本發(fā)明涉及一種評估方法，具體涉及一種鋰電池健康狀態(tài)的評估方法。

背景技術(shù)：

鋰電池的SOH反映了鋰電池組的安全性能和容量衰減程度,主要描述參數(shù)有總?cè)萘康乃p和鋰電池內(nèi)阻的變化等；由于意外的鋰電池健康往往導(dǎo)致鋰電池系統(tǒng)整體功能失效，從應(yīng)用的角度對鋰電池健康狀況進(jìn)行科學(xué)的估計和預(yù)測，進(jìn)一步指導(dǎo)鋰電池運行和維護(hù)，構(gòu)建鋰電池的狀態(tài)監(jiān)測和健康管理系統(tǒng)，防止鋰電池過充、過放、估計鋰電池性能狀態(tài)和預(yù)測鋰電池狀態(tài)演變，是實現(xiàn)鋰電池長時間可靠工作的重要參數(shù)，對于鋰電池系統(tǒng)的任務(wù)決策、防止災(zāi)難性事故的發(fā)生具有重要意義。

目前常用的鋰電池健康狀態(tài)評估方法主要有：

(1)完全充電(放電)測試方法，這種測試方法簡單易行，但花時較長，且深度放電會影響鋰電池的使用壽命；

(2)循環(huán)次數(shù)折算法：是一種根據(jù)鋰電池的使用次數(shù)來估算鋰電池壽命的方法，該方法將鋰電池的壽命等效成循環(huán)使用次數(shù)，然后根據(jù)鋰電池循環(huán)次數(shù)與SOH的關(guān)系求得鋰電池的SOH。

(3)基于鋰電池充放電過程中的電流特征、電壓特征和溫度特征的評估策略，該方法需要對電流值、電壓值和溫度值進(jìn)行計算，從而再對鋰電池的電流特征、電壓特征和溫度特征進(jìn)行提取計算，采用算法較多，計算過程比較繁雜，很難計算準(zhǔn)確；

(4)阻抗分析法：阻抗分析法是當(dāng)今最前沿的SOH測量方法，可以采用單一頻率的交流信號來測量鋰電池的SOH，但是這種方法不能反映全頻率周期的鋰電池SOH；需采用對鋰電池輸入不同頻率的信號，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來估算鋰電池參數(shù)進(jìn)而判斷鋰電池的健康狀態(tài)，該方法準(zhǔn)確，但需專門的阻抗測試設(shè)備進(jìn)行離線測量；

(5)經(jīng)驗?zāi)Ｐ头ǎ涸摲椒▽︿囯姵剡M(jìn)行大量的實驗，繪制鋰電池的SOH與鋰電池某一特征的關(guān)系圖表，但是該方法針對不同的鋰電池需要繪制不同的圖表，耗時較長，局限性大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋰電池健康狀態(tài)的評估方法，以鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻極化內(nèi)阻作為鋰電池健康狀態(tài)(State of Health，SOH)的三個評估因素，根據(jù)這三個評估因素評估鋰電池的健康狀態(tài)。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種鋰電池健康狀態(tài)的評估方法，所述方法包括：

確定鋰電池健康狀態(tài)的評估因素；

計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值；

計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值；

評估鋰電池的健康狀態(tài)。

所述鋰電池健康狀態(tài)評估因素包括鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

將鋰電池的荷電狀態(tài)調(diào)整為設(shè)定的荷電狀態(tài)，并將其置于設(shè)定的溫度環(huán)境中。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

確定鋰電池的初始狀態(tài)和衰減狀態(tài)a、b、c，且a、b、c∈k，k表示鋰電池的任意一種衰減狀態(tài)；

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

在鋰電池的初始狀態(tài)下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為初始狀態(tài)下的截止電壓U₁₀時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后初始狀態(tài)下的突變電壓U₂₀，并記錄Δt秒后初始狀態(tài)下的端電壓U₃₀，于是，鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化值ΔU₀＝U₃₀-U₁₀；

計算鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ₀＝ΔU₀/Δt (1)

R_Ω0＝(U₂₀-U₁₀)/I (2)

R_d0＝(U₃₀-U₂₀)/I (3)

其中，δ₀、R_Ω0和R_d0分別為鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)a下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)a下的截止電壓U_1a時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)a下的突變電壓U_2a，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)a下的端電壓U_3a，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化值ΔU_a＝U_3a-U_1a；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_a＝ΔU_a/Δt (4)

R_Ωa＝(U_2a-U_1a)/I (5)

R_da＝(U_3a-U_2a)/I (6)

其中，δ_a、R_Ωa和R_da分別為鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)b下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)b下的截止電壓U_1b時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)b下的突變電壓U_2b，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)b下的端電壓U_3b，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化值ΔU_b＝U_3b-U_1b；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_b＝ΔU_b/Δt (7)

R_Ωb＝(U_2b-U_1b)/I (8)

R_db＝(U_3b-U_2b)/I (9)

其中，δ_b、R_Ωb和R_db分別為鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)c下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)c下的截止電壓U_1c時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)c下的突變電壓U_2c，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)c下的端電壓U_3c，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化值ΔU_c＝U_3c-U_1c；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_c＝ΔU_c/Δt (10)

R_Ωc＝(U_2c-U_1c)/I (11)

R_dc＝(U_3c-U_2c)/I (12)

其中，δ_c、R_Ωc和R_dc分別為鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

設(shè)初始狀態(tài)下鋰電池的初始容量為Q₀，衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的剩余容量分別為Q_a、Q_b和Q_c，衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的健康狀態(tài)分別表示為：

${\mathrm{SOH}}_a=\frac{Q_a}{Q_0}*100\%---\left(13\right)$

${\mathrm{SOH}}_b=\frac{Q_b}{Q_0}*100\%---\left(14\right)$

${\mathrm{SOH}}_c=\frac{Q_c}{Q_0}*100\%---\left(15\right)$

其中，SOH_a、SOH_b、SOH_c分別為衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的健康狀態(tài)。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

根據(jù)式(13)-(18)計算鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值，有：

${\mathrm{SOH}}_a=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_0}{{\mathrm{\δ}}_a}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}0}}{R_{\mathrm{\Ω}a}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{d0}}{R_{da}}\right)\]*100\%---\left(16\right)$

${\mathrm{SOH}}_b=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_a}{{\mathrm{\δ}}_b}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}a}}{R_{\mathrm{\Ω}b}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{da}}{R_{db}}\right)\]*100\%---\left(17\right)$

${\mathrm{SOH}}_c=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_b}{{\mathrm{\δ}}_c}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}b}}{R_{\mathrm{\Ω}c}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{db}}{R_{dc}}\right)\]*100\%---\left(18\right)$

其中，λ₀為鋰電池的端電壓變化率的權(quán)重值的初始值，ρ₀為鋰電池的歐姆內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值，γ₀為鋰電池的極化內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

鋰電池在衰減狀態(tài)k下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k下的截止電壓U_1k時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)k下的突變電壓U_2k，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)k下的端電壓U_3k，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化值ΔU_k＝U_3k-U_1k；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_k＝ΔU_k/Δt (19)

R_Ωk＝(U_2k-U_1k)/I (20)

R_dk＝(U_3k-U_2k)/I (21)

其中，δ_k、R_Ωk和R_dk分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k-1下的截止電壓U_1(k-1)時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)k-1下的突變電壓U_2(k-1)，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)k-1下的端電壓U_3(k-1)，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化值ΔU_k-1＝U_3(k-1)-U_1(k-1)；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_k-1＝ΔU_k-1/Δt (22)

R_Ω(k-1)＝(U_2(k-1)-U_1(k-1))/I (23)

R_d(k-1)＝(U_3(k-1)-U_2(k-1))/I (24)

其中，δ_k-1、R_Ω(k-1)和R_d(k-1)分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)i下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k下的截止電壓U_1i時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)i下的突變電壓U_2i，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i下的端電壓U_3i，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化值ΔU_i＝U_3i-U_1i；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_i＝ΔU_i/Δt (25)

R_Ωi＝(U_2i-U_1i)/I (26)

R_di＝(U_3i-U_2i)/I (27)

其中，δ_i、R_Ωi和R_di分別為鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)i-1下的截止電壓U_1(i-1)時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)i-1下的突變電壓U_2(i-1)，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i-1下的端電壓U_3(i-1)，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化值ΔU_i-1＝U_3(i-1)-U_1(i-1)；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_i-1＝ΔU_i-1/Δt (28)

R_Ω(i-1)＝(U_2(i-1)-U_1(i-1))/I (29)

R_d(i-1)＝(U_3(i-1)-U_2(i-1))/I (30)

其中，δ_i-1、R_Ω(i-1)和R_d(i-1)分別為鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)m下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)m下的截止電壓U_1m時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)m下的突變電壓U_2m，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i下的端電壓U_3m，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化值ΔU_m＝U_3m-U_1m；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_m＝ΔU_m/Δt (31)

R_Ωm＝(U_2m-U_1m)/I (32)

R_dm＝(U_3m-U_2m)/I (33)

其中，δ_m、R_Ωm和R_dm分別為鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，有：

$V_{1k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{1k}}{\stackrel{\‾}{F_{1k}}}---\left(34\right)$

$V_{2k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{2k}}{\stackrel{\‾}{F_{2k}}}---\left(35\right)$

$V_{3k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{3k}}{\stackrel{\‾}{F_{3k}}}---\left(36\right)$

其中，V_1k、V_2k和V_3k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)；σ_1k、σ_2k和σ_3k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差，且有為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下端電壓變化率比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下歐姆內(nèi)阻比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下極化內(nèi)阻比值的平均值，即且有i＝1,2,...,k，F(xiàn)_1i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下端電壓變化率的比值，F(xiàn)_2i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下歐姆內(nèi)阻的比值，F(xiàn)_3i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下極化內(nèi)阻的比值，即

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重系數(shù)，有：

${\mathrm{\λ}}_k=\frac{V_{1k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{1i}}---\left(37\right)$

${\mathrm{\ρ}}_k=\frac{V_{2k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{2i}}---\left(38\right)$

${\mathrm{\γ}}_k=\frac{V_{3k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{3i}}---\left(39\right)$

其中，λ_k、ρ_k和γ_k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的權(quán)重系數(shù)；V_1i、V_2i和V_3i分別為衰減狀態(tài)i下鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，且有σ_1i、σ_2i和σ_3i分別為衰減狀態(tài)i下鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差，三者分別表示為為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下端電壓變化率比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下歐姆內(nèi)阻比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下極化內(nèi)阻比值的平均值，即且有m＝1,2,...,i，F(xiàn)_1m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下端電壓變化率的比值，F(xiàn)_2m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下歐姆內(nèi)阻的比值，F(xiàn)_3m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下極化內(nèi)阻的比值，即

所述評估鋰電池的健康狀態(tài)包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的健康狀態(tài)，有：

SOH_k＝(λ_k*F_1k+ρ_k*F_2k+γ_k*F_3k)*100％ (40)

其中，SOH_k為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的健康狀態(tài)，SOH_k越大，表明鋰電池健康狀態(tài)越好。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、實現(xiàn)了鋰電池健康狀態(tài)的快速準(zhǔn)確測量；

2、綜合鋰電池外特征變化(鋰電池的端電壓變化率)和內(nèi)特征變化(歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻)作為評估因素，提高了鋰電池健康狀態(tài)評估的準(zhǔn)確性；

3、采用在脈沖放電結(jié)束后，同時測量并計算鋰電池端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的方法，保證了鋰電池狀態(tài)測量的狀態(tài)同一性和時間一致性，提高了鋰電池健康狀態(tài)評估因素的準(zhǔn)確性；

4、不同評估因素采用不同的權(quán)重，并且在鋰電池衰減過程中，根據(jù)不同評估因素的變化調(diào)整權(quán)重值，提高了鋰電池健康狀態(tài)評估的準(zhǔn)確性；

5、采用標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素的權(quán)重系數(shù)，不受評估因素物理單位的影響；

6、方法綜合了評估因素的標(biāo)準(zhǔn)差和平均數(shù)量指標(biāo)的影響，更好的反映了評估因素在不同水平時的總體標(biāo)志變動度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中脈沖電流使鋰電池放電時的電壓隨時間變化的特性圖；

圖2是本發(fā)明實施例中脈沖電流隨時間變化的特性圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在鋰電池的老化過程中，由于鋰電池內(nèi)部物質(zhì)活性的降低，電阻變大，鋰電池的容量和鋰電池端電壓的變化率都會發(fā)生變化，可以根據(jù)鋰電池端電壓與容量的關(guān)系來測量健康狀態(tài)SOH(State of Health，SOH)。這種測量方法簡單快速，但單獨用鋰電池端電壓變化速率來判斷鋰電池的健康狀態(tài)存在一定偏差；由于鋰電池的內(nèi)阻與SOH也存在一定的關(guān)系，SOH越低，鋰電池內(nèi)阻越大，通過檢測電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，可以間接計算出鋰電池的內(nèi)阻值，然后根據(jù)SOH與鋰電池內(nèi)阻的關(guān)系計算求得SOH。但是鋰電池的內(nèi)阻在SOH變化范圍不大時變化不明顯，而當(dāng)鋰電池老化嚴(yán)重時電阻值的變化較大，因而該方法在SOH變化較小時測量的誤差會較大。

本發(fā)明公開了一種采用鋰電池在一個的固定的脈沖電流作用下，測量鋰電池放電至一個固定的截止電壓之后的端電壓值的變化，從而得出端電壓變化率，作為鋰電池健康狀態(tài)的一個評估因素，再計算鋰電池的內(nèi)阻(包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻)作為另兩個評估因素，采用這三個評估因素權(quán)重相加后來判斷鋰電池的健康狀態(tài)。采用鋰電池端電壓變化率作為進(jìn)行鋰電池健康狀態(tài)評估的外特征參數(shù)；采用鋰電池內(nèi)阻作為進(jìn)行鋰電池健康狀態(tài)評估的內(nèi)特征參數(shù)，同時，為更利于計算分析，將鋰電池內(nèi)阻分解為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，以這三個評估參數(shù)權(quán)重相加后作為綜合評估參數(shù)，并且隨著鋰電池老化過程中狀態(tài)的變化，不斷調(diào)整三個評估參數(shù)的權(quán)重，以此來修正綜合評估參數(shù)；通過該方法能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池健康狀態(tài)的在線評測，相比以往的單一參數(shù)，更加準(zhǔn)確，提高了鋰電池使用過程中的安全性。

1.本發(fā)明提出了采用鋰電池端電壓變化率作為鋰電池健康狀態(tài)的一個評估因素。

在鋰電池循環(huán)運行過程中，隨著循環(huán)次數(shù)或工況運行時間的增加，鋰電池逐漸衰減，在相同溫度和荷電狀態(tài)時，在鋰電池上施加脈沖電流放電至相同截止電壓后靜置，鋰電池端電壓的變化速率并不相同，測試并計算變化率并以此作為鋰電池SOH的一個重要判據(jù)。

2.本發(fā)明提出了采用脈沖電流測試并計算鋰電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，以歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻作為鋰電池健康狀態(tài)的另兩個評估因素。

3.本發(fā)明提出根據(jù)1和2中計算得到的三個評估因素，加以不同的權(quán)重值，并根據(jù)鋰電池的不同衰減程度，調(diào)整權(quán)重值，準(zhǔn)確計算全壽命周期內(nèi)鋰電池的健康狀態(tài)。

本發(fā)明提供一種鋰電池健康狀態(tài)的評估方法，所述方法包括：

確定鋰電池健康狀態(tài)的評估因素；

計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值；

計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值；

評估鋰電池的健康狀態(tài)。

所述鋰電池健康狀態(tài)評估因素包括鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

將鋰電池的荷電狀態(tài)調(diào)整為設(shè)定的荷電狀態(tài)，并將其置于設(shè)定的溫度環(huán)境中。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

確定鋰電池的初始狀態(tài)和衰減狀態(tài)a、b、c，且a、b、c∈k，k表示鋰電池的任意一種衰減狀態(tài)；

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

在鋰電池的初始狀態(tài)下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為初始狀態(tài)下的截止電壓U₁₀時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后初始狀態(tài)下的突變電壓U₂₀，并記錄Δt秒后初始狀態(tài)下的端電壓U₃₀，于是，鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化值ΔU₀＝U₃₀-U₁₀；

計算鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ₀＝ΔU₀/Δt (1)

R_Ω0＝(U₂₀-U₁₀)/I (2)

R_d0＝(U₃₀-U₂₀)/I (3)

其中，δ₀、R_Ω0和R_d0分別為鋰電池在初始狀態(tài)下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)a下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)a下的截止電壓U_1a時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)a下的突變電壓U_2a，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)a下的端電壓U_3a，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化值ΔU_a＝U_3a-U_1a；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_a＝ΔU_a/Δt (4)

R_Ωa＝(U_2a-U_1a)/I (5)

R_da＝(U_3a-U_2a)/I (6)

其中，δ_a、R_Ωa和R_da分別為鋰電池在衰減狀態(tài)a下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)b下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)b下的截止電壓U_1b時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)b下的突變電壓U_2b，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)b下的端電壓U_3b，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化值ΔU_b＝U_3b-U_1b；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_b＝ΔU_b/Δt (7)

R_Ωb＝(U_2b-U_1b)/I (8)

R_db＝(U_3b-U_2b)/I (9)

其中，δ_b、R_Ωb和R_db分別為鋰電池在衰減狀態(tài)b下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；

鋰電池在衰減狀態(tài)c下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)c下的截止電壓U_1c時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)c下的突變電壓U_2c，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)c下的端電壓U_3c，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化值ΔU_c＝U_3c-U_1c；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，有：

δ_c＝ΔU_c/Δt (10)

R_Ωc＝(U_2c-U_1c)/I (11)

R_dc＝(U_3c-U_2c)/I (12)

其中，δ_c、R_Ωc和R_dc分別為鋰電池在衰減狀態(tài)c下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

設(shè)初始狀態(tài)下鋰電池的初始容量為Q₀，衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的剩余容量分別為Q_a、Q_b和Q_c，衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的健康狀態(tài)分別表示為：

${\mathrm{SOH}}_a=\frac{Q_a}{Q_0}*100\%---\left(13\right)$

${\mathrm{SOH}}_b=\frac{Q_b}{Q_0}*100\%---\left(14\right)$

${\mathrm{SOH}}_c=\frac{Q_c}{Q_0}*100\%---\left(15\right)$

其中，SOH_a、SOH_b、SOH_c分別為衰減狀態(tài)a、b、c下鋰電池的健康狀態(tài)。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的初始值包括：

根據(jù)式(13)-(18)計算鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值，有：

${\mathrm{SOH}}_a=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_0}{{\mathrm{\δ}}_a}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}0}}{R_{\mathrm{\Ω}a}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{d0}}{R_{da}}\right)\]*100\%---\left(16\right)$

${\mathrm{SOH}}_b=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_a}{{\mathrm{\δ}}_b}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}a}}{R_{\mathrm{\Ω}b}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{da}}{R_{db}}\right)\]*100\%---\left(17\right)$

${\mathrm{SOH}}_c=\[{\mathrm{\λ}}_0\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_b}{{\mathrm{\δ}}_c}\right)+{\mathrm{\ρ}}_0\left(\frac{R_{\mathrm{\Ω}b}}{R_{\mathrm{\Ω}c}}\right)+{\mathrm{\γ}}_0\left(\frac{R_{db}}{R_{dc}}\right)\]*100\%---\left(18\right)$

其中，λ₀為鋰電池的端電壓變化率的權(quán)重值的初始值，ρ₀為鋰電池的歐姆內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值，γ₀為鋰電池的極化內(nèi)阻的權(quán)重值的初始值。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

鋰電池在衰減狀態(tài)k下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k下的截止電壓U_1k時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)k下的突變電壓U_2k，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)k下的端電壓U_3k，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化值ΔU_k＝U_3k-U_1k；對某一型號鋰電池，I、U_1k和Δt在整個評估過程中取相同的固定值；圖1表示脈沖電流使鋰電池放電時的電壓隨時間變化的特性圖，橫軸表示時間，縱軸表示電壓；圖2表示脈沖電流隨時間變化的特性圖，橫軸表示時間，縱軸表示電流。

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_k＝ΔU_k/Δt (19)

R_Ωk＝(U_2k-U_1k)/I (20)

R_dk＝(U_3k-U_2k)/I (21)

其中，δ_k、R_Ωk和R_dk分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k-1下的截止電壓U_1(k-1)時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)k-1下的突變電壓U_2(k-1)，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)k-1下的端電壓U_3(k-1)，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化值ΔU_k-1＝U_3(k-1)-U_1(k-1)；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_k-1＝ΔU_k-1/Δt (22)

R_Ω(k-1)＝(U_2(k-1)-U_1(k-1))/I (23)

R_d(k-1)＝(U_3(k-1)-U_2(k-1))/I (24)

其中，δ_k-1、R_Ω(k-1)和R_d(k-1)分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)i下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)k下的截止電壓U_1i時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)i下的突變電壓U_2i，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i下的端電壓U_3i，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化值ΔU_i＝U_3i-U_1i；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_i＝ΔU_i/Δt (25)

R_Ωi＝(U_2i-U_1i)/I (26)

R_di＝(U_3i-U_2i)/I (27)

其中，δ_i、R_Ωi和R_di分別為鋰電池在衰減狀態(tài)i下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)i-1下的截止電壓U_1(i-1)時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)i-1下的突變電壓U_2(i-1)，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i-1下的端電壓U_3(i-1)，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化值ΔU_i-1＝U_3(i-1)-U_1(i-1)；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_i-1＝ΔU_i-1/Δt (28)

R_Ω(i-1)＝(U_2(i-1)-U_1(i-1))/I (29)

R_d(i-1)＝(U_3(i-1)-U_2(i-1))/I (30)

其中，δ_i-1、R_Ω(i-1)和R_d(i-1)分別為鋰電池在衰減狀態(tài)i-1下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值；

鋰電池在衰減狀態(tài)m下，通過脈沖電流I使鋰電池放電，放電至鋰電池的端電壓為衰減狀態(tài)m下的截止電壓U_1m時，鋰電池停止放電，此時記錄鋰電池停止放電后衰減狀態(tài)m下的突變電壓U_2m，并記錄Δt秒后衰減狀態(tài)i下的端電壓U_3m，于是，鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化值ΔU_m＝U_3m-U_1m；

計算鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值，有：

δ_m＝ΔU_m/Δt (31)

R_Ωm＝(U_2m-U_1m)/I (32)

R_dm＝(U_3m-U_2m)/I (33)

其中，δ_m、R_Ωm和R_dm分別為鋰電池在衰減狀態(tài)m下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重值的實際值。

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，有：

$V_{1k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{1k}}{\stackrel{\‾}{F_{1k}}}---\left(34\right)$

$V_{2k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{2k}}{\stackrel{\‾}{F_{2k}}}---\left(35\right)$

$V_{3k}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{3k}}{\stackrel{\‾}{F_{3k}}}---\left(36\right)$

其中，V_1k、V_2k和V_3k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)；σ_1k、σ_2k和σ_3k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差，且有為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下端電壓變化率比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下歐姆內(nèi)阻比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)k和k-1下極化內(nèi)阻比值的平均值，即且有i＝1,2,...,k，F(xiàn)_1i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下端電壓變化率的比值，F(xiàn)_2i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下歐姆內(nèi)阻的比值，F(xiàn)_3i為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下極化內(nèi)阻的比值，即

所述計算鋰電池健康狀態(tài)評估因素權(quán)重值的實際值包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻權(quán)重系數(shù)，有：

${\mathrm{\λ}}_k=\frac{V_{1k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{1i}}---\left(37\right)$

${\mathrm{\ρ}}_k=\frac{V_{2k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{2i}}---\left(38\right)$

${\mathrm{\γ}}_k=\frac{V_{3k}}{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{V}_{3i}}---\left(39\right)$

其中，λ_k、ρ_k和γ_k分別為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的權(quán)重系數(shù)；V_1i、V_2i和V_3i分別為衰減狀態(tài)i下鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，且有σ_1i、σ_2i和σ_3i分別為衰減狀態(tài)i下鋰電池的端電壓變化率、歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)差，三者分別表示為為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下端電壓變化率比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下歐姆內(nèi)阻比值的平均值，為鋰電池在衰減狀態(tài)i和i-1下極化內(nèi)阻比值的平均值，即且有m＝1,2,...,i，F(xiàn)_1m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下端電壓變化率的比值，F(xiàn)_2m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下歐姆內(nèi)阻的比值，F(xiàn)_3m為鋰電池在衰減狀態(tài)m和m-1下極化內(nèi)阻的比值，即

所述評估鋰電池的健康狀態(tài)包括：

計算鋰電池在衰減狀態(tài)k下的健康狀態(tài)，有：

SOH_k＝(λ_k*F_1k+ρ_k*F_2k+γ_k*F_3k)*100％ (40)

其中，SOH_k為鋰電池在衰減狀態(tài)k下的健康狀態(tài)，SOH_k越大，表明鋰電池健康狀態(tài)越好。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。