一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法

技术领域

本发明涉及于低轨卫星浅深度放电空间用锂离子蓄电池领域，特别涉及锂离子蓄电池组在轨单体一致性分析及电池组性能衰退分析。

背景技术

锂离子蓄电池凭借其在能量密度、循环寿命等参数上的优异表现，广泛应用于航空航天、电动汽车、新能源等领域。在锂离子蓄电池组持续充放电过程中，由于其内部发生的不可逆化学反应，会导致电池单体的内阻增大、容量减小，使单体的性能发生退化。在实际应用中，锂离子蓄电池必须通过串并联成组的方式构成锂离子蓄电池组，以满足系统对人类、功率输出电压等指标的要求。但由于锂离子蓄电池单体间广泛存在的单体不一致性，锂离子蓄电池组的性能会受到其内部单体性能和单体间一致性的共同影响。蓄电池组的寿命通常受到蓄电池组内最差性能单体的制约，因此蓄电池组内部单体的一致性对于蓄电池组的性能具有重要的影响。

现阶段对于在轨空间用锂离子蓄电池组内单体的一致性评估仅限于地面测试阶段的试验数据对比分析，而针对在轨阶段，随着飞行器在轨使用寿命的增长，锂离子蓄电池组内单体的性能较地面阶段发生变化，且随着使用寿命的增长，锂离子蓄电池性能逐渐发生衰退，地面测试阶段的数据难以准确地反映出实际在轨应用中锂离子蓄电池组内部单体的一致性变化。

因此，需要一种更能全面真实有效反映实际在轨应用过程中锂离子蓄电池组内单体一致性变化情况的评估方法，真实地反映随着在轨时间的变化，锂离子蓄电池组内单体一致性的变化情况。从而更加精确地对锂离子蓄电池组在轨性能衰退进行分析。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法，可有效反映锂离子蓄电池组内单体一致性变化情况，得到对锂离子蓄电池组在轨单体性能衰退情况。

本发明的技术方案是：一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法，包括以下步骤：

获取锂离子蓄电池组内单体并联块1～单体并联块n的放电起始电压V

经过一定放电时间后，再次获取锂离子蓄电池组内单体并联块1～单体并联块n的放电起始电压V

计算锂离子蓄电池组内单体并联块1～单体并联块n的电压降△V

计算得到锂离子蓄电池组内电压降△V

所述放电起始电压V

所述一定放电时间为5min～10min。

所述△V

所述范围阈值为30mV

所述方差δ超出范围阈值越多，表示锂离子蓄电池组内单体一致性越差，即锂离子蓄电池组在轨单体当前性能衰退情况越严重。

本发明与现有技术相比的优点在于：

现阶段对于在轨空间用锂离子蓄电池组内单体的一致性评估仅限于地面测试阶段的试验数据对比分析，而针对在轨阶段，随着飞行器在轨使用寿命的增长，锂离子蓄电池组内单体的性能较地面阶段发生变化，且随着使用寿命的增长，锂离子蓄电池性能逐渐发生衰退。而由于在轨产品可获取的数据仅有在轨遥测数据，相较于地面测试阶段，可供分析测试的数据有限。本发明提供的一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法能够根据锂离子蓄电池组在轨遥测数据准确表征在轨蓄电池组内单体一致性的情况，并有效反映蓄电池组在轨单体一致性的变化情况，进而有效评估蓄电池组在轨性能退化情况，对空间飞行器锂离子蓄电池组在轨使用提供指导性意见。

附图说明

图1为本发明的锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法的流程图；

图2为本发明是实例中锂离子蓄电池组地面测试阶段单体一致性曲线图；

图3为本发明是实例中在轨蓄电池组放电电压变化曲线图；

图4为本发明是实例中在轨1年后蓄电池组放电电压变化曲线图；

图5为本发明是实例中在轨性能衰退后蓄电池组放电电压变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法作进一步详细说明。

图1为本发明的锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法的流程图。如图1所示，本发明的技术方案提供了一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法包括以下步骤：S1获取锂离子蓄电池组内单体并联块1单体并联块n放电起始电压V

实施案例

按照以下步骤，对锂离子蓄电池组内单体一致性进行在轨评估：

步骤1、取30Ah单体2并16串60Ah锂离子想点电池组，选取其在轨5A恒流放电状态下，蓄电池组内单体并联块1～单体并联块16放电起始电压V

步骤2、选取放电8min后，蓄电池组内单体并联块1～单体并联块16放电起始电压V

步骤3、计算蓄电池组内单体并联块1～单体并联块16的电压降△V

步骤4、计算蓄电池组内△V

步骤5、重复步骤1至步骤4，选取在轨飞行1年后的单体电压变化；

步骤6、根据计算得出的方差δ，评估锂离子蓄电池组在轨工作正常情况，表征在轨蓄电池组内单体一致性的情况。

从表1可知，60Ah锂离子蓄电池组初期方差δ值为1.47mV

从表2可知，在轨运行一年后方差δ值为2.47mV

如表3所示，90Ah蓄电池组由30Ah单体3并9串组成。由表3可知，锂离子蓄电池组方差δ值为36.33mV

表1采用本方法进行锂离子电池单体方差δ计算的结果

表2采用本方法一年后进行锂离子电池单体方差δ计算的结果

表3某一在轨单体一致性衰退较明显锂离子蓄电池组采用本方法进行锂

离子电池单体方差δ计算的结果

图2所示为某型号锂离子蓄电池组地面测试阶段单体一致性曲线图，图3所示为某型号在轨蓄电池组放电电压变化曲线图，图4所示为某型号在轨1年后蓄电池组放电电压变化曲线图。从图中可以看出，锂离子蓄电池组在轨1年后，单体一致性未发生明显变化，在轨性能良好。

图5所示为另一型号在轨性能衰退后蓄电池组放电电压变化曲线图。从图中可以看出，锂离子蓄电池组在轨5年后，蓄电池组单体一致性较差，单体5电压明显偏低，且在放电初期，单体5电压下降明显，蓄电池组在轨工作异常，在轨性能发生了一定退化。

试验结果表明，通过计算蓄电池组内电压变化值的方差δ，可有效表征在轨蓄电池组内单体一致性的情况，进而有效评估蓄电池组在轨性能退化情况，对锂离子蓄电池组在轨性能评估具有优越的指导意义。

本发明提供的一种锂离子蓄电池组内单体一致性在轨评估方法通过对在轨锂离子蓄电池组内单体恒流放电特定时间后的电压差的方差进行表征，准确反映锂离子蓄电池组在轨使用状态下内部单体一致性情况，通过不同在轨时间下电压差的方差的变化情况，可有效反映锂离子蓄电池组内单体一致性变化情况，进一步对锂离子蓄电池组在轨单体性能衰退情况进行分析。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。