[發明專利]一種基于模型誤差譜的動力電池健康狀態在線估計方法

有效

• 申請號: 201810480228.3
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108535661B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 陳澤宇;楊英;盧家歡;蔡雪
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01R31/387
• 分類號: G01R31/387
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種基于模型誤差譜的動力電池健康狀態在線估計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、基于健康狀態下的電池試驗數據建立健康電池模型，并初始化被測電池的原始SOH值及記步變量；

若被測電池并處于出廠狀態，則其初始化原始SOH值h₀＝1，否則，需要經過實驗標定獲取h₀；

步驟2、根據預設的電池剩余電量(State of Charge，即SOC)區間，搜索并提取BMS儲存器中部分被測電池歷史工作數據；

根據預設的SOC區間[z₁，z_u]，搜索并提取BMS儲存器中部分的被測電池歷史工作數據，包括被測電池電流的測量數據I_c＝[I_c1，I_c2，...，I_cN]^T、被測電池端電壓的測量數據U_c＝[U_c1，U_c2，...，U_cN]^T，其中N為數據采樣數量，若健康電池模型考慮溫度及SOC的變化，則還需要提取被測電池的溫度數據T和SOC數據z；

步驟3、基于健康電池模型計算被測電池的模型輸出；

將步驟2所得到的電流測量值I_c代入健康電池模型中，獲得健康電池模型的端電壓輸出U＝[U₁，U₂，...，U_N]^T；

其中，所述健康電池為出廠狀態下或較高SOH水平下的同一電池，或為同一型號、同一批次的在出廠狀態下或較高SOH水平下的不同電池；

步驟4、計算健康電池模型誤差譜及其峰度和偏度特征；

基于步驟2和步驟3分別得到的U_c和U，計算健康電池模型的誤差譜e＝[e₁，e₂，...，e_N]^T，計算公式如下所示：

e＝U_c-U

進而計算被測電池的模型誤差譜e的峰度kurt和偏度特征skew，計算公式如下：

其中，e_ave為健康電池模型誤差譜的均值；

步驟5、獲取被測電池誤差譜的峰度和偏度特征到健康電池誤差譜的峰度和偏度特征之間的歐氏距離；

將健康電池模型誤差譜的峰度和偏度特征視作“峰度-偏度”二維平面中的點，計算點(kurt，skew)到點(kurt₀，skew₀)的歐式距離d，如下公式所示：

其中，kurt₀和skew₀分別為健康電池誤差譜的峰度和偏度特征，均由健康電池工況測試的端電壓與模型電壓輸出之間的誤差譜決定；

步驟6、根據SOH估計模型計算被測電池的SOH，儲存并輸出估計結果；若需要執行下一次SOH估計，則返回步驟二進行重新計算，否則停止被測電池的SOH估計；

所述SOH估計模型的數學表達式為：

其中，h_j為電池的SOH估計值，h_j-1為電池上一次的SOH估計值，ε為根據經驗確定的用于提高h_j-1判別條件的合理性的安全閾值，c₁、c₂和c₃均為電池SOH估計模型的參數，通過擬合電池老化實驗數據求得，擬合公式如下：

J＝c₁h²+c₂h+c₃

其中，h為通過安時計數法獲得的標定的電池SOH值；所述電池老化實驗是指在已知準確SOH的前提下實施的電池工況測試；

所述根據SOH估計模型計算被測電池的SOH的具體方法為：將上一次估計的SOH值h_j-1和步驟5所得的歐式距離d輸入SOH估計模型中，計算并儲存SOH的最新估計值h_j，若需要執行下一次SOH估計，返回步驟二進行重新計算，且j＝j+1，否則停止被測電池的SOH估計。