[发明专利]车用动力电池性能状态的评定方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及车用动力电池性能状态的评定。

背景技术

随着人类持续大规模使用煤、石油和天然气等天然资源，导致能源危机与环境问题日益突出，成为制约人类社会发展的重要因素。对于汽车产业，发展新能源汽车已经是大势所趋。与传统汽车相比，电动汽车在燃油经济性和排放经济性上具有较大的优势。汽车产业正在由传统的燃油机时代朝着电动化时代转变，国家也把新能源汽车列为现阶段重点发展的七大产业之一，并提出要加大财税金融等政府扶持力度。

电动汽车的核心部分是动力电池，目前可供电动汽车选择的动力电池有：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池和超级电池（同时具有二次电池和超级电容器优点的新型储能器件）等。对于电动汽车而言，动力电池性能优劣直接影响着电动汽车的动力性与续驶里程。在电动汽车行驶过程中，实时掌握动力电池性能状态（荷电状态SOC和健康状态SOH）有利于优化电池管理，及早发现问题，避免事故的发生。

然而，电动汽车实际行驶过程中只能采集到电流、电压和温度等基本信息，这些信息不能直接地反映电池当前的性能状态。大量研究表明，引入等效电路模型可以很好的解决这一问题。等效电路模型使用电容、电阻等基本电路元件构成电路来描述电池的工作特性。不但模型参数对电池的性能状态具有很好的表征作用，而且可以通过电池模型结合数学算法预估电池的性能状态，具有较高的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池性能状态的评定方法。

该方法将动力电池用等效电路模型代替，该模型由一个电阻和两个R-C模块组成，如附图1所示。其中，R_b为电池的欧姆电阻，主要表示电池内部电解液的电阻；两个R-C模块，主要表示电池的极化反应，R₁和R₂表示电池的极化电阻，C₁和C₂表示电池的极化电容。然后利用脉冲充放电实验，确定模型中的各参数的大小。由于模型参数与电池性能状态具有密不可分的关系，将确定后的模型参数与电池性能状态建立对应关系，从而可以通过电池模型参数来评定电池的性能状态。

1、脉冲充电过程中模型参数的确定

动力电池对恒流脉冲充电过程中一个循环的响应过程如附图2所示：U₀表示电池的开路电压；U_b表示电池的端电压；I_b表示脉冲电流，前面的“-”号表示充电；U_AB为脉冲电流I_b=0时电池端电压的电压降。

动力电池等效电路模型中的开路电压U₀可以通过测量暂态效应完全消失后电池的端电压U_b得到：

U₀=U_b(t)t→∞                         （1－1）

从附图2可以看出，当充电电流I_b变为零的瞬间，电池的端电压U_b会迅速下降一部分U_AB（见附图2中电压曲线AB段）。这是由于充电电流迅速降为零后，模型中两个R－C模块中的电容C₁和C₂继续向电阻R₁和R₂供电，而原来欧姆电阻R_b上的外加电压却随着充电的截止立即消失，从而使电池的测量端电压下降。由这部分下降的电压值U_AB和充电电流I_b可以计算出模型参数R_b：

R_b=U_AB/I_b                             （1－2）

两个R－C模块的响应过程如附图2中电压曲线BC所示，满足如下公式：