征参数变化情况。 另外，从已有研究看，磷酸铁锂电极的寿命要长于石墨电极，因此，在对电池容量特性分析 时，可以忽略磷酸铁锂正极的老化，可以将正极容量设定为固定值，仅分析石墨负极的老化 和容量特征参数变化即可。由此，模型中待辨识的参数减少为S0CM、S0Cn』，负极总容量Qn 和内阻R四个参量。
【具体实施方式】 [0044] 二、本实施方式是对一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的进一步说明，步骤二中磷酸铁锂正极开路电势函 数Up(S0Cp)为：
[0045] Up(S0Cp) = 3. 4323-0. 8428exp(-80. 2493 (1-S0CP)1319S)
[0046] -3· 2474X106exp(20. 2645 (1-S0CP)3.s〇〇3) (5)
[0047] +3. 2482X106exp(20. 2646 (1-S0CP) 3.7995)
[0048] 石墨负极开路电势函数16〇(；)为：
[0050] 正负极开路电势的方程的常数系数均通过曲线拟合获得，S0Cn为电池石墨负极充 电过程中的S0C值，S0Cp为电池充电时磷酸铁锂正极的S0C值。
[0051] 本实施方式中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，Up 和仏的自变量是各自的荷电状态，IA工作负载电，正、负极的容量、正、负极放电起始、终 止荷电状态以及内阻决定着υτ在充放电过程中的电压变化，在已知上下限截止电压时，上 述参数决定着电池的实际可用容量。UjPUn的函数表达形式如式（5)和（6)所示，正负极 开路电势、端电压曲线如图3所示。
【具体实施方式】 [0052] 三、本实施方式是对一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的进一步说明，采用列文伯格-马夸尔特法迭代计 算实现模型参数辨识的过程为：
[0053] 利用公式：
[0055] 其中，Jacobi矩阵为：
_Hessian矩阵为 端电压敏感度矩阵为
，：λ为迭代步进，i当为迭代次数，I为单位矩阵， 右时，ε为迭代阈值，令θι=Θ= [50(\1，111，1?]，即获得待辨识参数50(；,1、111 和R〇
[0056] 具体实施例：本实施例结合图4至图8进行说明；
[0057] 本发明实验采用中航锂电（洛阳）有限公司生产的型号为CA40Ah的磷酸铁锂/ 石墨能量型动力电池作为研究对象，该电池的额定充、放电截止电压分别为3. 65V和2. 5V， 最大持续放电电流为2C;使用ArbinBT2000电池测试系统针对不同循环次数的电池实施 1C/25恒流充放电实验。电池编号为#52的充放电曲线如图4所示；#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如图5所示；#52电池500 次循环时对应的充电曲线的拟合结果如图6所示，#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的计算结果如图7所示；72、#52、#24三个经历不同循环老 化的电池内阻R的计算结果如图8所示。
【主权项】
1. 用于电池梯次利用的憐酸铁裡电池健康状态特征参数提取方法，其特征在于，该方 法的具体步骤为： 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 的端电压叫化）；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； 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：(1) 得到模型端电压每(A-)，其中，SOCp, 1为憐酸铁裡正极嵌裡过程终止SOC值或正极充电 起始时刻的起始S0C值，S0C。,。为电池石墨负极嵌裡初始S0C值或负极充电起始时刻的的起 始S0C值，Q。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是憐酸铁裡 正极开路电势函数，U。是石墨负极开路电势函数，I^k)为k时刻的工作负载电流，电池的 充电电流为负值，tk为k时刻的时间长度； 步骤Ξ、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; 步骤四、根据憐酸铁裡电池的正负极特性设定：S0C。,。=mSOC。,1，其中，m为S0C。,e/SOC。,1的比值；获得负极容量Q。与电池实际可用容量Q之间的关系为：(2) 步骤五、取待辨识参数矩阵为Θ= [S0(；,i，m，时，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：(3) 其中，岛(A-J)为模型的端电压，I为待辨识参数矩阵Θ的估计值； 针对待辨识参数Θ的目标函数为：出 设定待辨识参数矩阵的初值θ"= [50(：。,1，111，时。，采用列文伯格-马夸尔特法迭代计算 实现模型参数S0(；,i，m，R的辨识，实现对用于憐酸铁裡电池梯次利用健康状态特征参数的 提取。2. 根据权利要求1所述的用于电池梯次利用的憐酸铁裡电池健康状态特征参数提取 方法，其特征在于，步骤二中憐酸铁裡正极开路电势函数Up(SOCp)为：石墨负极开路电势函数U"(S0C。）为：(6) 正负极开路电势的方程的常数系数均通过曲线拟合获得，SOC。为电池石墨负极充电过 程中的S0C值，SOCp为电池充电时憐酸铁裡正极的S0C值。3.根据权利要求1所述的用于电池梯次利用的憐酸铁裡电池健康状态特征参数提取 方法，其特征在于，采用列文伯格-马夸尔特法迭代计算实现模型参数辨识的过程为： 利用公式：说 其中，化cobi矩阵为；端电压敏感度矩阵关λ为迭代步进，i当为迭代次数，I为单位矩阵， 6 (友，爲<《时，ε为迭代阔值，令θι=Θ= [S0Cn,i，m，时，即获得待辨识参数S0Cn,i、m和R。
【专利摘要】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，属于动力电池回收再利用领域。解决了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。本发明采用电流值为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；利用步骤一电池充电等效电路模型的模型参数，建立公式，获得得到模型端电压，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；根据磷酸铁锂电池的正负极特性设定：SOCn,0＝mSOCn,1，取待辨识参数矩阵为θ＝[SOCn,1,m,R]，通过列文伯格-马夸尔特法迭代计算实现模型参数SOCn,1,m,R的辨识。本发明适用于磷酸铁锂电池梯次利用的健康状态特征参数提取。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN105242212
【申请号】CN201510627782
【发明人】朱春波, 李晓宇, 胡泽徽, 魏国, 逯仁贵
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月28日