电流、时间、SOC和过充能量;
将所述原始数据拆解成与多个电压分区的对应的过充量信息。
可选地,所述根据所述电芯加速因子以及所述历史过充量信息定量分析整车回馈过充行为对动力电池寿命的影响包括:
根据动力电池每个电压分区的过充量信息及动力电池系统的串并联方式将所述过充量信息转化为单支电芯每个电压分区的平均过充量;
根据单支电芯每个电压分区的平均过充量及所述电芯加速因子获取不同过充程度导致的电芯寿命衰减量;
将不同过充程度导致的电芯寿命量累加以获取整车历史回馈过充行为对动力电池电芯寿命的衰减量。
可选地,所述动力电池电芯寿命的衰减量通过以下公式计算:
其中,S为整车历史回馈过充行为对动力电池电芯寿命的衰减量,Xi为第i个电压分区对应的电芯加速因子,代表第i个电压分区每累计1kwh过充量对应的容量损失或功率损失,Yi为动力电池第i个电压分区对应的过充量,P为动力电池的电芯数量,j为电压分区的数量。
本发明的有益效果在于:
本发明围绕脉冲电流的冲击作用设计了不同过充程度的循环测试,通过定期表征电芯样品的容量及功率,获取电池衰减状态,按照过充程度不同分段统计衰减量信息,迭代计算获取不同工况的电芯加速系数,通过电动汽车管理系统提取历史过充报警信息,统计不同电压分区的过充量信息,进而实现对整车回馈过充行为的定量分析以及对电池系统寿命衰减精确的评估,进而提高对电池寿命的质保评估。
进一步地,本发明充分考虑了实车运行情况,有效解决了锂离子电池在实际应用场景与实验室测试场景差异较大时电池寿命无法评估的问题,提高实验室数据规律在实际使用中的适用性,与常规过充过放以及循环测试研究相比,本发明的方法安全环保、成本低廉,且循环测试实验电芯衰减加速效果明显,测试周期较短,避免了资源和时间浪费,本发明的方法不局限于产品类别及单一运行工况,是一种能够适用于不同电池产品的普适性定量分析的方法。
本发明的装置具有其它的特性和优点,这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的,或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述,这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,在本发明示例性实施例中,相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法的步骤图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法的流程图示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法中不同过充工况下样品的容量衰减情况的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法中不同过充工况下样品的功率衰减情况的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法中不同过充工况中过充量的分布情况的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法的步骤图。
如图1所示,一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,包括:
S101:提供多个电芯样品的实验组,每个实验组包括多个电芯样品,将每个实验组中的电芯样品均设置为相同的初始SOC状态;
在一个具体应用场景中,设计实验,开展过充工况规律探究实验,首先完成电池筛选及测试分组:依据容量、直流内阻数据筛选一致性较好的若干支电池作为待测电池,分组待用。
S102:对多个实验组进行过充工况不同过充工况的脉冲充电循环测试实验,每个过充工况均循环测试至电芯到达EOL状态,其中根据过充程度不同,将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位,相邻电压档位之间间隔相同的电压值,电压档位大于或等于电芯样品使用电压范围的上限值,实验期间,定期测定电芯样品的容量及功率,作为电池衰减状态表征参数;
在上述具体应用场景中,以电芯为研究对象进行脉冲循环实验,完成方案设计、确定实验参数、开展循环测试。实验参数主要指脉冲上限、脉冲时间、脉冲电流。在实验室开展电芯过充工况规律探究实验时,脉冲电压上限Vi是区分不同过充程度的标识,通过以下公式确定实验组对应的目标脉冲电压的电压档位:
Vi=V+(i-1)n
其中,Vi为第i个实验组对应过充工况的目标脉冲电压,V为对电芯样品使用电压范围的上限值,n为相邻电压档位之间间隔的电压值,n取值1-100mV。
在一个示例中,具体可以分为4档,相邻两档间隔n(单位:mV),分别为:V,V+n,V+2n,V+3n,其中V(单位:V)为电芯使用电压上限,n优选30~50mV。
其中,对多个实验组进行不同过充工况的循环测试实验具体包括:
步骤S1:通过最大电流法获取实验组在固定时间内从初始SOC状态脉冲充电至对应目标脉冲电压时对应的最大电流值;
步骤S2:对实验组以对应的最大电流值恒流充电第一预设时长至对应的目标脉冲电压;
步骤S3:静置第二预设时长后,按照第一电流值恒流放电第三预设时长,并静置第四预设时长;
步骤S4:循环步骤S2-S3。
在一个示例中,以Imax恒流充电t s至电压上限Vi,静置10s,(1/m)倍的Imax恒流放电mt s,静置10min,循环上述工步。循环中一旦充电末端电压超过目标电压上限a mV时,需暂停循环进行容量标定及当前健康状态下的Imax测试,再次循环时需调整为当前健康状态对应的Imax。为避免大电流放电带来的寿命衰减,m取值为2~15,优选5~10。脉冲时间t取值为1~60,优选10~30。i取值为1~4,为不同过充工况的区分标识。
其中,脉冲充电电流Imax为:通过最大电流法获取目标SOC下固定时间脉冲至目标电压上限对应的电流值。为模拟真实的回馈过充工况,施加的脉冲电流Imax是依据电芯实际能力进行调整的应力,具体调整办法确定为,一旦脉冲充电末端电压超过目标脉冲电压上限a mV时,说明此时脉冲电流过大,需暂停循环进行标定测试,同时通过最大电流法测试当前健康状态对应的Imax。其中a的取值为0~50,优选为20~40。
本步骤中,具体循环测试工况优选为:电芯在25℃环境下调整至50%SOC,在10℃环境中静置6h,以最大电流法获取的Imax恒流充电t s至Vi,静置10s,1/m Imax恒流放电mts,静置10min,循环充放。循环中一旦充电末端电压超过a mV,需暂停循环进行容量标定及当前健康状态下的Imax测试,再次循环时需采用当前健康状态对应的Imax。
循环实验过程中,定期进行容量及功率标定测试,确定样品衰减状态。脉冲充电末端电压超过目标脉冲电压上限a mV时,说明脉冲电流过大,需暂停循环进行容量及功率标定测试,其中a取值为0~50,优选为20~40。根据标定结果判断样品是否到达EOL状态,EOL状态即指标定结果中电芯样品容量保持率低于初始容量的80%,或功率保持率低于初始功率的70%,或样品外观出现明显胀气等安全风险。
S103:按照电压档位划分多个电压分区,根据实验数据,分段统计每个过充工况不同电压分区的过充量信息以及每个过充工况的电芯寿命衰减量,通过迭代计算方法获取与不同过充程度关联的电芯加速因子,电芯加速因子为不同电压分区的单位过充量引起的电芯寿命衰减量;
在上述具体应用场景中,完成实验后,分析实验数据,按照电压档位划分多个电压分区,其中,将起始充电电压至电芯样品使用电压范围的上限值作为首个电压区间,其余电压区间从电芯样品使用电压范围的上限值从脉冲充电的起始充电电压开始至最大的电压档位之间的每相邻两个电压档位之间划分为一个电压分区,其中每个电压分区为左开右闭区间;起始充电电压在循环测试实验数据中为初始SOC状态对应的电压,起始充电电压在车载动力电池数据提取时为非固定值。然后迭代获取与过充程度关联的电芯加速因子。
在一个示例中,从循环数据中统计各电压分区的累计过充量,其中电压分区为(V0,V]、(V,V+n]、(V+n,V+2n]、(V+2n,V+3n],其中V0为脉冲充电起始电压,V为电芯使用电压上限。根据分段统计的累计过充量与各工况的累计寿命衰减,采用简单迭代方法获取与过充程度关联的电芯加速因子Xi。其中寿命衰减采用容量或功率衰减表征均可,加速因子Xi代表第i个电压分区每累计1kwh过充量带来的容量损失或功率损失,i取值为1~4,与工况对应。
S104:通过电动汽车管理系统采集动力电池运行信息,提取动力电池运行信息中的过充报警信息并按照划分的多个电压分区进行分段汇总,统计动力电池不同电压分区的历史过充量信息;
在上述具体应用场景中,提取运行数据中回馈过充报警信息,分电压区间统计过充量信息。具体为,通过电动汽车管理系统实时采集电池运行数据,提取电池系统历史回馈过充报警信息,具体包括:报警等级、电压、电流、时间、SOC及过充能量原始数据统计,拆解成电压分区的过充量信息Yi(即过充能量)。其中电压分段方法同步骤S103,即电压分段区间为(V0,V]、(V,V+n]、(V+n,V+2n]、(V+2n,V+3n],其中V0在循环测试实验数据中为初始SOC状态对应的电压,在车载数据提取时,V0为非固定值。
S105:根据电芯加速因子以及历史过充量信息定量分析整车回馈过充行为对动力电池的电芯寿命的影响。
在上述具体应用场景中,根据动力电池系统过充量Yi及系统串并联方式转化为单支电芯的平均过充量,结合电芯加速因子Xi获取不同程度过充导致的寿命衰减Si,i取值为1~4,与工况相对应。将Si累加即可获取整车回馈过充行为对电池寿命的影响S。动力电池电芯寿命的衰减量通过以下公式计算:
其中,S为整车历史回馈过充行为对动力电池电芯寿命的衰减量,Xi为第i个电压分区对应的电芯加速因子,Yi为动力电池第i个电压分区对应的过充量,P为动力电池的电芯数量,j为电压分区的数量。
以下通过具体实施例对本发明的方法做进一步的解释。
实施例
本实施例中选取软包锂离子电池作为研究对象,电芯额定容量为48Ah,设计电压为2.5~4.2V,使用电压范围为2.5~4.15V。
如图2所示,一种定量评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,包括以下步骤:
S1:设计脉冲循环实验,实验开始前,完成电池筛选及测试分组:对测试样品进行初始性能标定,依据容量及直流内阻数据筛选一致性较好的12支电池,分组待测,每个实验工况安排3支平行样品。
S2:完成方案设计、确定实验参数、开展电芯寿命衰减循环测试实验。
本步骤的具体实施方案如下:
S11:实验室开展电芯过充工况规律探究实验时,根据过充程度不同,按照截止脉冲电压Vi不同分为四种过充工况,相邻两档间隔50mv,最低一档V1为使用电压范围上限4.15V,其余工况依次为:4.2V,4.25V,4.3V。脉冲时间t取值为30s。通过最大电流法获取样品恒流充电30s至目标电压Vi的脉冲电流Imax,电芯Imax非恒定数值,随电芯的健康状态变化而变化。
S12:电芯寿命循环测试工况具体为:电芯在25℃环境下调整至50%SOC,在10℃环境中静置6h,以最大电流法获取Imax脉冲30s至Vi,静置10s,1/10Imax恒流放电300s,静置10min,循环实验。循环中一旦脉冲充电末端电压超过(Vi+30mV),需暂停循环进行容量标定及当前健康状态下的Imax测试,再次循环时需采用当前健康状态对应的Imax。本实施例中不同实验组不同过充工况下电芯BOL的脉冲电流数值参见表1。
表1实验工况参数矩阵表
S2:分析数据,迭代获取与过充程度关联的加速因子。
本实施例中电芯在50%SOC时,静态端电压约3.676V。将所有循环数据的过充量信息(单位:瓦时)进行分电压区间统计,统计区间为(3.676,4.15]、(4.15,4.2]、(4.2,4.25]、(4.25,4.3]。根据标定结果获取样品的寿命衰减情况,采用简单迭代的计算方法求解不同电压段的单位过充量引起的寿命衰减情况,其中寿命衰减采用容量衰减或内阻衰减表征均可,获取不同程度过充对应的加速因子Xi,本实施例中Xi代表某个过充区间内每1kwh的过充量引起的容量损失,i取值为1~4。本实施例中,不同电压区间的过充量信息统计结果见表2,不同过充程度对应加速因子见表3。
表2不同工况对应的过充量信息统计
表3不同过充程度的加速因子
不同过充程度 | (3.676,4.15] | (4.15,4.2] | (4.2,4.25] | (4.25,4.3] |
加速因子Xi | 1.254% | 8.713% | 9.615% | 15.927% |
本实施例中加速因子Xi代表某个电压区间内每累计1kwh过充量带来的电芯容量损失。
S3:电池运行数据采集,获取过充量信息。
选中某台搭载该款软包锂离子电池的运行车辆,电池系统配组方式为2P144S,通过电动汽车管理系统获取车载运行数据,经过清洗、提取不同电压区间对应的系统过充量信息Yi,i取值为1~4,其中电压分区方法与S2相同。
S4:根据电芯加速因子Xi及系统的过充量Yi,定量化分析历史回馈过充行为带来的电池寿命的衰减S,i取值为1~4。计算公式如下:
本实施例中系统的回馈过充行为对电池寿命影响的定量分析结果见表4,合计该系统的历史回馈过充行为带来的容量损失为1.87%。
表4系统回馈过充行为对寿命影响的定量分析结果
不同过充程度 | (3.676,4.15] | (4.15,4.2] | (4.2,4.25] | (4.25,4.3] |
系统的过充量Yi/kwh | 64.8 | 21.6 | 12.96 | 9.216 |
电芯加速因子Xi | 1.254% | 8.713% | 9.615% | 15.927% |
对寿命影响Si | 0.28% | 0.65% | 0.43% | 0.51% |
本实施例中主要加速因子为:低温、过充、大倍率电流。
图3展示了本实施例中不同过充工况下样品的容量衰减情况,图4展示了本实施例中不同过充工况下样品的功率衰减情况。图3、图4中横坐标为循环中累计吞吐量,包括充电能量和放电能量。过充过程中正负极均处于超负荷状态,会对电性能造成不可逆影响,而过充截止电压高低会影响电芯衰减规律和衰减速度。当阶段性采取降流降功率措施时,电池寿命会得到一定改善。
图5为本实施例中不同过充工况中过充量的分布分布情况。过充量指充电过程中的能量累计数据。由于电流大引起的极化大,统计的过充量集中在高电压区间。本实施例中,四个过充工况,过充量集中在较高的两个电压区间,两区间分区的过充量比例维持接近定值,比例接近1:4。
综上,本发明针对整车回馈过充行为影响的定量分析问题,围绕脉冲电流的冲击作用设计了不同过充程度的循环测试,通过定期表征样品的容量、内阻、功率,获取电池衰减状态;按照过充程度不同分段统计吞吐量信息,迭代计算获取不同过充工况的加速因子表;通过电动汽车管理系统采集车载运行数据,经过清洗、提取历史过充报警信息,拆解成电压分区的过充量信息,进而实现对整车回馈过充行为的定量分析以及对车载动力电池系统寿命衰减精确的实时监测。进一步地,本发明充分考虑了实车运行工况,制定了回馈过充数据的提取及定量分析方法;提出的脉冲循环方案,通过调控参数将电池控制在半失效状态,研究了电池在非恒定应力下的寿命衰减,符合整车实际使用策略,提高了实验室数据规律规律的实用性;与常规过充过放研究相比,本发明方法安全环保、成本低廉;与常规电池寿命循环实验相比,本发明方法电池衰减加速效果明显,测试周期较短,避免了资源和时间浪费;本发明方法基于外特性数据建立模型,相较于现有技术,本发明方法的模型参数较少,对由过充导致的动力电池的寿命衰减的识别简单且高效,本方法不局限于产品类别及单一运行工况,是适用于不同产品的普适性定量分析方法。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (9)
1.一种评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,包括:
提供多个电芯样品的实验组,每个实验组包括多个电芯样品,将每个实验组中的电芯样品均设置为相同的初始SOC状态;
对多个所述实验组进行不同过充工况的脉冲充电循环测试实验,每个过充工况均循环测试至电芯到达EOL状态,其中根据过充程度不同,将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位,相邻电压档位之间间隔相同的电压值,所述电压档位大于或等于电芯样品使用电压范围的上限值,实验期间,定期测定电芯样品的容量及功率,作为电池衰减状态表征参数;
按照所述电压档位划分多个电压分区,根据实验数据,分段统计每个过充工况不同电压分区的过充量信息以及每个过充工况的电芯寿命衰减量,通过迭代计算方法获取与不同过充程度关联的电芯加速因子,所述电芯加速因子为不同电压分区的单位过充量引起的电芯寿命衰减量;
通过电动汽车管理系统采集动力电池运行信息,提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息并按照划分的多个电压分区进行分段汇总,统计动力电池不同电压分区的历史过充量信息;
根据所述电芯加速因子以及所述历史过充量信息定量分析整车回馈过充行为对动力电池的电芯寿命的影响,包括:
根据动力电池每个电压分区的过充量信息及动力电池系统的串并联方式将所述过充量信息转化为单支电芯每个电压分区的平均过充量;
根据单支电芯每个电压分区的平均过充量及所述电芯加速因子获取不同过充程度导致的电芯寿命衰减量;
将不同过充程度导致的电芯寿命量累加以获取整车历史回馈过充行为对动力电池电芯寿命的衰减量。
2.根据权利要求1所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述对多个所述实验组进行不同过充工况的脉冲充电循环测试实验具体包括:
步骤S1:通过最大电流法获取所述实验组在固定时间内从所述初始SOC状态脉冲充电至对应目标脉冲电压时对应的最大电流值;
步骤S2:对所述实验组以对应的最大电流值恒流充电第一预设时长至对应的目标脉冲电压;
步骤S3:静置第二预设时长后,按照第一电流值恒流放电第三预设时长,并静置第四预设时长;
步骤S4:循环步骤S2-S3。
3.根据权利要求2所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,在对所述实验组进行对应过充工况的循环测试实验过程中,若脉冲充电的末端电压超过对应的目标脉冲电压且所述末端电压与对应目标脉冲电压的差值达到设定差值时,则暂停脉冲充电的循环测试,同时重新通过最大电流法获取所述实验组对应当前健康状态下的最大电流值,再次进行脉冲充电循环测试时,采用对应当前健康状态下的最大电流值进行脉冲充电。
4.根据权利要求3所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述初始SOC状态为50%SOC;所述第一预设时长为1-60s,所述第二预设时长为10s;
所述第一电流值为所述最大电流值的1/m倍,所述第三预设时长为所述第一预设时长的m倍,其中,m取值2-15;
所述设定差值为0-50mV。
5.根据权利要求1所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述根据过充程度不同,将不同过充工况的目标脉冲电压依次设置为不同的电压档位包括:
利用脉冲充电电压上限作为区分不同程度过充的标识,所述脉冲充电电压上限为所述目标脉冲电压,通过以下公式确定所述实验组对应的目标脉冲电压的电压档位:
Vi=V+(i-1)n;
其中,Vi为第i个实验组对应过充工况的目标脉冲电压,V为对所述电芯样品使用电压范围的上限值,n为相邻电压档位之间间隔的电压值,n取值1-100mV。
6.根据权利要求1所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述EOL状态为:所述电芯样品的容量保持率低于初始容量的80%、所述电芯样品的功率保持率低于初始功率的70%、所述电芯样品外观出现明显胀气的其中之一。
7.根据权利要求5所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述按照所述电压档位划分多个电压分区包括:
将起始充电电压至所述电芯样品使用电压范围的上限值作为首个电压区间,其余电压区间从所述电芯样品使用电压范围的上限值开始至最大的电压档位之间的每相邻两个电压档位之间划分为一个电压分区,其中每个所述电压分区为左开右闭区间;
所述起始充电电压在循环测试实验数据中为所述初始SOC状态对应的电压,所述起始充电电压在车载动力电池数据提取时为非固定值。
8.根据权利要求1所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息并按照划分的多个电压分区进行分段汇总包括:
提取所述动力电池运行信息中的过充报警信息中的原始数据,所述原始数据包括报警等级、电压、电流、时间、SOC和过充能量;
将所述原始数据拆解成与多个电压分区的对应的过充量信息。
9.根据权利要求1所述的评估整车回馈过充行为对电池寿命影响的方法,其特征在于,所述动力电池电芯寿命的衰减量通过以下公式计算:
其中,S为整车历史回馈过充行为对动力电池电芯寿命的衰减量,Xi为第i个电压分区对应的电芯加速因子,代表第i个电压分区每累计1kwh过充量对应的容量损失或功率损失,Yi为动力电池第i个电压分区对应的过充量,P为动力电池的电芯数量,j为电压分区的数量。
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