[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

说明书

本发明公开了一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，包括以下步骤：S1.建立电池分数阶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‑静置实验及电化学阻抗谱(EIS)实验，进而确立荷电状态(SOC)与开路电压(OCV)的函数关系，根据EIS实验数据辨识模型参数；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法(RTLS)在线辨识电池短路电阻。本发明采用了精度更高的分数阶模型，更好地保证电池特性模拟精度和SOC估计精度,并具有较强的抗干扰能力，能有效克服电流、电压测量干扰和计算过程引入的不确定性，提高了短路电阻辨识鲁棒性和精度。

技术领域

本发明涉及电池故障检测，特别是涉及一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法。

背景技术

锂离子电池是目前最常用的电动汽车动力电源，具有比能量、比功率高、循环寿命长等优点。但是锂离子电池安全、高效使用需要建立在高精度、高鲁棒性的故障实时检测基础上。短路电阻是锂离子的最重要的故障表征参数之一，与危险的内短路、外短路故障直接相关。精确的在线短路电阻检测对提高锂离子电池单体与成组安全性尤为重要。

现有的锂离子电池短路电阻在线检测方法极为有限。基于电化学工作站的极片阻抗测试可实现直接的、精确的短路电阻测量，但需要拆解电池并离线测试，难以在线应用。基于等效电路模型的短路电阻检测方法可对早期轻微短路进行辨识，并且易于在线应用，代表性的如基于平均-差异等效模型的短路电阻检测。但这类方法需要众多单体信息，平均与单体差异模型结构简单，导致荷电状态(SOC)与短路电阻估计精度有限；另外，在实际应用中，负载电流与端电压测量值中包含大量干扰，计算过程中也引入噪声信息，因此已有方法的抗噪性有待进一步加强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，保证电池特性模拟精度和SOC估计精度,并具有较强的抗干扰能力，能有效克服电流、电压测量干扰和计算过程引入的不确定性，进而提高了短路电阻辨识鲁棒性和精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有抗扰动特性的电池单体短路电阻在线检测方法，包括以下步骤：

S1.建立电池分数阶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SOC与开路电压(OCV)的函数关系；并进行电化学阻抗谱(EIS)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法(RTLS)在线辨识电池短路电阻。

本发明的有益效果是：本发明采用精度更高的分数阶模型描述锂离子电池动态特性，仅依据单体电池的负载电流、端电压测量值即可实现电池短路电阻进行在线辨识；具有检测范围宽、精度高、抗干扰性强的特点。相较于已有方法，本发明的优势体现在三方面：第一、采用了精度更高的分数阶模型，更好地保证电池特性模拟精度和SOC估计精度；第二、不依赖于电池组内其余单体，仅通过实时采集的电池单体端电压与负载电流即可实现短路电阻的在线辨识；第三、具有较强的抗干扰能力，能有效克服电流、电压测量干扰和计算过程引入的不确定性，提高了短路电阻辨识鲁棒性和精度。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为实施例中分数阶模型等效电路原理图；

图3为分数阶模型参数辨识流程图；

图4为闭环观测器结构示意图；

图5为SOC-OCV函数关系拟合结果；