[发明专利]一种锂离子电池容量的实时估计方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池容量的实时估计方法，所述方法首先将初始的电量，电压数据处理成一定电压间隔的数据，然后做差分运算获得IC曲线，接着用非线性最小二乘法使用高斯函数拟合IC曲线，获取高斯函数的参数值，分析高斯函数的参数与电池容量之间的相关性，建立容量估计模型。在线容量估计时，对获取的充电数据进行处理，将拟合获取高斯函数的参数值作为模型输入即可估计实时电池容量。本方法解决了容量增量法在线应用的问题，突破了在线估计电池容量的难题。在本发明的一个实施例中，算法的实时估计误差小于3％。

技术领域

本发明属汽车技术领域，具体涉及一种可准确实时评估电动汽车用锂离子电池容量的方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量和功率密度高、自放电率低、记忆效应弱等方面的优势，已成为当前电动汽车动力电池的首选。而它作为电动汽车的动力核心，其健康状态对电动汽车的成本和续航里程则有着重大的影响，因而需要对电池的容量进行实时的评估。

目前，对车载条件下的电池容量的实时估计有三种方法：充放电法、基于模型的方法、电压微分法和容量增量法。充放电法是通过对电池进行充放电，根据电池容量的定义求得电池容量的估计值。但是充放电法耗费的时间较长，而且电动汽车的电池之间存在不一致性，不是所有电池都完成一次充放电。

基于模型的方法通过最小二乘法，卡尔曼滤波等方法，对电池容量进行辨识。但该方法计算量较大，对电池管理系统具有较高要求，很难做到实时的容量估计。

而相对比较好的一种方法是电压微分法(DVA,Differential Voltage Analysis)和容量增量法(ICA,Incremental CapacityAnalysis)。它是对电池进行充放电得到电池的实时容量-电压曲线，然后对曲线进行数据拟合再进行差分。差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差分曲线，即可以对于电池容量进行估计。故基于该方法提出一种锂离子电池容量的实时估计的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池容量的实时估计的方法，有效地实时评估了锂离子电池的容量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种锂离子电池容量的实时估计的方法，所述方法包括以下步骤：

以下步骤又可以分成两个阶段，第一个是建模过程阶段；第二个是在线容量估计阶段。

第一个阶段包括以下步骤：

S1，通过电池耐久性试验，获取标准容量测试中的充电数据；

对于需要估计的电池进行耐久性实验；耐久性测试循环在50℃下进行，对该电池进行充电和放电实验，其中，充电方式为：1/2C先恒流后恒压充电至截止电压，放电使用DST循环，30次充电放电循环后，进行一次25℃下的标准容量测试，以确定电池的真实容量；

S2，根据步骤S1中获得的电量、电压数据,对数据进行预处理后计算得到IC曲线，其中，其中q为电量，v为电压；将电池的电量和电压数据进行初步处理成为一定电压间隔的数据，电压间隔为dv＝5mV；

S3，根据步骤S2中获得的IC曲线，利用非线性最小二乘法及高斯函数拟合不同循环衰减程序时，不同峰的IC曲线，则IC曲线可表示为其中n为表示IC曲线中的峰的个数；A_i、ω_i和V_0i为第i个峰的高斯函数的参数值；利用最小二乘法使用高斯函数对IC曲线的每个峰进行拟合，当该电池IC曲线含有N个峰，因此使用N个高斯函数分别对每个区间的IC曲线进行拟合；

S4，根据步骤S3中获得的高斯函数，将高斯函数的参数值作为特征量，进行参数值与电池容量之间的相关性分析；分析高斯函数的参数A_i、ω_i和V_0i与电池容量相关的参数；