一种磷酸铁锂动力电池寿命预测方法与流程

本发明涉及磷酸铁锂动力电池寿命的测试和预测方法，特别涉及电动汽车充电工况下的一种用区间充电容量对车用磷酸铁锂动力电池寿命进行预测的方法。

背景技术：

随着新能源汽车的发展和品质提升，在国家的大力扶植和产业政策的激励下，新能源汽车逐渐进入千家万户，市场保有量逐步提升。但是，在实际使用过程中，仍然存在一些需要提升和完善的领域，包括充电的便捷性、车辆的安全性和车辆使用寿命等。对于国内普通消费者而言，新能源车辆的使用寿命依然是普遍关注的问题。而决定新能源汽车使用寿命的关键因素就是动力电池的使用寿命。

目前，行业内针对动力电池使用寿命的预测主要以经验模型为主，多数通过放电容量、直流内阻等变化实现对电池寿命的预测。然而，由于实车使用过程中，行驶工况复杂，模型中使用的恒流放电容量和直流内阻等参数难以获得，因此在预测电池使用寿命时很难实现，造成了目前行业内动力电池实车使用寿命预测难的境地。

为解决上述技术问题，cn107728072a公开了一种锂离子电池循环寿命的快速预测方法，其是利用车用三元锂离子电池线性度较高的充放电曲线(如图1所示，无电压平台)实现循环寿命的快速预测；而并未给出对同样应用较为广泛的车用磷酸铁锂动力电池循环寿命的快速预测方法。且本领域技术人员均知晓车用磷酸铁锂动力电池循环寿命预测较难，主要是由于车用磷酸铁锂动力电池在充电和放电过程中均存在明显的电压平台期(如图2所示)，在放电平台和充电平台间,电池的电压变化很小，对容量的预测造成很大的难度，即增加了磷酸铁锂动力电池循环寿命的预测难度。

因此，有必要针对车用磷酸铁锂动力电池的寿命预测开展深入的研究和攻关，制定具备高可行性便于工程化应用的寿命预测技术，对搭载磷酸铁锂动力电池的新能源汽车实现使用寿命的快速判定和预测。

技术实现要素：

本发明的目的是制定车用磷酸铁锂动力电池寿命预测的方法，该方法主要是面向搭载磷酸铁锂电池系统的新能源汽车的使用寿命估算策略。通过对充电过程中区间充电容量的分析，并结合经验模型，实现以区间充电容量代替全量程放电容量进行寿命预测的技术，可以极大的提高磷酸铁锂动力电池寿命预测的便捷性和可推广性，为搭载磷酸铁锂动力电池的新能源车辆的使用寿命预测提供强大的支撑和保障。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种磷酸铁锂动力电池寿命预测方法，包括以充电容量替代放电容量进行电池寿命预测的过程。

进一步，所述充电容量为区间充电容量，该区间充电容量对应的电压区间为3.3-3.6v。

进一步，容量保持率为65％的电池寿命预测模拟曲线分为线性段和非线性段；

线性段的模拟曲线公式为y1＝a1+b1*x，a1＝1.0018，b1＝-1.6036e-4，r²＝0.998；

非线性段的模拟曲线公式为y2＝a2+b2*x+c2*x²，a2＝0.7554，b2＝4.3724e-4，c2＝-3.6203e-7，r²＝0.996；

其中，x表示电池循环次数，y1及y2均表示容量保持率变化的变化值。

进一步，线性段和非线性段的分隔点对应的容量保持率在80％-90％之间。

需要说明的是，在实车使用工况中，不存在恒流放电工况，因此普遍采用的以放电容量作为寿命预测指标的方法无法实现。此外，在实车充电过程中，极少出现从0％soc充电至100％以获取全电压量程充电容量的情况。因此，以区间充电容量替代全量程充电容量和放电容量进行寿命表征和预测具备极高的工程化应用价值，有助于实现新能源汽车产品当前寿命的判定和可用寿命的预测。

本发明的有益效果：本发明可以实现车用磷酸铁锂动力电池寿命的预测，有利于搭载磷酸铁锂动力电池的新能源车辆的使用寿命预测，为消费者提供准确的车辆运行状态信息；依据本发明提出的预测方法，可以在不进行完整充电过程的情况下，基于本发明提出的区间充电容量实现对磷酸铁锂动力电池的寿命的预测，具备极高的实用价值，并且具备高度工程化应用的条件。

附图说明

图1为现有技术中三元锂离子电池充放电曲线；

图2为现有技术中磷酸铁锂电池充放电曲线；

图3为磷酸铁锂电池充放电过程容量变化曲线；

图4不同电压区间充电容量变化规律；

图5以放电容量作为寿命表征指标所得寿命预测模型图；

图6以区间充电容量作为寿命表征指标所得寿命预测模型图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

采用实车工况开展磷酸铁锂动力电池寿命试验，记录循环过程中充电容量和放电容量的统计数据；通过该统计数据研究电池的充电容量与放电容量的关系，也就是整个寿命过程中样品容量效率的变化规律，如图3所示。

从图3中可以看出，在整个循环试验过程中，样品的库伦效率保持不变，充电容量和放电容量的衰减曲线基本重合。因此，以充电容量替代放电容量是可行的。

实施例2

对比分析不同电压区间的充电容量的变化规律和放电容量的变化规律。本实施例选取了不同的充电电压区间，包括[3.0-3.3]、[3.3-3.4]、[3.4-3.6]、[3.3-3.6]等四个电压区间，重点分析了在循环过程中不同电压区间对应的充电容量的变化规律，如图4所示。

从图4中可以看出，电压区间不同，变化规律差异较大。个别区间的容量呈波动上升的趋势，也有个别区间的容量呈前期波动，后期缓慢衰减的趋势。而对于用于寿命预测的电压区间的选择应该能够具备两个条件：持续衰减和高辨识度。因此，选定[3.3-3.6]电压区间充电容量作为表征指标，重点研究该区间充电容量与寿命的关系。

实施例3

以放电容量作为寿命表征指标，分析寿命预测模型，如图5所示。以区间充电容量作为寿命表征指标，分析寿命预测模型，如图6所示。从图5、图6中可以看出，容量保持率衰减至65％的电池放电容量和区间充电容量均呈现两阶段衰减规律，以第880次(容量保持率在85％-90％之间)循环作为分隔线。第一阶段，呈线性衰减趋势。第二阶段，呈非线性衰减，衰减规律符合二次多项式。

分别以放电容量和区间充电容量实测值作为寿命表征指标真值，分析预测模型的准确性，如下表所示。

从表中汇总的不同循环次数的预测结果偏差值可以看出，以放电容量保持率作为表征指标，最小偏差为-0.03％，最大偏差为1.53％。以区间充电容量保持率作为表征指标，最小偏差为-0.01％，最大偏差为1.40％。从偏差的极值对比看，区间充电容量的精度更高。

上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。