電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測(cè)、診斷方法
【專利摘要】一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其包括如下步驟：獲取電池容量C；對(duì)電池充電或放電至一截止電壓，擱置，采集充電或放電期間及擱置期間電池的電流和電壓的變化，得到V-t、I-t曲線；應(yīng)用模型公式對(duì)獲得的V-t曲線中電壓回穩(wěn)過程的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取參數(shù)值；在電池循環(huán)工作N1、N2、···、Nm次后，重復(fù)上述步驟，獲得電池不同壽命階段的V-t曲線的擬合曲線及參數(shù)值；依據(jù)電池在不同循環(huán)工作次后的上述參數(shù)值，獲取用于檢測(cè)所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值以及該指標(biāo)值在電池不同循環(huán)工作次后的變化趨勢(shì)。另，本發(fā)明還提供一種診斷電池健康狀態(tài)的方法，一種診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法。
【專利說明】電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測(cè)、診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池荷電量及電池健康狀態(tài)的檢測(cè)、診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、新能源汽車等領(lǐng)域。然而，電池長(zhǎng)期使用必然會(huì)發(fā)生老化失效的現(xiàn)象，在一定程度上會(huì)影響產(chǎn)品的使用。
[0003]鋰離子電池作為一個(gè)穩(wěn)定的電化學(xué)系統(tǒng)，循環(huán)壽命可達(dá)到1000~3000次，使用年限可達(dá)5~8年。電池的荷電狀態(tài)（SOC，State of Charge，又稱荷電量）是一個(gè)用來描述電池所含電量的指標(biāo)，隨著電池的老化，電池的容量逐漸減少。然而，電動(dòng)汽車要求電源使用年限達(dá)10年以上，這就要求我們能夠監(jiān)控電池在使用中的衰退情況，深入地認(rèn)識(shí)鋰離子動(dòng)力電池壽命的制約因素，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。另外，電池健康狀態(tài)（SOH，State ofHealth)是一個(gè)描述電池質(zhì)量的綜合指標(biāo)，電池SOH的檢測(cè)對(duì)于開發(fā)長(zhǎng)壽命電池和管理電源系統(tǒng)來說具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]電池系統(tǒng)通常包含正極、負(fù)極、電解液、隔膜、集流體等多個(gè)部分，因此電池老化失效原因包括活性鋰損失、電極材料結(jié)構(gòu)破壞、電解液分解、集流體腐蝕等十幾種機(jī)制。電池檢測(cè)方法除了要能夠準(zhǔn)確的診斷電池S0H，還要能檢測(cè)出電池老化的可能機(jī)制，方便進(jìn)一步分析，從而可以用來指導(dǎo)改善電池的制造工藝或者使用條件，以延長(zhǎng)電池使用壽命。
[0005]現(xiàn)有的SOH評(píng)價(jià)方法，主要是基于電池的容量和內(nèi)阻，容量的測(cè)試一般需要長(zhǎng)時(shí)間的放電，內(nèi)阻測(cè)試分為交流阻抗和直流內(nèi)阻，交流阻抗能給出電池內(nèi)部更為細(xì)致的信息，但需要專業(yè)的設(shè)備且成本很高，而直流內(nèi)阻測(cè)試對(duì)于電池SOH的評(píng)價(jià)過于簡(jiǎn)單。且目前的研宄方法主要是通過拆解電芯，結(jié)合材料學(xué)研宄手段來分析，這種方法是破壞性的，不適合大量電芯的監(jiān)測(cè)和分析。
[0006]總之，現(xiàn)有的電池SOH評(píng)價(jià)存在以下缺點(diǎn)：檢測(cè)過程復(fù)雜費(fèi)時(shí)，時(shí)間成本和人力成本投入巨大；評(píng)價(jià)的層次不夠深入，只能描述表象不能分析實(shí)質(zhì)；不能做到快速、無損檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，有必要提供一種快速、無損的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法。
[0008]另，還有必要提供一種診斷電池健康狀態(tài)的方法。
[0009]另，還有必要提供一種診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法。
[0010]一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其包括如下步驟：
步驟S11，獲取電池當(dāng)前的電池容量C ;
步驟S12，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流I、電壓V、時(shí)間t，得到V-t、I-t曲線；
步驟S13，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式：（1) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne卜t/Tn)，或者（2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中（T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟S12中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取T ^Tn的值，其中，V。。表示電池電壓穩(wěn)定后的值，V ^Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化，！~1；表示該過程的時(shí)間常數(shù)；
步驟S14，在電池循環(huán)工作H......、Nm次后（m為整數(shù)，N !<N2<......<Nm)，
分別重復(fù)上述步驟S11~S13，獲得電池在不同循環(huán)工作次后的V-t曲線的擬合曲線，并獲取電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量C、V。。、V1-Vn^P T i~Tn的值；
步驟S15，依據(jù)步驟S11~S14所獲得的電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量C、V。。、L~Vn以及T i~Tn的值，獲取用于檢測(cè)、診斷所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值和/或所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值在電池不同循環(huán)工作次后的變化趨勢(shì)。
[0011]一種應(yīng)用所述電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法診斷電池健康狀態(tài)的方法，其包括如下步驟：
步驟Al，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流I、電壓V、時(shí)間t，得到V-t、I_t曲線；
步驟A2，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式JDV=UVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne
卜t/Tn)，或者（2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中（T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟Al中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取V。。、V1-Vn, ?~Τη的值；
步驟A3，將所獲得的以及T ^!^的值與所述指標(biāo)值或變化趨勢(shì)對(duì)比，以診斷該電池健康狀態(tài)。
[0012]一種應(yīng)用所述電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法，其包括如下步驟：
步驟BI，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流
I、電壓V、時(shí)間t，得到V-t、I-t曲線；
步驟B2，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式：（1) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne
卜t/Tn)，或者（2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中（T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟BI中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取V。。、V1-Vn, ?~Τη的值；
步驟Β3，將獲得的以及T ^!^的值與所述指標(biāo)值或變化趨勢(shì)對(duì)比，以診斷該電池的荷電量和健康狀態(tài)。
[0013]所述電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法通過采集電池充/放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，得到v-t曲線，再通過對(duì)該曲線進(jìn)行非線性擬合，即可得到擬合曲線及指標(biāo)值參數(shù)，并繪制相關(guān)解析曲線，實(shí)際應(yīng)用時(shí)通過對(duì)待測(cè)電池的相關(guān)參數(shù)與指標(biāo)值參數(shù)的對(duì)比，即可檢測(cè)出電池SOH。該方法可以在不影響鋰離子電池工作、不損壞電池性能的前提下，對(duì)電池內(nèi)部的極化過程做出分析，該檢測(cè)過程不需要昂貴的測(cè)試儀器，可以集成在動(dòng)力電池的充電粧或者BMS (電池管理系統(tǒng)）中，能夠?qū)崟r(shí)的、無損的和快速的評(píng)價(jià)鋰離子動(dòng)力電池單體或模組的SOH，分析電池的老化失效的因素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程圖。
[0015]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中的鋰離子動(dòng)力電池的放電-擱置過程中的V-t曲線和1-t曲線。
[0017]圖4為圖3所示的鋰離子動(dòng)力電池的擱置期間的V-t曲線和擬合曲線。
[0018]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中的鋰離子動(dòng)力電池在不同壽命階段的V-t擬合曲線。
[0019]圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中的鋰離子動(dòng)力電池在不同壽命階段下檢測(cè)獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
[0020]圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中的鋰離子動(dòng)力電池在不同壽命階段下的SOH解析圖。
[0021]圖8為本發(fā)明實(shí)施例二中的鋰離子動(dòng)力電池的放電-擱置-充電期間的V-t曲線和1-t曲線。
[0022]圖9為圖8所示的鋰離子動(dòng)力電池在充電至100%S0C后的V-t曲線及其擬合曲線。
[0023]圖10為本發(fā)明實(shí)施例二中的鋰離子動(dòng)力電池在充電至不同SOC后擱置期間的V-t的擬合曲線。
[0024]圖11為本發(fā)明實(shí)施例二中的鋰離子動(dòng)力電池在不同SOC下檢測(cè)獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
[0025]圖12為本發(fā)明實(shí)施例二中的鋰離子動(dòng)力電池在不同SOC下的解析圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供的電池健康狀態(tài)(SOH，State of Health)的檢測(cè)、診斷方法可用于檢測(cè)、診斷鋰離子電池、鉛酸電池、鎳鉻電池等電池的S0H，也可用于電池性能測(cè)試機(jī)、蓄電池化成機(jī)、充電粧、充電站、電池管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電池模塊等的SOH的檢測(cè)。
[0027]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明第一實(shí)施方式中提供的一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程圖，該方法包括如下步驟:
步驟S11，獲取電池的當(dāng)前的電池容量C。其中，該電池可以為電池單體或電池模組，該電池可以為以金屬、塑料硬殼、鋁塑復(fù)合膜軟包等作為殼體的動(dòng)力電池。
[0028]具體的，在本實(shí)施方式中，所述電池容量C的獲取方法為:將電池放置在25°C的環(huán)境中，以標(biāo)稱容量IC (1C是指一個(gè)小時(shí)把電池充滿所采用的電流)的電流恒流充電至該電池的額定充放電電壓的最大值，然后以標(biāo)稱容量IC的電流恒流放電至電池的額定充放電電壓的最小值，記錄放電時(shí)間t。然后利用公式:電池容量(C)=恒流放電電流(I) X放電時(shí)間(t)，計(jì)算出此時(shí)的電池容量C。
[0029]在本實(shí)施方式中，步驟Sll還包括在測(cè)試完電池容量C之后擱置所述電池使電池電壓回穩(wěn)的過程。
[0030]步驟S12，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流1、電壓V、時(shí)間t，得到v-t、1-t曲線。其中，在擱置期間電池兩端的電壓會(huì)自動(dòng)回穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值，且擱置期間電流為零。
[0031]在本實(shí)施方式中，所述步驟S12還包括將所述電池放置在預(yù)設(shè)的恒溫環(huán)境下的步驟，該步驟使所述電池的內(nèi)外部溫度均衡，然后在該恒溫環(huán)境下，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一電壓值，以及擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，得到v-t、i-t曲線。
[0032]所述恒溫環(huán)境的溫度優(yōu)選為_20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值。所述充電或者放電的截止電壓值可為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值。所述充電或放電的方法可以為恒電流充放電、脈沖電流充放電、恒壓充放電或者恒功率充放電等。其中，對(duì)于恒電流充放電，電流范圍為O. 1-10C ;對(duì)于脈沖電流充放電，脈沖時(shí)間范圍為l~100s。所述電池的擱置時(shí)間優(yōu)選為3min以上。采集電流和電壓時(shí)使用電壓電流測(cè)試儀，該電壓電流測(cè)試儀可以為電池性能測(cè)試儀、電化學(xué)工作站、電池充放電測(cè)試儀、電池化成機(jī)等具有電壓檢測(cè)功能的測(cè)試設(shè)備。可以使用間隔時(shí)間（At)和電壓差（AV)中的一種或兩種作為采集頻率的標(biāo)準(zhǔn)。該采集頻率的范圍可以為：測(cè)試儀的最小時(shí)間分辨值〈AKlOs,或者測(cè)試儀的最小電壓分辨值〈Δν〈0. 2V。
[0033]步驟S13，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式：
(I) V=V0C+Vie 卜t/T1)+V2e 卜t/T2)+…+Vne 卜t/Tn)，或者（2) V=Voc-Vie 卜t/T1)_V2e 卜t/T2)-----Vne
「t/Tn)，其中（T1CT2〈…<Tn，l ^ η ^ 20, e是自然常數(shù))，對(duì)步驟S12中獲得的V_t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合得到擬合曲線，并獲取以及?~Τη的值。
[0034]其中，在放電-擱置期間，即回穩(wěn)電壓呈升高趨勢(shì)時(shí)，采用公式（2) V=Vtrc-VieH/T°-V2e (_tA2)_…_Vne (_t/Tn)進(jìn)行非線性擬合；在充電-擱置期間，即回穩(wěn)電壓呈降低趨勢(shì)時(shí)，則采用公式（I) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne (_t/Tn)進(jìn)行非線性擬合。
[0035]V。。表示電池電壓穩(wěn)定后的值，也稱開路電壓；n對(duì)應(yīng)不同的去極化過程，η取值越大，越接近真實(shí)情況，擬合越精確，但同時(shí)計(jì)算量越復(fù)雜，實(shí)際以擬合效果R2大于O. 98為佳；Vi~Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化表示該去極化過程的時(shí)間常數(shù)，Tn的大小對(duì)應(yīng)去極化過程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，T n越大表明持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，去極化的速度較慢，去極化程度較小，對(duì)應(yīng)的，Tn越小表明持續(xù)的時(shí)間越短，去極化的速度較快，去極化程度較大。
[0036]電池內(nèi)部發(fā)生的主要的三種去極化過程為去歐姆極化、去電化學(xué)極化和去濃差極化。去歐姆極化對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)小于去電化學(xué)極化對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)，去電化學(xué)極化對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)小于去濃差極化所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。如此，即可以通過每個(gè)去極化過程對(duì)應(yīng)的Tn的大小判斷該去極化具體屬于哪一種去極化，并推斷相關(guān)去極化過程主要的電化學(xué)過程。
[0037]其中，與去歐姆極化相關(guān)的電化學(xué)過程是集流體的氧化、惰性層的形成、粘結(jié)劑的氧化分解、導(dǎo)電劑的氧化等；與去電化學(xué)極化相關(guān)的電化學(xué)過程是電解液中活性鋰含量的變化，電解液副反應(yīng)等，該電解液副反應(yīng)包括六氟磷酸鋰分解釋放氟離子形成氟化鋰、自由基形成等；與去濃差極化相關(guān)的電化學(xué)過程是SEI膜（固體電解質(zhì)界面膜）的形成、破裂和再形成，電池活性材料的結(jié)構(gòu)變化等，其中電池活性材料的結(jié)構(gòu)變化包括石墨的層狀結(jié)構(gòu)破壞、顆粒內(nèi)部出現(xiàn)裂紋、晶格畸變導(dǎo)致儲(chǔ)鋰位點(diǎn)減少、離子溶出導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)受損等。
[0038]在其他實(shí)施方式中，根據(jù)電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)和所選用的正負(fù)極材料種類和數(shù)目，去極化過程可以依據(jù)不同的??；有更多的細(xì)分，即η可以有多種取值。每一個(gè)η的取值不特指某一具體的去極化過程（即不限定n=l為去歐姆極化、n=2為去電化學(xué)極化，諸如此類)，同領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)電化學(xué)知識(shí)判斷出具體案例中的主要的去極化過程，并依據(jù)時(shí)間常數(shù)的大小將這些去極化過程分別與每一個(gè)η對(duì)應(yīng)，方便做解析研宄。
[0039]步驟S14，使電池循環(huán)工作H......、心次化為整數(shù)小^......<Nm，
電池循環(huán)工作一次即電池完成一個(gè)充電-擱置-放電的過程或者完成一個(gè)放電-擱置-充電的過程)，對(duì)每一循環(huán)工作次的電池分別重復(fù)上述步驟S11~S13，獲得該電池在不同壽命階段(該壽命階段是指電池在工作狀態(tài)下的循環(huán)工作次）的V-t曲線的擬合曲線，并獲取電池在不同壽命階段的電池容量(XV^V^VpT^TjP I的值。
[0040]步驟S15，依據(jù)步驟S11~S14所獲得的電池在不同壽命階段的電池容量C、V。。、V1-Vn^P T !~Tn,獲取用于檢測(cè)、診斷所述電池SOH的指標(biāo)值，以及該電池SOH的指標(biāo)值在電池壽命階段內(nèi)的變化趨勢(shì)。在一實(shí)施方式中，所述步驟S15在得到電池在不同壽命階段的電池容量C、V。。、V1-Vn, T1-Tn^P I的值后還包括將所述電池在不同壽命階段的電池容量C、V。。、V1-Vn, T1-Tn^P I的值存儲(chǔ)、i己錄于一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。其中，所述用于檢測(cè)、診斷所述電池SOH的指標(biāo)值可以是電池容量C、V。。、T ^Tn等參數(shù)值中的一個(gè)、幾個(gè)或者由它們中的幾個(gè)通過運(yùn)算所得到的值。該數(shù)據(jù)庫可以關(guān)聯(lián)在電池SOH的測(cè)試系統(tǒng)里面，也可以記錄在一般的表格中。
[0041]具體的，用于檢測(cè)電池SOH的各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)可以利用根據(jù)不同壽命階段的電池SOH的指標(biāo)值繪制的相關(guān)解析曲線上得到。
[0042]另外，在一實(shí)施方式中，對(duì)同一類別的電池利用上述檢測(cè)、診斷方法進(jìn)行檢測(cè)、診斷時(shí)，可以檢測(cè)得到更多電池在一特定循環(huán)次數(shù)后的電壓回穩(wěn)過程的電池容量C、V。。、V1-Vn, T1-Tn^P I的值，并將電池在該特定循環(huán)次數(shù)后的電池容量C、V1~1；和I的值作為一條記錄，存儲(chǔ)于一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，即該參數(shù)數(shù)據(jù)庫記錄了電池在不同壽命階段的電池容量C、V。。、V1-Vn, T1-Tn^P I的值。在需要知道某一電池當(dāng)前壽命階段內(nèi)的SOH時(shí)，僅需要對(duì)該電池重復(fù)步驟S12~S13，得到一組?~Τη，然后將所得數(shù)據(jù)與該類電池SOH的相關(guān)指標(biāo)的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，即可以推斷該電池此時(shí)的循環(huán)次數(shù)、電池容量，以評(píng)價(jià)該電池S0H。
[0043]請(qǐng)一并參閱圖2，為本發(fā)明第二實(shí)施方式中提供的一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法的流程圖，該方法包括如下步驟：
步驟S21，使電池的內(nèi)外部溫度均衡。該電池可以為電池單體或電池模組，該電池可以為以金屬、塑料硬殼、鋁塑復(fù)合膜軟包等作為殼體的動(dòng)力電池。
[0044]具體的，在本實(shí)施方式中，將該電池放置在預(yù)設(shè)的恒溫的環(huán)境下一段時(shí)間，使得該電池的內(nèi)外部溫度均衡。該恒溫環(huán)境的溫度優(yōu)選為_20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值，該放置時(shí)間優(yōu)選為2h以上。
[0045]步驟S22，在上述恒溫環(huán)境下，對(duì)電池放電至一截止電壓，結(jié)束放電，擱置所述電池一段時(shí)間，接著對(duì)電池充電，每充一定量的soc(電池的荷電量/荷電狀態(tài)：電池的剩余容量與完全充電狀態(tài)的容量的比值)，擱置所述電池一段時(shí)間，采集在放電期間、放電后的擱置期間、及充電期間內(nèi)的每一次充電和擱置期間電池的電流和電池兩端的電壓值隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流I、電壓V、時(shí)間t，繪制得到v-t、i-t曲線。其中，在擱置期間電池兩端的電壓會(huì)自動(dòng)回穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值，且擱置期間電流為零。
[0046]在本實(shí)施方式中，所述充電期間為一個(gè)0%~100%S0C的完全充電期間?？梢岳斫獾?，在其他實(shí)施方式中，所述充電期間可以不是一個(gè)完全充電期間，例如可以是0°/『任意一SOC的充電期間。
[0047]所述充電或者放電的截止電壓值可為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值。所述充電或放電的方法可以為恒電流充放電、脈沖電流充放電、恒壓充放電或者恒功率充放電等。其中，對(duì)于恒電流充放電，電流范圍為O. 1~10C (1C是指一個(gè)小時(shí)把電池充滿所采用的電流）;對(duì)于脈沖電流充放電，脈沖時(shí)間范圍為l~100s。所述電池的擱置時(shí)間優(yōu)選為3min以上。采集電流和電壓時(shí)使用電壓電流測(cè)試儀，該電壓電流測(cè)試儀可以為電池性能測(cè)試儀、電化學(xué)工作站、電池充放電測(cè)試儀、電池化成機(jī)等具有電壓檢測(cè)功能的測(cè)試設(shè)備?？梢允褂瞄g隔時(shí)間（At)和電壓差（AV)中的一種或兩種作為采集頻率的標(biāo)準(zhǔn)。該采集頻率的范圍可以為：測(cè)試儀的最小時(shí)間分辨值〈△ t〈10s，或者測(cè)試儀的最小電壓分辨值<AV<0. 2V。
[0048]步驟S23，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式：
(I) V=V0C+Vie 卜t/T1)+V2e 卜t/T2)+…+Vne 卜t/Tn)，或者（2) V=Voc-Vie 卜t/T1)_V2e 卜t/T2)-----Vne
「t/Tn)，其中（T1CT2〈…<Tn，l彡η彡20，e是自然常數(shù))，對(duì)步驟S22中獲得的V_t曲線中電池的每一個(gè)電壓回穩(wěn)的過程的V-t曲線的分別進(jìn)行非線性擬合，得到對(duì)應(yīng)的擬合曲線，并獲取每一條擬合曲線所對(duì)應(yīng)的V。。、T ^Tn的值。
[0049]其中，在放電-擱置期間，即回穩(wěn)電壓呈升高趨勢(shì)時(shí)，采用公式（2) V=Vtrc-VieH/T°-V2e (_tA2)_…_Vne (_t/Tn)進(jìn)行非線性擬合；在充電-擱置期間，即回穩(wěn)電壓呈降低趨勢(shì)時(shí)，則采用公式（I) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne (_t/Tn)進(jìn)行非線性擬合。
[0050]V。。表示電池電壓穩(wěn)定后的值，也稱開路電壓；n對(duì)應(yīng)不同的去極化過程，η取值越大，越接近真實(shí)情況，擬合越精確，但同時(shí)計(jì)算量越復(fù)雜，實(shí)際以擬合效果R2大于O. 98為佳；Vi~Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化表示該去極化過程的時(shí)間常數(shù)，Tn的大小對(duì)應(yīng)去極化過程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，T n越大表明持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，去極化的速度較慢，去極化程度較小，對(duì)應(yīng)的，Tn越小表明持續(xù)的時(shí)間越短，去極化的速度較快，去極化程度較大。
[0051]電池內(nèi)部發(fā)生的主要的三種去極化過程為去歐姆極化、去電化學(xué)極化和去濃差極化，可以通過每個(gè)去極化過程對(duì)應(yīng)的1；的大小判斷該去極化具體屬于哪一種去極化，并推斷相關(guān)去極化過程主要的電化學(xué)過程。
[0052]根據(jù)電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)和所選用的正負(fù)極材料種類和數(shù)目，去極化過程可以依據(jù)不同的1；有更多的細(xì)分，即η可以有多種取值。每一個(gè)η的取值不特指某一具體的去極化過程（即不限定η=1為去歐姆極化、n=2為去電化學(xué)極化，諸如此類)，同領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)電化學(xué)知識(shí)判斷出具體案例中的主要的去極化過程，并依據(jù)時(shí)間常數(shù)的大小將這些去極化過程分別與每一個(gè)η對(duì)應(yīng)，方便做解析研宄。
[0053]步驟S24，依據(jù)所述每一條擬合曲線所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值獲取用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值，以及該電池SOH的指標(biāo)值在電池充電期間內(nèi)的變化趨勢(shì)。其中，所述用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值可以是V。。、T i~Tn等參數(shù)值中的一個(gè)、幾個(gè)或者由它們中的幾個(gè)通過運(yùn)算所得到的值。通過獲得電池在充電期間內(nèi)不同SOC條件下的電池SOH的指標(biāo)值，即可確定用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值在電池不同SOC時(shí)的變化趨勢(shì)。
[0054]具體的，用于檢測(cè)電池SOH的各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)可以利用在電池充電期間內(nèi)的不同SOC下的指標(biāo)值繪制的解析曲線上得到。
[0055]另外，對(duì)于同一類電池可利用上述步驟S21~S23的方法，測(cè)試解析得到電池在更多不同SOC下的電壓回穩(wěn)過程的I的值，即可以建立該類電池在不同SOC條件下的電池SOH的指標(biāo)值的參數(shù)數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可以記錄或關(guān)聯(lián)在電池SOH的測(cè)試系統(tǒng)里面，也可以記錄在一般的表格中。在需要知道某一電池的SOC時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)電池的SOC為未知量所以需要重復(fù)第一實(shí)施方式中的步驟S12~S13，得到一組V。。、V1-Vn, ?~Τη，然后將所得數(shù)據(jù)與不同SOC條件下的電池SOH的指標(biāo)值的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，即可以推斷出該電池的SOC及S0H。上述兩個(gè)電池SOH的檢測(cè)過程中還可以記錄電池的電池內(nèi)阻、自放電率等作為電池SOH的指標(biāo)值記錄在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，以方便對(duì)電池SOH進(jìn)行檢測(cè)。
[0056]下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
[0057]實(shí)施例I 請(qǐng)結(jié)合參閱圖3~6。
[0058]本實(shí)施例I提供了一額定容量為I. IAh的18650型磷酸鐵鋰/石墨動(dòng)力電池單體，并對(duì)該電池SOH進(jìn)行檢測(cè)。該電池的充放電的截止電壓范圍為2. 5~3. 65V。該電池的工作環(huán)境為45°C的恒溫環(huán)境。該電池的當(dāng)前狀態(tài)為：在以標(biāo)稱容量的IC電流恒流恒壓充電-擱置-以標(biāo)稱容量的IC電流恒流放電的循環(huán)充放電的工作狀態(tài)下，已經(jīng)循環(huán)充放電50次。
[0059]步驟一，測(cè)試該電池的容量C，然后將該電池放置至兩端的電壓恢復(fù)到穩(wěn)定值。將電池放置在25°C的環(huán)境中，以標(biāo)稱容量IC的電流恒流充電至3. 65V，然后以標(biāo)稱容量IC的電流恒流放電至2. 5V，記錄放電時(shí)間（t)。然后利用公式：電池容量（C)=恒流放電電流
(I)X放電時(shí)間（t)，計(jì)算出電池此時(shí)的容量(參圖6)。
[0060]步驟二，將該電池放置在25°C ±1°C的恒溫環(huán)境下3h，使得該電池的內(nèi)外部溫度均衡。在25°C ±1°C的恒溫環(huán)境下，對(duì)該電池以標(biāo)稱容量IC電流恒流放電，放電至電池兩端的電壓為3. 265V時(shí)結(jié)束放電，擱置該電池Ih。以每隔O. 5s為米樣標(biāo)準(zhǔn)米集該電池放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，得到V-U I-t曲線(參圖3)。其中，電壓實(shí)際從3. 265V開始回穩(wěn)，因電壓電流采集儀在采集數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)間間隔，因此圖3中采集到的電壓回穩(wěn)曲線從3. 295V開始。在擱置期間電池兩端的電壓會(huì)自動(dòng)回穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值，且擱置期間電流為零。
[0061]步驟三，應(yīng)用非線性擬合模型公式！V=Vtje-Vie (_t/T1)_V2e (_t/T2)，其中（T1CT2A是自然常數(shù))對(duì)圖3中的V-t曲線中的電池?cái)R置期間電壓回穩(wěn)階段的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線(參圖4)，并獲取V2、I、T2的值。其中該擬合曲線的擬合精度值R2=O. 994。
[0062]其中，VjPT1是和電池去電化學(xué)極化有關(guān)的參數(shù)，V1是去電化學(xué)極化引起的電壓變化值，T1是該去電化學(xué)極化過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；VjP T2是和電池的濃差極化有關(guān)的參數(shù)，V2是去濃差極化引起的電壓變化值，T 2是該去濃差極化過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。
[0063]步驟四，在電池循環(huán)工作250次、450次、650次、850次、1050次、1250次、1450次后，分別重復(fù)上述步驟一至步驟三，獲得電池在不同壽命階段的V-t曲線的擬合曲線(參圖5)，并獲取電池在不同壽命階段的電池容量C、Vt^VpVpIpTdP I的值。
[0064]步驟五，依據(jù)步驟一至步驟四所獲得的電池在不同壽命階段的電池容量(XV。。、、、ν2、Τ#Ρ !^值，獲取用于檢測(cè)、診斷所述電池SOH的指標(biāo)值：C、V。。、VpVpTjP T2 (參圖6)，以及該電池SOH的指標(biāo)值在電池壽命階段內(nèi)的變化趨勢(shì)。
[0065]實(shí)施例I中的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法中的步驟五還包括將該電池在不同壽命階段的SOH的指標(biāo)值(如圖6所示）存儲(chǔ)于一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的步驟，該數(shù)據(jù)庫記錄了電池在不同壽命階段的電池容量(XV^V^VpT^TdP I的值，該數(shù)據(jù)庫可以記錄或關(guān)聯(lián)在電池SOH的測(cè)試系統(tǒng)里面，也可以記錄在一般的表格中。
[0066]請(qǐng)參考圖7，為電池SOH的指標(biāo)值V。。-循環(huán)次數(shù)、容量-循環(huán)次數(shù)、V1-循環(huán)次數(shù)、V2-循環(huán)次數(shù)、T1-循環(huán)次數(shù)、T2-循環(huán)次數(shù)的解析曲線。從中可以看出，V。。與電池的容量衰減有著相同的趨勢(shì)；同一壽命階段,V1的數(shù)值大于V2，表明去電化學(xué)極化過程在擱置期間的電壓變化中占主要成分。時(shí)間常數(shù)TjPT2S體呈減小趨勢(shì)，表明去電化學(xué)極化和去濃差極化的完成過程均在變快，電池極化程度增大。在電池容量衰減的過程中，電池內(nèi)部的電化學(xué)過程呈現(xiàn)不同的規(guī)律，％的變化趨勢(shì)是前600周波動(dòng)，600周后趨于穩(wěn)定，V2的變化趨勢(shì)是隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸上升。前600周V1波動(dòng)變化，V2穩(wěn)定在較低的水平，電池體系趨于穩(wěn)定的過程，電容量衰減的主導(dǎo)因素是由電解液副反應(yīng)引發(fā)的活性鋰損失。而600周到1200周是相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期，％和V2都穩(wěn)定在一個(gè)較高的水平，容量衰減源于SEI膜的變化引起的活性鋰損失。1200周以后容量衰減加劇，V2快速上升，原因是后期活性材料的劣化加劇。
[0067]具體對(duì)待測(cè)電池進(jìn)行診斷時(shí)，比如在需要知道一 I. lAh、18650型磷酸鐵鋰/石墨動(dòng)力電池單體型的電池SOH及電池容量的時(shí)候，僅需將該電池重復(fù)本實(shí)施例的步驟二至步驟三，得出一組V。。、V1-Vn, ?~Τη，然后將所得參數(shù)與圖6的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)比，即可以判斷該電池此時(shí)的循環(huán)次數(shù)、電池容量，并評(píng)價(jià)該電池此時(shí)的S0H。
[0068]可以理解的，在建立圖6所示的參數(shù)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，可以對(duì)循環(huán)工作任意不同次數(shù)的電池分別重復(fù)上述步驟一至步驟三，獲得電池在循環(huán)工作任意不同次數(shù)的電池容量及電壓回穩(wěn)過程的v-t曲線的擬合曲線，從上述擬合曲線上分別獲得V。。、VV2J1J2的值，從而建立數(shù)據(jù)更加豐富的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以便于更加準(zhǔn)確的對(duì)處于任意狀態(tài)的電池進(jìn)行SOH的診斷。
[0069]實(shí)施例2
請(qǐng)結(jié)合參閱圖8~12。
[0070]本實(shí)施例2提供了一額定容量為I. IAh的軟包型磷酸鐵鋰/石墨動(dòng)力電池單體，并對(duì)該電池SOH進(jìn)行檢測(cè)。該電池的充放電的截止電壓范圍為2. 5-3. 65V。該電池在25°C、20%S0C的條件下擱置了一個(gè)月。
[0071]步驟一，將該電池放置在25°C ±1°C的恒溫的環(huán)境下3h，使得該電池的內(nèi)外部溫度均衡。
[0072]步驟二，在25°C ± 1°C的恒溫的環(huán)境下，對(duì)電池以標(biāo)稱容量IC電流恒流放電，放電至電池兩端的電壓為2. 5V時(shí)結(jié)束放電，擱置該電池90min，接著以標(biāo)稱容量IC的電流對(duì)該電池恒流充電，每充電10%S0C，擱置90min。以每隔O. 5s或AV為5mV為采樣標(biāo)準(zhǔn)采集在放電期間、放電后的擱置期間、及一個(gè)完全充電期間（0%~100%S0C)每一次充電過程中和擱置期間的電流和兩端的電壓值隨時(shí)間的變化，繪制得到曲線(參圖8)。其中，在擱置期間電池兩端的電壓會(huì)自動(dòng)回穩(wěn)至某一穩(wěn)定的電壓值，且擱置期間電流為零。
[0073]步驟三，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式！V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+V3e (_t/T3)對(duì)圖 8 中的 V-t 曲線在 10%S0C、20%S0C、30%S0C、40%S0C、50%S0C、60%S0C、70%S0C、80%S0C、90%S0C、100%S0C后的電壓回穩(wěn)過程的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，分別得到對(duì)應(yīng)的V-t曲線的擬合曲線，從上述每一條擬合曲線獲得對(duì)應(yīng)的V。。、V1, V2, V3, T1, T2, T3, I的值。請(qǐng)參考圖9，為100%S0C后的電壓回穩(wěn)過程的擬合曲線，該擬合曲線的擬合精度值R2=O. 99983。請(qǐng)參考圖 10，為 10%S0C、20%S0C、30%S0C、40%S0C、50%S0C、60%S0C、70%S0C、80%S0C、90%S0C、100%S0C后的電壓回穩(wěn)過程的V-t曲線的擬合曲線。
[0074]其中，VjP T1是和歐姆極化有關(guān)的參數(shù)，V1是去歐姆極化引起的電壓變化值，T 1是該去歐姆極化過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；V2和T 2是和電池的電化學(xué)極化有關(guān)的參數(shù)，V 2是去電化學(xué)極化引起的電壓變化值，T2是該去電化學(xué)極化過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；V 3和T 3是和電池的濃差極化有關(guān)的參數(shù)，V3是去濃差極化引起的電壓變化值，T3是該去濃差極化過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。
[0075]步驟四，依據(jù)所述每一條擬合曲線所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值：V。。、V1-Vn, ?~Τη，獲取用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值(參圖11)，以及該用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值在電池充電期間內(nèi)的變化趨勢(shì)。其中，所述用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值可以是V。。、T !-Tn等參數(shù)值中的一個(gè)、幾個(gè)或者由它們中的幾個(gè)通過運(yùn)算所得到的值。通過獲得電池在充電期間內(nèi)不同SOC條件下的電池SOH的指標(biāo)值，即可確定用于檢測(cè)所述電池SOH的指標(biāo)值在電池不同SOC時(shí)的變化趨勢(shì)。
[0076]實(shí)施例2中的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法中的步驟四還包括將電池在不同SOC下的電池SOH的指標(biāo)值(如圖11所示）記錄在一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的步驟。
[0077]請(qǐng)參考圖12，為開路電壓-S0C、極化電壓-S0C、時(shí)間常數(shù)-SOC的解析曲線。從圖中可以看出，在不同的SOC下，V。。的變化是線性的，在20%~60%S0C內(nèi)，V。。趨于平穩(wěn)。不同SOC對(duì)應(yīng)的開路電壓變化非常小，開路電壓的變化值在0~0. 015V內(nèi)，此時(shí)鋰電池處在脫嵌鋰的平臺(tái)區(qū)內(nèi)。在電池充電接近完成時(shí)，VV2、V3均顯著升高，其主要是由電池中活性鋰濃度顯著降低造成的；而在充電過程中，V1、V2、V3分別在40%S0C、50%S0C和60%S0C處出現(xiàn)奇異點(diǎn)，其中％在40%S0C處主要是因?yàn)檎龢O材料的脫鋰過程引起歐姆極化的變化，V2在50%S0C處主要是因?yàn)檎龢O材料的脫鋰過程引起電化學(xué)極化的變化，％在609^0(：處主要是因?yàn)檎龢O材料的脫鋰過程引起濃差極化的變化。從時(shí)間常數(shù)上分析，V3所對(duì)應(yīng)的濃差極化的時(shí)間常數(shù)變化最為顯著，所對(duì)應(yīng)的T3-SOC曲線為倒U型，這表明電池在開始充電和完成充電時(shí)內(nèi)部的濃差極化較為嚴(yán)重，而在20%S0C~80%S0C，濃差極化相對(duì)較弱。
[0078]具體對(duì)待測(cè)電池進(jìn)行診斷時(shí)，比如在需要知道與I. lAh、軟包型磷酸鐵鋰/石墨動(dòng)力電池單體型號(hào)相同的某一電池的SOC的時(shí)候，僅需將該電池重復(fù)第一實(shí)施方式中的步驟S12~S13，得出一組V。。、V1-Vn, ?~Τη，然后將所得參數(shù)與圖11的參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)比，即可以判斷該電池此時(shí)的SOC及S0H。
[0079]可以理解的，在建立圖11所述的參數(shù)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，可以對(duì)電池重復(fù)本實(shí)施例2的步驟一至步驟四，并減小每次充電的SOC的間隔，以獲得電池不同SOC階段電池電壓回穩(wěn)過程的v-t曲線的擬合曲線，從上述擬合曲線上分別獲得的值，從而建立數(shù)據(jù)更加豐富的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以便于更加準(zhǔn)確的對(duì)同類電池進(jìn)行SOC的診斷。
[0080]本發(fā)明的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法通過采集電池充/放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，得到v-t曲線，再通過對(duì)該曲線進(jìn)行非線性擬合，即可得到擬合曲線及指標(biāo)值參數(shù)，并繪制相關(guān)解析曲線，實(shí)際應(yīng)用時(shí)通過待測(cè)電池的相關(guān)參數(shù)與指標(biāo)值參數(shù)的對(duì)比，即可檢測(cè)出電池SOH。該方法可以在不影響鋰離子電池工作、不損壞電池性能的前提下，對(duì)電池內(nèi)部的極化過程做出分析，該檢測(cè)過程不需要昂貴的測(cè)試儀器，可以集成在動(dòng)力電池的充電粧或者BMS (電池管理系統(tǒng))中，能夠?qū)崟r(shí)的、無損的和快速的評(píng)價(jià)鋰離子動(dòng)力電池單體或模組的SOH，分析電池的老化失效的因素。另外，通過使用該檢測(cè)方法建立參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可以推斷同類電池在某一階段的SOH和S0C，為進(jìn)一步改進(jìn)電池制造工藝和完善動(dòng)力電池的使用條件提供參考。
[0081]本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施方式僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其包括如下步驟: 步驟S11，獲取電池當(dāng)前的電池容量C ; 步驟S12，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流1、電壓V、時(shí)間t，得到v-t、1-t曲線； 步驟S13，應(yīng)用非線性擬合v-t曲線的模型公式:(1) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne卜t/Tn)，或者(2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中(T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟S12中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取T ^Tn的值，其中，V。。表示電池電壓穩(wěn)定后的值，V ^Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化，！~1；表示該過程的時(shí)間常數(shù)； 步驟S14，在電池循環(huán)工作H......、Nm次后(m為整數(shù)，N !<N2<......<Nm)，分別重復(fù)上述步驟S11~S13，獲得電池在不同循環(huán)工作次后的V-t曲線的擬合曲線，并獲取電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量C、V。。、V1-Vn^P T i~Tn的值； 步驟S15，依據(jù)步驟S11~S14所獲得的電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量C、V。。、L~Vn以及T i~Tn的值，獲取用于檢測(cè)、診斷所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值和/或所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值在電池不同循環(huán)工作次后的變化趨勢(shì)。
2.如權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟Sll還包括在測(cè)試完電池容量C后擱置所述電池使電池電壓回穩(wěn)的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟S12中電池的擱置時(shí)間為3分鐘以上；所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值；所述步驟S12還包括在對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一電壓值之前，將該電池放置在_20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中2小時(shí)以上，使電池的內(nèi)外部溫度均衡的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟S15中所述用于檢測(cè)、診斷所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值是電池容量CXVwV^Vn以及T ^!^中的一個(gè)、幾個(gè)或者由它們中的幾個(gè)通過運(yùn)算所得到的值。
5.如權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟S15還包括:將該電池在不同循環(huán)工作次后的電池容量CXVwV^Vn以及T 數(shù)值以及電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值記錄在一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫記錄在電池健康狀態(tài)測(cè)試系統(tǒng)里面，或記錄在一般的表格中。
6.—種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法診斷電池健康狀態(tài)的方法，該電池為與權(quán)利要求1中的電池同類，其包括如下步驟: 步驟Al，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流1、電壓V、時(shí)間t，得到V-t、1-t曲線； 步驟A2，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式JDV=UVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne卜t/Tn)，或者(2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中(T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟Al中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取V。。、V1-Vn, ?~Τη的值； 步驟A3，將所獲得的U^Vn以及T ^!^的值與所述指標(biāo)值或變化趨勢(shì)對(duì)比，以診斷該電池健康狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的診斷電池健康狀態(tài)的方法，其特征在于:所述步驟Al中的電池的擱置時(shí)間為3分鐘以上；所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值；所述步驟Al還包括在對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一電壓值之前，將該電池放置在_20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中2小時(shí)以上，使電池的內(nèi)外部溫度均衡的步驟。
8.一種電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其包括如下步驟: 步驟S21，使電池的內(nèi)外部溫度均衡； 步驟S22，對(duì)電池放電至一截止電壓，結(jié)束放電，擱置所述電池一段時(shí)間，對(duì)所述電池按照充電一定量的荷電量-擱置一段時(shí)間的方式交替進(jìn)行充電，采集在放電期間、放電后的擱置期間、及充電期間內(nèi)的每一次充電和擱置期間的電池的電流和電池兩端的電壓值隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流1、電壓V、時(shí)間t，繪制得到V-t、1-t曲線； 步驟S23，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式:
(I)V=V0C+Vie 卜t/T1)+V2e 卜t/T2)+…+Vne 卜t/Tn)，或者(2) V=Voc-Vie 卜t/T1)_V2e 卜t/T2)-----Vne「t/Tn)，其中(T1CT2GKTn, I彡η彡20)，對(duì)步驟S22中獲得的V_t曲線中電池的每一個(gè)電壓回穩(wěn)的過程的V-t曲線的分別進(jìn)行非線性擬合，得到對(duì)應(yīng)的擬合曲線，并獲取電池在不同荷電量時(shí)的V。。、V1-Vn, ?~Τη的值，其中，V。。表示電池電壓穩(wěn)定后的值，V i~Vn表示不同的去極化過程中引起的電壓值的變化，！~1；表示該過程的時(shí)間常數(shù)； 步驟S24，依據(jù)所述電池在不同荷電量時(shí)的的值，獲取用于檢測(cè)、診斷電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值，和/或所述電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值在不同荷電電量時(shí)的變化趨勢(shì)。
9.如權(quán)利要求8所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟S22中充電或者放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值；所述擱置時(shí)間為3分鐘以上；步驟S22還包括在對(duì)所述電池進(jìn)行放電至一電壓值之前，將該電池放置在-20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中使電池的內(nèi)外部溫度均衡的步驟，其中所述放置時(shí)間為2小時(shí)以上。
10.如權(quán)利要求8所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟S22中的充電期間是0%~100%荷電量的完全充電期間。
11.如權(quán)利要求8所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟S24中所述用于檢測(cè)、診斷電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值是VocJrVn以及T ^!^中的一個(gè)、幾個(gè)或者由它們中的幾個(gè)通過運(yùn)算所得到的值。
12.如權(quán)利要求8所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于:步驟S24還包括:將該電池在不同荷電量時(shí)的U1UA的參數(shù)值以及電池健康狀態(tài)的指標(biāo)值記錄在一參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。
13.一種應(yīng)用權(quán)利要求8所述的電池健康狀態(tài)的檢測(cè)方法診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法，該電池為與權(quán)利要求8中的電池同類，其包括如下步驟: 步驟BI，對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一截止電壓，擱置所述電池一段時(shí)間，采集電池充電或放電期間及擱置期間電池的電流和兩端的電壓隨時(shí)間的變化，記錄采集得到的電流1、電壓V、時(shí)間t，得到V-t、1-t曲線； 步驟B2，應(yīng)用非線性擬合V-t曲線的模型公式:(1) V=VJVie (_t/T1)+V2e (_t/T2)+…+Vne卜t/Tn)，或者(2) V=Voc-Vie 卜t/T1)-V2e 卜t/T2)-----Vne 卜t/Tn)，其中(T1CT2〈…<Tn，I 彡 η 彡 20)，對(duì)步驟BI中獲得的V-t曲線中電池的電壓在一回穩(wěn)的過程中的V-t曲線進(jìn)行非線性擬合，得到擬合曲線，并獲取V。。、V1-Vn, ?~Τη的值； 步驟Β3，將獲得的以及T ^!^的值與所述指標(biāo)值或變化趨勢(shì)對(duì)比，以診斷該電池的荷電量和健康狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求13所述的診斷電池荷電量和健康狀態(tài)的方法，其特征在于:所述步驟BI中的電池的擱置時(shí)間為3分鐘以上；所述充放電的截止電壓值為電池的額定充放電電壓區(qū)間內(nèi)的任一電壓值；所述步驟BI還包括在對(duì)所述電池進(jìn)行充電或放電至一電壓值之前，將該電池放置在_20~60°C范圍內(nèi)的任意一溫度值的恒溫的環(huán)境中2小時(shí)以上，使電池的內(nèi)外部溫度均衡的步驟。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104502859SQ201410852800
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】李寶華, 錢坤, 賀艷兵, 鄭勇, 李懿洋, 杜鴻達(dá), 康飛宇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院

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