一种锂离子电池健康状态估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源汽车的锂离子电池技术领域，更具体地说，涉及一种锂离子电 池健康状态在线估算方法。
【背景技术】
[0002] 电动汽车具有低噪声、几乎零排放、综合利用能源等突出的优点，是当今解决能 源、环保等问题的重要途径，无疑成为汽车工业未来的发展方向。随着锂离子电池在新能源 汽车上的广泛应用，电池健康状态（StateofHealth，S0H)越来越多的受到工业界和学术 界的关注。
[0003] 电池的内阻是电池最为重要的特性参数之一，它是表征电池健康状态以及电池运 行状态的重要参数，是衡量电子和离子在电极内传输难易程度的主要标志。准确检测电池 内阻也是电池管理及实际应用的客观要求。然而，对于电池这样的高度非线性系统而言，电 池内阻并不能直接得到，无法实现在线测量。同时，电池内阻与电池包温度、电流倍率、电池 荷电状态（StateofCharge，S0C)有着密切的联系，用内阻衡量电池健康状态S0H，两者的 关系并非线性，加大了建立电池内阻与健康状态之间关系的难度。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提出一种锂离子电池健康状态在线估算方法，建立电池内阻与 健康状态的对应关系，通过电池内阻特性精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离 子电池的安全使用。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种锂离子电池健康状态在线估算方法，包括以下步骤：
[0007] (1)在线辨识电池的特征参数值；
[0008] (2)以预设时间间隔在线筛选电池内阻；
[0009] (3)求解滤波内阻；对筛选内阻取均值，对均值内阻进行移动平滑滤波，最终将滤 波内阻进行电池健康状态估算；
[0010] 电池健康状态=100% -（当前内阻值一寿命初始内阻值V(寿命终止内阻值一 寿命初始内阻值）*1〇〇%。
[0011] 所述在线辨识电池的特征参数值具体为：在线辨识算法采用基于电池等效电路模 型的递推最小二乘辨识算法，电池等效电路模型的特征参数有：Voc开路电压、R0欧姆内 阻，Rp极化电阻，Cp极化电容；建立该电池模型的递推最小二乘辨识算法，算法可辨识电池 特征参数辨识值。本发明建立了欧姆内阻与电池健康状态的关系，即下述电池内阻均考虑 的是欧姆内阻值。
[0012] 所述以特定时间间隔在线筛选电池内阻具体为：采用的预设时间间隔随着电池使 用时间的增加而减小。固定电流倍率区间[Ii，I2]、电池荷电状态区间[SOCuSOCy及电池 包温度区间[?\，T2]，其中[1\，T2]、[IdI2]、[SOQ，S0C2]为算法预设值。只有当前电流倍率、 荷电状态、电池包温度分别处在上述3个固定区间内时，将辨识的内阻值进行筛选以备后 续估算电池健康状态使用。
[0013] 另外考虑四季环境温度、电池包使用后温度上升、电池包热管理等因素影响，如有 必要，电池包温度区间可选择两组或三组，增强S0H算法适应性。
[0014] 从上述的技术方案可以看出，本发明方法通过在线辨识电池的特征参数值，并以 特定时间间隔在线筛选电池内阻，求解滤波内阻，最终建立滤波内阻与健康状态关系，通过 电池内阻特性精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描 述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0016] 图1为本发明应用的电池等效电路图；
[0017]图2为本发明实施例公开的锂离子电池健康状态在线估算方法的流程图。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 本发明实施例公开的锂离子电池健康状态在线估算方法，建立电池内阻与健康状 态的对应关系，通过电池内阻特性精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池 的安全使用。
[0021] 如图2所示，锂离子电池健康状态在线估算方法包括以下步骤：
[0022] S1、在线辨识电池的特征参数值；
[0023] 具体的，在线辨识算法采用基于电池等效电路模型的递推最小二乘辨识算法，电 池模型如图1所示，电池模型特征参数：Voc为开路电压、R0为欧姆内阻，Rp为极化电阻，Cp 为极化电容；建立该电池模型的递推最小二乘辨识算法，算法可辨识电池特征参数辨识值。
[0024] S2、预设时间间隔在线筛选电池内阻；
[0025] 具体的，采用的预设时间间隔随着电池使用时间的增加而减小，如表1所示。固 定电流倍率区间[Ii，I2]、电池荷电状态区间[SOCpSOCy及电池包温度区间[I\，T2]，其中 [1\，T2]、[LI2]、[SOQ，S0C2]为算法预设值。只有当前电流倍率、荷电状态、电池包温度分 别处在上述3个固定区间内时，只有当前电流倍率e[li，l2]、荷电状态e[SOQSOCy、电池 包温度e[?\，T2]，才能将辨识的内阻值进行筛选。
[0026]
[0028] 进一步，还可以考虑四季环境温度、电池包使用后温度上升、电池包热管理等因素 影响，对电池包温度区间选择两组或三组，这样可以增强S0H算法适应性。
[0029]S3、求解滤波内阻；
[0030] 具体的，对筛选的电池内阻值取均值，作为RaTC，对RaTC进行移动平滑滤波，估算电 池健康状态。移动平滑滤波如下：
[0031] Rarel、RaTC2、取均值作为Ravel，Ravel再与Ra?32、取均值为R 再与 Rave3、Rave4取均值为RaTC3'依次类推。
[0032]
[0033] 最终将滤波内阻进行电池健康状态估算。
[0034]S4、建立滤波内阻与健康状态关系，在线估算电池健康状态；
[0035] 具体的，电池健康状态=100% -（当前内阻值一寿命初始内阻值V(寿命终止内 阻值一寿命初始内阻值）*100 %。
[0036] 选用参数具体为：对电池进行寿命性能摸底，通过试验获取寿命初始内阻值和寿 命终止内阻值。
[0037] 在上述实施例中，本发明采用基于电池等效电路模型的递推最小二乘辨识算法， 在线辨识表征电池健康状态和电池运行状态的重要参数：电池欧姆内阻。同时考虑到电池 欧姆内阻与电池包温度、电流倍率、电池荷电状态有着密切的联系，引入特定时间间隔筛 选内阻的方法，并建立筛选的均值内阻与健康状态S0H之间的关系，用电池内阻特性精确 的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。
[0038] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0039] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种锂离子电池健康状态在线估算方法，包括以下步骤： (1) 在线辨识电池的特征参数值； (2) 以预设时间间隔在线筛选电池内阻； (3)求解滤波内阻；对筛选内阻取均值，对均值内阻进行移动平滑滤波，最终将滤波内 阻进行电池健康状态估算； 电池健康状态=100% -（当前内阻值一寿命初始内阻值）八寿命终止内阻值一寿命初 始内阻值）*1〇〇% ; (4) 建立滤波内阻与健康状态关系，在线估算电池健康状态。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池健康状态在线估算方法，其特征在于，所述在线 辨识电池的特征参数值具体为：采用电池等效电路模型，建立该电池模型的递推最小二乘 辨识算法，通过算法辨识电池特征参数辨识值。3. 根据权利要求1所述的锂离子电池健康状态在线估算方法，其特征在于，所述以预 设时间间隔在线筛选电池内阻具体为：采用的预设时间间隔随着电池使用时间的增加而减 小，固定电流倍率区间[Ii，I2]、电池荷电状态区间[SOQSOCy及电池包温度区间[I\，T2]， 其中[U]、[IuL]、[soc^socy为算法预设值，只有当前电流倍率、荷电状态、电池包温 度分别处在上述3个固定区间内时，将辨识的内阻值进行筛选以备后续估算电池健康状态 使用。4.根据权利要求3所述的锂离子电池健康状态在线估算方法，其特征在于，所述电池 包温度区间选择两组或三组。
【专利摘要】本发明保护一种锂离子电池健康状态在线估算方法，其采用基于电池等效电路模型的递推最小二乘辨识算法，在线辨识表征电池健康状态和电池运行状态的重要参数：电池欧姆内阻。同时考虑到电池欧姆内阻与电池包温度、电流倍率、电池荷电状态有着密切的联系，引入预设时间间隔筛选内阻的方法，并建立筛选的均值内阻与健康状态SOH之间的关系，用电池内阻特性精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN105334465
【申请号】CN201510584670
【发明人】邓柯军, 郑英, 姚振辉, 苏岭, 贺刚, 刘波
【申请人】重庆长安汽车股份有限公司, 重庆长安新能源汽车有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月15日