本文為在中國汽研舉辦的“2019第二屆新能源汽車測試評價(jià)技術(shù)國際論壇”上，北京交通大學(xué)姜久春教授帶來的《在用新能源汽車動(dòng)力電池檢測與評估》。

從電池故障的機(jī)制和運(yùn)行環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)兩個(gè)角度進(jìn)行介紹新能源汽車動(dòng)力電池檢測與評估的方法。評估的目標(biāo)有兩個(gè)方面，一方面是做電池性能評估，就是評估電池組使用過程中衰退的情況；另一方面是關(guān)于安全的評估，會(huì)不會(huì)著火、熱失控等。把實(shí)驗(yàn)室檢測、現(xiàn)場評估和遠(yuǎn)程評估三者的數(shù)據(jù)融合起來共同解決一個(gè)問題。

現(xiàn)在預(yù)測電池衰退用內(nèi)阻和容量，但容量不易獲取，且容量不能表征電池衰退的本質(zhì)。例如一個(gè)電池從100%衰退到90%，可以有各種不同原因的衰退，所以單純用容量并不能表征衰退的本質(zhì)。通過上圖可以看到，這些峰的面積和高度可以表征正極材料、負(fù)極材料和鋰離子的損失，這些參數(shù)都與電池衰退相關(guān)。

因此，如何選擇電池衰退的特征參數(shù)是很重要的。

把IC曲線中得到的特征參數(shù)做一個(gè)主成分回歸，最后得到一個(gè)模型。利用這個(gè)模型，就能夠得到在不完全充電的情況下估計(jì)電池容量的方法。因?yàn)殡姵卦趯?shí)際使用過程中不可能做到全充全放，且為了安全，也不會(huì)設(shè)計(jì)到100%去用，所以不完全充電估計(jì)電池容量的方法是很重要的?，F(xiàn)在這個(gè)方法的誤差是在2%以內(nèi)，對于容量估計(jì)是足夠精確的。

第二個(gè)要解決的問題就是關(guān)于鋰離子電池容量“跳水”。從上圖可以看到，容量衰退有兩個(gè)階段，第一階段非常緩慢，第二階段是非?？斓?，表現(xiàn)為在某個(gè)點(diǎn)突然加速衰退。所以問題就集中在電池為何突然加速衰退，以及能不能提前預(yù)知轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如果可以提前知道，比如還有一百次循環(huán)，容量就會(huì)跳水，就可以提前采取一些措施來解決這個(gè)問題，從而避免容量快速衰退之后的諸多問題，包括電池膨脹，甚至起火等。

通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析容量“跳水”的機(jī)制。從負(fù)極情況、正極情況、鋰離子情況三個(gè)方面，分析在不同溫度、不同放電倍率條件下容量“跳水”的原因。得到表征參數(shù)之后，就可以通過模型進(jìn)行實(shí)時(shí)的加速衰退識(shí)別，從而預(yù)知并及時(shí)更換即將出現(xiàn)“跳水”的電池。

用容量、電壓還有幾個(gè)參數(shù)里面的峰值，進(jìn)行一系列的檢測算法，實(shí)現(xiàn)分析和分類。用類似的一維高斯分布圖，有些特別的電池發(fā)生一些特殊的情況會(huì)成為離群點(diǎn)。

從誤差分布來看，還是比較令人滿意的。四個(gè)廠家一共16塊電芯6884個(gè)充電過程數(shù)據(jù)，誤差小于5%的置信度是92.7%，小于3%的置信度是80.7%。

綜上，從機(jī)理上分析了電池容量衰退的本質(zhì)（鋰離子損失和正負(fù)極材料損失），提出了NCM鋰離子電池容量衰退過程存在的加速轉(zhuǎn)折點(diǎn)，建立了基于分位數(shù)回歸的容量加速衰退轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別方法，從試驗(yàn)結(jié)果來看，該方法對于不同工況、不同數(shù)據(jù)分布具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可提前預(yù)知電池安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力電池的檢測與評估。

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