一种锂电池健康程度检测方法及系统与流程

    专利2026-02-11  10


    本发明属于锂电池健康检测领域,具体涉及一种锂电池健康程度检测方法及系统。


    背景技术:

    1、目前应用电化学储能电池的储能电站当中,主要事故发生的原因是储能电池的电压/温度异常、电气连接异常及设备老化,而且,经数据分析,大多数储能电站发生的阶段是在等待阶段,其次是修理安装检查等阶段,最后才是充放电阶段,在储能电站当中,电池的等待阶段是占据大部分时间的,因此通过整个电池的全生命周期来评估电池的健康程度不能达到提前预防、及时处理的目的,而能够在一次充电过程中,通过采集电池充放电的特征参数,从不同维度对电池健康程度进行评估,及时准确的估算电池的健康程度以及电池健康程度发展趋势的检测方法愈发重要。

    2、现有锂电池健康程度检测方法主要包括以下几种:

    3、外观检测法:通过观察电池的外观,判断电池的健康程度。这种方法虽然简单易行,但存在主观性,且对于一些潜在的故障无法准确判断。

    4、电压检测法:通过测量电池的电压,评估电池的健康状况。这种方法虽然可以反映电池的基本状态,但对于一些复杂的故障类型,如微短路、容量不足等问题,无法精确检测。

    5、电流检测法:通过测量电池的充放电电流,判断电池的健康程度。这种方法可以反映电池的实际运行状态,但对于一些早期的故障,如微短路、极板软化等问题,无法及时发现。

    6、温度检测法:通过检测电池的温度,判断电池的健康程度。这种方法可以反映电池的热状态,但对于一些非热相关的故障,如微短路、断路等问题,无法检测。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术检测电池健康程度缺乏客观性,精确性不足的缺陷。

    2、为了实现上述目的,本发明提出了一种锂电池健康程度检测方法,所述方法包括:

    3、采集锂电池一次充放电过程中的特征参数;

    4、分析特征参数,与历史数据、全生命周期运行数据和标称数据进行对比,计算差异率;

    5、将差异率加入权重计算出最终的锂电池健康程度;

    6、所述计算差异率包括:

    7、将充放电次数和电量的比值数据与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第一差异率soh1;

    8、将电压、温度一致性结果对比电压、温度的历史曲线和标称曲线进行分析,计算第二差异率soh2;

    9、将本次充放电过程中电池的充放电曲线与历史曲线和标准曲线进行对比分析,计算第三差异率soh3;

    10、将soc变化率及起止soc对应的充放电量、充电时长和端电压变化率的分析结果与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第四差异率soh4。

    11、作为上述方法的一种改进,所述特征参数包括:一次充放电过程中的充放电量、累计充放电次数、电池电压、端电压、充放电时长、起止soc和采样温度。

    12、作为上述方法的一种改进,所述将充放电次数和电量的比值数据与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第一差异率soh1,具体包括:

    13、根据历史数据和标称数据绘制在电池使用全生命周期内的标准曲线;

    14、所述标准曲线以全生命周期的充放电次数为横轴,以充放电次数与充放电量比值为纵轴;

    15、第一差异率soh1计算公式为:

    16、soh1=(a1-a0)/a0

    17、其中,a1表示本次采集到的充电次数与充放电量的比值;a0表示在标准曲线上与本次充放电次数对应的充放电次数与充放电量比值。

    18、作为上述方法的一种改进,所述将电压、温度一致性结果对比电压、温度的历史曲线和标称曲线进行分析,计算第二差异率soh2,具体包括:

    19、将本次充放电过程中的压差绘制为压差曲线,温差绘制为温差曲线;

    20、所述压差曲线以本次充电时长为横坐标,以压差为纵坐标;

    21、所述压差=最高单体电压-最低单体电压;

    22、所述温差曲线以本次充电时长为横坐标,以温差为纵坐标;

    23、所述温差=最高单体温度-最低单体温度;

    24、根据历史数据和标称数据绘制在电池使用全生命周期内的峰值压差曲线和峰值温差曲线;

    25、所述峰值压差曲线以全生命周期的充放电次数为横轴,以峰值压差为纵轴;

    26、所述峰值压差为某个充放电次数时压差曲线的峰值;

    27、所述峰值温差曲线以全生命周期的充放电次数为横轴,以峰值温差为纵轴;

    28、所述峰值温差为某个充放电次数时温差曲线的峰值;

    29、第二差异率soh2计算公式为:

    30、soh2=(b+d)/2

    31、其中,参数b=(b1-b0)/b0;参数d=(d1-d0)/d0;

    32、其中,b1表示压差曲线的峰值;d1表示温差曲线的峰值;b0表示在峰值压差曲线中与本次充放电次数对应的峰值压差;d0表示在峰值温差曲线中与本次充放电次数对应的峰值温差。

    33、作为上述方法的一种改进,所述将本次充放电过程中电池的充放电曲线与历史曲线和标准曲线进行对比分析,计算第三差异率soh3,具体包括:

    34、将本次充放电过程中的充放电量绘制为充放电曲线;

    35、所述充放电曲线以充放电时长为横坐标,以充放电量比为纵坐标;

    36、所述充放电量比=充放电量/充放电时长;

    37、根据历史数据和标称数据绘制在电池使用全生命周期内的标准充放电特征曲线;

    38、所述标准充放电特征曲线以全生命周期的充放电次数为横轴,以充放电量比为纵轴;

    39、第三差异率soh3的计算公式为:

    40、soh3=(e1-e0)/e0

    41、其中,e1表示本次采集到的充放电量比;e0表示在标准充放电特征曲线中与本次充放电次数对应的充放电量比;

    42、作为上述方法的一种改进,所述将soc变化率及起止soc对应的充放电量、充电时长和端电压变化率的分析结果与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第四差异率soh4,具体包括:

    43、根据历史数据和标称数据绘制在电池使用全生命周期内的充放电量曲线、充放电时长曲线和端电压变化曲线;

    44、所述充放电量曲线以充放电次数为横坐标,以充放电量为纵坐标;

    45、所述充放电时长曲线以充放电次数为横坐标,以充放电时长为纵坐标;

    46、所述端电压变化曲线以充放电次数为横坐标,以端电压变化率为纵坐标;

    47、所述端电压变化率=(充电终止端电压-充电起始端电压)/充电起始端电压;

    48、第四差异率soh4的计算公式为:

    49、soh4=(f+g+h)/3

    50、其中,参数f=(f1-f0)/f0;参数g=(g1-g0)/g0;参数h=(h1-h0)/h0;

    51、其中,f1表示本次采集的充放电量,f1=本次终止充放电量-本次起始充放电量;f0表示在充放电量曲线中与本次充放电次数对应的充放电量;

    52、g1表示本次采集的充放电时长;g0表示在充放电时长曲线中与本次充放电次数对应的充放电时长;

    53、h1表示本次采集的端电压变化率;h0表示在充放电时长曲线中与本次充放电次数对应的端电压变化率。

    54、作为上述方法的一种改进,所述将差异率加入权重计算出最终的锂电池健康程度,具体包括:

    55、最终的锂电池健康程度soh计算方法为:

    56、soh=20%*soh1+20%*soh2+20%*soh3+40%*soh4。

    57、本发明还提供一种锂电池健康程度检测系统,基于上述方法实现,所述系统包括:

    58、数据采集模块,用于采集锂电池一次充放电过程中的特征参数;

    59、差异率计算模块,用于分析特征参数,与历史数据、全生命周期运行数据和标称数据进行对比,计算差异率;

    60、健康程度计算模块,用于将差异率加入权重计算出最终的锂电池健康程度。

    61、与现有技术相比,本发明的优势在于:

    62、1、可按需增减soh的估算程度,形成开放式的检测方法,持续优化提升soh的估算准确性;

    63、2、能够在一次充电过程中,通过采集电池充放电的特征参数,从不同维度对电池健康程度进行评估,及时准确的估算电池的健康程度以及电池健康程度;

    64、3、该检测方法应用到储能电站电池检测中,能够提前发现电池的安全隐患,做到提前预防、及时处理,全面提高储能电站运行的安全性。


    技术特征:

    1.一种锂电池健康程度检测方法,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述特征参数包括:一次充放电过程中的充放电量、累计充放电次数、电池电压、端电压、充放电时长、起止soc和采样温度。

    3.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述将充放电次数和电量的比值数据与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第一差异率soh1,具体包括:

    4.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述将电压、温度一致性结果对比电压、温度的历史曲线和标称曲线进行分析,计算第二差异率soh2,具体包括:

    5.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述将本次充放电过程中电池的充放电曲线与历史曲线和标准曲线进行对比分析,计算第三差异率soh3,具体包括:

    6.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述将soc变化率及起止soc对应的充放电量、充电时长和端电压变化率的分析结果与历史数据和标称数据进行对比分析,计算第四差异率soh4,具体包括:

    7.根据权利要求1所述的锂电池健康程度检测方法,其特征在于,所述将差异率加入权重计算出最终的锂电池健康程度,具体包括:

    8.一种锂电池健康程度检测系统,基于权利要求1-7任一所述的方法实现,其特征在于,所述系统包括:


    技术总结
    本发明提供了一种锂电池健康程度检测方法及系统,所述方法包括:采集锂电池一次充放电过程中的特征参数;分析特征参数,与历史数据、全生命周期运行数据和标称数据进行对比,计算差异率;将差异率加入权重计算出最终的锂电池健康程度SOH。本发明的优势在于:可按需增减SOH的估算程度,形成开放式的检测方法,持续优化提升SOH的估算准确性;能够在一次充电过程中,通过采集电池充放电的特征参数,从不同维度对电池健康程度进行评估,及时准确的估算电池的健康程度以及电池健康程度;该检测方法应用到储能电站电池检测中,能够提前发现电池的安全隐患,做到提前预防、及时处理,全面提高储能电站运行的安全性。

    技术研发人员:克潇,王逸超,曲百锐,单栋梁,王伟,高瑀含,刘闯,郭浩,杨汶坡,苗自亮
    受保护的技术使用者:新源智储能源发展(北京)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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