一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法及系统，属于锂离子电池健康管理技术领域。该方法包括：构建锂离子电池的等效电路模型；对等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数；基于包含温度参数的OCV

【技术实现步骤摘要】
一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及锂离子电池健康管理
，特别是涉及一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车与移动电子设备行业的发展，锂离子电池作为主要的能量存贮与转化装置也获得了广泛的应用。锂离子电池容量健康度（当前可用容量与出厂可用容量的比值）是整车与锂离子电池重要的性能与价值指标，直接关乎车辆财产所有方的利益。包括锂离子电池在内的锂离子电池在进行容量标定时，通常在特定温度条件下进行，如室温25
ꢀ°
C。然而，锂离子电池的可用容量受温度的影响较为严重，车辆在日常使用时又很难保持处于稳定的温度环境。这就对锂离子电池健康度的评定带来了巨大挑战。目前，在多变的温度条件下对锂离子电池容量健康度进行可靠评估，是一个亟需解决的行业问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法及系统，以避免环境温度对锂离子电池容量及其健康度估算的影响。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]构建锂离子电池的等效电路模型；
[0007]基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数；所述等效参数包括欧姆电阻、极化电阻和极化电容；所述观测参数包括温度、电流和端电压；
[0008]基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，确定当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态；
[0009]基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态，确定锂离子电池的健康度。
[0010]可选的，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，确定当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态，之前还包括：
[0011]获取出厂标定温度下及不同预设温度下的OCV
‑
SOC关系式为：
[0012]；
[0013]，为大于等于2的正整数，取值个数至少为1个；
[0014]其中，为出厂标定温度下锂离子电池的开路电压，为出厂标定温度下的OCV
‑
SOC关系式中次幂项的系数，为锂离子电池的荷电状态；为预设温度下锂离子电池的开路电压，为预设温度下的OCV
‑
SOC关系式中次幂项的系数，所述预设温度不同于所述出厂标定温度，为最高次幂；
[0015]基于出厂标定温度下及不同预设温度下的OCV
‑
SOC关系式，确定包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式为：
[0016]；
[0017]其中，为任意温度下锂离子电池的开路电压，为预设温度的数量，的值为预设温度的数量加1。
[0018]可选的，所述等效电路模型为一阶RC等效电路模型或多阶RC等效电路模型。
[0019]可选的，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数，具体包括：
[0020]将等效电路模型的描述方程转化为最小二乘形式，并执行带有遗忘因子的递推最小二乘法过程，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数；
[0021]带有遗忘因子的递推最小二乘法过程为：
[0022]；
[0023]其中，为采样时刻的增益矩阵，和分别为采样时刻和的协方差矩阵，为采样时刻的状态向量，表示遗忘因子，和分别为采样时刻和的参数估计向量，为4
×
4的单位矩阵，为采样时刻的输出向量，上
标表示转置，，，，和表示采样时刻和的锂离子电池的端电压，和表示采样时刻和的锂离子电池的电流，为采样时间间隔，、、和为参数估计向量中的元素，为采样时刻的锂离子电池的开路电压，和分别为采样时刻的锂离子电池的欧姆电阻和极化电阻，为采样时刻的锂离子电池的时间常数，采样时刻为当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻中的任意采样时刻；
[0024]辨识得到的采样时刻k的锂离子电池的等效参数为：
[0025]；
[0026]；
[0027]；
[0028]辨识得到的采样时刻k的锂离子电池的开路电压为：
[0029]；
[0030]其中，为采样时刻的锂离子电池的极化电容。
[0031]可选的，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数，具体包括：
[0032]采用递推最小二乘法对等效电路模型进行参数辨识，获得采样时刻k的锂离子电池的等效参数为：
[0033]；
[0034]其中，、和分别为采样时刻的锂离子电池的欧姆电阻、极化电阻和极化电容，、和为参数估计向量中的元素，为采样时间间隔。
[0035]可选的，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子
电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，确定当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态，具体包括：
[0036]基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，采用拓展卡尔曼滤波方法，求解当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态；
[0037]所述拓展卡尔曼滤波方法中的前验状态估计为：
[0038]；
[0039]其中，为采样时刻的前验状态估计，为采样时间间隔，为采样时刻的后验状态估计，为锂离子电池的极化电阻，为锂离子电池的极化电容，为锂离子电池的时间常数，为采样时刻的锂离子电池的电流；
[0040]所述拓展卡尔曼滤波方法中的前验协方差估计为：
[0041]；
[0042]其中，为采样时刻的前验协方差估计，为采样时刻的后验协方差估计，为采样时刻的状态方程误差，上标表示转置；
[0043]所述拓展卡尔曼滤波方法中的卡尔曼增益为：
[0044]；
[0045]其中，为采样时刻的卡尔曼增益，为包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：构建锂离子电池的等效电路模型；基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数；所述等效参数包括欧姆电阻、极化电阻和极化电容；所述观测参数包括温度、电流和端电压；基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，确定当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态；基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态，确定锂离子电池的健康度。2.根据权利要求1所述的考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，其特征在于，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数、等效参数及包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式，确定当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的荷电状态，之前还包括：获取出厂标定温度下及不同预设温度下的OCV
‑
SOC关系式为：；，为大于等于2的正整数，取值个数至少为1个；其中，为出厂标定温度下锂离子电池的开路电压，为出厂标定温度下的OCV
‑
SOC关系式中次幂项的系数，为锂离子电池的荷电状态；为预设温度下锂离子电池的开路电压，为预设温度下的OCV
‑
SOC关系式中次幂项的系数，所述预设温度不同于所述出厂标定温度，为最高次幂；基于出厂标定温度下及不同预设温度下的OCV
‑
SOC关系式，确定包含温度参数的OCV
‑
SOC关系式为：；其中，为任意温度下锂离子电池的开路电压，为预设温度的数量，的值为预设温度的数量加1。3.根据权利要求1所述的考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，其特征在于，所述等效电路模型为一阶RC等效电路模型或多阶RC等效电路模型。4.根据权利要求1所述的考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，其特征在于，基于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对
所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数，具体包括：将等效电路模型的描述方程转化为最小二乘形式，并执行带有遗忘因子的递推最小二乘法过程，获得当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的等效参数；带有遗忘因子的递推最小二乘法过程为：；其中，为采样时刻的增益矩阵，和分别为采样时刻和的协方差矩阵，为采样时刻的状态向量，表示遗忘因子，和分别为采样时刻和的参数估计向量，为4
×
4的单位矩阵，为采样时刻的输出向量，上标表示转置，，，，和表示采样时刻和的锂离子电池的端电压，和表示采样时刻和的锂离子电池的电流，为采样时间间隔，、、和为参数估计向量中的元素，为采样时刻的锂离子电池的开路电压，和分别为采样时刻的锂离子电池的欧姆电阻和极化电阻，为采样时刻的锂离子电池的时间常数，采样时刻为当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻中的任意采样时刻；辨识得到的采样时刻k的锂离子电池的等效参数为：；；；其中，为采样时刻的锂离子电池的极化电容；辨识得到的采样时刻k的锂离子电池的开路电压为：。5.根据权利要求1所述的考虑温度影响的锂离子电池健康度确定方法，其特征在于，基
于当前采样时刻及当前采样时刻之前的预设个数的采样时刻的锂离子电池的观测参数，对所述等效电路模型进行参数辨识，获得当前采样时刻及当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐才，朱晋，王薛超，李松哲，许书军，鲍欢欢，路畅，冯浩然，
申请(专利权)人：车百中汽科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：