一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法技术

本发明专利技术涉及电动车辆车载动力电池状态估计领域，尤其涉及一种对电动车辆的动力电池的健康状态进行估计的方法。为解决现有技术中对动力电池的健康状态进行估计时，估计精度低且不稳定，耗时长且工作量大，估计成本高且估计结果对动力电池的荷电状态－开路电压的对应关系及等效电路模型的准确性依赖过强的问题，本发明专利技术提出一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，采集动力电池的实测端电压V0和充放电电流I，及动力电池在电量充满电状态下的开路电压V100％SoC和电量放光电状态下的开路电压V0％SoC；建立动力电池的等效电路模型，辨识出动力电池的储电电容Cb的估计值根据估计得出动力电池的最大可用容量Ccap的估计值该方法计算简单，计算量小，精度高，适用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动车辆车载动力电池状态估计领域，尤其涉及一种对电动车辆的动力电池的健康状态进行估计的方法。
技术介绍
电动车辆车载动力电池的健康状态(StateofHealth，简称SOH)是评价该动力电池的当前性能的重要指标。在动力电池的老化过程中，动力电池的健康状态主要体现为动力电池的最大可用容量的衰减和内阻的增加。而动力电池的老化受诸多因素的影响，比如温度、充放电倍率和放电深度等因素，导致动力电池的最大可用容量和内阻的变化存在极大的不确定性和非线性，进而给动力电池管理系统(batterymanagementsystem，简称BMS)在管理过程中对动力电池的最大可用容量和内阻进行检测带来巨大的挑战。另外，动力电池成组使用时，无法通过实验手段直接获取动力电池的容量信息和内阻信息，而动力电池的最大可用容量又直接影响动力电池的荷电状态(StateofCharge，简称SOC)的估计值，且动力电池的荷电状态的估计精度直接关系到动力电池的使用是否安全，因此，为保证动力电池的安全使用，动力电池管理系统必须对动力电池的最大可用容量进行准确估计，即对动力电池的健康状态进行准确估计。动力电池的最大可用容量指的是在某一特定温度和老化程度下，动力电池按照标称倍率进行充(放)电至该动力电池的截止电压时所充入(放出)的电量。由于动力电池在充电时的最大可用容量和在放电时的最大可用容量之间的差异小于1％，因此，通常取二者的平均值作为动力电池在当前状态下的最大可用容量。目前，对动力电池的最大可用容量进行估计的方法大体可分为如下四种：1、基于动力电池的开路电压对动力电池的最大可用容量进行估计的方法，根据动力电池的荷电状态与其开路电压之间存在的唯一的单调变化关系利用动力电池的开路电压估计出该动力电池的荷电状态，而在考虑动力电池老化的前提下，动力电池的荷电状态指的是动力电池的剩余电量与其在当前状态下的最大可用容量的百分比，进而通过测得的动力电池的剩余电量和荷电状态估计出动力电池在当前状态下的最大可用容量。2、基于动力电池的等效电路模型对动力电池的最大可用容量进行估计的方法，通过动力电池的等效电路模型构造出该动力电池的动态方程，并将该动力电池的最大可用容量作为未知状态进行估计。3、基于容量增益分析和电源微分分析对动力电池的最大可用容量进行估计的方法，侧重于在实验室环境下对动力电池内部的化学反应程度进行描述。4、基于动力电池的老化对其最大可用容量进行估计的方法，主要是通过实验数据分析不同的老化因素对动力电池的最大可用容量的衰退的影响，从而建立动力电池的容量衰退模型或者剩余使用寿命模型对动力电池的最大可用容量进行估计。上述四种估计方法可分为离线估计和在线估计两类，其中，采用离线估计方法对动力电池的最大可用容量进行估计时，若采用较少的统计数据进行分析，又可能导致估计偏差较大，估计精度低且不稳定，若采用大量的统计数据进行分析，虽然能够满足估计精度要求，但是，数据积累耗时长且数据分析工作量大。采用在线估计方法对动力电池的最大可用容量进行估计时，可以进行实时估计并保证估计精度，但是，在线估计对动力电池管理系统的计算能力要求很高，导致估计成本较高，且估计结果对动力电池的荷电状态和开路电压之间的对应关系以及动力电池的等效电路模型的准确性具有很强的依赖。
技术实现思路
为解决现有技术中对动力电池的健康状态即最大可用容量进行估计时，要么估计精度低且不稳定，要么耗时长且工作量大，要么因对动力电池管理系统的计算能力要求过高导致估计成本高且估计结果对动力电池的荷电状态－开路电压之间的对应关系及等效电路模型的准确性依赖过强的问题，本专利技术提出一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，该方法包括如下步骤：步骤1、在所述动力电池充放电过程中，对所述动力电池的实测端电压V0和充放电电流I进行采样，且采样时间间隔为Δt，并采集所述动力电池在电量充满电状态下的开路电压V100％SoC和电量放光电状态下的开路电压V0％SoC；步骤2、选用RC模型作为所述动力电池的等效电路模型，且采集到的充放电电流I输入到所述RC模型中时，采集到的实测端电压V0为所述RC模型的输出，辨识得出所述动力电池的等效电路模型中储电电容Cb的估计值步骤3、利用所述动力电池的等效电路中储电电容Cb的估计值根据估计得出所述动力电池的最大可用容量Ccap的估计值本专利技术方法对动力电池的最大可用容量进行离线估计时，通过采样得出动力电池的实测端电压和充放电电流，并将采样数据中的充放电电流输入到动力电池的RC模型的系统方程中，利用优化算法辨识出动力电池的RC模型的模型参量，进而估计辨识得出的动力电池的储电电容Cb的估计值并动力电池的储电电容与最大可用容量之间的一一对应关系估算出动力电池的最大可用容量Ccap的估计值计算简单，计算量小，且估计精度较高；可对不同老化程度下的动力电池的最大可用容量进行估计，并保证估计精度，适用性强。优选地，在所述步骤1中，采样时间间隔Δt为定值，以便于采集数据。进一步地，所述所述采样时间间隔Δt为1s。优选地，所述动力电池的RC模型的系统方程为：V0=Re(Rs+Re)Vb+Rs(Rs+Re)Vs+(RtRs+RtRe+ReRs)(Rs+Re)IV·b=VsCb(Rs+Re)-VbCb(Rs+Re)+RsCb(Rs+Re)IV·s=VbCs(Rs+Re)-VsCs(Rs+Re)+ReCb(Rs+Re)I,]]>其中，Re表示所述动力电池的终止电阻，Rt表示所述动力电池的欧姆电阻，Vb表示所述动力电池的储电电容Cb两端的电压，Rs表示所述动力电池的极化电阻，Vs表示所述动力电池的极化电压，Cs表示所述动力电池的极化电容。优选地，采用遗传算法对所述动力电池的等效电路模型的模型参量进行辨识，且待辨识的模型参量ξ＝[RtRsCsReCb]T，其中，T表示矩阵转置。优选地，在对所述动力电池的等效电路模型的模型参量进行辨识时，设定目标函数F=min{Σi=1N(V0,i-V^0,i(ξ))2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、在所述动力电池充放电过程中，对所述动力电池的实测端电压V0和充放电电流I进行采样，且采样时间间隔为Δt，并采集所述动力电池在电量充满电状态下的开路电压V100％SoC和电量放光电状态下的开路电压V0％SoC；步骤2、选用RC模型作为所述动力电池的等效电路模型，且采集到的充放电电流I输入到所述RC模型中时，采集到的实测端电压V0为所述RC模型的输出，辨识得出所述动力电池的等效电路模型中储电电容Cb的估计值步骤3、利用所述动力电池的等效电路中储电电容Cb的估计值根据估计得出所述动力电池的最大可用容量Ccap的估计值

【技术特征摘要】
1.一种估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，其特征在于，该方法包括如下步
骤：
步骤1、在所述动力电池充放电过程中，对所述动力电池的实测端电压V0和充放电电流I
进行采样，且采样时间间隔为Δt，并采集所述动力电池在电量充满电状态下的开路电压
V100％SoC和电量放光电状态下的开路电压V0％SoC；
步骤2、选用RC模型作为所述动力电池的等效电路模型，且采集到的充放电电流I输入
到所述RC模型中时，采集到的实测端电压V0为所述RC模型的输出，辨识得出所述动力电池
的等效电路模型中储电电容Cb的估计值步骤3、利用所述动力电池的等效电路中储电电容Cb的估计值根据
估计得出所述动力电池的最大可用容量Ccap的估计值2.根据权利要求1所述的估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，其特征在于，在
所述步骤1中，采样时间间隔Δt为定值。
3.根据权利要求2所述的估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，其特征在于，所
述采样时间间隔Δt为1s。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的估计电动车辆的动力电池的健康状态的方法，
其特征在于，所述动力电池的RC模型的系统方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊瑞，穆浩，曹家怡，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11