用于电池梯次利用的磷酸铁锂电池健康状态特征参数提取方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于动力电池回收再利用领域。
【背景技术】
[0002] 动力电池的梯次利用技术是电动汽车发展后时代的关键技术，动力电池梯次利用 的回收再利用环节，需要针对电池的健康状态作出评价，以根据各个电池不同的健康状态 对电池进行分类、再成组、再利用。但是现有的电池梯次利用方法中离线检测电池的容量值 和内阻，针对电池正负极特征参数提取方法中离线检测电池的相关参数误差大的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明是为了解决现有的电池梯次利用方法中离线检测电池的相关参数误差大 的问题，提出了一种用于电池梯次利用的磷酸铁锂电池健康状态特征参数提取方法。
[0004] 本发明所述的用于磷酸铁锂电池梯次利用健康状态特征参数提取方法，该方法的 具体步骤为：
[0005] 步骤一、采用电流值为C/25的电流信号对待提取特征参数的电池进行充电，采集 电池的端电压UT(k);建立电池充电的简单等效电路模型；C为待测电池的额定电流；
[0006] 步骤二、利用步骤一电池充电等效电路模型的模型参数，建立关系式：
[0007]
[0008] 得到模型端电压0VU-)，其中，S0CMS磷酸铁锂正极嵌锂过程终止S0C值或正极 充电起始时刻的起始S0C值，socni。为电池石墨负极嵌锂初始S0C值或负极充电起始时刻的 的起始S0C值，Qn为电池负极容量，Qp为电池正极容量，R为电池阻抗特征参数，Up是磷酸 铁锂正极开路电势函数，un是石墨负极开路电势函数，Mk)为k时刻的工作负载电流，电 池的充电电流为负值，4为k时刻的时间长度；
[0009] 步骤三、利用电池的充电电流和时间数据，使用安时积分法获得待测电池的实际 可用容量Q;
[0010] 步骤四、根据磷酸铁锂电池的正负极特性设定：S0Cn,Q=mS0Cnil，其中，m为S0Cn,。/ S0Cnil的比值；获得负极容量Qn与电池实际可用容量Q之间的关系为：
[0012] 步骤五、取待辨识参数矩阵为Θ= [S0Cnil，m，R]，取电池充电的简单等效电路模 型的端电压和电池的端电压作为观测量得误差函数：
[0014] 其中，i'vk句为模型的端电压，#为待辨识参数矩阵θ的估计值；
[0015] 针对待辨识参数Θ的目标函数为：
[0017] 设定待辨识参数矩阵的初值0。= [S0Cnil，m，R]。，采用列文伯格-马夸尔特法迭代 计算实现模型参数S0CM，m，R的辨识，实现对用于磷酸铁锂电池梯次利用健康状态特征参 数的提取。
[0018] 本发明从负极容量，正负极的充放电起始、终止荷电状态（S0C)参数和内阻三方 面评价磷酸铁锂电池的健康状态，较现有基于电池容量和内阻的方法更全面，与ICA方法 相比，可以快速得到量化的正负极特征参数。提高了电池梯次利用方法中离线检测电池的 相关参数的精度，减少误差，加快了离线检测电池的相关参数的速度。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明所述方法的流程图；
[0020] 图2为【具体实施方式】一步骤一所述的电池充电的简单等效电路模型的示意图；
[0021] 图3为【具体实施方式】一步骤三所述的采用曲线拟合的方法对磷酸铁锂正极的电 势随S0C值变化的曲线、碳负极的电势随S0C值变化的曲线和电池的端电压随S0C值变化 的曲线进行拟合获得曲线图；
[0022] 图4为具体实施例所述的电池充放电曲线；
[0023] 图5为具体实施例所述的#72、#52、#24三个经历不同循环老化的电池，其负极容 量和实际可用容量的计算结果曲线图；
[0024] 图6为具体实施例所述的#52电池500次循环时对应的充电曲线的拟合结果曲线 图；
[0025] 图7为#72、#52、#24三个经历不同循环老化的电池，负极初始S0C和终止S0C的 计算结果曲线图；
[0026] 图8为72、#52、#24三个经历不同循环老化的电池内阻R的计算结果曲线图。
【具体实施方式】
[0027]【具体实施方式】一、结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的用于电 池梯次利用的磷酸铁锂电池健康状态特征参数提取方法，该方法的具体步骤为：
[0028] 步骤一、采用电流值为C/25的电流信号对待提取特征参数的电池进行充电，采集 电池的端电压UT(k);建立电池充电的简单等效电路模型；C为待测电池的额定电流；
[0029] 步骤二、利用步骤一电池充电等效电路模型的模型参数，建立关系式：
[0030]
[0031] 得到模型端电压(々)，其中，socMS磷酸铁锂正极嵌锂过程终止S0C值或正极 充电起始时刻的起始S0C值，socni。为电池石墨负极嵌锂初始S0C值或负极充电起始时刻的 的起始S0C值，Qn为电池负极容量，Qp为电池正极容量，R为电池阻抗特征参数，Up是磷酸 铁锂正极开路电势函数，un是石墨负极开路电势函数，Mk)为k时刻的工作负载电流，电 池的充电电流为负值，4为k时刻的时间长度；
[0032] 步骤三、利用电池的充电电流和时间数据，使用安时积分法获得待测电池的实际 可用容量Q;
[0033] 步骤四、根据磷酸铁锂电池的正负极特性设定：S0Cn,Q=mSOCM，其中，m为S0Cn,。/ S0Cnil的比值；获得负极容量Qn与电池实际可用容量Q之间的关系为：
[0035] 步骤五、取待辨识参数矩阵为Θ= [S0Cnil，m，R]，取电池充电的简单等效电路模 型的端电压和电池的端电压作为观测量得误差函数：
[0036] e{k,e) =UT(k)-VT{k,e] (3)
[0037] 其中为模型的端电压，#为待辨识参数矩阵Θ的估计值；
[0038] 针对待辨识参数Θ的目标函数为：
[0040] 设定待辨识参数矩阵的初值0。= [S0Cnil，m，R]。，采用列文伯格-马夸尔特法迭代 计算实现模型参数S0CM，m，R的辨识，实现对用于磷酸铁锂电池梯次利用健康状态特征参 数的提取。
[0041] 本实施方式步骤二中电池端电压UT的模型推导式（式（1))中的磷酸铁锂正极参 数Qp为一预设值。Qp的预设数值大于电池的设计容量，如电池的设计容量为40Ah，Qp的取 值应大于该值，如取正极容量Qp为50Ah。另外，电池充电终止时对应的S0CΡι。也为预设值， 取0.95,则式（1)中的S0CM由下式推导得到：
[0043] 本实施方式中，根据磷酸铁锂正极在S0C为10 %~90%之间时的电势为电压平 台，该动力电池的放电终止状态通常由石墨负极控制，因此，正极容量特征参数的变化对端 电压的影响极小，使用低倍率充放电数据很难提取出磷酸铁锂电极的特