[发明专利]一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法

权利要求书

1.一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.建立电池分数阶等效电路模型及其状态空间方程，确定模型需辨识的参数；

S2.进行间歇性放电-静置测试，确立荷电状态SOC与开路电压OCV的函数关系；并进行电化学阻抗谱测试，根据测试数据辨识模型参数；

S3.实时测量电池的负载电流和端电压；

S4.采用闭环状态观测器在线估计电池SOC；

S5.计算SOC增量差异，采用递归总体最小二乘算法在线辨识电池短路电阻；所述SOC增量差异是指k-1时刻到k时刻分别采用负载电流测量值直接计算的SOC增量与采用闭环状态观测器估计的SOC增量的差值，其中SOC增量是指k-1时刻到k时刻SOC的变化量。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：

S101.建立电池分数阶等效电路模型：

在一阶等效电路模型的基础上，将电容元件替换为常相位角元件，并利用分数阶微积分中的G-L定义进行建模得到分数阶等效电路模型；

常相位角元件CPE的阻抗数学表达式为：

其中，C_p表示电容效应常数，n表示分数阶，并且-1n1，w表示交流信号角频率；

电池的分数阶等效电路模型的数学描述为：

U_l(t)＝U_oc(t)+I_L(t)R₀+U_p(t)

其中，t为时间，I_L为负载电流，放电时I_L为负数，充电时I_L为正数，相应的I_L(t)为t时刻的负载电流，U_p为极化电压，U_l为端电压，U_oc为OCV，η为电池的库伦效率，z为SOC；模型中待辨识的参数为：电池容量Q₀，直流电阻R₀，极化电阻R_p，电容效应常数C_p；

S102.建立分数阶等效电路模型的离散状态空间方程：

根据分数阶微积分的G-L定义，将分数阶等效电路模型的数学描述离散化得到如下的状态空间方程：

式中，为k时刻的状态变量，y(k)＝U_l(k)为k时刻的系统输出，△t为采样周期，L为有限长度变量，A，B为系数矩阵并且：

3.根据权利要求2所述的一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：

S201.进行电池容量测试，恒温条件下采用恒流-恒压法将电池满充，随后在标称电流下放电至放电截止电压，电池容量表示为：

式中，t₀为放电开始时刻，t₁为放电终止时刻；

S202.进行间歇性放电-静置测试，拟合确定SOC-OCV关系表达式为：

其中，n_p为拟合多项式阶数，c_i为拟合系数；

S203.对电池进行电化学阻抗谱测试，根据测试所得数据对电池模型的R₀、R_p和C_p进行离线辨识。

4.根据权利要求3所述的一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，其特征在于：所述离线辨识采用的方法包括但不限于批量最小二乘法、遗传算法和粒子群算法中的一种。

5.根据权利要求3所述的一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，其特征在于：所述步骤S4中采用闭环状态观测器实时估计电池SOC时，将k时刻SOC估计结果记为Z_e(k)。