[发明专利]一种实时评估电池健康状态的方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种在线估计电池健康状态的方法。

背景技术

电池健康状态(SOH, State of Health)反映了电池的寿命衰减程度。电池的寿命衰减程度影响着电动汽车的动力性能、续驶里程和安全性能，需要进行有效的评估。为了对于电池组进行有效地管理，提高车载条件下动力电池组的使用性能，电池健康状态估计算法电池管理系统中需要包括的关键算法之一。

目前，对于电池健康状态(SOH)的定量的定义是电池剩余容量与初始容量的比值。为了估计电池的健康状态(SOH)，一种常用的方法是充放电法：首先，对于电池进行充放电，获得电池的初始容量；然后，对于使用中的电池进行充放电，获得电池的实际剩余容量；根据电池健康状态(SOH)的定义，用电池的实际剩余容量除以初始容量得到归一化的电池健康状态(SOH)估计值。

另一类常用的方法是电压微分法(DVA, Differential Voltage Analysis)和容量增量法(ICA, Incremental Capacity Analysis)，通过对于电池进行充放电，获取电池的实时容量-电压曲线，对于曲线进行微分，绘制微分结果的曲线。微分结果曲线中的峰值位置与大小与电池的剩余容量具有相关性，对比初始情况和某时刻情况下的微分曲线，即可以对于电池健康状态(SOH)进行估计。

还有一种方法是内阻测量法，通过对于电池施加脉冲电流激励或高频电流激励，测量电压的相应，以获得电池的实时内阻。根据电池内阻与电池健康状态(SOH)之间的关系对于电池健康状态(SOH)进行估计。内阻测量法对于功率型动力电池更为有效。

但是，以上三种方法应用于车载条件下的电池健康状态(SOH)的实时估计时，均存在一定的问题。充放电法需要对于电池进行完整的充放电循环测试，耗费时间较长，不利于电池健康状态(SOH)的在线估计。对于电动汽车而言，电池一般都会成组，由于电池之间存在不一致性，充放电法不能使得所有的电池都完成一次充放电，即不能测试电池组中每一节电池的健康状态(SOH)。电压微分法(DVA)和容量增量法(ICA)需要在进行数据微分之前，对于充放电曲线进行数据拟合。数据拟合的算法较为复杂，难以应用于电池健康状态(SOH)的在线估计。内阻测量法需要在电池运行过程中进行特殊的电流激励，用于实时检测较为复杂。另外，电池内阻随电池荷电状态(SOC, State of Charge)的不同而变化，内阻测量法需要基于较为准确的SOC估计算法。再者，电池内阻也和电池内部的电化学平衡状态有关，目前对于电池内阻的形成的定量描述尚不清晰，这些都给内阻测量法带来较大的困难，更不必说应用于电池SOH的在线估计。

发明内容

有鉴于此，有必要提出一种应用于电池管理系统中，能对电池健康状态进行实时评估的方法。

本发明提出的一种实时评估电池健康状态的方法包括以下步骤：

以下步骤又可以划分为两个阶段，第一个阶段是测试标定阶段；第二个阶段是在线估计阶段，是电池健康状态(SOH)在线估计算法的实施流程。

第一个阶段包括以下步骤：

S1，对于待测电池进行多次电池加速寿命循环测试，每次电池加速寿命循环测试电池加速寿命测试包括对待测电池进行恒定电流充放电，恒压充电，以及对待测电池进行加速寿命实验，获得电压时间曲线；

S2，根据步骤S1中获得的电压时间曲线进行电压统计，绘制电压概率密度函数(PDF)图；

S3，根据电压概率密度函数(PDF)图的峰值区间，确定特征电压区间；

S4，根据步骤S1中获得的电压时间曲线，统计在特征电压区间内电压点的数量；

S5，根据步骤S1中各次电池加速寿命循环测试的充放电时间编制各次测试的充放电时间与特征电压区间内电压点的数量的列表，充放电时间用来表示待测电池的剩余容量；

第二个阶段包括以下步骤：

S6，对于待测电池在线进行特征电压区间内的恒定电流的部分充放电实验，并获得电压时间曲线；

S7，根据步骤S6中的电压时间曲线，对于待测电池电压在特征电压区间内的电压点数进行统计；

S8，根据步骤S7中统计得到电压点数的统计值，使用S5中获得的表格进行线性插值查表，获得电池剩余容量的估计值，即电池健康状态(SOH)。