[发明专利]应用滑窗寻优策略的锂离子电池健康状态估算方法

权利要求书

1.应用滑窗寻优策略的锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于，包括以下步骤：首先需要通过多单体全寿命周期加速老化测试获取该类型电池的老化特征关系，即SOH-Pf关系；而后即可根据待测电池的恒流充电电压特性计算其特征参数Pf，进而采用查表法获得待测电池的SOH。

2.根据权利要求1所述的应用滑窗寻优策略的锂离子电池健康状态估算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)电池老化特征关系的提取

(1.1)样本电池选取

所选样本从批量的电池组中随机抽取，所选电池样本具有一般代表性；

(1.2)加速老化试验及容量标定

加速老化实验是覆盖样本电池全寿命周期的充放电循环，由新的电池开始实验，当电池可用容量降至额定容量的70％时认为电池寿命终止；采用了加速工作应用强度的方式对样本进行循环老化；加速的工作应力有三项，分别是充电上限电压、放电下限电压和充放电倍率；

充电过程采用CCCV模式，先恒流充电再恒压充电，充电电流降至0.1C视为充电完成；放电过程采用恒流模式，电池电压降至下限视为放电结束；在老化循环过程中，每经历10个循环，需要进行一次多倍率恒流充电测试和标准容量测试，即容量标定；

(1.3)单体容量衰减差异分析及SOH-P_f关系提取

(1.3.1)单体容量衰减差异分析

获取原始测试数据后，需要分析一下多单体间的容量衰减差异；

(1.3.2)老化特征提取

将电池恒流充电过程的电压数据视作随机变量x，采样周期为1s，电压采样精度1mV；取级宽区间Δx_j为1mV，则可将每个区间视为1个电压点，那么在充电过程中每个电压点出现的次数即为每个电压点的频数ΔF_j；将电压特征区间内每个电压点的频数总和作为电池的老化特征参数P_f：

其中V_p表示频数最大的电压点，V_p-ΔV_DEC和V_p+ΔV_INC分别表示特征电压区间的下限和上限；

首先定位频数最大值对应的电压位置V_p，而后确定特征电压区间[V_p-ΔV_DEC,V_p+ΔV_INC]，则该特征区间内所有电压点对应的频数总和即为老化特征参数P_f；

(1.3.3)滑窗寻优策略定位最优特征电压区间

电池所取特征电压区间为[V_p-20mV,V_p+100mV]，为了确定该最优电压区间，采用变窗口扫描寻优策略：

取电压寻优总区间下限V^-和上限V⁺；设置滑动电压窗口的起点处于[V^-,V_p-10mV]范围内，而滑动窗口终点处于[V_p+10mV,V⁺]范围内，窗口的起点和终点分别按10mV的步长发生变化，扫描所有可能出现的电压窗口，在每个窗口内分别计算多个单体老化过程所有老化节点的特征参数P_f，统计P_f与电池实际SOH的对应关系，并对每个窗口获得的P_f点集合进行曲线拟合，能够获得最优拟合优度即R²最大的窗口，即为期望的最优特征电压区间；而与该区间所对应的具有最优拟合优度的曲线，就是期望提取的老化特征曲线，也即SOH-P_f曲线；而后，依据加速老化测试中的多倍率充电电压特性，在不同充电倍率条件下重复以上步骤，可以获取不同充电倍率条件下的SOH-P_f曲线；

(1.3.4)多种充电倍率条件下的老化特征曲面

基于所述的老化特征曲线，用插值方法，初步绘制出表征该类型电池老化特征关系的三维老化特征曲面；当蓄电池充电倍率确定时，即可依据其充电过程老化特征参数P_f来估算出电池当前的健康状态；

(2)待测电池SOH的在线估算

提取出蓄电池的三维老化特征曲面后，对处于任意老化状态的电池进行SOH诊断；具体过程为：首先将处于较低SOC状态的电池进行充电，恒流充电阶段结束后即可根据该充电过程的电压特性计算电池的老化特征参数P_f；接着根据充电倍率从三维老化特征曲面中选择对应的SOH-P_f关系曲线，进而根据P_f值查表获得待测的SOH。