[发明专利]一种充电时电池温度估计方法

说明书

本发明涉及一种充电时电池温度估计方法，包括以下步骤：1)通过测量不同温度和荷电状态下的电池电化学阻抗；2)建立阻抗角模型3)将待监测的电池与充电装置连接；4)利用充电装置对电池进行恒流充电，并在充电电流上叠加扰动信号；5)采集电池上的电压和电流信号；6)进行时频分析，获得充电过程中t时刻的阻抗角7)以电池充电电流I_DC和t时刻的阻抗角作为输入量，代入阻抗角模型中，得到t时刻的电池温度；8)在不同t时刻，重复阻抗角测量和温度估计。与现有技术相比，本发明主动在充电电流上施加扰动获取阻抗角，并考虑了充电电流和时间对阻抗角的影响，更适用于电池充电过程中的内部温度估计。

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池管理领域，尤其是涉及一种充电时电池温度估计方法。

背景技术

锂离子电池因其高比能量、环保、无记忆效应等优点在交通工具、消费电子产品中大量采用，电池有合适的工作温度区间。如对于三元电池，其正常温度上限一般为55℃，随着温度的升高，电池在约80℃会发生自产热等不可逆反应，如不及时发现并加以控制，温度的持续升高将会引起一连串复杂链式反应，最终发生热失控，导致起火、爆炸，大量研究和事故分析表明，在车辆充电(尤其是快充)过程中以及充电末期最易引发热失控，及时准确地在充电过程中获取电池温度，对充电中的热失控早期预警具有重要意义。

感知电池温度最直接的方式是测量，但考虑到动力电池系统中单体电池数量众多，使用传感器测量每个单体电池的温度在成本上并不现实，实际中布设的温度传感器数量非常有限，与电池单体数相差甚远，另外，在大电流充电时，电池内部温度比表面温度高得多，布设在电池单体表面某处的温度传感器也较难反映其内部温度(或平均温度)，因此，无传感器的电池内部温度估计被广泛研究而成为热点，在这些内部温度估计方法中，特征阻抗角法成为很有潜力的一种基于阻抗的电池内部温度估计方法。

中国专利CN104865534B和CN105223487B公开了一种利用离线建立的阻抗角与温度的关系进行电池工作过程中温度估计的方法，但是电池的阻抗角会随着电池工况(如电流和其持续加载时间)发生变化，即电池工作过程中得到的电池阻抗角变化不一定是由电池温度变化引起，因此，已公开的方法适用于电池充分静置后，在小幅值且无直流分量的电流扰动下测量得到阻抗角的场合，而对于充电过程尤其是快充过程中较大的直流电流持续加载下的温度估计不再适用。

因此，必须要考虑充电过程中大电流和温度对电池阻抗角的影响，通过建立考虑这些影响因素的阻抗角模型，并基于主动施加扰动获取的阻抗角进行模型中的温度估计，从而实现电池充电过程中的内部温度估计。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种充电时电池温度估计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种充电时电池温度估计方法，用以在蓄电池充电过程中监测电池温度，包括以下步骤：

1)通过测量不同温度和荷电状态下的电池电化学阻抗，确定对温度最敏感的频率f下的阻抗角作为温度表征量；

2)建立包含电池充电电流I_DC和电池温度T的阻抗角模型

3)将待监测的电池与充电装置连接；

4)利用充电装置对电池进行电流为I_DC的恒流充电，并在充电电流上叠加扰动信号；

5)在电池充电期间采集电池上的电压和电流信号；

6)分别对采集到的电池电压和电流信号进行时频分析，获得充电过程中t时刻的阻抗角；

7)以电池充电电流I_DC和t时刻的阻抗角作为输入量，代入阻抗角模型中，得到t时刻的电池温度；

8)在不同t时刻，重复阻抗角测量和温度估计，从而实现整个充电过程的电池温度估计。