[发明专利]基于GP-UKF的电动汽车动力电池在线SOH估算方法

说明书

基于GP‑UKF的电动汽车动力电池在线SOH估算方法，涉及一种电动汽车动力电池的在线SOH估算技术，为了解决现有的电动汽车电池健康状态离线评估耗时耗力以及测算周期较长的问题。本发明将利用历史全充数据，对电动汽车上动力电池日常充电数据进行补全，利用安时积分法得到当SOC估计值；利用高斯过程回归进行回归拟合，建立无迹卡尔曼滤波的状态方程和量测方程；以当前车辆动力电池容量的SOC估计值为卡尔曼滤波观测值，结合无迹卡尔曼滤波的状态方程和量测方程，进行无迹卡尔曼滤波迭代，得到动力电池当前容量值的最优估计；利用当前动力电池总容量与出厂时总容量作商得出本次充电循环的SOH估计值；有益效果为实时提供电池健康状态分析结果。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车动力电池的在线SOH估算技术。

背景技术

人类从步入工业社会开始，科技水平快速进步，社会生产力急速提高，创造出了前所未有的物质财富，但同时，文明的高速发展也建立在不可再生资源的极大消耗和生态环境的严重破坏之上；从21世纪开始，世界人口的快速增长和经济的快速发展，导致对资源的需求越来越大，出现供不应求现象；另一方面，对资源的过度开采及利用直接改变了地球生态系统的物质循环和能量转换，对全球生态和环境造成严重破坏。

为了缓解石油资源紧张和改善生态环境，国内外政府和汽车厂商都致力于新能源汽车的发展。顾名思义，新能源汽车指的是采用非常规车用燃料作为动力来源，具有新技术、新结构的汽车；近些年来，受到政策面的不断支持，新能源汽车行业快速发展。

目前新能源汽车主要分为3类，包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车；其中纯电动汽车指由车载电源提供电能驱动的汽车；混合动力汽车指由多种不同的能源通过能量转换器提供驱动动力汽车；燃料电池汽车是利用燃料电池，将燃料中的化学能转化为电能进行驱动的汽车。

纯电动汽车在新能源汽车中占比重最高，其动力电池通常采用铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池以及锂电池；其中，锂电池因有着能量密度高、自放电率小、循环寿命长、绿色环保等特性逐渐成为电动汽车动力源发展的重要方向；电动汽车的动力源是动力电池组，它以循环充放电形式为汽车提供无污染动力，但是随着电池的使用，电池内部会发生老化，容量会逐渐衰减，而衰减程度则用SOH进行量化；其中，SOH指的是电池健康状态参数，其定义主要围绕电池经过多次循环之后总容量与新电池总容量相比的衰减程度，由此也诞生了多种不同的定义方式，主要有以下定义方法：

(1)从剩余电量的角度定义SOH，其数学表达式如式(1-1)所示：

其中，Q_now表示当前电池总容量，Q_new表示电池出厂时总容量；IEEE标准中明文规定：当动力电池的最大容量下降至80％时就需更换新的动力电池。

(2)从电池循环次数方法角度定义SOH，其数学表达式如式(1-2)所示：

其中N_r为电池剩余可充电次数，N_max为电池最大充电次数。

(3)从电池内阻变化角度定义SOH，其数学表达式如式(1-3)所示：

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其中R_EOL为电池生命周期结束时的内阻值，R_NEW为则是电池出厂时的内阻值，R则为电池当前的内阻值。