[发明专利]一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车辆车载动力电池状态估计领域，尤其涉及一种对电动车辆的动 力电池的健康状态进行估计的方法。

背景技术

电动车辆车载动力电池的健康状态(StateofHealth，简称SOH)是评价该动力电 池的当前性能的重要指标。在动力电池的老化过程中，动力电池的健康状态主要体现为动 力电池的最大可用容量的衰减和内阻的增加。而动力电池的老化受诸多因素的影响，比如 温度、充放电倍率和放电深度等因素，导致动力电池的最大可用容量和内阻的变化存在极 大的不确定性和非线性，进而给动力电池管理系统(batterymanagementsystem，简称 BMS)在管理过程中对动力电池的最大可用容量和内阻进行检测带来巨大的挑战。

另外，动力电池成组使用时，无法通过实验手段直接获取动力电池的容量信息和 内阻信息，而动力电池的最大可用容量又直接影响动力电池的荷电状态(Stateof Charge，简称SOC)的估计值，且动力电池的荷电状态的估计精度直接关系到动力电池的使 用是否安全，因此，为保证动力电池的安全使用，动力电池管理系统必须对动力电池的最大 可用容量进行准确估计，即对动力电池的健康状态进行准确估计。

动力电池的最大可用容量指的是在某一特定温度和老化程度下，动力电池按照标 称倍率进行充(放)电至该动力电池的截止电压时所充入(放出)的电量。由于动力电池在充 电时的最大可用容量和在放电时的最大可用容量之间的差异小于1％，因此，通常取二者的 平均值作为动力电池在当前状态下的最大可用容量。

目前，对动力电池的最大可用容量进行估计的方法大体可分为如下四种：

1、基于动力电池的开路电压对动力电池的最大可用容量进行估计的方法，根据动 力电池的荷电状态与其开路电压之间存在的唯一的单调变化关系利用动力电池的开路电 压估计出该动力电池的荷电状态，而在考虑动力电池老化的前提下，动力电池的荷电状态 指的是动力电池的剩余电量与其在当前状态下的最大可用容量的百分比，进而通过测得的 动力电池的剩余电量和荷电状态估计出动力电池在当前状态下的最大可用容量。

2、基于动力电池的等效电路模型对动力电池的最大可用容量进行估计的方法，通 过动力电池的等效电路模型构造出该动力电池的动态方程，并将该动力电池的最大可用容 量作为未知状态进行估计。

3、基于容量增益分析和电源微分分析对动力电池的最大可用容量进行估计的方 法，侧重于在实验室环境下对动力电池内部的化学反应程度进行描述。

4、基于动力电池的老化对其最大可用容量进行估计的方法，主要是通过实验数据 分析不同的老化因素对动力电池的最大可用容量的衰退的影响，从而建立动力电池的容量 衰退模型或者剩余使用寿命模型对动力电池的最大可用容量进行估计。

上述四种估计方法可分为离线估计和在线估计两类，其中，采用离线估计方法对 动力电池的最大可用容量进行估计时，若采用较少的统计数据进行分析，又可能导致估计 偏差较大，估计精度低且不稳定，若采用大量的统计数据进行分析，虽然能够满足估计精度 要求，但是，数据积累耗时长且数据分析工作量大。采用在线估计方法对动力电池的最大可 用容量进行估计时，可以进行实时估计并保证估计精度，但是，在线估计对动力电池管理系 统的计算能力要求很高，导致估计成本较高，且估计结果对动力电池的荷电状态和开路电 压之间的对应关系以及动力电池的等效电路模型的准确性具有很强的依赖。

发明内容

为解决现有技术中对动力电池的健康状态即最大可用容量进行估计时，要么估计 精度低且不稳定，要么耗时长且工作量大，要么因对动力电池管理系统的计算能力要求过 高导致估计成本高且估计结果对动力电池的荷电状态－开路电压之间的对应关系及等效 电路模型的准确性依赖过强的问题，本发明提出一种估计电动车辆的动力电池的健康状态 的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、在所述动力电池充放电过程中，对所述动力电池的实测端电压V₀和充放电 电流I进行采样，且采样时间间隔为Δt，并采集所述动力电池在电量充满电状态下的开路 电压V_100％SoC和电量放光电状态下的开路电压V_0％SoC；