一种锂离子动力电池效能状态评估方法技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，为锂离子动力电池效能状态评估方法，可实现锂离子动力电池效能状态实时动态评估；包括步骤：S1、根据模糊逻辑控制算法的原理，结合动力电池SOF指标在新能源汽车应用中的实际情况，设计电池效能状态评估的模糊逻辑控制算法，包括：确定动力电池的电量状态、温度、充放电倍率作为输入变量，划分输入变量的论域和分割模糊子集和设计模糊逻辑规则；S2、利用所设计的模糊逻辑控制算法，对锂离子动力电池效能状态进行评估，以输出锂离子动力电池效能状态SOF，包括：利用隶属函数对输入变量进行模糊化处理，通过知识库中预置的计算规则进行模糊推理，对模糊推理的结果进行去模糊化处理，得到锂离子动力电池效能状态SOF。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子动力电池效能状态评估方法
本专利技术涉及锂离子动力电池
，尤其涉及一种锂离子动力电池效能状态评估方法。
技术介绍
全球探明石油存储量日趋减少，能源短缺将是当今世界汽车工业界面临的最大问题，为了应对节能减排的要求，推广新能源汽车(尤其是电动汽车)有望解决这一问题。智能化、网联化、电动化、共享化不仅改变着人们传统交通出行模式，同时也影响着大家的生活方式，以电动汽车为代表的新能源交通技术的发展和延伸构成了未来智能交通和智慧城市的基石，成为必然的发展趋势。动力电池为新能源汽车的驱动电动机提供电能，是新能源汽车发展的首要关键，要想在较大范围内应用，甚至普及新能源汽车，就要依靠安全、可靠、持久、价格低廉的动力电池组。目前锂离子动力电池由于具有单体电压高、比能量大、比功率高、自放电小、无记忆效应、循环特性好、可快速充放电、能量效率高等优点而成为较有前景的新能源汽车储能方案，实践也证明锂离子动力电池已经具备了实际应用的条件，今后必将成为新能源汽车应用中的主流方向。电池管理系统是新能源整车能源系统的智能核心和重要组成部分。在电池系统中，单体电池容量较小，单体电压较低，难以满足高电压、大容量的需求。因此，通常需要将单体电池通过串、并联的方式组成电池组以提高总电压和总容量来满足车载应用需求。而单体电池的差异性，将会导致系统中电池之间的自充电和自放电，极易导致电池过充电和过放电，从而缩短电池使用寿命、降低能源的使用效率，甚至导致锂离子动力电池的过热而自燃。作为电化学系统，锂离子动力电池内部反应存在不确定性，易受环境因素的影响，在实际应用中，表现为容量不确定、充放电功率不稳定、内阻随反应过程时变等特点。以上这些因素如果不能合理有效地解决，必然导致电池使用寿命下降、电池状态改变和电池性能降低。因此，电池管理依靠高精度的传感器对电压、电流、温度等参数进行实时采样，再依靠这些基础数据对电池剩余容量、效能状态等非直接测量变量进行实时的估计；同时，作为均衡控制、热平衡管理的依据；再者，通过对基础采样数据的监测，可以保证电池不发生过欠压、过流、过温等安全事故。大量单体电池成组后使用带来的问题需要电池管理系统来解决，电池管理系统的功能越强，电池系统的故障率就越低，使用效率就越高。效能状态(StateofFunction，SOF)是电池管理系统的重要参数之一，用于评价锂离子动力电池系统的性能优劣。定义为电池在特定约束条件下能够实现的性能输出。目前，对于电池SOF评估问题的研究还处于起步阶段，系统的、可操作的评估方法尚未被提出，甚至业界对于SOF的具体定义都未有达成一致的共识。部分学者把SOF作为电池各种状态(如：荷电保持能力，电池启动能力)的一个总称；另一部分研究人员把SOF定义为电池功能的一个状态标志，即0和1两种状态，“0”代表电池功能失效状态，“1”代表电池功能有效状态；还有科研工作者将SOF等同于电池的电量状态对待。本专利技术将SOF的定义具体化，提出0～100之间百分数的量化指标，用以描述电池在当前条件下性能的强弱，在实际系统应用中具备较强的可操作性。因此，有必要寻找一种实时、简明，系统状态的评价手段和方法。本专利技术提供的一种锂离子动力电池效能状态评估方法及系统，正是满足上述要求的方案。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种锂离子动力电池效能状态评估方法，可实现锂离子动力电池效能状态实时动态评估。本专利技术所采用的技术方案是：一种锂离子动力电池效能状态评估方法，包括以下步骤：S1、根据模糊逻辑控制算法的原理，结合动力电池SOF指标在新能源汽车应用中的实际情况，设计电池效能状态评估的模糊逻辑控制算法；S2、利用所设计的模糊逻辑控制算法，对锂离子动力电池效能状态进行评估，以输出锂离子动力电池效能状态SOF；步骤S1包括：确定动力电池的电量状态SOC、温度T、充放电倍率C-rate作为输入变量，划分输入变量的论域和分割模糊子集和设计模糊逻辑规则；步骤S2包括：利用隶属函数对输入变量进行模糊化处理，通过知识库中预置的计算规则进行模糊推理，对模糊推理的结果进行去模糊化处理，得到最终的锂离子动力电池效能状态SOF作为输出变量。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、基于模糊逻辑控制算法对锂离子动力电池性能状态评估进行建模，设计出全新的SOF评估体系，为实际应用提供了一个切实有效的评价方法；2、通过计算机软件仿真及实车测试显示，该性能状态评估算法的设计具备一定的可操作性；3、结合实践经验，提出了实际系统应用时的一些建议，具备理论和实践意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的模糊逻辑控制算法流程图；图2为本专利技术实施例中的锂离子动力电池效能状态评估方法示意图；图3为本专利技术实施例中的模糊逻辑关系图；其中(a)为采取低倍率放电时，电池工作环境温度在适中范围内的关系图，(b)为采取低倍率放电时，电池工作环境温度较高时的关系图，(c)为采取高倍率放电时，电池工作环境温度在适中范围内的关系图，(d)为电池工作环境温度较低时的关系图；图4为本专利技术实车实验电池放电总电流及放电倍率曲线图；其中(a)为电池模组放电总电流曲线，(b)为放电总电流转化为放电倍率后的曲线图；图5为本专利技术锂离子动力电池效能状态曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的附图和实施例，对本专利技术实施例或现有技术中的技术方案进行清楚、完整地步描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1所示，模糊逻辑控制算法流程图，模糊逻辑控制器借助知识库对输入变量进行模糊化、模糊推理、去模糊化处理后，输出控制变量到被控对象，而被控对象产生的输出变量再反馈回模糊逻辑控制器。也就是说，在模糊逻辑控制器内主要完成：知识库判断、模糊化处理、模糊推理运算和去模糊化过程。本实施例根据模糊逻辑控制算法的原理结合动力电池SOF指标在新能源汽车应用中的实际情况，来设计电池效能状态评估的模糊逻辑控制算法；所设计的模糊逻辑控制算法包括以下几个方面：(一)、输入变量的确定众所周知SOC是动力电池工作过程中对其进行安全保护、状态控制的重要参考依据。但由于SOC不能直接测量获取，所以在实际的应用中常需要使用不同的方法进行估算，电池SOC与电池开路电压的对应关系是目前较为常见的一种动力电池SOC估算方法。在动力电池充、放电过程中，SOC的大小直接决定了电池工作能力的强弱，因此本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子动力电池效能状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、根据模糊逻辑控制算法的原理，结合动力电池SOF指标在新能源汽车应用中的实际情况，设计电池效能状态评估的模糊逻辑控制算法；/nS2、利用所设计的模糊逻辑控制算法，对锂离子动力电池效能状态进行评估，以输出锂离子动力电池效能状态SOF；/n步骤S1包括：确定动力电池的电量状态SOC、温度T、充放电倍率C-rate作为输入变量，划分输入变量的论域和分割模糊子集和设计模糊逻辑规则；/n步骤S2包括：利用隶属函数对输入变量进行模糊化处理，通过知识库中预置的计算规则进行模糊推理，对模糊推理的结果进行去模糊化处理，得到最终的锂离子动力电池效能状态SOF作为输出变量。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池效能状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据模糊逻辑控制算法的原理，结合动力电池SOF指标在新能源汽车应用中的实际情况，设计电池效能状态评估的模糊逻辑控制算法；
S2、利用所设计的模糊逻辑控制算法，对锂离子动力电池效能状态进行评估，以输出锂离子动力电池效能状态SOF；
步骤S1包括：确定动力电池的电量状态SOC、温度T、充放电倍率C-rate作为输入变量，划分输入变量的论域和分割模糊子集和设计模糊逻辑规则；
步骤S2包括：利用隶属函数对输入变量进行模糊化处理，通过知识库中预置的计算规则进行模糊推理，对模糊推理的结果进行去模糊化处理，得到最终的锂离子动力电池效能状态SOF作为输出变量。


2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池效能状态评估方法，其特征在于，步骤S1中对三个输入变量的论域定义如下：
电...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳剑，李菁，莫志东，袁维维，
申请(专利权)人：广州益维电动汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44