[发明专利]锂电池健康状态在线预估方法

说明书

本发明公开了一种锂电池健康状态在线预估方法，该方法可用于在线估算锂电池健康状态。该方法基于Thevenin等效电路模型，定义极化度为极化电压与极化标准电压之比，在恒温恒流条件下，得到一次充放电循环的极化电压均值与当前健康状态的函数关系。根据设定的测试条件以及对应的脉冲响应，获得模型离线参数。依据此测试数据进行参数拟合，实现对Thevenin模型内部参数的动态测量，最后根据Thevenin模型建立扩展卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，完成循环工况下的SOH的在线预估。本发明能够实现在计算性能较低的电池工作系统中对锂电池健康状态的有效预估，提高锂电池健康状态的在线估算效率。

技术领域

本发明涉及一种电池健康状态评估方法，尤其涉及一种锂电池健康状态在线预估方法。

背景技术

随着新能源技术的快速发展，锂离子电池因其能量密度高，清洁无污染等特点，已被广泛应用于新能源汽车、便携式电子产品等设备中。对锂电池的健康状态准确评估在电池管理系统(BMS)中有重要作用。电池的健康状态(SOH)是指在一定条件下，电池当前能充入或放出的最大容量值与额定容量之比。由于电池内部化学反应复杂，难以建立精准的物理模型来表征电池内部状态。现有的SOH评估方案主要是通过智能算法，将容量，欧姆内阻，循环次数等多种影响SOH的变量作为参数代入算法中，与历史的样本进行数据拟合，得出当前SOH的表征，但是现有算法相对繁琐，计算量大，难以真正适用于当前计算性能较低的电池工作系统。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种锂电池健康状态在线预估方法，能够实现在计算性能较低的电池工作系统中对锂电池健康状态的有效预估，提高锂电池健康状态的在线估算效率。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种锂电池健康状态在线预估方法，包括以下步骤：

(1)获取恒温恒流条件下锂电池极化度与其健康状态值的对应函数关系；所述锂电池极化度DP＝u_P/u_ps；其中u_p为极化电压，u_ps为标准极化电压；其中所述的锂电池极化度，还需要对每次循环过程所得的系列极化度数据进行均值处理。所述的标准极化电压通过对全新的相同型号锂电池执行下述步骤(11)～(13)获得。

所述步骤(1)包括以下过程：

(11)建立锂电池的等效电路模型；所述的等效电路模型采用Thevenin模型，所述Thevenin模型包括极化内阻R_p和极化电容C_p，所述极化内阻和极化电容构成的并联电路与电源、欧姆内阻R₀串联。

(12)测量锂电池在不同荷电状态下的开路电压值，计算所述等效电路模型的电路参数在不同荷电状态下的离线值，曲线拟合得出连续工况下的电路参数与荷电状态的函数关系；所述步骤(12)包括以下步骤：

(121)测量不同荷电状态下的锂电池开路电压值，拟合后得到开路电压与荷电状态的对应关系；

(122)对锂电池进行不同荷电状态下的脉冲响应测试，根据响应曲线计算所述Thevenin模型的参数，对参数进行曲线系数拟合，得到连续工况下的Thevenin模型参数。所述步骤(122)包括以下步骤：

(a)对锂电池进行不同荷电状态下的脉冲响应测试，初始放电时刻电压从电压U_A下降至电压U_B，计算所述欧姆内阻R₀：

R₀＝(U_A-U_B)/I

其中，I为脉冲电流。

(b)放电结束后，电压的缓慢升高过程满足零输入响应过程，方程为：