[發明專利]基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計方法及系統

在審

• 申請號: 202010873343.4
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112051511A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李頂根;吳寬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于動力電池相關技術領域，其公開了一種基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計方法，該方法包括：采集電池樣本中每一電池在不同充放電循環次數下電流、電壓以及溫度隨時間的變化的特征值；根據特征值獲取電池在每一充放電循環下的電池容量，以獲取特征值與電池容量的對應關系組成的數據集；構建預測模型并對其訓練；將待預測電池的特征值輸入訓練完成的預測模型，結合待預測電池的額定容量獲取待預測電池的健康狀態。另外本發明還提供了一種基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計系統。本申請提供的方法和系統操作簡單便捷，普適性廣。

技術領域

本發明屬于動力電池相關技術領域，更具體地，涉及一種基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計方法及系統。

背景技術

電池在應用過程中可能出現的故障以及健康狀態下降均會產生不利影響，所以要降低這些不利影響就需要準確估計和預測電池的健康狀態(State of health，SOH)，由于預測動力電池的故障之前一般都需要估計動力電池的SOH，而電池的SOH又與電池的容量息息相關，動力電池在使用過程中不可避免的會遇到容量衰竭問題，即可以充進電池中的電量越來越小，明確容量衰減的原因對研究動力電池的健康狀態SOH有著至關重要的意義。電池容量衰減是動力電池技術研究中一個比較普遍的問題，隨著電池循環次數的增加，可以充進電池中的電量越來越少，當電池的可用容量衰減到一定程度時視為壽命終止。對于電動汽車用動力電池，當可用容量衰減到額定容量的60％～80％時，壽命終止。動力電池技術研究主要包括兩方面：荷電狀態SOC和健康狀態SOH估計，重點為有效估計動力電池的SOH。

現有技術中，動力電池SOH的估計方法可以歸結為：模型、模糊以及數據驅動三個方面的方法。(1)模型方面的方法主要包括等效電路模型法和電化學模型法等。此類方法具有精確的模型，模型內部包含眾多的參數，由于模型中的參數太多，內部結構復雜，使其結算了較大；此外，由于各種不同型號和不同廠商生產的動力電池內部化學成分不一致，因此普適性差。(2)模糊方面的方法有模糊邏輯法和人工神經網絡法。該類方法不需要建立非常精確的數學模型，結構簡單，通過模擬人類的思維來實現智能化，但是此類方法也存在著局限性，模糊邏輯由于量化等級不能細分而缺乏精確性，人工神經網絡法則需要大量的學習方法和數據，而且難以找到通用的學習算法。(3)數據驅動方面相關方法，該類方法需要建立具有若干參數的抽象的模型，該模型就像一個“黑盒子”，只要確定了“黑盒子”的參數，確定了輸入就會得到輸出，但需要輸入大量代表性數據。因此亟待設計一種精度高，普適性廣，操作簡單的動力電池的健康狀態評估方法和系統。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計系統。通過建立電流、電壓、溫度與電池容量的關系，通過多個維度構建電池容量與電流、電壓和溫度的關系，并構建預測模型，在對待測電池的健康狀態進行評估時，只需將待測電池的電流、電壓和溫度的特征參數輸入即可得到待測電池的電池容量輸出，進而根據待測電池的額定容量即可獲取當前待測電池的健康狀態。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于多通道技術的動力電池健康狀態的估計方法，所述方法包括：S1，采集所述電池樣本中每一電池在不同充放電循環次數下電流、電壓以及溫度隨時間的變化的特征值；S2，根據所述特征值獲取所述電池在每一充放電循環下的電池容量，以獲取每一充放電循環下電流、電壓以及溫度與所述電池容量的對應關系組成的數據集；S3，構建預測模型，采用所述數據集中的數據對所述預測模型進行訓練和驗證，以獲取訓練完成的預測模型；S4，將所述待預測電池的特征值輸入所述訓練完成的預測模型，以獲取所述待預測電池的電池容量，進而結合所述待預測電池的額定容量獲取所述待預測電池的健康狀態。

優選地，步驟S1還包括對每一電池在每一充放電循環下分別將所述電流、電壓以及溫度隨時間的變化的特征值分成N份，對每一份中的特征值取均值，進而獲得3N份特征值數據。