一種鋰離子電池健康狀態估算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及新能源汽車的鋰離子電池技術領域，更具體地說，涉及一種鋰離子電 池健康狀態在線估算方法。
【背景技術】
[0002] 電動汽車具有低噪聲、幾乎零排放、綜合利用能源等突出的優點，是當今解決能 源、環保等問題的重要途徑，無疑成為汽車工業未來的發展方向。隨著鋰離子電池在新能源 汽車上的廣泛應用，電池健康狀態（StateofHealth，S0H)越來越多的受到工業界和學術 界的關注。
[0003] 電池的內阻是電池最為重要的特性參數之一，它是表征電池健康狀態以及電池運 行狀態的重要參數，是衡量電子和離子在電極內傳輸難易程度的主要標志。準確檢測電池 內阻也是電池管理及實際應用的客觀要求。然而，對于電池這樣的高度非線性系統而言，電 池內阻并不能直接得到，無法實現在線測量。同時，電池內阻與電池包溫度、電流倍率、電池 荷電狀態（StateofCharge，S0C)有著密切的聯系，用內阻衡量電池健康狀態S0H，兩者的 關系并非線性，加大了建立電池內阻與健康狀態之間關系的難度。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明提出一種鋰離子電池健康狀態在線估算方法，建立電池內阻與 健康狀態的對應關系，通過電池內阻特性精確的反映電池當前健康狀態，進一步增進鋰離 子電池的安全使用。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
[0006] -種鋰離子電池健康狀態在線估算方法，包括以下步驟：
[0007] (1)在線辨識電池的特征參數值；
[0008] (2)以預設時間間隔在線篩選電池內阻；
[0009] (3)求解濾波內阻；對篩選內阻取均值，對均值內阻進行移動平滑濾波，最終將濾 波內阻進行電池健康狀態估算；
[0010] 電池健康狀態=100% -（當前內阻值一壽命初始內阻值V(壽命終止內阻值一 壽命初始內阻值）*1〇〇%。
[0011] 所述在線辨識電池的特征參數值具體為：在線辨識算法采用基于電池等效電路模 型的遞推最小二乘辨識算法，電池等效電路模型的特征參數有：Voc開路電壓、R0歐姆內 阻，Rp極化電阻，Cp極化電容；建立該電池模型的遞推最小二乘辨識算法，算法可辨識電池 特征參數辨識值。本發明建立了歐姆內阻與電池健康狀態的關系，即下述電池內阻均考慮 的是歐姆內阻值。
[0012] 所述以特定時間間隔在線篩選電池內阻具體為：采用的預設時間間隔隨著電池使 用時間的增加而減小。固定電流倍率區間[Ii，I2]、電池荷電狀態區間[SOCuSOCy及電池 包溫度區間[?\，T2]，其中[1\，T2]、[IdI2]、[SOQ，S0C2]為算法預設值。只有當前電流倍率、 荷電狀態、電池包溫度分別處在上述3個固定區間內時，將辨識的內阻值進行篩選以備后 續估算電池健康狀態使用。
[0013] 另外考慮四季環境溫度、電池包使用后溫度上升、電池包熱管理等因素影響，如有 必要，電池包溫度區間可選擇兩組或三組，增強S0H算法適應性。
[0014] 從上述的技術方案可以看出，本發明方法通過在線辨識電池的特征參數值，并以 特定時間間隔在線篩選電池內阻，求解濾波內阻，最終建立濾波內阻與健康狀態關系，通過 電池內阻特性精確的反映電池當前健康狀態，進一步增進鋰離子電池的安全使用。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對現有技術描 述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0016] 圖1為本發明應用的電池等效電路圖；
[0017]圖2為本發明實施例公開的鋰離子電池健康狀態在線估算方法的流程圖。
[0018]
【具體實施方式】
[0019] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基 于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020] 本發明實施例公開的鋰離子電池健康狀態在線估算方法，建立電池內阻與健康狀 態的對應關系，通過電池內阻特性精確的反映電池當前健康狀態，進一步增進鋰離子電池 的安全使用。
[0021] 如圖2所示，鋰離子電池健康狀態在線估算方法包括以下步驟：
[0022] S1、在線辨識電池的特征參數值；
[0023] 具體的，在線辨識算法采用基于電池等效電路模型的遞推最小二乘辨識算法，電 池模型如圖1所示，電池模型特征參數：Voc為開路電壓、R0為歐姆內阻，Rp為極化電阻，Cp 為極化電容；建立該電池模型的遞推最小二乘辨識算法，算法可辨識電池特征參數辨識值。
[0024] S2、預設時間間隔在線篩選電池內阻；
[0025] 具體的，采用的預設時間間隔隨著電池使用時間的增加而減小，如表1所示。固 定電流倍率區間[Ii，I2]、電池荷電狀態區間[SOCpSOCy及電池包溫度區間[I\，T2]，其中 [1\，T2]、[LI2]、[SOQ，S0C2]為算法預設值。只有當前電流倍率、荷電狀態、電池包溫度分 別處在上述3個固定區間內時，只有當前電流倍率e[li，l2]、荷電狀態e[SOQSOCy、電池 包溫度e[?\，T2]，才能將辨識的內阻值進行篩選。
[0026]
[0028] 進一步，還可以考慮四季環境溫度、電池包使用后溫度上升、電池包熱管理等因素 影響，對電池包溫度區間選擇兩組或三組，這樣可以增強S0H算法適應性。
[0029]S3、求解濾波內阻；
[0030] 具體的，對篩選的電池內阻值取均值，作為RaTC，對RaTC進行移動平滑濾波，估算電 池健康狀態。移動平滑濾波如下：
[0031] Rarel、RaTC2、取均值作為Ravel，Ravel再與Ra?32、取均值為R 再與 Rave3、Rave4取均值為RaTC3'依次類推。
[0032]
[0033] 最終將濾波內阻進行電池健康狀態估算。
[0034]S4、建立濾波內阻與健康狀態關系，在線估算電池健康狀態；
[0035] 具體的，電池健康狀態=100% -（當前內阻值一壽命初始內阻值V(壽命終止內 阻值一壽命初始內阻值）*100 %。
[0036] 選用參數具體為：對電池進行壽命性能摸底，通過試驗獲取壽命初始內阻值和壽 命終止內阻值。
[0037] 在上述實施例中，本發明采用基于電池等效電路模型的遞推最小二乘辨識算法， 在線辨識表征電池健康狀態和電池運行狀態的重要參數：電池歐姆內阻。同時考慮到電池 歐姆內阻與電池包溫度、電流倍率、電池荷電狀態有著密切的聯系，引入特定時間間隔篩 選內阻的方法，并建立篩選的均值內阻與健康狀態S0H之間的關系，用電池內阻特性精確 的反映電池當前健康狀態，進一步增進鋰離子電池的安全使用。
[0038] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0039] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種鋰離子電池健康狀態在線估算方法，包括以下步驟： (1) 在線辨識電池的特征參數值； (2) 以預設時間間隔在線篩選電池內阻； (3)求解濾波內阻；對篩選內阻取均值，對均值內阻進行移動平滑濾波，最終將濾波內 阻進行電池健康狀態估算； 電池健康狀態=100% -（當前內阻值一壽命初始內阻值）八壽命終止內阻值一壽命初 始內阻值）*1〇〇% ; (4) 建立濾波內阻與健康狀態關系，在線估算電池健康狀態。2. 根據權利要求1所述的鋰離子電池健康狀態在線估算方法，其特征在于，所述在線 辨識電池的特征參數值具體為：采用電池等效電路模型，建立該電池模型的遞推最小二乘 辨識算法，通過算法辨識電池特征參數辨識值。3. 根據權利要求1所述的鋰離子電池健康狀態在線估算方法，其特征在于，所述以預 設時間間隔在線篩選電池內阻具體為：采用的預設時間間隔隨著電池使用時間的增加而減 小，固定電流倍率區間[Ii，I2]、電池荷電狀態區間[SOQSOCy及電池包溫度區間[I\，T2]， 其中[U]、[IuL]、[soc^socy為算法預設值，只有當前電流倍率、荷電狀態、電池包溫 度分別處在上述3個固定區間內時，將辨識的內阻值進行篩選以備后續估算電池健康狀態 使用。4.根據權利要求3所述的鋰離子電池健康狀態在線估算方法，其特征在于，所述電池 包溫度區間選擇兩組或三組。
【專利摘要】本發明保護一種鋰離子電池健康狀態在線估算方法，其采用基于電池等效電路模型的遞推最小二乘辨識算法，在線辨識表征電池健康狀態和電池運行狀態的重要參數：電池歐姆內阻。同時考慮到電池歐姆內阻與電池包溫度、電流倍率、電池荷電狀態有著密切的聯系，引入預設時間間隔篩選內阻的方法，并建立篩選的均值內阻與健康狀態SOH之間的關系，用電池內阻特性精確的反映電池當前健康狀態，進一步增進鋰離子電池的安全使用。
【IPC分類】G01R31/36
【公開號】CN105334465
【申請號】CN201510584670
【發明人】鄧柯軍, 鄭英, 姚振輝, 蘇嶺, 賀剛, 劉波
【申請人】重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月15日