當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)中鋰電池組的荷電能力降低到原有容量80%左右時(shí)，不再適合繼續(xù)在汽車(chē)中使用，若將這些鋰電池報(bào)廢進(jìn)行回收處理，未能實(shí)現(xiàn)物盡其用，將造成極大的資源浪費(fèi)。從電動(dòng)汽車(chē)退役下來(lái)的鋰電池脫離了電池管理系統(tǒng)，處于離線(xiàn)狀態(tài)，且各單體電池健康狀態(tài)存在差異，在無(wú)法獲取歷史數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，需要研究適用于梯次利用鋰電池的健康狀態(tài)離線(xiàn)預(yù)測(cè)方法。

02研究(項(xiàng)目)背景

鋰電池健康狀態(tài)(SOH)的主要判斷依據(jù)是當(dāng)前靜態(tài)容量，因其測(cè)試過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)、測(cè)試條件要求高、測(cè)試環(huán)境特殊，通常在實(shí)驗(yàn)室中完成，不適用于工程實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)離線(xiàn)狀態(tài)下鋰電池SOH預(yù)測(cè)，除了建立必要的壽命模型，還需一套合理的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)方法。然而，有些健康特征無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法得到。因此，考慮工程可實(shí)現(xiàn)性，若大批量電池組待測(cè)時(shí)，測(cè)試時(shí)間越短越好。

03論文所解決的問(wèn)題及意義

本文針對(duì)退役鋰電池處于離線(xiàn)狀態(tài)且單體電池之間存在性能差異等問(wèn)題，以鋰電池歐姆內(nèi)阻為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了適用于梯次利用鋰電池性能測(cè)試工況，基于鋰電池一階RC等效電路模型，研究了基于增量式自回歸模型(I-ARX)的健康特征數(shù)據(jù)提取方法，以此構(gòu)建了均值內(nèi)阻、最小內(nèi)阻和內(nèi)阻-荷電狀態(tài)(SOC)三種健康因子，建立了健康壽命模型，提出了基于多模型數(shù)據(jù)融合技術(shù)的鋰電池SOH預(yù)測(cè)方法。

04論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

本文以歐姆內(nèi)阻為健康因子，提出采用恒流放電間歇法測(cè)試鋰電池動(dòng)態(tài)內(nèi)阻，進(jìn)而研究了歐姆內(nèi)阻辨識(shí)方法和健康特征數(shù)據(jù)的提取方法。在處理內(nèi)阻測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，所得到內(nèi)阻-SOC曲線(xiàn)表現(xiàn)出二次曲線(xiàn)特性，且曲線(xiàn)斜率與鋰電池SOH有關(guān)，如圖1所示。

圖1鋰電池內(nèi)阻-SOC曲線(xiàn)

本文設(shè)計(jì)了鋰電池健康壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)，直接尋求所辨識(shí)歐姆內(nèi)阻與SOH之間的關(guān)系。在不同SOH狀態(tài)下，分別在四種不同環(huán)境溫度(10℃、25℃、40℃和55℃)中，對(duì)多個(gè)全新鋰電池進(jìn)行健康壽命測(cè)試，主要包括基本性能測(cè)試和加速老化測(cè)試。基于鋰電池健康壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮DOD范圍為20%~80%，構(gòu)建均值內(nèi)阻健康因子、最小內(nèi)阻健康因子和內(nèi)阻-SOC曲線(xiàn)斜率健康因子，并以此建立了三種健康壽命模型。

為保證梯次利用鋰電池SOH預(yù)測(cè)精度，本文提出采用多模型數(shù)據(jù)融合技術(shù)。采用了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這一種常用的數(shù)據(jù)融合方法，利用其自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和模擬任意非線(xiàn)性等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行梯次利用鋰電池SOH預(yù)測(cè)，其評(píng)價(jià)方法示意圖如圖2所示。

圖2基于多健康壽命模型數(shù)據(jù)融合的評(píng)價(jià)方法示意圖

05結(jié)論

本文開(kāi)展了梯次利用鋰電池SOH離線(xiàn)預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究，所設(shè)計(jì)鋰電池測(cè)試工況以動(dòng)態(tài)內(nèi)阻測(cè)試為目標(biāo)，測(cè)試工況時(shí)長(zhǎng)較短，可在1小時(shí)內(nèi)完成退役鋰電池組測(cè)試，具有一定的工程可實(shí)現(xiàn)性;基于所設(shè)計(jì)鋰電池性能測(cè)試方法，構(gòu)建了均值內(nèi)阻、最小內(nèi)阻和內(nèi)阻-SOC曲線(xiàn)三種健康因子，進(jìn)而建立了三種健康壽命模型;所提出的基于多模型數(shù)據(jù)融合技術(shù)的評(píng)價(jià)方法，有利于保證梯次利用鋰電池SOH預(yù)測(cè)的可靠性和精確度，與傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法相比，不再依靠電池管理系統(tǒng)中的歷史充放電數(shù)據(jù)。