[發(fā)明專利]一種電池差分電壓及容量增量曲線高效求解方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710354617.7
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN106997028A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 王麗梅;趙秀亮;劉良;盤朝奉;李國春;陳龍;江浩斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于電動汽車技術領域，具體涉及電動汽車動力電池差分電壓及容量增量曲線求解。

背景技術

電池健康狀態(tài)(State of Health，SOH)作為電池壽命狀態(tài)衡量重要指標，其準確估計可保證電池使用安全，提高電池使用壽命。依據(jù)電池在嵌/脫鋰過程中分期現(xiàn)象在電壓曲線上的反映，一些研究者提出對實測電池充放電曲線進行微分，通過差分電壓(dV/dQ-Q,DV)及容量增量(dQ/dV-V，IC)曲線特征點的變化描述電池健康狀態(tài)。但前人對這些方法的研究多處于單體電池化學機理特性的研究分析階段，未將其應用到電池組SOH的估算中。

實際采集的電壓信號存在一定的噪聲干擾，采用傳統(tǒng)數(shù)值解析法求解的微分曲線存在振蕩，給特征點在線辨識帶來困難。通常可采用下面幾種方式抑制噪聲：

1)利用最小二乘法對相關數(shù)據(jù)進行多項式擬合，然后對多項式進行微分；

2)利用樣條函數(shù)擬合數(shù)據(jù)，然后對樣條函數(shù)進行微分；

3)對測量的數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，例如，要計算n階導數(shù)，可將傅里葉變換后的數(shù)據(jù)乘以(jω)ⁿ，去掉高頻成分后，再進行傅里葉逆變換，得到數(shù)據(jù)的n階導數(shù)；

4)利用多項式中心平滑公式對測試數(shù)據(jù)進行微分。

上述方法中，1)和2)要求選擇多項式階次和恰當?shù)臄?shù)據(jù)點，計算量較大，一般較少采用。一些研究者曾采用多項式擬合法求解微分曲線，但其得到的結果受制于曲線擬合階次及擬合用的數(shù)據(jù)點數(shù)。方法3)比較有效，但是傅里葉變換及逆變換的工作量相對也較大，不適合在線應用。相對而言，方法4)中心平滑求解方法較為簡單，但實際應用過程中仍需要進一步簡化。為了準確獲取電壓微分曲線，實現(xiàn)電池SOH的在線估算，需要一種高魯棒性、高效率的電池差分電壓及容量增量曲線求解方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種電池差分電壓及容量增量曲線高效求解方法，其技術方案如下：

電池管理系統(tǒng)實時采集電池電壓V及電流I，利用安時積分法計算電池容量Q＝Q₀+∑It，則電池電壓曲線可描述為V_i＝f(Q_i)，Q_i＝Q₀+i·ΔQ，Q₀表示電池初始容量，i＝0,1,2,......。

對實測電池充電電壓曲線V_i＝f(Q_i)，可采用下式計算其IC/DV曲線。

假設局部n個數(shù)據(jù)點可用一階函數(shù)y＝a₀+a₁x逼近，則參考式(1)電壓微分曲線IC/DV的求解轉化為對參數(shù)a₁的求解，求解模型參數(shù)使得式中，

由多元函數(shù)Q(a₀,a₁)取得極值的必要條件求解a₀，a₁，結果如式(2)所示：

依據(jù)對稱分析法，定義局部n個數(shù)據(jù)點坐標分別為將坐標點數(shù)值帶入式(2)可知，

針對實測電池電壓曲線，對n的取值范圍進行討論，結果表明n＝15時曲線振蕩明顯降低，能夠滿足實際應用要求。將n＝15導入式(3)，則可知

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的有益效果是引入了局部數(shù)據(jù)對稱分析法求解電池電壓微分曲線，解決了實際采集的電壓信號存在一定的噪聲干擾，采用傳統(tǒng)數(shù)值解析法求解的微分曲線存在振蕩的問題，并且提高了計算效率。

附圖說明

圖1局部數(shù)據(jù)對稱分析原理。

圖2不同數(shù)據(jù)點求解DV曲線；

其中(a)為n＝10時的DV曲線；(b)為n＝15時的DV曲線；(c)為n＝20時的DV曲線；(d)為n＝25時的DV曲線。

圖3局部數(shù)據(jù)對稱分析法求解的IC及DV曲線；

其中(a)表示n＝15時的IC曲線；(b)表示n＝15時的DV曲線。

具體實施方式

下面結合附圖1-3對本發(fā)明做進一步說明。

電池管理系統(tǒng)實時采集電池電壓V及電流I，利用安時積分法計算電池容量Q＝Q₀+∑It，則電池電壓曲線可描述為V_i＝f(Q_i)，Q_i＝Q₀+i·ΔQ，Q₀表示電池初始容量，i＝0,1,2,......。