[发明专利]一种基于充电阶段的电池健康状态在线估计方法

说明书

本发明公开了一种基于充电阶段的电池健康状态在线估计方法，包含两个阶段：第一阶段为测试标定阶段，找出在特定温度下，预设电压区间的充电时间与电池电量的关联关系；第二阶段为在线估计阶段，根据测量数据及上述关联关系估计电池电量(健康状态)。本发明实施环境稳定，结果可靠，解决了现有各种方法的共性问题，提高了电池管理系统的可靠性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种在线估计电池健康状态的方法，具体涉及一种基于充电阶段的电池健康状态在线估计方法。

背景技术

电动汽车是未来汽车发展的必然趋势。由于动力电池的老化特性，持续衰减的续驶里程及安全问题始终是电动汽车大范围迅速普及的制约因素。电池老化不仅造成电池容量的减少，也大大降低了电动汽车最大瞬时功率的输出，继而造成汽车动力不足，在超车和上坡的情况下存在安全隐患；同时老化的电池发热严重，过热造成的起火亦是电动汽车安全隐患之一。国家《节能与新能源汽车技术路线图》中明确指出动力电池的中期发展方向为提升动力电池安全性、一致性和寿命。动力电池的安全性和剩余寿命(remaining usefullife,RUL)预测以准确的电池健康状态估计(state-of-health,SOH)为前提，动力电池的健康状态估计是保障电动汽车乃至未来无人驾驶汽车动力电池安全服役的重要手段，因此需要对电池的健康状态进行有效的评估。

SOH表征电池相对于新电池，其存储电能、能量的能力，是定量描述电池退化程度的指标。随着电池充放电次数的增加，其健康状态逐渐衰减。一般可以采用容量、功率及阻抗表征电池的退化状态，额定容量的衰减程度是电池健康状态的重要表征，亦可以通过电池最大输出功率的退化表征退化状态。另外，随着锂电池充放电次数的增加，其内阻不断增大，能量损耗增加。

目前，电池健康状态估计方法主要有安时法、开路电压法、阻抗法、电压微分法(DVA,Differential Voltage Analysis)和容量增量法(ICA,Incremental CapacityAnalysis)等。安时法需要电池进行完整的充放电循环测试，耗费时间较长，无法实现电动汽车上电池健康状态(SOH)的在线估计。同样的，由于开路电压法需要电池静止较长时间，也不实用在线估计。阻抗法通过对电池施加脉冲电流激励或高频电流激励，测量电压，以获得电池的实时内阻。由于阻抗法需要施加特定脉冲电流，不仅需要设计特定的电路，而且消耗额外能量，也不实用在线估计。学术上的DVA和ICA方法仅仅实用于恒流工况下的电池健康状态估计，动态荷载下的估计效果并未得到验证。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种快速的健康状态在线估计方法，根据电池充电的相关数据来估计电池的健康状态，其速度快，准确度高。

本发明所采用的技术方案是：一种基于充电阶段的电池健康状态在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在若干特定温度下，对同类型电池进行寿命循环测试，分别记录电池电压时间曲线，电流时间曲线；

步骤2：获取不同温度下该充电时间与电量关联关系；

步骤3：记录电动汽车充电时刻的电压时间曲线，得到预设电压区间内的充电时间；同时记录充电环境温度；

步骤4：根据步骤2的关联关系和步骤3的充电时间及环境温度，对电池健康状态进行在线估计。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、方案避开电压、电流波动剧烈的放电阶段，侧重于规范化的恒流-恒压充电阶段，因此基于此演算出来的方法更加可靠，算法的实施不受电池放电工况的影响。

2、算法输入仅为两个固定电压之间的时间差以及环境温度，采样简单易行，可在现有电池管理系统中提取输入变量。

3、温度对电池衰减具有剧烈的影响，因此估计电池健康状态时引入温度使得方法更加实用，并且能提高估计准确性。